DE19851809A1 - Fossil-fuel steam generator - Google Patents

Fossil-fuel steam generator

Info

Publication number
DE19851809A1
DE19851809A1 DE1998151809 DE19851809A DE19851809A1 DE 19851809 A1 DE19851809 A1 DE 19851809A1 DE 1998151809 DE1998151809 DE 1998151809 DE 19851809 A DE19851809 A DE 19851809A DE 19851809 A1 DE19851809 A1 DE 19851809A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steam generator
combustion chamber
gas
tubes
evaporator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1998151809
Other languages
German (de)
Inventor
Joachim Franke
Rudolf Kral
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE1998151809 priority Critical patent/DE19851809A1/en
Priority to RU2001101488/06A priority patent/RU2208739C2/en
Priority to DE59900551T priority patent/DE59900551D1/en
Priority to CA002334699A priority patent/CA2334699C/en
Priority to EP99936322A priority patent/EP1086339B1/en
Priority to JP2000553751A priority patent/JP4242564B2/en
Priority to ES99936322T priority patent/ES2170588T3/en
Priority to PCT/DE1999/001550 priority patent/WO1999064787A1/en
Priority to DK99936322T priority patent/DK1086339T3/en
Priority to CNB998087920A priority patent/CN1192185C/en
Priority to KR1020007013954A priority patent/KR100597883B1/en
Publication of DE19851809A1 publication Critical patent/DE19851809A1/en
Priority to US09/734,461 priority patent/US6557499B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/34—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes grouped in panel form surrounding the combustion chamber, i.e. radiation boilers
    • F22B21/346—Horizontal radiation boilers

Abstract

The steam generator (2) has a combustion chamber (4) for a fossil fuel (B) with a horizontal flue section (6) leading to a vertical flue section (8). The burners (30) within the combustion chamber are positioned at the same height as the horizontal flue section. The burners may be incorporated in one end wall (14) of the combustion chamber, with a spacing from the horizontal flue section which is at least equal to the maximum flame length when the steam generator is operating at full load.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger mit einer Brennkammer für fossilen Brennstoff, der heizgasseitig über einen Horizontalgaszug ein Vertikalgaszug nachgeschaltet ist.The invention relates to a steam generator with a Combustion chamber for fossil fuel, on the hot gas side a horizontal throttle cable is followed by a vertical throttle cable.

Der Einsatz eines Dampferzeugers dient üblicherweise dazu, ein in einem Verdampferkreislauf geführtes Strömungsmedium, beispielsweise ein Wasser-Wasser/Dampf-Gemisch, zu verdamp­ fen. Hierzu weist der Dampferzeuger Verdampferrohre auf, de­ ren Beheizung zu einer Verdampfung des darin geführten Strö­ mungsmediums führt.The use of a steam generator usually serves to a flow medium carried in an evaporator circuit, for example, a water-water / steam mixture to evaporate fen. For this purpose, the steam generator has evaporator tubes, de Ren heating to evaporation of the flow therein medium leads.

Dampferzeuger werden üblicherweise mit einer Brennkammer in stehender Bauweise ausgeführt. Dies bedeutet, daß die Brenn­ kammer für eine Durchströmung des beheizenden Mediums oder Heizgases in annähernd vertikaler Richtung ausgelegt ist. Heizgasseitig kann der Brennkammer dabei ein Horizontalgaszug nachgeschaltet sein, wobei beim Übergang von der Brennkammer in den Horizontalgaszug eine Umlenkung des Heizgasstromes in eine annähernd horizontale Strömungsrichtung erfolgt. Diese stehende Bauweise der Brennkammer erfordert jedoch aufgrund der temperaturbedingten Längenänderungen der Brennkammer ein Gerüst, an dem die Brennkammer aufgehängt wird. Dies bedingt einen erheblichen technischen Aufwand bei der Herstellung und Montage des Dampferzeugers, der um so größer ist, je größer die Bauhöhe des Dampferzeugers ist.Steam generators are usually used with a combustion chamber standing construction. This means that the Brenn chamber for a flow of the heating medium or Heating gas is designed in an approximately vertical direction. On the heating gas side, the combustion chamber can use a horizontal gas flue be connected downstream, during the transition from the combustion chamber a diversion of the heating gas flow into the horizontal gas flue there is an approximately horizontal flow direction. This standing design of the combustion chamber requires due to the temperature-related changes in length of the combustion chamber Framework on which the combustion chamber is suspended. This requires a considerable technical effort in the production and Assembly of the steam generator, the bigger the bigger is the height of the steam generator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fossilbeheiz­ ten Dampferzeuger der oben genannten Art anzugeben, der einen besonders geringen Herstellungs- und Montageaufwand erfor­ dert. The invention has for its object a fossil fuel to specify the steam generator of the type mentioned above, the one particularly low manufacturing and assembly costs different.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Brenn­ kammer eine Anzahl von Brennern aufweist, die in der Höhe des Horizontalgaszuges angeordnet sind.This object is achieved by the burning chamber has a number of burners which are in the amount of Horizontal throttle cable are arranged.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß ein mit beson­ ders geringem Herstellungs- und Montageaufwand erstellbarer Dampferzeuger eine mit einfachen Mitteln ausführbare Halte­ konstruktion aufweisen sollte. Ein mit vergleichsweise gerin­ gem technischem Aufwand zu erstellendes Gerüst für die Auf­ hängung der Brennkammer kann dabei einhergehen mit einer be­ sonders geringen Bauhöhe des Dampferzeugers. Eine besonders geringe Bauhöhe des Dampferzeugers ist erzielbar, indem die Brennkammer in liegender Bauweise ausgeführt ist. Hierzu sind die Brenner in der Höhe des Horizontalgaszugs in der Brenn­ kammerwand angeordnet. Somit wird die Brennkammer beim Be­ trieb des Dampferzeugers in annähernd horizontaler Richtung von dem Heizgas durchströmt.The invention is based on the consideration that one with particular ders low manufacturing and assembly costs can be created Steam generator a holding that can be carried out with simple means should have construction. A comparatively small scaffolding to be created according to technical effort for the opening hanging the combustion chamber can be accompanied by a be particularly low overall height of the steam generator. A special one low height of the steam generator can be achieved by the Combustion chamber is constructed in a horizontal position. For this are the burners at the level of the horizontal throttle cable in the burner arranged chamber wall. Thus, the combustion chamber when loading drive of the steam generator in an approximately horizontal direction flowed through by the heating gas.

Vorteilhafterweise sind die Brenner an der Stirnseite der Brennkammer angeordnet, also an derjenigen Seitenwand der Brennkammer, die der Abströmöffnung zum Horizontalgaszug ge­ genüberliegt. Ein derartig ausgebildeter Dampferzeuger ist auf besonders einfache Weise an die Ausbrandlänge des Brenn­ stoffs anpaßbar. Unter Ausbrandlänge des Brennstoffs ist da­ bei die Rauchgasgeschwindigkeit in horizontaler Richtung bei einer bestimmten mittleren Rauchgastemperatur multipliziert mit der Ausbrandzeit tA des Brennstoffs zu verstehen. Die für den jeweiligen Dampferzeuger maximale Ausbrandlänge ergibt sich dabei beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers. Die Aus­ brandzeit tA wiederum ist die Zeit, die beispielsweise ein Kohlenstaubkorn mittlerer Größe benötigt, um bei einer be­ stimmten mittleren Rauchgastemperatur vollständig auszubren­ nen.The burners are advantageously arranged on the end face of the combustion chamber, that is to say on the side wall of the combustion chamber which is opposite the outflow opening to the horizontal gas flue. Such a steam generator can be adapted to the burn-out length of the fuel in a particularly simple manner. The burnout length of the fuel is to be understood as the flue gas velocity in the horizontal direction at a specific mean flue gas temperature multiplied by the burnout time t A of the fuel. The maximum burnout length for the respective steam generator is obtained when the steam generator is operating at full load. The burnout time t A is in turn the time it takes, for example, a medium-sized coal dust grain to completely burn out at a certain average flue gas temperature.

Um Materialschäden und eine unerwünschte Verschmutzung des Horizontalgaszuges, beispielsweise aufgrund von Ascheansatz, besonders gering zu halten, ist die durch den Abstand von der Stirnseite zum Eintrittsbereich des Horizontalgaszuges defi­ nierte Länge der Brennkammer vorteilhafterweise mindestens gleich der Ausbrandlänge des Brennstoffs beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers.To material damage and unwanted pollution of the Horizontal throttle flue, for example due to ash deposits, to keep particularly low is the distance from the  Defi face to the entry area of the horizontal throttle cable length of the combustion chamber advantageously at least equal to the burnout length of the fuel at full load of the steam generator.

Die Länge L (angegeben in m) der Brennkammer ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Funktion des BMCR-Wertes W (angegeben in kg/s) der Brennkammer, der Aus­ brandzeit tA (angegeben in s) des Brennstoffs und der Aus­ trittstemperatur TBRK (angegeben in °C) des Arbeitsmediums aus der Brennkammer gewählt. BMCR steht für Boiler maximum continuous rating und BMCR-Wert ist der international übli­ cherweise verwendete Begriff für die höchste Dauerleistung eines Dampferzeugers. Diese entspricht auch der Auslegungs­ leistung, also der Leistung bei Vollastbetrieb des Dampfer­ zeugers. Dabei gilt bei gegebenem BMCR-Wert W für die Länge L der Brennkammer näherungsweise der größere Wert der Funktio­ nen:
The length L (specified in m) of the combustion chamber is in an advantageous embodiment of the invention as a function of the BMCR value W (specified in kg / s) of the combustion chamber, the fire time t A (specified in s) of the fuel and the exit temperature T BRK (specified in ° C) of the working medium selected from the combustion chamber. BMCR stands for Boiler maximum continuous rating and BMCR value is the internationally used term for the highest continuous output of a steam generator. This also corresponds to the design performance, i.e. the performance at full load operation of the steam generator. For a given BMCR value W the length L of the combustion chamber approximately applies to the larger value of the functions:

L (W, tA) = (C1 + C2.W).tA und
L (W, TBRK) = (C3.TBRK + C4)W + C5)W + C5(TBRK)2 + C6.TBRK + C7
mit
C1 = 8 m/s und
C2 = 0,0057 m/kg und
C3 = -1,905.10-4 (m.s)/(kg°C) und
C4 = 0,2857 (s.m)/kg und
C5 = 3.10-4 m/(°C)2 und
C6 = -0,8421 m/°C und
C7 = 603,4125 m.L (W, t A ) = (C 1 + C 2 .W) .t A and
L (W, T BRK ) = (C 3 .T BRK + C 4 ) W + C 5 ) W + C 5 (T BRK ) 2 + C 6 .T BRK + C 7
With
C 1 = 8 m / s and
C 2 = 0.0057 m / kg and
C 3 = -1.905.10 -4 (ms) / (kg ° C) and
C 4 = 0.2857 (sm) / kg and
C 5 = 3.10 -4 m / (° C) 2 and
C 6 = -0.8421 m / ° C and
C 7 = 603.4125 m.

Unter "näherungsweise" ist hierbei eine zulässige Abweichung vom durch die jeweilige Funktion definierten Wert um +20%/­ -10% zu verstehen.Under "approximate" is a permissible deviation of the value defined by the respective function by + 20% / -10% to understand.

Die Stirnseite der Brennkammer und die Seitenwände der Brenn­ kammer, des Horizontalgaszuges und/oder des Vertikalgaszuges sind vorteilhafterweise aus gasdicht miteinander verschweiß­ ten, vertikal angeordneten, jeweils parallel mit Strömungsme­ dium beaufschlagbaren Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohren gebildet.The front of the combustion chamber and the side walls of the combustion chamber, the horizontal throttle cable and / or the vertical throttle cable are advantageously welded together gas-tight  th, vertically arranged, each parallel with flow meter evaporator or steam generator tubes that can be acted upon educated.

Für eine besonders gute Wärmeübertragung von der Wärme der Brennkammer auf das in den Verdampferrohren geführte Strö­ mungsmedium weist vorteilhafterweise eine Anzahl der Verdamp­ ferrohre auf ihrer Innenseite jeweils ein mehrgängiges Ge­ winde bildende Rippen auf. Dabei ist vorteilhafterweise ein Steigungswinkel α zwischen einer zur Rohrachse senkrechten Ebene und den Flanken der auf der Rohrinnenseite angeordneten Rippen kleiner als 60°, vorzugsweise kleiner als 55°. In ei­ nem beheizten, als Verdampferrohr ohne Innenberippung, einem sogenannten Glattrohr, ausgeführten Verdampferrohr kann näm­ lich von einem bestimmten Dampfgehalt an die Benetzung der Rohrwand nicht mehr aufrechterhalten werden. Bei fehlender Benetzung kann eine stellenweise trockene Rohrwand vorliegen. Der Übergang zu einer derartigen trockenen Rohrwand resul­ tiert in der Art einer Krise des Wärmeübergangs in einem be­ sonders eingeschränkten Wärmeübergangsverhalten, so daß im allgemeinen die Rohrwandtemperaturen an dieser Stelle beson­ ders stark ansteigen. In einem innenberippten Rohr tritt aber nun im Vergleich zu einem Glattrohr diese Krise des Wärme­ übergangs erst bei einem Dampfmassengehalt < 0,9, also kurz vor dem Ende der Verdampfung, auf. Das ist auf den Drall zu­ rückzuführen, den die Strömung durch die spiralförmigen Rip­ pen erfährt. Aufgrund der unterschiedlichen Zentrifugalkraft wird der Wasser- vom Dampfanteil separiert und an die Rohr­ wand gedrückt. Dadurch wird die Benetzung der Rohrwand bis zu hohen Dampfgehalten aufrechterhalten, so daß am Ort der Wär­ meübergangskrise bereits hohe Strömungsgeschwindigkeiten vor­ liegen. Das bewirkt einen besonders guten Wärmeübergang und als Folge niedrige Rohrwandtemperaturen.For a particularly good heat transfer from the heat of the Combustion chamber on the flow in the evaporator tubes medium advantageously has a number of evaporators ferrohre a multi-course Ge on the inside wind up forming ribs. This is advantageously a Pitch angle α between a perpendicular to the pipe axis Level and the flanks of those arranged on the inside of the pipe Ribs less than 60 °, preferably less than 55 °. In egg heated, as an evaporator tube without internal fins, one so-called smooth tube, executed evaporator tube can näm Lich from a certain steam content to the wetting of the Pipe wall can no longer be maintained. If there is no Wetting can be a dry pipe wall in places. The transition to such a dry pipe wall results in the manner of a crisis of heat transfer in one bed particularly limited heat transfer behavior, so that in general the pipe wall temperatures at this point increase strongly. But in an internally finned tube now in comparison to a smooth pipe this crisis of warmth transition only at a steam mass content <0.9, that is short before the end of evaporation. That is towards the twist return the flow through the spiral rip pen learns. Due to the different centrifugal force the water and steam are separated and sent to the pipe wall pressed. This will wetting the pipe wall up to maintain high steam levels, so that at the place of heat transition crisis already has high flow velocities lie. This causes a particularly good heat transfer and as a result, low pipe wall temperatures.

Benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre sind vorteil­ hafterweise über Metallbänder, sogenannte Flossen, gasdicht miteinander verschweißt. Die Flossenbreite beeinflußt den Wärmeeintrag in die Dampferzeugerrohre. Daher ist die Flos­ senbreite vorzugsweise abhängig von der Position der jeweili­ gen Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre im Dampferzeuger an ein gasseitig vorgebbares Temperaturprofil angepaßt. Als Tem­ peraturprofil kann dabei ein aus Erfahrungswerten ermitteltes typisches Temperaturprofil oder auch eine grobe Abschätzung, wie beispielsweise ein Stufenprofil, vorgegeben sein. Durch die geeignet gewählten Flossenbreiten ist auch bei stark in­ homogener Beheizung verschiedener Verdampfer- bzw. Dampfer­ zeugerrohre ein Wärmeeintrag in alle Verdampfer- bzw. Dampf­ erzeugerrohre derart erreichbar, daß Temperaturunterschiede am Auslaß der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre besonders gering gehalten sind. Auf diese Weise sind vorzeitige Materi­ alermüdungen zuverlässig verhindert. Dadurch weist der Dampf­ erzeuger eine besonders lange Lebensdauer auf.Adjacent evaporator or steam generator tubes are advantageous liable to be gastight via metal strips, so-called fins welded together. The fin width affects the  Heat input into the steam generator tubes. Hence the flos width preferably depends on the position of the respective evaporator or steam generator tubes in the steam generator a temperature profile that can be predetermined on the gas side is adapted. As a tem temperature profile can be determined from experience typical temperature profile or a rough estimate, such as a step profile. By the suitably chosen fin widths is also strongly in homogeneous heating of different evaporators or steamers heat pipes into all evaporator or steam producer pipes can be reached in such a way that temperature differences especially at the outlet of the evaporator or steam generator tubes are kept low. In this way are premature matter reliably prevents fatigue. This causes the steam have a particularly long lifespan.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Rohrinnendurchmesser der Verdampferrohre der Brenn­ kammer abhängig von der jeweiligen Position der Verdampfer­ rohre in der Brennkammer gewählt. Auf diese Weise sind die Verdampferrohre in der Brennkammer an ein gasseitig vorgebba­ res Temperaturprofil anpaßbar. Mit dem hierdurch bewirkten Einfluß auf die Durchströmung der Verdampferrohre sind beson­ ders zuverlässig Temperaturunterschiede am Auslaß der Ver­ dampferrohre der Brennkammer gering gehalten.In a further advantageous embodiment of the invention is the inner diameter of the evaporator tubes of the Brenn chamber depending on the respective position of the evaporator tubes selected in the combustion chamber. That way they are Evaporator tubes in the combustion chamber can be pre-installed on the gas side Res adjustable temperature profile. With the resultant Influence on the flow through the evaporator tubes are special ders reliable temperature differences at the outlet of the Ver steam pipes of the combustion chamber kept low.

Vorteilhafterweise ist den Verdampferrohren der Brennkammer für das Strömungsmedium ein gemeinsames Eintrittssammler-Sy­ stem vorgeschaltet und ein gemeinsames Austrittssammler-Sy­ stem nachgeschaltet. Ein in dieser Ausgestaltung ausgeführter Dampferzeuger ermöglicht einen zuverlässigen Druckausgleich zwischen den parallel geschalteten Verdampferrohren und somit eine besonders gleichmäßige Durchströmung derselben.The evaporator tubes of the combustion chamber are advantageous a common inlet collector system for the flow medium upstream and a common exit collector system downstream. One designed in this configuration Steam generator enables reliable pressure equalization between the parallel evaporator tubes and thus a particularly even flow through the same.

Die Verdampferrohre der Stirnseite der Brennkammer sind vor­ teilhafterweise den Verdampferrohren der Seitenwände der Brennkammer strömungsmediumsseitig vorgeschaltet. Dadurch ist eine besonders günstige Ausnutzung der Wärme der Brenner ge­ währleistet.The evaporator tubes on the front of the combustion chamber are in front partly the evaporator tubes of the side walls of the Combustion chamber upstream of the flow medium. This is  a particularly favorable use of the heat of the burner ge ensures.

In dem Horizontalgaszug sind vorteilhafterweise eine Anzahl von Überhitzerheizflächen angeordnet, die annähernd senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Heizgases angeordnet und deren Rohre für eine Durchströmung des Strömungsmediums parallel geschaltet sind. Diese in hängender Bauweise angeordneten, auch als Schottheizflächen bezeichneten, Überhitzerheizflä­ chen werden überwiegend konvektiv beheizt und sind strömungs­ mediumsseitig den Verdampferrohren der Brennkammer nachge­ schaltet. Hierdurch ist eine besonders günstige Ausnutzung der Brennerwärme gewährleistet.There are advantageously a number in the horizontal throttle cable arranged by superheater heating surfaces that are approximately vertical arranged to the main flow direction of the heating gas and their Pipes for a flow of the flow medium in parallel are switched. These are arranged in a hanging construction, also referred to as bulkhead heating surfaces, superheater heating surfaces Chen are mainly convectively heated and are flow the evaporation tubes of the combustion chamber on the medium side switches. This is a particularly favorable exploitation the burner heat guaranteed.

Vorteilhafterweise weist der Vertikalgaszug eine Anzahl von Konvektionsheizflächen auf, die aus annähernd senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Heizgases angeordneten Rohren ge­ bildet sind. Diese Rohre sind für eine Durchströmung des Strömungsmediums parallel geschaltet. Auch diese Konvektions­ heizflächen werden überwiegend konvektiv beheizt.The vertical throttle cable advantageously has a number of Convection heating surfaces, which are approximately perpendicular to the Main flow direction of the heating gas arranged pipes ge forms are. These pipes are for a flow through the Flow medium connected in parallel. This convection too heating surfaces are mainly convectively heated.

Um weiterhin eine besonders vollständige Ausnutzung der Wärme des Heizgases zu gewährleisten, weist der Vertikalgaszug vor­ teilhafterweise einen Economizer oder Hochdruckvorwärmer auf.To continue to make full use of the heat To ensure the heating gas, the vertical throttle has sometimes an economizer or high-pressure preheater.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch die Anordnung der Brenner in Höhe des Horizontalgaszugs eine besonders niedrige Bauhöhe des Dampf­ erzeugers erreichbar ist. Damit ermöglicht auch die Einbin­ dung des Dampferzeugers in eine Dampfturbinenanlage besonders kurze Verbindungsrohre von dem Dampferzeuger zu der Dampftur­ bine. Durch die Auslegung der Brennkammer für eine Durchströ­ mung des Heizgases in annähernd horizontaler Richtung ist so­ mit eine besonders kompakte Bauweise des Dampferzeugers gege­ ben. Dabei ist die Länge der Brennkammer so ausgelegt, daß eine besonders günstige Ausnutzung der Wärme des fossilen Brennstoffs gewährleistet ist. The advantages achieved with the invention are in particular the fact that by the arrangement of the burner in the amount of Horizontal gas flue a particularly low overall height of the steam producer can be reached. This also enables involvement steam generator in a steam turbine system especially short connecting pipes from the steam generator to the steam door bine. By designing the combustion chamber for one flow The heating gas is approximately horizontal with a particularly compact design of the steam generator ben. The length of the combustion chamber is designed so that a particularly favorable use of the heat of the fossil Fuel is guaranteed.  

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:An embodiment of the invention is based on a Drawing explained in more detail. In it show:

Fig. 1 schematisch einen fossil beheizten Dampferzeuger in Zweizugbauart in Seitenansicht und Fig. 1 shows schematically a fossil-heated steam generator in two-pass design in side view and

Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch ein einzelnes Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohr und Fig. 2 schematically shows a longitudinal section through a single evaporator and steam generator tube and

Fig. 3 ein Koordinatensystem mit den Kurven K1 bis K6. Fig. 3 shows a coordinate system with the curves K 1 to K6.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are in all figures with the provided with the same reference numerals.

Der fossil beheizte Dampferzeuger 2 gemäß Fig. 1 ist in lie­ gender Bauweise und vorteilhafterweise als Durchlaufdampfer­ zeuger ausgeführt. Er umfaßt eine Brennkammer 4, der heiz­ gasseitig über einen Horizontalgaszug 6 ein Vertikalgaszug 8 nachgeschaltet ist. Die Stirnseite 9 und die Seitenwände 10a der Brennkammer 4 sind aus gasdicht miteinander verschweiß­ ten, vertikal angeordneten, parallel mit Strömungsmedium S beaufschlagbaren Verdampferrohren 11 gebildet. Zusätzlich können auch die Seitenwände 10b des Horizontalgaszuges 6 bzw. 10c des Vertikalgaszuges 8 aus gasdicht miteinander ver­ schweißten, vertikal angeordneten Dampferzeugerrohren 12a bzw. 12b gebildet sein. In diesem Fall sind die Dampferzeu­ gerrohre 12a, 12b ebenfalls jeweils parallel mit Strömungs­ medium S beaufschlagbar.The fossil-heated steam generator 2 shown in FIG. 1 is constructed in lie gender construction and advantageously as a continuous steam generator. It comprises a combustion chamber 4 , which is followed by a vertical gas flue 8 on the heating gas side via a horizontal gas flue 6 . The end face 9 and the side walls 10 a of the combustion chamber 4 are formed from gas-tight welded to one another, vertically arranged evaporator tubes 11 which can be acted upon in parallel with flow medium S. In addition, the side walls 10 b of the horizontal gas flue 6 and 10 c of the vertical gas flue 8 can be formed from gas-tight welded, vertically arranged steam generator tubes 12 a and 12 b. In this case, the steam generator tubes 12 a, 12 b are also each acted upon in parallel with flow medium S.

Die Verdampferrohre 11 weisen - wie in Fig. 2 dargestellt - auf ihrer Innenseite Rippen 40 auf, die eine Art mehrgängiges Gewinde bilden und eine Rippenhöhe R haben. Dabei ist der Steigungswinkel α zwischen einer zur Rohrachse senkrechten Ebene 41 und den Flanken 42 der auf der Rohrinnenseite ange­ ordneten Rippen 40 kleiner als 55°. Dadurch wird ein beson­ ders hoher Wärmeübergang von der Wärme der Brennkammer 4 auf das in den Verdampferrohren 11 geführte Strömungsmedium S bei gleichzeitig besonders niedrigen Temperaturen der Rohrwand erreicht.The evaporator tubes 11 have, as shown in FIG. 2, fins 40 on their inner side which form a kind of multi-start thread and have a fin height R. The pitch angle α between a plane 41 perpendicular to the pipe axis and the flanks 42 of the ribs 40 arranged on the inside of the pipe is less than 55 °. As a result, a special high heat transfer from the heat of the combustion chamber 4 to the flow medium S guided in the evaporator tubes 11 is achieved with at the same time particularly low temperatures of the tube wall.

Benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 11, 12a, 12b sind in in Fig. 1 nicht näher dargestellter Weise über Flos­ sen gasdicht miteinander verschweißt. Durch eine geeignete Wahl der Flossenbreite kann nämlich die Beheizung der Ver­ dampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 11, 12a, 12b beeinflußt wer­ den. Daher ist die jeweilige Flossenbreite abhängig von der Position der jeweiligen Verdampfer- bzw. Dampferzeuger­ rohre 11, 12a, 12b im Dampferzeuger an ein gasseitig vorgeb­ bares Temperaturprofil angepaßt. Das Temperaturprofil kann dabei ein aus Erfahrungswerten ermitteltes typisches Tempera­ turprofil oder auch eine grobe Abschätzung sein. Dadurch sind Temperaturunterschiede am Auslaß der Verdampfer- bzw. Dampf­ erzeugerrohre 11, 12a, 12b auch bei stark unterschiedlicher Beheizung der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 11, 12a, 12b besonders gering gehalten. Auf diese Weise sind Material­ ermüdungen zuverlässig verhindert, was eine lange Lebensdauer des Dampferzeugers 2 gewährleistet.Adjacent evaporator or steam generator tubes 11 , 12 a, 12 b are welded together in a gas-tight manner in the manner not shown in FIG. 1 via flos. By a suitable choice of fin width namely the heating of the United evaporator or steam generator tubes 11 , 12 a, 12 b can be influenced who. Therefore, the respective fin width is adapted depending on the position of the respective evaporator or steam generator tubes 11 , 12 a, 12 b in the steam generator to a gas profile predeterminable temperature profile. The temperature profile can be a typical temperature profile determined from empirical values or a rough estimate. Characterized temperature differences at the outlet of the evaporator or steam generator tubes 11, 12 a, 12 b also in greatly differing heating of the evaporator or steam generator tubes 11, 12 a, 12 b particularly low. In this way, fatigue is reliably prevented, which ensures a long life of the steam generator 2 .

Der Rohrinnendurchmesser D der Verdampferrohre 11 der Brenn­ kammer 4 ist abhängig von der jeweiligen Position der Ver­ dampferrohre 11 in der Brennkammer 4 gewählt. Auf diese Weise ist der Dampferzeuger 2 zusätzlich an die unterschiedlich starke Beheizung der Verdampferrohre 11 angepaßt. Diese Aus­ legung der Verdampferrohre 11 der Brennkammer 4 gewährleistet besonders zuverlässig eine Durchströmung der Verdampfer­ rohre 11 in der Weise, daß Temperaturunterschiede am Auslaß der Verdampferrohre 11 besonders gering gehalten sind.The tube inside diameter D of the evaporator tubes 11 of the combustion chamber 4 is dependent on steam pipes on the respective position of the Ver selected in the combustion chamber 4. 11 In this way, the steam generator 2 is additionally adapted to the different heating of the evaporator tubes 11 . This design from the evaporator tubes 11 of the combustion chamber 4 ensures a particularly reliable flow through the evaporator tubes 11 in such a way that temperature differences at the outlet of the evaporator tubes 11 are kept particularly low.

Bei der Berohrung der Brennkammer ist zu berücksichtigen, daß die Beheizung der einzelnen, miteinander gasdicht verschweiß­ ten Verdampferrohre 11 beim Betrieb des Dampferzeugers 2 sehr unterschiedlich ist. Deswegen wird die Auslegung der Verdamp­ ferrohre 11 hinsichtlich ihrer Innenberippung, Flossenverbin­ dung zu benachbarten Verdampferrohren 11 und ihres Rohrinnen­ durchmessers D so gewählt, daß alle Verdampferrohre 11 trotz unterschiedlicher Beheizung annähernd gleiche Austrittstempe­ raturen aufweisen und eine ausreichende Kühlung der Verdamp­ ferrohre 11 für alle Betriebszustände des Dampferzeugers 2 gewährleistet ist. Dies ist insbesondere dadurch gewährlei­ stet, daß der Dampferzeuger 2 für eine vergleichsweise nied­ rige Massenstromdichte des die Verdampferrohre 11 durchströ­ menden Strömungsmediums S ausgelegt ist. Durch eine geeignete Wahl der Flossenverbindungen und der Rohrinnendurchmesser D ist zudem erreicht, daß der Anteil des Reibungsdruckverlustes am Gesamtdruckverlust so gering ist, daß sich ein Naturum­ laufverhalten einstellt: Stärker beheizte Verdampferrohre 11 werden stärker durchströmt als schwächer beheizte Verdampfer­ rohre 11. Damit wird erreicht, daß die vergleichsweise stark beheizten Verdampferrohre 11 in Brennernähe spezifisch - be­ zogen auf den Massenstrom - annähernd ebensoviel Wärme auf­ nehmen wie die vergleichsweise schwach beheizten Verdampfer­ rohre 11 am Brennkammerende. Die Innenberippung ist dabei derart ausgelegt, daß eine ausreichende Kühlung der Verdamp­ ferrohrwände sichergestellt ist. Somit weisen mit den oben genannten Maßnahmen alle Verdampferrohre 11 annähernd gleiche Austrittstemperaturen auf. Für einen Dampferzeuger mit verti­ kalem Gaszug ist ein solches Verdampferkonzept beispielsweise aus VGB-Kraftwerkstechnik 75 (1995), Heft 4, Seiten 353-­ 359, bekannt.When piping the combustion chamber, it must be taken into account that the heating of the individual, gas-tightly welded evaporator tubes 11 during the operation of the steam generator 2 is very different. Therefore, the design of the evaporator ferrohre 11 is chosen with regard to their internal ribbing, Flossenverbin to adjacent evaporator tubes 11 and their inner tube diameter D so that all evaporator tubes 11 have approximately the same outlet temperatures despite different heating and adequate cooling of the evaporator ferrohre 11 for all operating states of the Steam generator 2 is guaranteed. This is ensured in particular by the fact that the steam generator 2 is designed for a comparatively low mass flow density of the flow medium S flowing through the evaporator tubes 11 . A suitable choice of the fin connections and the inner tube diameter D also ensures that the proportion of the frictional pressure loss in the total pressure loss is so small that natural behavior occurs: more strongly heated evaporator tubes 11 are flowed through more strongly than weakly heated evaporator tubes 11 . This ensures that the comparatively strongly heated evaporator tubes 11 in the vicinity of the burner specifically - based on the mass flow - take up almost as much heat as the comparatively weakly heated evaporator tubes 11 at the end of the combustion chamber. The internal ribbing is designed in such a way that adequate cooling of the evaporator tube walls is ensured. Thus, with the measures mentioned above, all evaporator tubes 11 have approximately the same outlet temperatures. For a steam generator with a vertical throttle cable, such an evaporator concept is known, for example, from VGB Kraftwerkstechnik 75 (1995), number 4, pages 353-359.

Den Verdampferrohren 11 der Brennkammer 4 ist strömungsmedi­ umsseitig ein Eintrittssammler-System 16 für Strömungsmedium S vorgeschaltet und ein Austrittssammler-System 18 nachge­ schaltet. Dadurch ist ein Druckausgleich der parallelge­ schalteten Verdampferrohre 11 möglich, der eine gleichmäßige Durchströmung derselben bewirkt.The evaporator tubes 11 of the combustion chamber 4 are connected upstream of an inlet header system 16 for the flow medium S and an outlet header system 18 is connected downstream. This allows pressure equalization of the parallel connected evaporator tubes 11 , which causes a uniform flow through the same.

Um eine besonders gute Ausnutzung der Verbrennungswärme des fossilen Brennstoffs B zu erreichen, sind die Verdampfer­ rohre 11 der Stirnseite 9 der Brennkammer 4 den Verdampfer­ rohren 11 der Seitenwände 10a der Brennkammer 4 strömungsme­ diumsseitig vorgeschaltet.In order to achieve a particularly good utilization of the heat of combustion of the fossil fuel B, the evaporator tubes 11 of the end face 9 of the combustion chamber 4, the evaporator tubes 11 of the side walls 10 a of the combustion chamber 4 are connected upstream on the flow side.

Der Horizontalgaszug 6 weist eine Anzahl von als Schottheiz­ flächen ausgebildeten Überhitzerheizflächen 22 auf, die in hängender Bauweise annähernd senkrecht zur Hauptströmungs­ richtung 24 des Heizgases H angeordnet und deren Rohre für eine Durchströmung des Strömungsmediums S parallel geschaltet sind. Die Überhitzerheizflächen 22 werden überwiegend konvek­ tiv beheizt und sind strömungsmediumsseitig den Verdampfer­ rohren 11 der Brennkammer 4 nachgeschaltet.The horizontal gas flue 6 has a number of superheater heating surfaces 22 designed as bulkhead heating surfaces, which are arranged in a hanging construction approximately perpendicular to the main flow direction 24 of the heating gas H and whose tubes are connected in parallel for a flow through the flow medium S. The superheater heating surfaces 22 are predominantly heated convectively and are connected to the evaporator tubes 11 of the combustion chamber 4 on the flow medium side.

Der Vertikalgaszug 8 weist eine Anzahl von überwiegend kon­ vektiv beheizbaren Konvektionsheizflächen 26 auf, die aus an­ nähernd senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Heizgases H angeordneten Rohren gebildet sind. Diese Rohre sind für eine Durchströmung des Strömungsmediums S parallel geschaltet. Au­ ßerdem ist in dem Vertikalgaszug 8 ein Hochdruckvorwärmer oder Economizer 28 angeordnet. Ausgangsseitig mündet der Ver­ tikalgaszug 8 in einen nicht näher dargestellten Rauchgas- bzw. Wärmetauscher und von dort über einen Staubfilter in ei­ nen Kamin.The vertical throttle cable 8 has a number of convective heating surfaces 26 , which can be predominantly heated selectively, which are formed from tubes arranged at approximately perpendicular to the main flow direction of the heating gas H. These tubes are connected in parallel for a flow through the flow medium S. In addition, a high-pressure preheater or economizer 28 is arranged in the vertical throttle cable 8 . On the output side, the Ver tikalgaszug 8 opens into a flue gas or heat exchanger, not shown, and from there via a dust filter into a chimney.

Der Dampferzeuger 2 ist in horizontaler Bauweise mit beson­ ders niedriger Bauhöhe ausgeführt und somit mit besonders ge­ ringem Herstellungs- und Montageaufwand errichtbar. Hierzu weist die Brennkammer 4 des Dampferzeugers 2 eine Anzahl von Brennern 30 für fossilen Brennstoff B auf, die an der Stirn­ seite 14 der Brennkammer 4 in der Höhe des Horizontalgaszuges 6 angeordnet sind.The steam generator 2 is carried out in a horizontal design with special low overall height and can therefore be erected with particularly low production and assembly costs. For this purpose, the combustion chamber 4 of the steam generator 2 has a number of burners 30 for fossil fuel B, which are arranged on the front side 14 of the combustion chamber 4 at the level of the horizontal gas flue 6 .

Damit der fossile Brennstoff B zur Erzielung eines besonders hohen Wirkungsgrads besonders vollständig ausbrennt und Mate­ rialschäden der heizgasseitig gesehen ersten Überhitzerheiz­ fläche des Horizontalgaszuges 6 und eine Verschmutzung der­ selben, beispielsweise durch Ascheeintrag, besonders zuver­ lässig verhindert sind, ist die Länge L der Brennkammer 4 derart gewählt, daß sie die Ausbrandlänge des Brennstoffs B beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers 2 übersteigt. Die Länge L ist dabei der Abstand von der Stirnseite 14 der Brennkammer 4 zum Eintrittsbereich 32 des Horizontalgas­ zugs 6. Die Ausbrandlänge des Brennstoffs B ist dabei defi­ niert als die Heizgasgeschwindigkeit in horizontaler Richtung bei einer bestimmten mittleren Rauchgastemperatur multipli­ ziert mit der Ausbrandzeit tA des Brennstoffs B. Die für den jeweiligen Dampferzeuger 2 maximale Ausbrandlänge ergibt sich beim Vollastbetrieb des Dampferzeugers 2. Die Ausbrandzeit tA des Brennstoffs B wiederum ist die Zeit, die beispielsweise ein Kohlenstaubkorn mittlerer Größe zum vollständigen Aus­ brennen bei einer bestimmten mittleren Rauchgastemperatur be­ nötigt.So that the fossil fuel B burns out particularly completely to achieve a particularly high efficiency and material damage to the hot gas side seen first superheater heating surface of the horizontal gas flue 6 and contamination of the same, for example by ash entry, are prevented particularly reliably, the length L of the combustion chamber 4 is such chosen that it exceeds the burnout length of the fuel B at full load operation of the steam generator 2 . The length L is the distance from the end face 14 of the combustion chamber 4 to the inlet area 32 of the horizontal gas train 6 . The burnout length of the fuel B is defi ned as the heating gas velocity in the horizontal direction at a certain mean flue gas temperature multiplied by the burnout time t A of the fuel B. The maximum burnout length for the respective steam generator 2 is obtained when the steam generator 2 is operating at full load. The burnout time t A of the fuel B is in turn the time it takes, for example, a medium-sized coal dust grain to completely burn out at a certain average flue gas temperature.

Um eine besonders günstige Ausnutzung der Verbrennungswärme des fossilen Brennstoffs B zu gewährleisten, ist die Länge L (angegeben in m) der Brennkammer 4 in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur des Arbeitsmediums aus der Brennkam­ mer 4 TBRK (angegeben in °C), der Ausbrandzeit tA (angegeben in s) des Brennstoffs B und dem BMCR-Wert W (angegeben in kg/s) der Brennkammer 4 geeignet gewählt. Dabei steht BMCR für Boiler maximum continuous rating. Der BMCR-Wert W ist ein international üblicherweise verwendeter Begriff für die höch­ ste Dauerleistung eines Dampferzeugers. Diese entspricht auch der Auslegungsleistung, also der Leistung bei Vollastbetrieb des Dampferzeugers. Dabei bestimmt sich die Länge L der Brennkammer 4 näherungsweise über die Funktionen
In order to ensure a particularly favorable utilization of the heat of combustion of the fossil fuel B, the length L (specified in m) of the combustion chamber 4 is dependent on the outlet temperature of the working medium from the combustion chamber 4 T BRK (specified in ° C), the burnout time t A (specified in s) of the fuel B and the BMCR value W (specified in kg / s) of the combustion chamber 4 are selected appropriately. BMCR stands for Boiler maximum continuous rating. The BMCR value W is an internationally used term for the highest continuous output of a steam generator. This also corresponds to the design power, i.e. the power at full load operation of the steam generator. The length L of the combustion chamber 4 is approximately determined by the functions

L (W, tA) = (C1 + C2.W).tA (1)
L (W, TBRK) = (C3.TBRK + C4)W + C5(TBRK)2 + C6.TBRK + C7 (2)
mit
C1 = 8 m/s und
C2 = 0,0057 m/kg und
C3 = -1,905.10-4 (m.s)/(kg°C) und
C4 = 0,2857 (s.m)/kg und
C5 = 3.10-4 m/(°C)2 und
C6 = -0,8421 m/°C und
C7 = 603,4125 m.L (W, t A ) = (C 1 + C 2 .W) .t A (1)
L (W, T BRK ) = (C 3 .T BRK + C 4 ) W + C 5 (T BRK ) 2 + C 6 .T BRK + C 7 (2)
With
C 1 = 8 m / s and
C 2 = 0.0057 m / kg and
C 3 = -1.905.10 -4 (ms) / (kg ° C) and
C 4 = 0.2857 (sm) / kg and
C 5 = 3.10 -4 m / (° C) 2 and
C 6 = -0.8421 m / ° C and
C 7 = 603.4125 m.

Näherungsweise ist hierbei als eine zulässige Abweichung um +20%/-10% vom durch die jeweilige Funktion definierten Wert zu verstehen. Dabei gilt stets bei einem beliebig aber festen BMCR-Wert der Brennkammer 4 der größere Wert der Werte L der Länge L der Brennkammer 4.Approximately this is to be understood as a permissible deviation of +20% / - 10% from the value defined by the respective function. Always the combustion chamber 4, the larger value of the values L of the length L of the combustion chamber 4 applies to an arbitrary but fixed BMCR value.

Als Beispiel für eine Berechnung der Länge L der Brennkam­ mer 4 in Abhängigkeit vom BMCR-Wert W sind in das Koordina­ tensystem gemäß Fig. 3 sechs Kurven K1 bis K6 eingezeichnet. Dabei sind den Kurven jeweils folgende Parameter zugeordnet:
As an example of a calculation of the length L of the combustion chamber 4 as a function of the BMCR value W, six curves K 1 to K 6 are shown in the coordinate system according to FIG. 3. The following parameters are assigned to the curves:

K1: tA = 3 s gemäß (1),
K2: tA = 2,5 s gemäß (1),
K3: tA = 2 s gemäß (1),
K4: tBRK = 1200°C gemäß (2),
K5: tBRK = 1300°C gemäß (2) und
K6: tBRK = 1400°C gemäß (2).K 1 : t A = 3 s according to (1),
K 2 : t A = 2.5 s according to (1),
K 3 : t A = 2 s according to (1),
K 4 : t BRK = 1200 ° C according to (2),
K 5 : t BRK = 1300 ° C according to (2) and
K 6 : t BRK = 1400 ° C according to (2).

Zur Bestimmung der Länge L der Brennkammer 4 sind somit bei­ spielsweise für eine Ausbrandzeit tA = 3 s und eine Austritts­ temperatur TBRK = 1200°C des Arbeitsmediums aus der Brennkam­ mer 4 die Kurven K1 und K4 heranzuziehen. Daraus ergibt sich bei einem vorgegebenen BMCR-Wert W der Brennkammer 4
To determine the length L of the combustion chamber 4 are thus with play, for a burnup time t A = 3 s and an outlet temperature T BRK = 1200 ° C of the working medium from the Brennkam mer 4 the curves K 1 and K zoom pull. 4 This results in the combustion chamber 4 at a predetermined BMCR value W

von W = 80 kg/s eine Länge von L = 29 m gemäß K4,
von W = 160 kg/s eine Länge von L = 34 m gemäß K4,
von W = 560 kg/s eine Länge von L = 57 m gemäß K4.from W = 80 kg / s a length of L = 29 m according to K 4 ,
from W = 160 kg / s a length of L = 34 m according to K 4 ,
from W = 560 kg / s a length of L = 57 m according to K 4 .

Für die Ausbrandzeit tA 2,5 s und die Austrittstemperatur des Arbeitsmediums aus der Brennkammer TBRK = 1300°C sind bei­ spielsweise die Kurven K2 und K5 heranzuziehen. Daraus ergibt sich bei einem vorgegebenen BMCR-Wert W der Brennkammer 4
For the burnout time t A 2.5 s and the outlet temperature of the working medium from the combustion chamber T BRK = 1300 ° C, the curves K 2 and K 5 can be used for example. This results in the combustion chamber 4 at a predetermined BMCR value W

von W = 80 kg/s eine Länge von L = 21 m gemäß K2,
von W = 180 kg/s eine Länge von L = 23 m gemäß K2 und K5,
von W = 560 kg/s eine Länge von L = 37 m gemäß K5.from W = 80 kg / s a length of L = 21 m according to K 2 ,
from W = 180 kg / s a length of L = 23 m according to K 2 and K 5 ,
from W = 560 kg / s a length of L = 37 m according to K 5 .

Der Ausbrandzeit tA = 2 s und der Austrittstemperatur des Ar­ beitsmediums aus der Brennkammer tBRK = 1400°C sind beispiels­ weise die Kurven K3 und K6 zugeordnet. Daraus ergibt sich bei einem vorgegebenen BMCR-Wert W der Brennkammer 4
The burnout time t A = 2 s and the outlet temperature of the working medium from the combustion chamber t BRK = 1400 ° C, for example, the curves K 3 and K 6 are assigned. This results in the combustion chamber 4 at a predetermined BMCR value W

von W = 80 kg/s eine Länge von L = 18 m gemäß K3,
von W = 465 kg/s eine Länge von L = 21 m gemäß K3 und K6,
von W = 560 kg/s eine Länge von L = 23 m gemäß K6.from W = 80 kg / s a length of L = 18 m according to K 3 ,
from W = 465 kg / s a length of L = 21 m according to K 3 and K 6 ,
from W = 560 kg / s a length of L = 23 m according to K 6 .

Beim Betrieb des Dampferzeugers 2 wird den Brennern 30 fossi­ ler Brennstoff B zugeführt. Die Flammen F der Brenner 30 sind dabei horizontal ausgerichtet. Durch die Bauweise der Brenn­ kammer 4 wird eine Strömung des bei der Verbrennung entste­ henden Heizgases H in annähernd horizontaler Hauptströmungs­ richtung 24 erzeugt. Dieses gelangt über den Horizontalgaszug 6 in den annähernd zum Boden hin ausgerichteten Vertikalgas­ zug 8 und verläßt diesen in Richtung des nicht näher darge­ stellten Kamins.When operating the steam generator 2 , the burners 30 are supplied with fossil fuel B. The flames F of the burner 30 are aligned horizontally. Due to the design of the combustion chamber 4 , a flow of the heating gas H arising during combustion is generated in an approximately horizontal main flow direction 24 . This passes through the horizontal gas flue 6 in the vertical gas flue 8 aligned towards the floor and leaves it in the direction of the fireplace not shown Darge.

In den Economizer 28 eintretendes Strömungsmedium S gelangt über die in dem Vertikalgaszug 8 angeordneten Konvektions­ heizflächen in das Eintrittssammler-System 16 der Brennkammer 4 des Dampferzeugers 2. In den vertikal angeordneten, gas­ dicht miteinander verschweißten Verdampferrohren 11 der Brennkammer 4 des Dampferzeugers 2 findet die Verdampfung und gegebenenfalls eine teilweise Überhitzung des Strömungsmedi­ ums S statt. Der dabei entstehende Dampf bzw. ein Wasser- Dampf-Gemisch wird in dem Austrittssammler-System 18 für Strömungsmedium S gesammelt. Von dort gelangt der Dampf bzw. das Wasser-Dampf-Gemisch in die Wände des Horizontalgaszuges 6 und des Vertikalgaszuges 8 und von dort wiederum in die Überhitzerheizflächen 22 des Horizontalgaszuges 6. In den Überhitzerheizflächen 22 erfolgt eine weitere Überhitzung des Dampfs, der anschließend einer Nutzung, beispielsweise dem Antrieb einer Dampfturbine, zugeführt wird.Flow medium S entering the economizer 28 reaches the inlet header system 16 of the combustion chamber 4 of the steam generator 2 via the convection heating surfaces arranged in the vertical gas flue 8 . In the vertically arranged, gas-tightly welded evaporator tubes 11 of the combustion chamber 4 of the steam generator 2 , the evaporation and possibly a partial overheating of the flow medium around S takes place. The resulting steam or a water-steam mixture is collected in the outlet collector system 18 for flow medium S. From there, the steam or the water-steam mixture gets into the walls of the horizontal gas flue 6 and the vertical gas flue 8 and from there again into the superheater heating surfaces 22 of the horizontal gas flue 6 . In the superheater heating surfaces 22 there is a further overheating of the steam, which is then used, for example to drive a steam turbine.

Durch die besonders geringe Bauhöhe und kompakte Bauweise des Dampferzeugers 2 ist ein besonders geringer Herstellungs- und Montageaufwand desselben gewährleistet. Ein mit vergleichs­ weise geringem technischen Aufwand erstellbares Gerüst ist insbesondere durch die in Höhe des Horizontalgaszuges 6 ange­ ordneten Brenner 30 der Brennkammer 4 gewährleistet, die eine Durchströmung der Brennkammer 4 in annähernd horizontaler Hauptströmungsrichtung 24 des Heizgases H bewirken. Dabei ist durch eine Wahl der Länge L der Brennkammer 4 in Abhängigkeit vom BMCR-Wert W der Brennkammer 4 sichergestellt, daß die Verbrennungswärme des fossilen Brennstoffs B besonders zuver­ lässig ausgenutzt wird. Bei einer Dampfturbinenanlage mit dem eine derart geringe Bauhöhe aufweisenden Dampferzeuger 2 kön­ nen außerdem die Verbindungsrohre von dem Dampferzeuger 2 zu der Dampfturbine in besonders kurzer Weise ausgelegt sein.Due to the particularly low overall height and compact design of the steam generator 2 , a particularly low manufacturing and assembly expenditure of the same is ensured. A scaffold that can be produced with comparatively little technical effort is ensured in particular by the burner 30 of the combustion chamber 4 arranged at the level of the horizontal gas flue 6 , which causes a flow through the combustion chamber 4 in an approximately horizontal main flow direction 24 of the heating gas H. It is ensured by a choice of the length L of the combustion chamber 4 depending on the BMCR value W of the combustion chamber 4 that the heat of combustion of the fossil fuel B is used particularly reliably. In a steam turbine system with the steam generator 2 having such a small overall height, the connecting pipes from the steam generator 2 to the steam turbine can also be designed in a particularly short manner.

Claims (16)

1. Dampferzeuger (2) mit einer Brennkammer (4) für fossilen Brennstoff (B), der heizgasseitig über einen Horizontalgas­ zug (6) ein Vertikalgaszug (8) nachgeschaltet ist, wobei die Brennkammer (4) eine Anzahl von Brennern (30) aufweist, die in der Höhe des Horizontalgaszuges (6) angeordnet sind.1. Steam generator ( 2 ) with a combustion chamber ( 4 ) for fossil fuel (B), the heating gas side via a horizontal gas train ( 6 ) is followed by a vertical gas train ( 8 ), the combustion chamber ( 4 ) having a number of burners ( 30 ) , which are arranged at the level of the horizontal throttle cable ( 6 ). 2. Dampferzeuger (2) nach Anspruch 1, bei dem die Brenner (30) an der Stirnseite (14) der Brennkam­ mer (4) angeordnet sind.2. Steam generator ( 2 ) according to claim 1, wherein the burners ( 30 ) on the end face ( 14 ) of the Brennkam mer ( 4 ) are arranged. 3. Dampferzeuger (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die durch den Abstand von der Stirnseite (14) der Brennkammer (4) zum Eintrittsbereich (32) des Horizontalgas­ zugs (6) definierte Länge (L) der Brennkammer (4) mindestens gleich der Ausbrandlänge des Brennstoffs (B) beim Vollastbe­ trieb des Dampferzeugers (2) ist.3. steam generator ( 2 ) according to claim 1 or 2, wherein the by the distance from the end face ( 14 ) of the combustion chamber ( 4 ) to the inlet region ( 32 ) of the horizontal gas train ( 6 ) defined length (L) of the combustion chamber ( 4 ) at least equal to the burnout length of the fuel (B) at full load operation of the steam generator ( 2 ). 4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Länge (L) der Brennkammer (4) als Funktion des BMCR-Werts (W) der Brennkammer (4), der Ausbrandzeit (tA) der Brenner (30) und/oder der Austrittstemperatur (TBRK) des Ar­ beitsmediums aus der Brennkammer (4) näherungsweise gemäß den Gleichungen
L (W, tA) = (C1 + C2.W).tA und
L (W, TBRK) = (C3.TBRK + C4)W + C5)(TBRK)2 + C6.TBRK + C7
mit
C1 = 8 m/s und
C2 = 0,0057 m/kg und
C3 = -1,905.10-4 (m.s)/(kg°C) und
C4 = 0,2857 (s.m)/kg und
C5 = 3.10-4 m/(°C)2 und
C6 = -0,8421 m/°C und
C7 = 603,4125 m
gewählt ist, wobei für einen BMCR-Wert (W) der Brennkam­ mer (4) der jeweils größere Wert der Länge (L) der Brennkam­ mer (4) gilt.4. Steam generator according to one of claims 1 to 3, wherein the length (L) of the combustion chamber ( 4 ) as a function of the BMCR value (W) of the combustion chamber ( 4 ), the burnout time (t A ) of the burners ( 30 ) and / or the outlet temperature (T BRK ) of the working medium from the combustion chamber ( 4 ) approximately according to the equations
L (W, t A ) = (C 1 + C 2 .W) .t A and
L (W, T BRK ) = (C 3 .T BRK + C 4 ) W + C 5 ) (T BRK ) 2 + C 6 .T BRK + C 7
With
C 1 = 8 m / s and
C 2 = 0.0057 m / kg and
C 3 = -1.905.10 -4 (ms) / (kg ° C) and
C 4 = 0.2857 (sm) / kg and
C 5 = 3.10 -4 m / (° C) 2 and
C 6 = -0.8421 m / ° C and
C 7 = 603.4125 m
is selected, whereby for a BMCR value (W) the combustion chamber ( 4 ) the larger value of the length (L) of the combustion chamber ( 4 ) applies. 5. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Stirnseite (14) der Brennkammer (4) aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Verdampferrohren (11) gebildet ist.5. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, in which the end face ( 14 ) of the combustion chamber ( 4 ) from gas-tightly welded, vertically arranged, parallel with flow medium (S) actable evaporator tubes ( 11 ) is formed. 6. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Seitenwände (10a) der Brennkammer (4) aus gas­ dicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, par­ allel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Verdampferroh­ ren (11) gebildet sind.6. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, in which the side walls ( 10 a) of the combustion chamber ( 4 ) from gas-tightly welded, vertically arranged, par allel with flow medium (S) actable Verdampferroh ren ( 11 ) are. 7. Dampferzeuger (2) nach Anspruch 6, bei dem eine Anzahl der Verdampferrohre (11) auf ihrer Innen­ seite jeweils ein mehrgängiges Gewinde bildende Rippen (40) tragen.7. Steam generator ( 2 ) according to claim 6, in which a number of the evaporator tubes ( 11 ) on their inner side each carry a multi-thread ribs ( 40 ). 8. Dampferzeuger (2) nach Anspruch 7, bei dem ein Steigungswinkel (α) zwischen einer zur Rohrachse senkrechten Ebene (41) und den Flanken (42) der auf der Rohr­ innenseite angeordneten Rippen (40) kleiner als 60°, vorzugs­ weise kleiner als 55°, ist.8. Steam generator ( 2 ) according to claim 7, in which a pitch angle (α) between a plane perpendicular to the tube axis ( 41 ) and the flanks ( 42 ) of the ribs ( 40 ) arranged on the inside of the tube is less than 60 °, preferably less than 55 °. 9. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Seitenwände (10b) des Horizontalgaszuges (6) aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Dampferzeu­ gerrohren (12a) gebildet sind.9. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 8, in which the side walls ( 10 b) of the horizontal throttle cable ( 6 ) from gas-tightly welded, vertically arranged, parallel with flow medium (S) actable steam generator tubes ( 12 a) are formed . 10. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Seitenwände (10c) des Vertikalgaszuges (8) aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Dampferzeu­ gerrohren (12b) gebildet sind.10. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, in which the side walls ( 10 c) of the vertical throttle cable ( 8 ) from gas-tightly welded, vertically arranged, parallel with flow medium (S) actable steam generator tubes ( 12 b) are formed . 11. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre (11, 12a, 12b) über Flossen gasdicht miteinander verschweißt sind, wobei die Flossenbreite abhängig von der jeweiligen Position der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre (11, 12a, 12b) in der Brennkammer (4), des Horizontalgaszugs (6) und/oder des Ver­ tikalgaszugs (8) gewählt ist.11. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 10, in which adjacent evaporator or steam generator tubes ( 11 , 12 a, 12 b) are welded together gas-tight via fins, the fin width depending on the respective position of the evaporator or Steam generator tubes ( 11 , 12 a, 12 b) in the combustion chamber ( 4 ), the horizontal gas flue ( 6 ) and / or the vertical gas flue ( 8 ) is selected. 12. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der Rohrinnendurchmesser (D) der Verdampferrohre (11) der Brennkammer (4) abhängig von der jeweiligen Position der Verdampferrohre (11) in der Brennkammer (4) gewählt ist.12. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 11, wherein the tube inner diameter (D) of the evaporator tubes ( 11 ) of the combustion chamber ( 4 ) is selected depending on the respective position of the evaporator tubes ( 11 ) in the combustion chamber ( 4 ). 13. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem den der Brennkammer (4) zugeordneten Verdampferrohren (11) strömungsmediumsseitig ein gemeinsames Eintrittssammler- System (16) für Strömungsmedium (S) vorgeschaltet und ein ge­ meinsames Austrittssammler-System (18) nachgeschaltet ist.13. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 12, in which the combustion chamber ( 4 ) associated evaporator tubes ( 11 ) on the flow medium side upstream of a common inlet header system ( 16 ) for flow medium (S) and a common outlet header system ( 18 ) is connected downstream. 14. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Verdampferrohre (11) der Stirnseite (14) der Brennkammer (4) strömungsmediumsseitig den Verdampferroh­ ren (11) der Seitenwände (10a) der Brennkammer (4) vorge­ schaltet sind.14. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 13, in which the evaporator tubes ( 11 ) of the end face ( 14 ) of the combustion chamber ( 4 ) on the flow medium side, the evaporator tubes ren ( 11 ) of the side walls ( 10 a) of the combustion chamber ( 4 ) are switched. 15. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem in dem Horizontalgaszug (6) eine Anzahl von Überhit­ zerheizflächen (22) in hängender Bauweise angeordnet ist.15. A steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 14, in which in the horizontal gas flue ( 6 ) a number of overheating heating surfaces ( 22 ) is arranged in a suspended construction. 16. Dampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem in dem Vertikalgaszug (8) eine Anzahl von Konvekti­ onsheizflächen (26) angeordnet ist.16. Steam generator ( 2 ) according to one of claims 1 to 15, in which a number of convection heating surfaces ( 26 ) is arranged in the vertical gas flue ( 8 ).
DE1998151809 1998-06-10 1998-11-11 Fossil-fuel steam generator Withdrawn DE19851809A1 (en)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998151809 DE19851809A1 (en) 1998-11-11 1998-11-11 Fossil-fuel steam generator
JP2000553751A JP4242564B2 (en) 1998-06-10 1999-05-26 Boiler for fossil fuel
DE59900551T DE59900551D1 (en) 1998-06-10 1999-05-26 FOSSIL HEATED STEAM GENERATOR
CA002334699A CA2334699C (en) 1998-06-10 1999-05-26 Fossil-fuel-fired steam generator
EP99936322A EP1086339B1 (en) 1998-06-10 1999-05-26 Fossil fuel fired steam generator
RU2001101488/06A RU2208739C2 (en) 1998-06-10 1999-05-26 Direct-flow steam generator operating on fossil fuel
ES99936322T ES2170588T3 (en) 1998-06-10 1999-05-26 HEATED STEAM GENERATOR WITH FOSSIL FUEL.
PCT/DE1999/001550 WO1999064787A1 (en) 1998-06-10 1999-05-26 Fossil fuel fired steam generator
DK99936322T DK1086339T3 (en) 1998-06-10 1999-05-26 Fossil fired through steam generator
CNB998087920A CN1192185C (en) 1998-06-10 1999-05-26 Fossil fuel fired steam generator
KR1020007013954A KR100597883B1 (en) 1998-06-10 1999-05-26 Fossil fuel fired steam generator
US09/734,461 US6557499B2 (en) 1998-06-10 2000-12-11 Fossil-fuel-fired once-through steam generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998151809 DE19851809A1 (en) 1998-11-11 1998-11-11 Fossil-fuel steam generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19851809A1 true DE19851809A1 (en) 2000-05-18

Family

ID=7887311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1998151809 Withdrawn DE19851809A1 (en) 1998-06-10 1998-11-11 Fossil-fuel steam generator

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19851809A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1086339B1 (en) Fossil fuel fired steam generator
EP1188021B1 (en) Fossil-fuel heated steam generator, comprising denitrification device for heating gas
EP0349834A1 (en) Once-through steam generator
DE19510033C2 (en) Forced-flow steam generator, especially for sliding pressure operation
DE19914761C1 (en) Fossil fuel through-flow steam generator for electrical power plant has vertical evaporator pipes defined by walls of combustion chamber formed in loop at interface between combustion chamber and horizontal gas flue
DE19858780C2 (en) Fossil-heated continuous steam generator
DE4227457A1 (en) Steam generator
EP1144910B1 (en) Fossil fuel fired steam generator
EP1166015B1 (en) Fossil-fuel fired continuous-flow steam generator
WO1992018807A1 (en) Continuous flow steam generator with a vertical gas flue of substantially vertically fitted pipes
DE19901430C2 (en) Fossil-heated steam generator
EP0937218B1 (en) Method applicable to a continuous steam generator, and the steam generator needed for applying same
EP2324287B1 (en) Continuous-flow steam generator
WO1997027426A2 (en) Continuous steam generator
DE19851809A1 (en) Fossil-fuel steam generator
DE102005023082B4 (en) Through steam generator
DE19825800A1 (en) Fossil-fuel steam generator
WO2012016750A2 (en) Forced-flow steam generator
AT200164B (en) Radiant tubular heat exchangers, in particular radiant steam generators, with a furnace for finely divided fuels, such as coal dust or the like.
WO2000032987A1 (en) Method for operating a steam generator and steam generator for carrying out this method
DE2327892B2 (en) Forced once-through steam generator

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee