DE2132454A1

DE2132454A1 - Durchlauf-grosskessel

Info

Publication number: DE2132454A1
Application number: DE19712132454
Authority: DE
Inventors: Rupprecht Dr-Ing Michel
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1971-06-30
Filing date: 1971-06-30
Publication date: 1973-01-11
Also published as: IT956903B; DE2132454B2; FR2143844B1; FR2143844A1; GB1374835A

Description

Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Erlangen, 29.6.71

Werner-von-Siemens-Str. 67

Unser Zeichen! FA 71/9313 Skn/Di

Durchlauf-Großkes s el

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Kohlenstaubfeuerung und trockener Entaschung zu betreibenden Großkessel mit einfachem Durchlauf des Arbeitsmittels. Um einen Kessel für sehr große Dampfleistungen zu schaffen» genügt es nicht, die Feuerraum-Abmessungen eines für mittlere Leistungen ausgelegten Kessels lediglich geometrisch zu vergrößern, denn, da das Volumen mit der dritten, die wirksamen Heizflächen aber mit der zweiten Fozenz ansteigen, wächst damit die Oberfläche des Feuerraumes nicht in gleichem Maße mit der größer werdenden Wärmeleistung. Es ist aber erforderlich, bei einem kohlenstaubgefeuerten Kessel mit trockener Entaschung die Hauchgase vor Eintritt in die Konvektionsheizflachen unter den Erweichungspunkt der Asche abzukühlen. Diese Schwierigkeiten zu überwinden, liegt als Aufgabe der Erfindung zugrunde.

Man hat schonversucht, das Froblem in der Weise zu lösen, daß man den Feuerraum durch eine Trennwand oder mehrere Trennwände unterteilt hat, wobei die Trennwand durch das Arbeitsmittel gekühlt wird. Bei einem bekannten Durchlaufkessel mit einer solchen Trennwand wurde die Trennwand-Heizfläche wasserseitig den Außenwand-Heizflächen vorgeschaltet. Auf diese Weise läßt sich zwar die Trennwand stärker kühlen, sodaß die Gefahr einer Ascheverschmutzung im Bereich der Trennwand wesentlich herabgesetzt werden kann, wenn aber jetzt das Speisewasser zunächst die Heizflächen der Trennwand durchfließt und danach erst

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"durch die Heizflächen der Außenwände geleitet wird, so wegist ; eine derartige Maßnahme wieder andere Nachteile auf.Auge- , sehen von dem Nachteil des höheren Durchflußwiderstandes "bereitet es vor allem Schwierigkeiten, das Dampf-Wasser- ?^g. Gemisch, das in den Trennwand-Heizflächen entsteht, nunmehr ^ auf die Heizflächen der Außenwände gleichmäßig zu verteilen.

Bei Zwangumlaufkessein ist die Trennwand parallel zu den ebenfalls senkrecht berohrten Außenwänden geschaltet. Die Wasserverteilung auf die verschiedenen Wände erfolgt hier über fest eingebaute Drosseln. Bei hohen Betriebsdrücken ist die in diesen Heizflächen übertragene Wärme wesentlich größer als die Verdampfungswärme» Zum Ausgleich muß der obere Teil der Feuerraumwande mit Strahlungsüberhitzer abgedeckt werden. Dies verteuert den Kessel und verlangsamt den Anfahrvorgang.

Diese Nachteile sollen durch die Erfindung beseitigt werden, ohne die Verschmutzungsgefahr der Trennwand-Heizflächen zu erhöhen. Während die Außenwände des Feuerraumes durch normale Rußbläser verhältnismäßig leicht zu reinigen sind, ist diese Möglichkeit für frei im Feuerraum angeordnete Trennwände stark eingeschränkt. Eine automatische Rußbläseranlage für die Trennwand ist kaum realisierbar, sodaß der unvermeidliche von Hand auszuführende Reinigungsvorgang nach Möglichkeit nur innerhalb großer Zeiträume stattfinden sollte.

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß unter wasserseitiger Parallelschaltung der Trennwand-Heizflächen mit den vorzugsweise als Schraubenwicklung ausgebildeten Heizflächen an den Außenwänden des Feuerraumes die Wasserzufuhr zu den Heizflächen der Trennwand so erfolgt, daß am Austritt der Trennwand-Heizflächen imwesentliehen Sattdampftemperatur herrscht, während in den Außenwand-Heizflächen eine höhere Aufwärmung stattfindet, z.B. Dampftemperatüren im Bereich von

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400 bis 45O°C erreicht werden. Die Wasserzufuhr zu den TrannwaeÄ-^Heizflächen kann dabei mit Vorteil bereits vor einer Economiser-Heizflache oder vor dem gesamten Economiser ab£#zweigt werden. Auf diese Weise kann die Trennwand noch stärker gekühlt werden und neigt dann weniger zum Verschmutzen.

Zur Erleichterung der Regelung und des Anfahrens können die Heizflächen für die Trennwand und die Außenwände mit gesonderten Wasserabseheidesystemen versehen werden. Das im Dauerbetrieb am Austritt der Trennwandheizflächen im Wasserabscheider anfallende Wasser kann dann mit Hilfe einer Umwälzpumpe in den Eintrittsverteiler der Außenwand-Heizflächen, insbesondere der Schraubenwicklung, oder auch in den Eintrittsverteiler der Trennwand-Heizflächen selbst unmittelbar zurückgefördert werden. Es kann auch dort über geeignete Wärmetauscher nur die Wärme rückgeführt werden, während das anfallende Wasser, dem in den Wärmetauschern Wärme entzogen worden ist, wieder in den Kreislauf an geeigneter Stelle vor der Speisepumpe oder in eine Zwischenstufe derselben eingeleitet werden könnte.

Im übrigen kann für die Trennwand-Heizflächen auch ein dem Durehlaufeystem parallel geschaltetes Naturumlauf-System mit eigenen Fallrohren vorgesehen sein, wobei die Speisewasserversorgung s.B. nach einem Wasserstand geregelt wird, der sich vorzugsweise in der Wasserabscheideeinrichtung ausbildet. Pur die Ausbildung der Heizflächentrennwand kommt ein senkrechtes Rohrsystem mit Rohr-Steg-Rohr-Verschweißung in Frage.

Für die Ausbildung der Außenwand-Heizflächen ist eine gasdicht verschweißte Schraubenwicklung besonders geeignet, da die Außenwände durch automatische Rußbläseranlagen ohne . Betriebsunterbrechung leicht zu reinigen sind und demzufolge die Rohre ohne weiteres flach ansteigend oder horizontal

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verlaufend angeordnet sein können. Lediglich für die Durchführung der Rohre der Trennwandheizflächen durch die Schraubenwicklung im Bereich des Feuerraumtrichters können gegenüber senkrecht berohrten Feuerräumen gewisse Erschwernisse eintreten. Dieses Problem läßt sich aber z.B. dadurch lösen, daß die Rohre der Schraubenwicklung im Bereich der Feuerraumtrichterschräge über Kniestücke nach hinten herausgebogen werden, wo sie den dort, befindlichen Eintrittsverteiler der Trennwandheizflachen umschließen. Hierdurch wird eine gasdichte Einschweißung der Trennwand in der Trichterschräge ermöglicht, wobei die Wasserzufuhr entweder über die Stirnseiten der Eintrittsverteiler oder auch nach Auseinanderbiegen der Rohre * an mehreren Stellen des Sammlers erfolgen kann. Um die Ausdehnungsprobleme der Trennwand zu beherrschen, kann die Trennwand durch Federkräfte nach oben gezogen werden, wobei die Durchführung der Austrittsrohre durch die Kesseldecke mit stopfbüchsartigen Einrichtungen bewältigt werden kann.

Bei der Aufhängung der Trennwand oder der Trennwände können diese noch dazu herangezogen werden, um das Gewicht des Feuerraumtri'chters und einer gegebenenfalls vorhandenen Aschefüllung über entsprechend starke Konstanthänger ober-, halb der Kesseldecke aufzunehmen. Zur Reinigung der Trennwand können in den Außenwänden beiderseits der Trennwand Öffnungen vorgesehen sein, um von hier aus die Verschmutzungen mit Wasserlanzen oder dergleichen zu beseitigen.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Schema für den Arbe'itsmitteldurchsatz der Heizflächen ist von einem Durchlaufkessel ausgegangen worden, bei dem die Heizflächen der

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Außenwände des Feuerraumes durch eine Schraubenwicklung 1 gebildet sind, die in dieser Figur als Abwicklung gezeichnet ist. Mit 2 ist der Eintrittsverteiler, mit 3 der Austrittssammler bezeichnet. Die Trennwand-Heizflächen sind mit 4 bezeichnet, wobei es sich um eine oder mehrere Trennwände handeln kann. Der Eintrittsverteiler der Trennwand ist mit 5, der Austrittssammler mit 6 bezeichnet.

Das flüssige Arbeitsmittel wird durch die Speisepumpe 7 zum Economiser 8 gefördert. Nach Durchfließen desselben erfolgt eine Verteilung des Arbeitsmittels mit Hilfe der gesteuerten Ventile 9 und 10 auf die Heizflächen der Schraubenwicklung 1 und der Trennwandheizflächen 4. Die Verteilung wird von einem Regler 11 vorgenommen, der Signale von den Meßblenden 12 und 13 und von Temperaturmeßstellen 14 und 15 am Austritt der Heizflächen zugeführt erhält. Der Regler 11 kann nun die Verteilung des Arbeitsmitteldurchflusses in der Weise regeln, daß in der Austrittsleitung 17 im Bereich der Temperatur-,meßstelle 15 im wesentlichen Sattdampftemperatur herrscht, während in der Austrittsleitung 16 im Bereich der Temperaturmeßstellen 14 Dampftemperaturen von etwa 400 bis 45O⁰O auftreten. Die Austrittsleitungen 16 und 17 sind an gesonderte Wasserabscheidesysteme 18 und 19 geführt, die zum Anfahren mit trockenem Überhitzer dienen, wobei im Abscheider 19 auch im Dauerbetrieb ein Wasserstand 20 gehalten werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Wasserstandsregelung mit Hilfe eines Ablaufventils 21 und einer Umwälzpumpe 22 vorgesehen, die das abgetrennte Wasser über den Rohrstrang 23 dem Eintritt der Schraubenwicklung 1 zuleitet. Die Überhitzerheizflächen sind mit 24 und 25 bezeichnet.

Wie durchdie gestrichelt gezeichnete linie 26 versinnbildlicht ist, kann der hierdurch bezeichnete Rohrstrang bereits vor dem Economiser 8 abgezweigt werden. Die gestrichelt gezeichneten Ventile 9' und 10' entsprechen dabei den Ventilen 9 und 10 und können in gleicher Weise dem Regler 11 unterstellt werden.

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lei einer Betriebsweise der Trennwandheizflächen 4 als Näturumlaufsystem sind natürlich noch zusätzlich Fallrohre erforderlich, die in den Eintrittsverteiler 5 einmünden. Das Ventil 10 oder 10' kann dann zusätzlich oder für sich allein von der Wasserstandshaltung 20 her "beeinflußt werden.

In den Figuren 2, 3 und 4 ist die Durchführung der einzelnen Rohre der Trennwand durch die Schraubenwicklung im Bereich des Feuerraumtrichters versinnbildlicht. Während Figur 2 einen senkrechten Schnitt längs des Feuerraumes zeigt, veranschaulicht Figur 3 einen waagerechten Schnitt längs der linie III-III, Figur 4 zeigt eine Durchführungsstelle im Bereich des Eintrittsverteilers für eine der Trennwand-Heizflächen- : halften.

Die Eintrittsverteiler 35 und 36 für die Trennwand-Heizflächenhälften 37 und 38 liegen hinter der Schraubenwicklung 39 des Feuerraumtrichters, wobei die Berührung der Schraubenwicklung hier taschenartig, gegebenenfalls auch unter Wegfall der Rohrstege, in Form eines Omega 40 ausgebogen ist und damit den Eintrittsverteiler 35 bzw. 36 umschließt. Auf diese Weise kann im Bereich der Durchtrittsstelle 41 eine gasdichte Einschweißung der Trennwand in der Trichterschräge ermöglicht werden.

8 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

l~j Mit Kohlenstaubfeuerung und trockener Entaschung zu betreibender Großkessel, insbesondere Durchlaufkessel mit Unterteilung des Feuerraumes durch mindestens eine durch Arbeitsmittel gekühlte Trennwand, dadurch gekennzeichnet, daß unter wasserseitiger Parallelschaltung der Trennwand-Heizflächen mit den vorzugsweise als Schraubenwicklung ausgebildeten Heizflächen an den Außenwänden des Feuerraumes eine gesteuerte oder geregelte Verteilung des Arbeitsmitteldurchflusses auf die Heizflächen der Trennwand und der Außenwände erfolgt, in dem Sinn, daß am Austritt der Trennwandheizflächen im wesentlichen Sattdampftemperatur herrscht, während in den Außenwandheizflächen eine der Kesselbelastung entsprechende höhere Aufwärmung stattfindet, z.B. Dampftemperaturen im Bereich von 400 bis 45O⁰C erreicht werden.

Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufuhr zu den Trennwandheizflächen bereits vor einer Economiserheizflache oder vor dem gesamten Economiser abgezweigt ist.

Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Trennwand-Heizflächen und die Außenwand-Heizflächen gesonderte Wasserabscheideeinrichtungen vorgesehen sind, wobei das abgeschiedene Wasser insbesondere mit Hilfe einer Umwälzpumpe dem Eintritt der Außenwandheizflächen oder auch den Trennwand-Heizflächen zugeführt wird»

Kessel nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwandheizflächen mit einem Naturumlaufsystem arbeiten, das parallel zu dem Durchlaufsystem betrieben wird, wobei die Speisewasserversorgung insbesondere nach einem Wasserstand regelbar ist.

Kessel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre der Trennwand-Heizfläche mit ihren Eintritts-

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nimmt.

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verteilern in einer Rohrtasche außerhalb des Feuerraumtrichters angeordnet sind, die aus der als Schraubenwicklung gestalteten Außenwand-Heizfläche im Bereich der Trichterschräge herausgebogen ist.

Kessel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand mit Hilfe von Federn aufgehängt und mit Hilfe stopfbuchsartiger Einrichtungen durch die Kesseldecke hindurchgezogen-ist.

Kessel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand das Gewicht des Feuerraumtrichters und einer gegebenenfalls vorhandenen Aschefüllung über, entsprechend gestaltete Konstanthänger oberhalb der Kesseldecke auf-

8. Kessel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Feuerraumaußenwänden Öffnungen beiderseits der Trennwand zur Reinigung derselben vorgesehen sind.

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