DE29709711U1 - Abhitzedampferzeuger für Gasturbinen mit Zusatzfeuerung für Abgas- und Frischluftbetrieb - Google Patents
Abhitzedampferzeuger für Gasturbinen mit Zusatzfeuerung für Abgas- und FrischluftbetriebInfo
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Description
F. Hutter Gebrauchsmuster
Abhitzedampferaeuger für Ga'stucßihen oflt^tföt^tzfeuerung
für*Abgas«unrfFr jsch1l»ftbeitieb *
für*Abgas«unrfFr jsch1l»ftbeitieb *
Abhitzedampferzeuger hinter Gasturbinen dienen dazu, die Abgaswärme des etwa 5000C heißen Abgasstromes
zur Dampferzeugung und Wassererwärmung zu nutzen. Dadurch entsteht eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage.
Der Abhitzedampferzeuger besteht aus einem Blechkanal
mit innenliegenden Bündelheizflächen, an denen die Wärme durch Konvektion übertragen wird. Die Kanalwände
sind innen oder außen isoliert.
Der Brennstoffnutzungsgrad bei einem ungefeuerten
Abhitzedampferzeuger liegt physikalisch bedingt mit etwa 75% im Vergleich mit konventionellen Strahlungsdampferzeugern,
die über 90% erreichen, in einem bescheidenen Bereich. Eine höhere Wärmeausbeute
versucht man durch die installation von Mehrdruck-
kreisläufen und Heißwasserschleifen zu erzielen. Auch hier ist man an die genannte physikalische Grenze
gebunden, die durch einen Temperaturengpaß zwischen Rauchgas und Sättigungszustand des Dampfes an der
Verdampferheizfiäche - dem sogenannten Pinch Point -
sämtlicher Druckkreise, entsteht.
Eine darüber hinausgehende Verbesserungen des Abhitzeprozesses wird erst durch eine zusätzliche
Feuerung möglich, wobei der Abgasstrom auf höhere
Temperaturen aufgeheizt wird. Dabei wird zwangsläufig die Wärmeaufnahme der weiteren Druckkreise zurückgedrängt.
Als Zusatzfeuerung finden vielfach Flächenbrenner oder Kanalbrenner Verwendung, die in den
Abgaskanal hineinragen. Dabei werden Aufheizungen bis
zu 7000C zugelassen. Die Brenner sind hinsichtlich der
Emissionen an CO und NO schwer zu beeinflussen, da es kein extern geregelte Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnis
gibt.
35
Bei einem Ersatzbetrieb der Feuerung mit Luft als Sauerstoffträger müssen diese Feuerungen mit einem
enormen Luftüberschuß, der CO -bildend ist, betrieben werden, um mit den Verbrennungstemperaturen unterhalb
der Materialgrenzen zu bleiben. Bei einer konventionellen,
nahstöchiometrischen Verbrennung mit Frischluft würden nämlich ca. 1000 bis 12000C entstehen.
Diese Temperaturen werden bekannter Weise bei Strahlungsdampferzeugern dadurch beherrscht, daß der
Rauchgaszug aus gekühlten Wänden hergestellt wird. Der Beginn des Rauchgaszuges ist als Flammen- und
Strahlraum ausgebildet. Die Verdampfung erfolgt dabei vorwiegend im Flammen- und Strahlraum.
F. f-iüffer Gebrauchsmuster
Abhitzedampfer^euejer für GasTtusßinen ofitZU3ätzfeuerung
für^baasjiunc^FriscliltiftbetReb *
für^baasjiunc^FriscliltiftbetReb *
Die Ausführung des Rauchgaszuges mit gekühlten Wänden wird bei Abhitzedampferzeugern wegen des
relativ niedrigen Temperaturniveaus nicht angewendet. Die Übertragung der Verdampfungswärme erfolgt nämlich
durch Konvektion und nicht, wie beim Strahlungskessel
(woher auch der Name rührt), durch Strahlung.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Überlegung zu Grunde, die Zusatzfeuerung des
Abhitzedampferzeugers mit einer Brennstoff-Sauerstoff-
Verhältnisregelung aus Gründen steuerbarer Emissionen zu betreiben und die im Flammenraum entstehenden
Temperaturen bekannter Weise durch gekühlte Wände abzubauen.
15
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gekühlten Wände nur dort zum Einsatz kommen, wo
die Temperaturen dies fordern. Dabei wird die gesamte Verdampferheizfläche in einen Strahlungsteil und einen
Konvektionsteil unterteilt, wobei - im Gegensatz zum
Strahiungskessel - die Flächen in Reihe geschaltet sind.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß
• die Leistung der Zusatzfeuerung keiner Temperaturbegrenzung
unterliegt und damit höhere Brennstoffnutzungsgrade möglich sind
• die Feuerung emissionsarm betrieben werden kann
• bei einer Gasturbinenabschaltung die Dampferzeugung im Frischiuftbetrieb sicher gestellt werden kann.
™ · ein Naturumlauf bei stehendem Abhitzedampferzeuger
entsteht
Figur 1 zeigt einen Dampferzeuger mit einer gekühlte Eintrittshaube (1), die aus Wänden in Rohr-Steg-Rohr-
^ Konstruktion besteht. Die Gasturbinen-Abgase strömen
über die zu einem Gitter (2) aufgelöste Wand in die Haube ein. Der untere Teil der Haube ist als Flammenraum (3)
ausgebildet, in welchem sich im Frischluftbetrieb und im Zusatzfeuerungsbetrieb die Flamme ausbilden kann. Am
Austritt des Flammenraums (4) ist die Temperatur der Rauchgase durch Strahlungsübertragung auf ca. 9000C
gesunken.
An den Flammenraum schließt sich die als Strahlraum ausgebildete Haube an, weicher dem Rauchgas im FL-Betrieb
weitere Wärme entzieht, so daß die Rauchgastemperatur vor dem Endüberhitzer (5) auf ca.
650 0C absinkt und die Wärmeaufnahme der Überhitzer in
beherrschbaren Grenzen bleibt.
50
50
F. (-futter Gebrauchsmuster
Abhitzedampferaeuger für GastuEUihen afitZl&3tzfeuerung
f ürjAbgas; nncPFrfecMwftbetnieb. *
f ürjAbgas; nncPFrfecMwftbetnieb. *
—^ — -rs = ■ · ·
Tr
im reinen Anhitzebetrieb ist die Wirksamkeit des
Strahlraumes weitgehend aufgehoben.
Der Überhitzer im Hochdruckkreis besteht aus einem
Endüberhitzer (5) und einem Vorüberhitzer (6), die durch
Endüberhitzer (5) und einem Vorüberhitzer (6), die durch
nach außen geführte Sammler (7) begrenzt sind.
Der Endüberhitzer taucht bei dem Beispiel in den Strahraum ein.
10
10
Nach dem Überhitzer endet die Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion und wird durch innenisolierte Wände (11)
nach oben fortgesetzt.
Die senkrecht stehenden Verdampferrohre der Rohr-Steg-
Rohr-Wand werden über einen umlaufenden Sammler (8) eingebunden. In beiden Betriebsarten entsteht durch die
Beheizung der Rohr-Steg-Rohr-Wände ein Auftrieb, der einen Naturumiauf im Konfektionsverdampfer (9)
sicherstellt. Der Verdampfer, der sich oberhalb des
Vorüberhitzers befindet, wird durch Überströmrohre (10) aus dem Sammler der Haube versorgt. Sie befinden sich
jeweils an der Innenseite der vorderen und hinteren Wand des Dampferzeugers.
25
Der Verdampfer besteht in dem Beispiel aus gewickelten Rippenrohren. Alle rauchgasseitig nachgeschalteten
Heizflächen sind ebenfalls Rippenrohrausführungen.
30
Claims (4)
1. Abhitzedampferzeuger für Gasturbinen
mit Zusatzfeuerung für Abgas- und Frsichluftbetrieb bestehend aus einem Rauchgaszug , der Konvek-
tionsheizflächen enthält, und einer Abgaseintrittshaube mit integriertem Flammenraum,
dadurch gekennzeichnet,
10
daß die Umfassungswände der Abgaseintrittshaube (1) mit integriertem Flammenraum aus
gekühlten Rohren - vorzugsweise in Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion - bestehen, wobei das
Kühlmedium bekannter Weise Wasser-Dampf im
Phasenwechsel ist, und
daß die Umfassungswände mit einer nachgeschalteten Konvektionsverdampferheizfläche (9)
verbunden sind.
2. Abhitzedampferzeuger nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die nachgeschaitete Konvektionsverdampferheizfläche
(9) unmittelbar an den umlaufenden Sammlern (8) der gekühlten Umfassungswände anschließt
3. Abhitzedampferzeuger nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die nachgeschaltete Konvektionsverdampferheizfiäche
(9) über Überströmrohre (10) mit den Sammlern (8) der gekühlten Umfassungswände verbunden sind.
4. Abhitzedampferzeuger nach Anspruch 1 und 3
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überströmrohre innerhalb der Wände des Rauchgaszuges (11) liegen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29709711U DE29709711U1 (de) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Abhitzedampferzeuger für Gasturbinen mit Zusatzfeuerung für Abgas- und Frischluftbetrieb |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE29709711U DE29709711U1 (de) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Abhitzedampferzeuger für Gasturbinen mit Zusatzfeuerung für Abgas- und Frischluftbetrieb |
Publications (1)
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| DE29709711U1 true DE29709711U1 (de) | 1997-11-06 |
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ID=8041135
Family Applications (1)
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| DE29709711U Expired - Lifetime DE29709711U1 (de) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Abhitzedampferzeuger für Gasturbinen mit Zusatzfeuerung für Abgas- und Frischluftbetrieb |
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| DE (1) | DE29709711U1 (de) |
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1997
- 1997-06-04 DE DE29709711U patent/DE29709711U1/de not_active Expired - Lifetime
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