DE3026866A1

DE3026866A1 - Dampferzeuger und strahlungsheizabschnitt eines dampferzeugers

Info

Publication number: DE3026866A1
Application number: DE19803026866
Authority: DE
Inventors: Robert Wayne Tulsa Okla. Coggins; Bert Benton Beggs Okla. Miles
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Cameron Solutions Inc
Priority date: 1979-10-30
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1981-05-07
Also published as: FR2468831A1; DE3026866C2; MX150402A; FR2468831B1; US4289093A; CA1123691A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger und auf den Strahlungsheizabschnitt eines Dampferzeugers. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Strahlungsheizabschnitte, bei denen Wasser und/oder Dampf durch Rohre geführt wird, die auf der Wandung einer Kammer montiert sind, in welche Strahlungshitze eines Brenners für fossilen Brennstoff sich ausbreitet. In der Anordnung und Funktion von Arbeitsmittelrohren auf der Innenwandung eines Strahlungshitzeabschnitts eines Dampferzeugers ist die Gleichförmigkeit,mit der die Wasser/Dampf-Rohre der.Strahlungshitze ausgesetzt sind, erforderlich. Wenn die Wasser und/oder Dampf-Rohre in Gruppen oder Sätze unterteilt werden, die an einen gemeinsamen Sammler angeschlossen sind, muß die Anordnung der Rohrstränge innerhalb jeder Gruppe die Tatsache kompensieren, daß der Flammenkörper wabern oder flackern kann und von der bevorzugten Axialrichtung abweicht. Wenn der Flammenkörper von dieser gewünschten Richtung abweicht, müssen die Rohrstränge jeder Gruppe physikalisch auf der Wandung der Brennkammer so untereinander in Beziehung stehen, daß sichergestellt wird, daß überall die Mehrzahl von Gruppen gleichförmig der Stahlung des Flammenkörpers ausgesetzt sind.

80 %iger Dampf wird seit mindestens 15 Jahren verwendet, um die Temperatur von erdölführenden Erdformationen zu erhöhen. Andere Mittel wurden verwendet, um die Viskosität von Erdöl innerhalb der Formationen zu senken, und um die Beweglichkeit des Erdöls aus der Formation in Bohrlöcher zu fördern, damit das Erdöl an die Erdoberfläche gefördert werden kann. Die Verwendung von 80 %igem Dampf für diesen Zweck hat sich gut

durchgesetzt. 130019/0633

Zahlreiche Anbieter fertigen Dampferzeuger für Dampf, mit dem Erdformationen aufgeheizt werden sollen. Natürlich gibt es Unterschiede in der Auslegung zwischen diesen Dampferzeugern, doch ist ein gemeinsames Kennzeichen dieser Konstruktionen, daß ein Brenner für fossilen Brennstoff innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, dessen Innenwandungen mit Rohren ausgekleidet sind, durch die Wasser und/oder Dampf zirkuliert, um Strahlungswärme zu absorbieren und auch Konvektionswärme vom Flammenkörper und heißen Abgasen, die von dem Brenner oder den Brennern erzeugt werden.

Ein gewisses Problem liegt in der Ausbildung des horizontalen zylindrischen Abschnitts des Dampferzeugers,längs dessen Achse sich der Flammenkörper ausbreitet. Lange Zeit war es übliche Praxis, hinreichend viel Feuerfestmaterial auf der Innenwandung der zylindrischen Kammer anzubringen und die Wasser und/oder Dampf-Rohrstränge längs des Zylinders zu führen, abgestützt von dieser Feuerfestfläche. Offensichtlich ermöglicht diese Anordnung, daß die Strahlungswärme des Flammenkörpers, der sich längs der Zylinderachse ausbreitet, von den Rohrwandungen absorbiert wird und in das Arbeitsmittel übertragen wird, das durch die Rohre fließt.

Bei kleiner ausgelegten Dampferzeugern (25-50 MM BTU pro Stunde) ist die Anordnung der Wasser/Dampf-Rohrstränge relativ einfach. Das Rohr wird in Strängen gelegt, die sich längs der Feuerfestwandung nahe aneinander erstrecken, wobei ihre Enden mittels angeschweißter ΐ80°-Krümmer verbunden werden zur Ausbildung eines durchgehenden Pfades, wobei die Krümmer an jedem Ende der zylindrischen Kammer herausragen. Demgemäß sind die Wasser/Dampf-Rohre in einem Serpentinenmuster um die Peripherie der Innenwandung der zylindrischen Kammer gelegt, damit sie gleichförmig der Strahlungshitze des Flammenkörpers ausgesetzt werden. Die Wasser/Dampf-Rohre in dem Strahlungsabschnitt des Generators empfangen Arbeitsmittel von stromaufwärts lieg enden Rohren, die im Konvektionsabschnitt des Dampferzeugers montiert sind.

130019/0633

-yr-

Bei größeren Dampferzeugern ergeben sich einige konstruktive Probleme. Die Geschwindigkeit des Arbeitsmittels durch ein einziges Rohr oder eine einzige Leitung im Dampferzeuger kann so groß werden, daß sich Erosionserscheinungen ergeben. Gleichzeitig wird bei einem einzigen Leitungspfad die Druckdifferenz zu groß.

Unter Berücksichtigung der von den Rohren sowohl im Strahlungs- als auch im Konvektionsabschnitt des Dampferzeugers gebotenen Gesamtoberfläche wird die Verwendung einer einzigen Rohrleitung unpraktisch. Der Konstrukteur muß die oben genannten Faktoren berücksichtigen und zugleich auf akzeptable Oberflächentemperaturen und wirtschaftliche Durchmesser der erhältlichen Rohre achten. All dies führt zu dem Ergebnis, daß die Probleme mit der für kleinere Dampferzeuger üblichen einzigen Rohrleitungskonstruktion nicht mehr zu lösen sind.

Für größere Dampferzeuger sind mehrere Pfade für Wasser/ Dampf durch die Rohre des Strahlungsheizabschnitts erforderlich. Diese Mehrfachverzweigung führt ihrerseits zu Problemen, mit denen sich die vorliegende Erfindung befaßt. Nicht nur die Strömung in jeden der getrennten Pfade muß nämlich kontrolliert werden, sondern man muß auch dafür sorgen, daß die Absorption von Strahlungshitze durch die verschiedenen Rohrpfade im wesentlichen gleich ist.

Um dies zu verdeutlichen, sei zunächst die Grundanordnung betrachtet. Die Kammer, in welcher der Brenner seine Flamme ausbreitet, ist im wesentlichen ein gerader Zylinder. Der oder die Brenner sind an einem Ende dieser zylindrischen Kammer montiert und erzeugen einen Flammenkörper aus Brennstoff und Luft, der sich längs der Achse der zylindrischen Kammer ausbreitet. Die Strahlungshitze des Flammenkörpers strahl an die Innenwandungen der Kammer, wo die Rohre für Wasser/Dampf auf der Feuerfestauskleidung der Innenwandungen montiert sind. Die Flamme ist dabei durchaus kein stabiler, wohl definierter strahlender Körper. Eine turbulente Emission von dem Brenner

130019/0633

führt dazu, daß die Flamme flackert und sich in Durchmesser und Länge ändert, wenn sie sich längs der Kammerachse ausbreitet. Wenn die Arbeitsmittelrohre in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt sind, müssen sie so untereinander in Beziehung gesetzt werden, wenn sie längs der Innenwandung der Kammer ausgelegt werden _r daß sie die Strahlungshitze der Flamme in im wesentlichen gleicher Quantität bezüglich der Mehrzahl von Gruppen absorbieren. Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen derartigen Dampferzeuger zu schaffen, und die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen 1 oder 5.

Die vorliegende Erfindung geht zunächst davon aus, daß die wasser/dampf-führenden Rohre so ausgebildet werden, daß sich eine Mehrzahl von Pfaden für das Arbeitsmittel ergibt. Die grundsätzliche Unterteilung ermöglicht dem Konstrukteur die erforderliche Strahlungsabsorbierende Gesamtfläche vorzusehen und eine maximale Arbeitsmittelströmungsrate oder einen maximalen Durchsatz durch diese Rohre vorzusehen unter Berücksichtigung der inneren Erosion der Rohre und unter Begrenzung des Druckabfalls.

Die Erfindung sieht ferner die Durchsatzregulierung durch alle wasser/dampf-führenden Rohrpfade vor.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß Rohrstränge sich längs der horizontalen zylindrischen Kammer erstrecken, um alle Wasser/Dampf-Rohrpfade auszubilden. Der erste Strang jedes Wasser/Dampf-Rohrpfades wird sequentiell gelegt, der zweite Strang jedes Rohrpfades wird dann in einer zweiten sich wiederholenden Sequenz gelegt, usw., rings um die runde Peripherie der Innenwandung der zylindrischen Kammer. Der erste Rohrstrang der ersten Gruppe wird auf der Wandung neben dem ersten Rohrstrang der zweiten Gruppe montiert. Jeder erste Strang jeder Gruppe wird dann verbunden mit dem zweiten stromabwärts liegenden Strang derselben Gruppe mittels eines 180°-Krümmers am Ende der zylindrischen Kammer.

130019/0633

- JS'-

Die Stränge der Mehrzahl von Gruppen werden demgemäß gleichförmig der von der ungleichförmigen Flamme des Brenners erzeugten Strahlung ausgesetzt.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Abstand, beruhend auf der Gruppierung der Rohrstränge, die Notwendigkeit entfallen läßt, speziell geschmiedete 180°-Rohrkrümmer zu verwenden. Der Radius, der vorgegeben wird durch das Gruppieren zwischen Strängen derselben Gruppe, ermöglicht, daß das Rohr selbst ohne weiteres in eine 180°-Biegung gebracht werden kann, die erforderlich ist, um in der Verbindung die Rohrstränge zu verlängern, die parallel zueinander längs der Längserstreckung der Innenwandung des Strahlungshitzeabschnitts der Schale liegen.

" Vorteile und Merkmale der Erfindung werden verdeutlicht anhand der nachfolgenden Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 ist eine Ansicht des Dampferzeugers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ist eine perspektivische Teilschnittdarstellung einer Strahlungskammer des Dampferzeugers ,

Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Kammer nach Fig. 2, und

Fig. 4 zeigt in Diagrammform die Speisewassersteuerung des Dampferzeugers.

Fig. 1 deutet den Umriß oder das Profil oder die Silhouette eines vollständigen Dampferzeugers gemäß vorliegender Erfindung an. Eine solche Einheit ist so ausgelegt, daß sie an Ort und Stelle auf Schienen aufgebaut werden kann, etwa nahe einem Bohrloch oder nahe Bohrlöchern, die mit 80 %igem Dampf zu beaufschlagen sind. Trotz des mechanisch komplizierten Aufbaus ist die Einheit so ausgelegt, daß sie ohne dauernde Personalüberwachung arbeiten kann, und periodische Betriebsüberprüfungen brauchen nur in Intervallen von bis zu zwölf Stunden zu erfolgen.

130019/0633 - 6 -

-Jr-

Gemäß Fig. 1 ist der Generator um den Brenner 1 herum gebaut, der so angeordnet ist, daß er seine Flamme im wesentlichen längs der Achse einer zylindrischen, sich in Horizontalrichtung erstreckenden Kammer 2 ausbreitet. Eine Speisewasserquelle (nicht dargestellt) ist an Rohre 3 angeschlossen, deren Verlängerungen in dem Konvektionsabschnitt oder Berührungsheizabschnitt des Dampferzeugers montiert sind. Die Rohre im Konvektionsabschnitt führen das Speisewasser zu den stromabwärts liegenden Rohren, die gleichförmig verteilt längs der Innenwandungen der horizontalen Kammer montiert sind, um die Strahlungswärme der Flamme des Brenners 1 in das Wasser/Dampf-Fluid zu übertragen, das die Rohre im Strahlungsheizabschnitt durchströmt.

Die von der Flamme 10 des Brenners 1 erzeugten Verbrennungsprodukte werden aus der zylindrischen Kammer 2 ausgetragen und nach oben in den Konvektionsabschnitt 4 umgelenkt. Im Konvektionsabschnitt 4 sind die dort angeordneten Rohre mit den stromabwärts liegenden Rohren im Strahlungsabschnitt verbunden, um das Aufheizen des Speisewassers durch die Verbrennungsprodukte einzuleiten.

Nachdem die Verbrennungsprodukte die verfügbare Wärme auf das Wasser in den Konvektxonsabschnittrohren übertrag en haben, werden sie nach oben ausgetragen. Die Rohre des Strahlungsabschnitts liefern nun Dampf einer vorgegebenen Qualität, normalerweise 80 %, der in Bohrlöcher injiziert wird, um die Sekundärförderung von Erdöl zu unterstützen.

Es gibt viele ungelöste Probleme bezüglich des Dampferzeugers . Wenn beispielsweise der dem Brenner 1 zugeführte Brennstoff Schwefelverbindungen enthält, so werden die nach oben aus dem Konvektionsabschnitt 4 abgegebenen Verbrennungsprodukte diese Verunreinigungen enthalten. Die Entfernung der Schwefelverbindungen und anderer Verunreinigungen wird erforscht und weiterentwickelt. Die vorliegende Erfindung befaßt sich jedoch mit der horizontalen zylindrischen Kammer 2, wo die Strahlungswärme aus dem Verbrennungsvorgang von dem Wasser/Dampf-Fluid absorbiert wird, das durch die in der

130019/0633

Kammer montierten Rohre strömt.

Es hat sich als erforderlich erwiesen, die Speiserohre in der Kammer 2 zu unterteilen. Bei der Auslegung des Dampferzeugers nach Fig. 1 wird das Verhältnis der Gesamtflächen im Konvektionsabschnitt und Strahlungsabschnitt der Heizflächen vorgegeben durch hier nicht weiter interessierende zahlreiche Faktoren. Wenn diese Dampferzeuger über 50 MM BTÜ pro Stunde absorbieren sollen bei einem Wasserdurchsatz von mehr als 27.000 1 pro Stunde, so zwingen die Konstruktionsparameter der Kammer 2 zu einer Unterteilung der Rohre in eine Mehrzahl von Gruppen, die an einen gemeinsamen Einlaßsammler angeschlossen sind. Dieses ursprüngliche Unterteilungserfordernis führt zu dem Aufwerfen von Problemen, deren Lösung mit der vorliegenden Erfindung angestrebt wird.

Die Speiserohre des Strahlungsabschnittes erstrecken sich in Form gerader paralleler Stränge längs des horizontalen Zylinders, der die Strahlungskammer bildet. Ein Durchmesser für diese Rohre könnte gewählt werden, der zu der gewünschten der Strahlungswärme ausgesetzten Gesamtfläche führen könnte, und das Arbeitsmittel könnte durch die Rohre zwangsweise mit einem Durchsatz geführt werden, der unterhalb der durchbrennsicheren Temperaturgrenzwerte läge. Die Stränge könnten seitlich nebeneinander rings um die Peripherie der Innenwandung der Kammer 2 montiert werden und in einen fortlaufenden Rohrstrang verbunden werden durch geschweißte 180°-Krümmer, die sich über die Enden des Zylinders von Kammer 2 hinaus erstrecken wurden. Die Unterteilung der fluidfuhrenden Rohre in Gruppen oder Sätze von Strängen jedoch führt zu einem strörenden Problem, wenn die Oberflächen dieser Stränge der Strahlungshitze des Flammenkörpers ausgesetzt werden, der sich in Achsrichtung der Kammer 2 ausbreitet.

Unglücklicherweise erstreckt sich der Flammenkörper des Brenners 1 nicht mit gleichbleibenden Abmessungen im wesentlichen längs der Achse der Kammer 2. Der Flammenkörper wird aufrechterhalten durch Verbrennungsluft und Brennstoff,

130019/0633 _ ₈ _

-/■

die heftig in den Brenner 1 injiziert werden. Infolgedessen ist der Flammenkörper eine flackernde wabernde Masse von verbrennendem Brennstoff, der Strahlungswärme auf die Innenwandungen der Kammer 2 mit einer großen Unregelmäßigkeit überträgt. Solange die wasser/dampffluidführenden Rohrstränge in einen einzigen langen Pfad längs einer Serpentine rings um die Peripherie der Kammer 2 in Zylinderform angeschlossen wären, gäbe die ungleichförmige Übertragung von Strahlungswärme längs der Länge der zahlreichen Stränge nur geringe Probleme. Das Arbeitsmittel, das an einem Ende des Rohres eingespeist würde, gelangte in Wärmeaustausch mit der gesamten Wärme, die vom Flammenkörper abgegeben wird, wenn das Arbeitsmittel längs des einzigen Pfades strömt, der von dem Rohr gebildet wird. Dies ist aber offensichtlich nicht der Fall, wenn das Arbeitsmittelrohr unterteilt ist. Wenn die Unterteilungen der Arbeitsmittelrohre nicht derart auf der Innenwandung des die Kammer 2 bildenden Zylinders angeordnet werden, daß sie gleichförmig der Strahlungswärme ausgesetzt würden, so würden die verschiedenen Unterteilungen der Leitung nicht gleiche Wassertemperaturen und/oder gleiche Dampfqualitäten erzeugen. Demgemäß wird mit der vorliegenden Erfindung das Grundproblem der Verteilung der verschiedenen Abschnitte gelöst, in die das Arbeitsmittelrohr unterteilt ist. Die Verteilung relativ zur Strahlungswärme des Flammenkörpers soll Gleichförmigkeit bezüglich Temperatur und/oder Qualität des Arbeitsmittels ergeben, das aus den einzelnen Abschnitten entnehmbar ist.

Fig. 2 zeigt die Strahlungskammer 2 des Generators nach Fig. T in einer teilgeschnittenen perspektivischen Darstellung. Man erkennt den vom Brenner T längs der Achse der zylindrischen Kammer 2 emittierten Flammenkörper

Fig. 3 ist ein Schnitt mittig zwischen den Enden der Kammer 2 und offenbart die Draufsicht auf den Flammenkörper TO, von dem die Strahlungswärme auf die Innenwandungen der Kammer 2 zu übertragen ist.

130019/0633

Innerhalb der Kammer 2 wird nur wenig Konvektionswärme erzeugt, oder bestenfalls ein relativ kleiner Teil der in der Kammer absorbierten Wärme ist Konvektionswärme. Die von dem Flammenkörper 10 erzeugten Verbrennungsprodukte werden durch die Öffnung 11 der Endplatte 12 ausgetragen. Diese Verbrennungsprodukte werden nach oben abgelenkt in den Konvektionsabschnitt 4, wo sie abkühlen, wenn sie ihre Wärme auf die im Konvektionsabschnitt angeordneten Rohre übertragen.

Die Anordnung der bei 3 mit Arbeitsmittel versorgten Rohre innerhalb des Konvektxonsabschnxtts 4 ist nicht dargestellt. Unabhängig von der jeweiligen Anordnung dieser Abschnitte im Konvektionsabschnitt 4 sind ihre Austritte als gemeinsamer Sammler an die Rohre angeschlossen, die auf den Innenwandungen des Abschnitts 2 montiert sind. Die Erfindung befaßt sich mit der Anordnung dieser Arbeitsmittelrohre gemäß Fig. 2 und bezüglich ihrer Montage auf den Innenwandungen des Abschnitts 2.

Zwecks Erläuterung der vorliegenden Erfindung ist zunächst wichtig anzumerken, daß die Rohrstränge in drei Gruppen angeordnet an die Rohrauslässe des Abschnitts 4 angeschlossen sind. Jede dieser drei Gruppen von Rohrsträngen ist relativ zueinander derart gemäß der Erfindung angeordnet, daß die gleichförmige Absorption der Strahlungswärme von dem Flammenkörper 10 sichergestellt wird.

Jede Stranggruppe ist gleichförmig um die Peripherie der Innenwandung von Kammer 2 verteilt angeordnet. Um dies durchzuführen, wird der erste Strang jeder Gruppe nacheinander seitlich nebeneinander längs der Innenwandung gelegt. Der zweite Strang jeder Gruppe ist an den ersten Strang durch einen 180°-Rohrkrümmer angeschlossen. Demgemäß wird der zweite Strang jeder Gruppe nacheinander Seite an Seite in Wiederholung der ersten Anordnung für die ersten Stränge angelegt. Nachfolgende Stränge jeder der drei Gruppen werden in Wiederholung der vorbeschriebenen Sequenz montiert, bis alle Stränge jeder Gruppe gleichförmig um die gesamte

130019/0633 -10-

Peripherie der Innenwandung von Kammer 2 verteilt sind. Mit den so angeordneten Strängen wird die Strahlung,abgegeben von der flackernden unstabilden unregelmäßigen Ausbreitung des'Flammenkörpers 10 , von den drei Gruppen der Rohrstränge absorbiert. Da das Arbeitsmittel gleichförmig auf die drei Gruppen verteilt zugeführt wird, wird das Wasser/Dampf-Fluid innerhalb der drei Gruppen gleichförmig aufgeheizt und mit im wesentlichen gleicher Dampfqualität und/oder Wassertemperatur ausgetragen. Das Auslaßende der drei Gruppen kann dann in einem Sammler zusammengefaßt werden als gemeinsamer Auslaß von 80 %igem Dampf, dem Erzeugnis des Dampferzeugers nach Fig. 1.

Obwohl die physischen Beziehungen zwischen den Strängen jeder der drei Gruppen oder Sätze oben genau beschrieben wurden, ist Fig. 2 etwas darauf gerichtet, deutlich zu illustrieren, was beschrieben wurde. Die Einlasse jeder der drei Gruppen sind in den Rohren 15, 16 und 17 angedeutet. Es ist klar aus der Zeichnung nach Fig. 1, daß die an diese drei Einlasse angeschlossenen Stränge parallel zueinander längs der Kammer 2 gelegt sind. Aus Fig. 2 ergibt sich ferner deutlich, daß die nachfolgenden stromabwärts liegenden Stränge, die an 15, 16 und 17 angeschlossen sind, in der gleichen Reihenfolge angelegt werden. Der dritte Satz von Strängen wird dann in der gleichen Abfolge gelegt. Diese Anordnung der Stränge an der Peripherie der Innenwandung der Kammer 2 setzt sich im GegenuhrzeLgersinn fort.

In Fig. 3 sind die Stränge 15, 16 und 17 auf ihre Achsen gesehen angedeutet. Der nächste Satz von stromabwärts liegenden Strängen ist dann mit 15', 16' bzw. 17' markiert. Um diese Anordnung noch mehr zu verdeutlichen, ist der dritte Satz von stromabwärts liegenden Strängen mit 15", 16" bzw. 17" markiert. Demgemäß ist offensichtlich, daß diese Sequenz von Strängen sich wiederholt, bis die Peripherie der Innenwandung von Kammer 2 gleichförmig mit den Strängen bedeckt ist. So angeordnet, empfängt jede der drei Gruppen von Strängen für das Wasser/Dampf-Fluid ein Drittel der von dem Flammenkörper 10 absorbierten Strahlung.

130019/0633 " ¹¹ "

Das nächste Problem ist der Anschluß der Stränge jeder Gruppe. Der Strang 15 wird mit dem Strang 15' mittels eines Rohrabschnitts verbunden, der so gekrümmt ist, daß die Enden der Stränge miteinander gekuppelt werden. Zunächst muß der Rohrkrümmer eine 180"-Richtungsänderung bewirken. Zweitens müssen die Rohrkrümmer für diese Stränge 15 und 15' verdreht werden, um Platz zu bieten für einen ähnlichen Rohrkrümmer, der Strang 16 mit Strang 16" verbindet. Fig. 2 illustriert die Verdrehung der drei Rohrkrümmer, die erforderlich ist, um die Rohrstränge 15, 16 und 17 und ihren jeweils stromabwärts liegenden Rohrsträngen zu verbinden.

Das Muster der miteinander verwobenen Rohrkrümmer erstreckt sich über die Länge der zylindrischen Schale von Kammer 2 hinaus. Fig. 2 und 3 offenbaren hinreichend, wie dieses Problem gelöst ist. Glücklicherweise ist der Radius der 180"-Rohrkrümmer groß genug, um spezielle 180"-Rohrkrümmer überflüssig zu machen; Abschnitte der Rohre selbst können defomiert werden und an die Enden der Stränge angeschweißt werden.

Schließlich ist durch Fig. 4 das Steuersystem für den Speisewasserdurchfluß durch die Mehrzahl von Gruppen oder Sätzen von Strängen offenbart. Die Stränge 15, 16 und 17 werden von einem gemeinsamen Sammler 18 gespeist. Der Sammler 18 repräsentiert die Rohrauslässe von Abschnitt 4, die gleichförmig ihr aufgeheiztes Arbeitsmittel an die Stränge des Strahlungsabschnitts 2 abgeben.

Die Messung und Steuerung der Wassereinspeisung in die drei Gruppen von Strängen im Strahlungsabschnitt 2 könnte natürlich auch irgendwo in dem System vorgesehen sein. Gemäß Fig. 4 wird eine Strömung in jeden Rohrstrang bestimmt durch Blenden 20, 21 und 22. Die Druckdifferenzen über jeder dieser Blenden werden den Steuersystem 23, 24 bzw. 25 zugeführt. Das Ausgangssteuersignal wird innerhalb jedes der Systeme 23, 24 und 25 erzeugt zum Beaufschlagen der Einstellventile 26, 27 und 28. Demgemäß wird die Strömung durch jede der drei Gruppen von Strängen in Strahlungskammer

130019/0633 - 12 -

durch eine Blende erfaßt. Ein Steuersystem spricht auf das Signal von der Blende an und baut ein Ausgangssteuersignal auf, das angelegt wird an ein Ventil, mittels dem der Durchsatz in dem betreffenden Satz von Rohrsträngen eingestellt wird, dessen Strömungsdurchsatz erfaßt worden ist. Das Steuersystem kann einen Sollwert vorgeben, um die gewünschte Durchsatzrate vom Sammler 18 aufrechtzuerhalten. Es ist offensichtlich, daß die drei Gruppen von Rohrsträngen demgemäß einen Durchsatz aufweisen können, der auf einen gemeinsamen Wert bezogen ist. Das Ergebnis ist ein gleichförmi ger Durchsatz von Speisewasser durch die Mehrzahl von Strömungspfaden in Kammer 2.

Der Auslaß der drei Gruppen oder Sätze von Strängen ist mit 30, 31 bzw. 32 bezeichnet. Wenn der Durchsatz des Speisewassers zwischen den Gruppen von Strängen gleich gehalten wird, und ebenso die Absorption von Strahlungswärme vom Brenner 10, gleichförmig absorbiert vom Speisewasser der Gruppen oder Sätze, sind die Temperaturen des 80 %igen Dampfes an den Auslässen 30, 31 und 32 gleich. Diese Auslässe können demgemäß zusammengeschaltet werden, um den Dampf für die Aufheizung der Formation zu liefern, dank der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß mit den Merkmalen des Erfindungsvorschlages die oben definierte Aufgabe gelöst wird und sich zusätzliche Vorteile ergeben, die arteigen für die beschriebene Ausführungsform sind.

Es versteht sich, daß bestimmte Merkmale und Unterkombinationen für sich brauchbar sind,und zwar ohne gleichzeitige Anwendung anderer Merkmale und Unterkombinationen.

130019/0633

Leerseite

Claims

Combustion Engineering, Inc.
Windsor, Conn. 06095
U.S.A.

Patentansprüche

Mm Dampferzeuger mit einem Gehäuse in Form eines geraden horizontal angeordneten Zylinders,mit einem an einem Ende der Schale angeordneten Brenner, mittels dem ein Flammenkörper längs der Schalenachse über im wesentlichen die Länge der Schale eingespeist wird, mit einer Speisewasserquelle, und mit einem ersten Satz von Wasser/Dampfrohrsträngen, die an die Spexsewasserquelle angeschlossen und so montiert sind, daß sie sich längs der Schale in gleichförmigem Umfangsabschnitt auf der Innenwandung der Schale erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Satz von Wasser/Dampfrohrsträngen (16, 16', 16"; 17, 17', 17") an die Speisewasserquelle (18) angeschlossen ist und die Stränge sich längs der Schale (2) in gleichförmigem umfangsabschnitt auf deren Innenwandung erstrecken.
2) Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstränge (15, 16, 17; 15', 16', 17'; 15", 16", 17") des ersten und zweiten Satzes in Serie geschaltet sind durch 180°-Krümmer im Rohrquerschnitt zwischen jedem Paar von Strängen (15, 15', 15"; 16, 16', 16"; 17, 17', 17").
3) Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge des ersten und zweiten Satzes paarweise angeordnet sind, wenn jeder Satz von Strängen um den Umfang der Innenwandung der Schale herum montiert wird.

130019/0633
4) Dampferzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch getrennte Durchsatzsteuereinrichtungen (20, 23, 26; 21, 24, 27; 22, 25, 28), die jedem Satz von Rohrsträngen zugeordnet sind zur Einstellung der Speisewasserströmung von der Speisewasserquelle durch die Sätze.
5) Strahlungsheizabschnitt eines Dampferzeugers mit einem Gehäuse in Form einer zylindrischen horizontal angeordneten Schale, mit einem Brenner zum Einspeisen eines Flammenkörpers im wesentlichen längs der Zylinderachse zum Erzeugen von Strahlungswärme in Richtung auf die Innenwandung der Gehäuseschale, mit einer Feuerfestauskleidung der Innenwandung der Gehäuseschale und mit Rohrsträngen, die sich längs der Gehäuseschale erstrecken und an der Feuerfestauskleidung der Gehäuseschaleninnenwandung montiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen zwischen einem ersten Satz von Rohrsträngen vorgesehen sind zur Ausbildung eines von diesen ersten Rohrsträngen gebildeten kontinuierlichen Strömungspfades zum Führen eines Wasser-Dampf-Fluids in Kontakt mit der Strahlungswärme des Flammenkörpers, daß eine Verbindung zwischen einer Speisewasserquelle und dem ersten Satz von Rohrsträngen vorgesehen ist, um Arbeitsmittel in den ersten von den ersten Strängen gebildeten Pfad einzuspeisen, daß ein zweiter Satz von Rohrsträngen zur Ausbildung eines zweiten Pfades für den Durchsatz vorgesehen ist, wobei jeder Strang des zweiten Satzes mit einem. Strang des ersten Paares um den Umfang der Innenwandung herum gepaart ist, und daß eine Verbindung zwischen dem zweiten Satz von Rohrsträngen und der Speisewasserquelle vorgesehen ist.
6) Strahlungsheizabschnitt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Speisewasserdurchsatzsteuereinrichtung in den ersten Pfad und eine zweite Speisewasserdurchflußsteuereinrichtung in den zweiten Pfad geschaltet sind und derart ausgebildet sind, daß die Durchsätze in den Pfaden gleich gehalten sind.

130019/0633