DE69004929T2

DE69004929T2 - Dampferzeugungssystem.

Info

Publication number: DE69004929T2
Application number: DE90309794T
Authority: DE
Inventors: Melvin John Albrecht
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2010-09-08
Also published as: CA2024816C; US4982703A; ES2047271T3; BR9002552A; CA2024816A1; CN1051076A; JPH03140701A; DE69004929D1; EP0423931B1; CN1016887B; JP2875001B2; EP0423931A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dampferzeugungssystem einschließlich eines Fluidströmungskreislaufes mit einem Kessel und einer Verbrennungskammer mit einem Abgasdurchgang.
Ofenkreisläufe, weiche Wärme aufnehmen und einen Fluidstrom darin von einem niedrigen Niveau auf ein hohes Niveau haben, werden als "aufwärts strömende Kreisläufe" bezeichnet und Kreisläufe, die Wärme aufnehmen und einen Fluidstrom von einem hohen Niveau auf ein niedriges Niveau haben. werden als "abwärts strömende Krelsiäufe" bezeichnet. Ein Kreislauf besteht aus einem Rohr oder aus einer Gruppe von Rohren, die von einer gemeinsamen Position, wie zum Beispiel von einem Verteiler oder einem Kessel bzw. einer Kesseltrommel ausgehen und an einer gemeinsamen Position enden, die ebenfalls entweder ein Sammler oder ein Kessel bzw. eine Kesseltrommel sein kann.
Bei den meisten Kesselentwürfen mit natürlicher Zirkulation sind die beheizten Rohre, welche den Verdampfungsabschnitt der Anlage bzw. des Entwurfes, bilden für eine Aufwärtsströmung des Fluids ausgelegt mit Ausnahme der beheizten Fallrohre der Erzeugungsreihe(n) bzw. -Bündel bei Kesseln mit mehreren Trommeln. Bei diesem Kesseltyp steilen die Fallrohre die gesamte Kreislaufströmung für den Ofen und die Verdampfung erzeugende Steigrohre der Reihe bereit
In Figur 1 der beiliegenden Zeichnungen ist das Kreislaufkonzept eines typischen Industriellen Kessels dargestellt In diesem Konzept tritt unterkühltes Wasser aus einer Dampftrommel 10 in die Verdampfung erzeugende Reihenfallrohre 12 (Fallrohrbündel bzw. -batterie 12) in einen Abgasdurchgang 20 des Ofens. Das Wasser läuft in den Rohren dieser Batterie abwärts und wird in der unteren Trommelschürze in der Batterie gesammelt. Die enthalpie des Wassers, welches aus- und in die untere Trommel 14 eintritt, hat sich aufgrund der durch jedes Rohr 12 der Batterie absorbierten Wärme erhöht Das Wasser in der unteren Trommel 14 kann entweder unterkühlt oder gesättigt sein, je nach dem Betrag der absorbierten Wärme. Die Mischung, welche die untere Trommel 14 verläßt, strömt entweder über Verdampfung erzeugende Reihensteigrohre 16 (Steigrohrbatterie 16) aufwärts oder über große Rohre oder Leitungen 18 abwärts, die Fallrohre genannt werden. Die Flüssigkeit, die in den Steigrohren 16 aufsteigt, absorbiert Wärme und tritt aus in die Dampftrommel 10. Die Flüssigkeit, die über die Fallrohre 18 nach unten läuft, erreicht Ofeneinlaßsammler 19 entweder über eine direkte Verbindung des Fallrohres 18 in den Einlaßsammler 19 oder über dazwischen liegende Zufuhrrohre 22, welche die Flüssigkeit speziellen Einlaßsammlern zuführen. Die Flüssigkeit, die in einen der Einlaßsammler 19 eintritt, wird auf die Ofenrohre 24 verteilt, welche mit dem Einlaßsammler bzw. - verteiler 19 verbunden sind. Die Rohre 24 des Ofens werden durch das Verbrennen von Brennstoff in einer Brennkammer 30 des Ofens beheizt. Die Wärmeabsorbtion durch die Ofenrohre 24 bewirkt, daß die Flüssigkeit in den Rohren 24 kocht, was zu einer Zweiphasenmischung von Wasser und Dampf führt. Die Zweiphasenmischung in den Rohren 24 erreicht die Dampftrommel 10 entweder über eine direkte Verbindung der Rohre 24 zu der Dampftrommel 10 oder über dazwischenliegende Steigrohre 26, weiche die Zweiphasenmischung von Auslaßsammlern 28 der Ofenkreisläufe zu der Dampftrommel 10 überführen. Eine interne Abtrennausrüstung innerhalb der Dampftrommel 10 trennt die Zweiphasenmischung in Dampf und Wasser. Unterkühltes Frischwasser, weiches aus der (nicht dargestellten) Zufuhrleitung in die Dampftrommel 10 abgegeben wird, und die gesättigte Flüssigkeit, die von der Abtrennausrüstung abgegeben wird, werden miteinander vermischt, so daß sie eine unterkühlte Flüssigkeit ergeben, die über die Fallrohre 12 aus der Dampftrommel 10 austreten und damit die Strömungsschleife des Kreislaufes für dieses Konzept vervollständigen.
Für Verdampfung erzeugende Bündelmodule oder Batteriemodule des Kessels und für ausgewählte Umhüllungen des Ofens und des Konvektionspfades, die dem Strom der Verbrennungsgase ausgesetzt sind, ist die Zufuhr einer Schwellwertwärmeenergle erforderlich, um in angemessener Weise das Fluid in allen Rohren des Moduls zirkulieren zu lassen sowie in den Wandhüllenkreisläufen des Konvektionspfades in einer Aufwärtsströmung, wobei eine Strömungsinstabilität vermieden wird. In dem hier verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff Wandhülle des Konvektionspfades auf die verschiedenen Aufbauten und Strukturen, welche von Rohren gebildet werden, die ein Fluid transportieren und die Wärme primär über Konvektionswärmeübertragung zwischen dem Gasstrom und den Rohren aufnehmen und die zumindest teilweise dazu dienen, den Abgasdurchgang oder Durchgänge des Kessels festzulegen. Für bestimmte Ausgestaltungen ist es unmöglich, in allen Rohren in den Verdampfungsmodulen oder den Wandhüllen des Konvektionspfades einen Kreislaufstrom in Aufwärtsrichtung vorzusehen, ohne zu einem teureren Modul oder einer teureren Wandhüllengeometrie überzugehen (beispielsweise zu dickeren Rohren, um die Rohrströmungsgeschwindigkeit zu steigern, zu höheren Modulen oder einer größeren Wandhüllenhöhe, oder zu einem geringeren Strömungswiderstand des Systems durch Hinzufügung von Druckteilanschlüssen des Kreislaufsystems).
Bei den meisten Entwürfen bzw. Ausgestaltungen mit natürlicher Zirkulation kann als Alternative zu teureren Verdampfungsmodulen eine Abgasvorwärmefläche hinzugefügt werden, um zusätzliche Wärme zu absorbieren, die erforderlich ist, um die gewünschte Gastemperatur am Kesselauslaß zu erreichen. Wenn eine Abgasvorwärmefläche hinzugefügt wird, steigt die Wassertemperatur des Auslasses des Abgasvorwärmers an. Das Auslaßwasser des Abgasvorwärmers wird der Dampftrommel bzw. dem Dampfkessel zugeführt Wenn die Wassertemperatur des Abgasvorwärmerauslasses die Sättigungstemperatur der Flüssigkeit in dem Dampfkessel erreicht, so erfährt das Krelslaufsystem des Kessels keine Unterkühlung von dem in den Kessel bzw. die Trommel eintretenden Frischwassers. Die Unterkuhlung, weiche das Frischwasser an den Dampfkessel abgibt, stellt einen Teil der Pumphöhe (bzw. Druckgefälles) bereit, welcher erforderlich ist, um das Kreislaufsystem arbeiten zu lassen. Wenn die Unterkühlung aufgrund einer Sättigungstemperatur oder nahezu Sättigungstemperatur des Wassern des Abgasvorwärmerauslasses nicht verfügbar ist, so erfordert das Erreichen einer angemessenen Kesselzirkulation und der gewünschten Kesseleffizienz (Auslaßgastemperatur) erhöhte Kesselkosten, da es dann notwendig ist, entweder die Temperatur des Abgasvorwärmerauslaaaes zu reduzieren (zum Beispiel durch Verwendung von Luftheizern mit Wasserspulen) oder durch die Hinzufügung von Druckteilanschlüssen für das Zirkulationssystem, mit deren zusätzlichen, gesteigerten Kosten.
Die US-A-3888213 offenbart einen Fluidströmungskreislauf in einem Kessel, der eine Verbrennungskammer und einen Abgasdurchgang hat, wobei der Kreislauf einen Dampfkessel bzw. eine Dampftrommel, ein oberes Fallrohr, welches mit der Dampftrommel verbunden ist, einen Verdampfung erzeugenden Bündelmodul mit Aufwärtsströmung, welcher in dem Abgasdurchgang angeordnet ist, um Wärme aufzunehmen, wobei das obere Fallrohr mit einem unteren Verteiler des Moduls mit Aufwärtsströmung verbunden ist, Steigeinrichtungen, weiche dem Modul mit Aufwärtsströmung mit der Dampftrommel verbinden, ein unteres Fallrohr und einen Kesselkreislauf hat, der zwischen dem unteren Fallrohr und den Steigeinrichtungen angeschlossen ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Dampferzeugungssystem einschließlich eines Fiuidströmungskreislaufes mit einem Kessel und einer Verbrennungskammer mit einem Abgasdurchgang vorgesehen, mit:
Einer Dampftrommel, um Dampf von Wasser zu trennen,
oberen Fallrohren, die mit der Dampftrommel verbunden sind, um aus dieser Wasser aufzunehmen,
Steigeinrichtungen, die mit der Dampftrommel verbunden sind, um eine Mischung aus gesättigtem Dampf und Wasser zu der Dampftrommel zurückzuführen, und
zumindest einem Ofenkreislauf, der sich entlang der Verbrennungskammer erstreckt, um aus dieser Wärme aufzunehmen, und der mit einem oberen Ende mit der Steigeinrichtungen verbunden ist,
gekennzeichnet durch zumindest einen Wandhüllenkreislauf des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung, der einen oberen Verteiler und einen unteren Sammler hat und so angeordnet ist und teilweise den Abgasdurchgang festlegt, daß er Wärme absorbiert, wobei eines der oberen Fallrohre mit dem oberen Verteiler verbunden ist, um einen Teil des Wassers aufzunehmen, und einem unteren Fallrohr, welches mit dem unteren Sammler des Wandhüllenkreislaufes des Konvektionspfades verbunden ist, wobei der Ofenkreislauf mit einem unteren Ende an das untere Fallrohr angeschlossen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Dampferzeugungssystem einschließlich eines Fluidströmungskreislaufes mit einem Kessel und einer Verbrennungskammer mit einem Durchgang vorgesehen, mit:
Einer Dampftrommel, um Dampf von Wasser zu trennen, zumindest einem oberen Fallrohr, das mit der Dampftrommel verbunden ist, um aus dieser Wasser aufzunehmen,
Steigeinrichtungen, die mit der Dampftrommel verbunden sind, um eine Mischung aus gesättigtem Dampf und Wasser zu der Dampftrommel zurückzuführen, und
einem Ofenkreislauf, der sich entlang der Verbrennungskammer erstreckt, um aus dieser Wärme aufzunehmen, und der mit einem oberen Ende mit den Steigeinrichtungen verbunden ist,
gekennzeichnet durch zumindest einen Verdampfung erzeugenden Bündelmodul (Batterie) mit Abwärtsströmung, der einen oberen Verteiler und einen unteren Sammler hat und so in dem Abgasdurchgang angeordnet ist, daß er Wärme absorbiert, wobei zumindest eines der oberen Fallrohre mit dem oberen Verteiler des Moduls mit Abwärtsströmung verbunden ist, um das Wasser aufzunehmen,
und durch untere Fallrohre, die mit dem unteren Sammler des Verdampfung erzeugenden Bündelmoduls mit Abwärtsströmung verbunden sind, sowie mit dem unteren Ende des Ofenkreislaufes.
Durch die gemeinsame Einbindung ausgewählter Kreisläufe mit Abwärts- und Aufwärtsströmung kann das Kreislaufsystem für jede ausgewählte Gruppe der Kreisläufe mit Abwärtsströmung/Aufwärtsströmung unabhängig von dem jeweils anderen sein. Dieses Konzept kann für viele Arten von Kesselauslegungen bzw. Kesselentwürfen verwendet werden (Beispielsweise für Strahlungskessel, Stirlings-Leistungskessel, Proßezabwärmekessel (Wiedergewinnungskessel), städtische Müllverbrennungs- und Turbinenabgaskessel).
Verdampfungsmodule mit Abwärtsströmung und Wandhüllenkreisläufe des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung können das ökonomische Problem der Minimierung der Einheitskosten für die gewünschte Kesseleffizienz lösen, indem sie spezifische Kostensteigerungen der Einheit vermeiden, die erforderlich sind, um einen Aufwärtsstrom für einen Verdampfung erzeugenden Kesselbündelmodul oder die Wandhülle des Konvektionspfallles zu erhalten, oder indem die Kosten der Hinzufügung von Abgasvorwärmeoberfläche, wie es beim Stand der Technik vorgesehen ist, vermieden werden.
Das Wasser aus der Dampftrommel wird also durch Fallrohre sowohl zu den unteren Einlaßerhitzern der eine Aufwärtsströmung erzeugenden Bündelmodule als auch den oberen Einlaßverteilern der eine Abwärtsströmung erzeugenden Bündelmodule zugeführt. Zusätzlich können auch, falls erforderlich, Wandhüllenkreisläufe des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung durch Fallrohre an ihren oberen Einlaßverteilern versorgt werden. was bewirkt, daß sie das unterkühlte Wasser in Richtung nach unten transportieren. Dies kann wahlweise auf einige oder alle verdampfungserzeugenden Bündelmodule und/oder auf einige oder alie der Wandhüllenkreisläufe des Konvektionspfades angewendet werden, wie es erforderlich ist, je nach den Erfordernissen eines gegebenen Kessels bzw. einer Kesselanlage.
Das Wasser, welches in die unteren Verteiler der eine Aufwärtsströmung erzeugende Bündelmodule eintritt, läuft in den Rohren der Bündel bzw. Batterien aufwärts und nimmt entlang dieses Weges Wärme auf. Durch die Absorption von Wärme in den Rohren durch das Wasser wird eine Zweiphasenmischung erzeugt. Die Zweiphasenmischung verläßt die Rohre und tritt in die Auslaßverteiier der eine Aufwärtsströmung erzeugneden Bündelmodule ein. Die Zweiphasenmischung wird durch die Steigrohre zu der Dampftrommel weitergeleitet.
Das Wasser, weiches in die oberen Einlaßverteiler der eine Abwärtsströmung erzeugenden Bündelmodule eintritt, wird auf die Rohre verteilt, die den Kreislauf dieser Module bilden. Das Wasser läuft in den Rohren dieser Module abwärts und wird in den unteren Auslaßsammlern der Module gesammelt. In ähnlicher Weise wird das Wasser, welches in die oberen Einlaßverteiler des Wandhüllenkreislaufes des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung eintritt, auf die diese Kreisläufe bildenden Rohre verteilt. Das Wasser läuft in diesen Wandhüllenkreislaufrohren des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung nach unten und wird in den unteren Auslaßsammlern des Wandhüllenkreislaufes des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung gesammelt. Die Enthalpie des Wassers an den Auslaßsammlern ist aufgrund der in jedem Kreislauf absorbierten Wärme gestlegen. Jedoch ist das Wasser in den Auslaßsammlern im allgemeinen insofern unterkühlt, als die von den Modulen oder den Wandhüllen des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung absorbierte Wärme geringer ist als diejenige, die erforderlich ist, um das Wasser auf Sättigungstemperatur zu erhitzen.
Die eine Aufwärtsströmung erzeugenden Bündelmodule werden im allgemeinen stromaufwärts (bezogen auf den Strom der Verbrennungsgase) von den eine Abwärtsströmungerzeugenden Bündelmodulen angeordnet Diese Anordnung verwendet man, wenn in den Verbrennungsgasen ausreichend Wärmeenergie vorhanden ist, um den Schwellwert für die Wärmezufuhr zu übersteigen, die erforderlich ist, um in angemessener Weise den Modul in Aufwärtsrichtung zu durchströmen, wobei eine Strömungsinstabilitätvermieden wird. Wenn jedoch die Wärmezufuhr an einer gegebenen Stelle unterhalb des Schwellwertes liegt, werden alle erzeugenden Bündelmodule von diesem Punkt an als eine Abwärtsströmung erzeugende Bündelmodule ausgestaltet. Wenn also die Wärmezufuhr stromaufwärts von all den erzeugenden Bündeimodulen unterhalb des Schwellwertes liegt, so werden alle erzeugenden Bündelmodule als eine Abwärtsströmung erzeugende Bündelmodule ausgelegt.
Von den Auslaßsammler der eine Abwärtsströmung erzeugenden Bündelmodule und von den Auslaßsammler der Wandhüllenkreisläufe des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung werden die unteren Fallrohre und Zufuhrrohre verwendet, um die Ofenkreisläufe des Kessels zu versorgen. Die Zweiphasenmischung, die in den Ofenkreisläufen erzeugt wird, wird über Steigrohre der Dampftrommel zugeführt.
Eine innere Abtrennausrüstung innerhalb der Dampftrommel trennt die Mischung in Dampf und Wasser. Unterkühltes Frischwasser, welches von dem Versorgungsrohr in die Trommel abgegeben wird, und die gesättigte Flüssigkeit, die von der Abtrennausrüstung abgegeben wird, werden miteinander gemischt, um eine unterkühlte Flüssigkeit zu ergeben, die aus der Trommel über Fallrohre austritt und damit die Kreislaufströmungsschleife vervollständigt.
Die Erfindung ist schematisch anhand von Beispielen in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht, von denen:
Figur 1 eine schematische Wiedergabe eines beheizten Rohrkreislaufes für einen konventionellen, industriellen Kessel ist.
Figur 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Dampferzeugungssystem gemäß der Erfindung ist,
Figur 3 eine der Figur 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Dampferzeugungssystems gemäß der Erfindung ist, und
Figur 4 eine Seitenansicht eines weiteren Dampferzeugungssystems gemäß der Erfindung ist, wobei die die Verdampfung erzeugende Bündelmodule aus Gründen der Klarheit fortgelassen sind, und welche die Anwendung der Erfindung auf einen typischen Wandhüllenkreislauf mit Abwärtsströmung für den Konvektionspfad zeigt.
Es wird jetzt auf die Zeichnungen allgemein und insbesondere auf Figur 2 Bezug genommen, in welcher in einem Dampferzeugungssystem ein Fluidströmungskreislauf für einen Kessel eine Verbrennungskammer 30 und einen Abgasdurchgang 20 hat. Der Fluldströmungskreislauf beinhaltet eine Dampftrommel 40 konventioneller Ausgestaltung. Erste und zweite obere Fallrohre 42 und 44 sind an die Dampftrommel 40 angeschlossen, um aus dieser unterkühltes Wasser aufzunehmen. Zusätzliche obere Fallrohre können verwendet werden, falls gewünscht. Erste und zweite Steigrohrzusammenstellungen 58 und 60 sind in ähnlicher Weise an die Dampftrommel 40 angeschlossen, um eine Zweiphasenmischung aus gesättigtem Wasser und gesättigtem Dampf zu der Dampftrommel 40 zurückzuführen. Zusätzliche Steigrohrzusammenstellungen können verwendet werden, falls gewünscht.
Ein einzelner Verdampfung erzeugender Bündelmodul 46 mit Aufwärtsströmung ist in dem Abgasdurcngang 20 angeordnet und weist einen unteren Einlaßverteiler 52 auf, der mit dem oberen Fallrohr 42 verbunden ist, sowie einen oberen Auslaßsammler 50, der mit der ersten Steigrohrzusammenstellung 58 verbunden ist.
Ein paar von Verdampfung erzeugenden Bündelmodulen 48 mit Abwärtsströmung ist ebenfalls in dem Abgasdurchgang 20 angeordnet, und zwar an einer Stelle stromabwärts (bezüglich des durch die Pfeile angedeuteten Stromes der Verbrennungsgase) von dem Modul 46 mit Aufwärtsströmung. Jeder Modul 48 mit Abwärtsströmung weist einen oberen Einlaßverteiler 54 und einen unteren Auslaßsammler 56 auf. Die Einlaßverteiler 54 des Moduls mit Abwärtsströmung sind jeweils mit dem zweiten oberen Fallrohr 44 verbunden, um unterkühltes Wasser aus der Dampftrommel 40 aufzunehmen. Das unterkühlte Wasser wird weiter erhitzt in dem Abgasdurchgang 20 und Frischwasser bzw. Versorgungswasser einem Paar von unteren Fallrohren 62 zugeführt. Zusätzliche untere Fallrohre können verwendet werden, falls gewünscht. Die unteren Fallrohre 62 sind mit verschiedenen Zufuhrohrzusammenstellungen verbunden, die allgemein mit 66 bezeichnet sind und weiche das untere Ende der mehrfachen Ofenkreisläufe 64 versorgen, die sich entlang der Verbrennungskammer 30 erstrecken, um die in der Verbrennungskammer 30 erzeugte Wärme zu absorbieren. Die oberen Enden der Ofenkreisläufe 64 sind mit den Steigrohrzusammenstellungen 58 und 60 verbunden, weiche die Zweiphasenmischung aus Wasser und Dampf der Dampftrommel 40 zuführen.
Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei dieselben Bezugszahlen verwendet werden, welche dieselben oder ähnliche Teile bezeichnen. in Figur 3 sind zwei Module 46 mit Aufwärtsströmung an einer stromaufwärtigen Stelle in dem Abgasdurchgang 20 angeordnet, während ein einzelner Modul 48 mit Abwärtsströmung in dem Abgasdurchgang 20 angeordnet ist, und zwar stromabwärts von den Modulen 46 mit Aufwärtsströmung. Die übrigen Anschlüsse sind dieselben wie in der Ausführungsform gemäß Figur 2.
Firgur 4 zeigt eine Seitenansicht eines Kreislaufes mit beheizten Rohren in einem Ofen, in welchem die eine Aufwärts- und Abwärtsströmung erzeugenden Bündelmodulen 46, 48 aus Gründen der Klarheit forlgelassen sind, um die Anwendung der Erfindung auf einen typischen Wandhüllenkreislauf 68 mit Abwärtsströmung in einem Konvektionspfad zu zeigen. In Figur 4 sind drei derartige Wandhüllenkreisläufe 68 mit Abwärtsströmung in einem Konvektionspfad dargestellt, die jeweils einen oberen Vertelier 70 und einen unteren Sammler 72 haben, welche in dem Abgasdurchgang 30 angeordnet sind und diesen teilweise definieren bzw, festlegen. Die oberen Fallrohre 44, welche für die Versorgung einer abwärtsströmungerzeugenden Bündelmodule 48 verwendet werden, werden ebenfalls verwendet, um den Wandhüllenkreisläufen 68 des Konvektionspfades mit Abwärtsströmung unterkühltes Wasser zuzuführen. In ähnlicher Weise sind die unteren Fallrohre 62, die zuvor mit ihrem Anschluß an die unteren Auslaßverteiler 56 beschrieben worden waren, um erhitztes Wasser aus den einer Abwärtsströmung erzeugenden Bündeimodulen 48 aufzunehmen, ebenfalls verwendet und so an den unteren Sammler 72 des Wandhüllenkreislaufes des Konvektionspfades angeschlossen, daß sie Wasser aus den Kreisläufen 68 aufnehmen. Die übrigen Anschlüsse bzw. Verbindungen sind dieseben wie in den Ausführungsformen gemäß Figur 2 und 3.
Die Erfindung kann also auf einige oder alle der eine Verdampfung erzeugenden Bündelmodule angewendet werden ohne die ähnliche Anwendung dieses Konzeptes auf die Wandhüllenkreisläufe des Konvektionspfades, oder sie kann nur auf die Wandhüllenkreisläufe des Konvektionspfades ohne Anwendung auf die eines verdampfungserzeugenden Bündelmodule angewendet werden, oder sie kann wahlweise auf einige Krelsläufe jedes Typs und in irgendeiner beliebigen Kombination angewendet werden. Es versteht sich außerdem, daß, während die Wandhüllenkreisläufe 68 des Konvektionspfades als Seitenwände dargestellt worden sind, die teilweise den Abgasdurchgang 20 definieren, das Konzept in gleicher Weise auf einige oder alle Wandhüllenkreisläufe des Konvektionspfades angewendet werden könnte, wie zum Beispiel Dachhüllen, Bodenhüllen, Zwischenwand- bzw. Drosselhüllen, Trennwände, oder andere Strukturen, weiche den Gasstrom auf mehr als einen Strömungsweg aufteilen und die teilweise dazu dienen, den Strömungsdurchgang 20 zu definieren, wobei die Auslaßsammler 72 eines derartigen Kreislaufes auf einem niedrigeren Niveau liegen als der Einlaßverteiler 70 eines solchen Kreislaufes.
Die Erfindung kann eine angemessene natürliche Zirkulation der getrennten Strömungskreisläufe in einem Kessel ermöglichen ohne Verwendung einer teuren Modul- oder Wandhüllengeometrie und kann leicht auf eine existierende oder neue Konstruktion angepaßt werden, indem sie es erlaubt, daß die natürlichen Strömungseigenschaften jeder einzelnen Gruppe der Kreisläufe mit Abwärts-/Aufwärtsströmung ihre Ausgestaltung leitet.

Claims

1. Dampferzeugungssystem einschließlich eines Fluidströmungskreises mit einem Kessel und einer Verbrennungskammer (30) mit einem Abgasdurchgang (20), mit:

einem Dampfkessel (40), um Dampf von Wasser zu trennen,

oberen Fallrohren (42, 44), die mit dem Dampfkessel (40) verbunden sind, um Wasser von diesem aufzunehmen,

Steigeinrichtungen (58, 60), welche mit dem Dampfkessel (40) verbunden sind, um eine Mischung aus gesättigtem Dampf und Wasser zu dem Dampfkessel (40) zurückzuführen, und

zumindest einem Brennraumkrelslauf (64), der sich entlang der Verbrennungskammer (30) erstreckt, um Wärme von dieser aufzunehmen, und welcher mit einem oberen Ende mit den Steigeinrichtungen (58, 60) verbunden ist,

gekennzeichnet durch zumindest einen abwärts strömenden Wandumschließungskreislauf (68) des Konvektionspfades, mit einem oberen Verteiler (70) und einem unteren Sammler (72), welche teilweise einen Abgasdurchgang (20) definieren und so angeordnet sind, daß sie Wärme aufnehmen, wobei eines der oberen Fallrohre (44) mit dem oberen Verteller (70) verbunden ist, um einen Teil des Wassers aufzunehmen, und

ein unteres Fallrohr (62), welches mit dem unteren Sammler (72) des Wandumschließungskreislaufes des Konvektionspfades verbunden ist, wobei der Ofenkreislauf (64) mit einem unteren Ende an das untere Fallrohr (62) angeschlossen ist

2. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 1, einschließlich zumindest eines Verdampfung erzeugenden Bündelmoduls (46) mit Aufwärtsströmung, weicher einen oberen Sammler (50) und einen unteren Verteiler (52) hat und in dem Abgasdurchgang (20) angeordnet sind, um Wärme aufzunehmen, wobei die oberen Fallrohreinrichtungen (42, 44) mit dem unteren Verteiler (52) des Moduls mit Aufwärtsströmung verbunden sind, um einen weiteren Teil des Wassers aufzunehmen, und wobei der obere Sammler (50) des Moduls mit Aufwärtsströmung mit zumindest einer der Steigeinrichtungen (58, 60) verbunden ist.

3. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 2, einschließlich zumindest eines Verdampfung erzeugenden Bündelmoduls (48) mit Abwärtsströmung, welcher einen oberen Verteiler (54) und einen unteren Sammler (56) hat und in dem Abgasdurchgang (20) angeordnet ist, um Wärme aufzunehmen, wobei eines der Fallrohre (42, 44) an den oberen Verteiler (54) des Moduls mit Abwärtsströmung angeschlossen ist, um einen Teil des Wassers aufzunehmen, und das untere Fallrohr (62) mit dem unteren Sammler (56) des Moduls mit Abwärtsströmung verbunden ist.

4. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 3, wobei eine Mehrzahl von Brennraumkreisläufen (64) vorgesehen ist und eine Mehrzahl von Zuführrohraufbauten (66) zwischen den unteren Fallrohren (62) und der Mehrzahl von Brennraumkreisläufen (64) angeschlossen ist.

5. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 4, einschließlich zweier Module (48) mit Abwärtsströmung in dem Abgasdurchgang (20) sowie einem Modul (46) mit Aufwärtsströmung in dem Abgasdurchgang (20), wobei jeder der Module (48) mit Abwärtsströmung obere Verteiler (54) hat, die mit den oberen Fallrohren (44) verbunden sind, und untere Sammler (56) hat, die mit den unteren Fallrohren (62) verbunden sind.

6. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 5, wobei ein getrenntes unteres Fallrohr (62) für jeden der unteren Sammler (56) der Module mit Abwärtsströmung sowie für den unteren Sammler (72) des Konvektionspfades vorgesehen ist.

7. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 1, einschließlich zumindest eines Verdampfung erzeugenden Bündelmoduls (48) mit Abwärtsströmung, weicher einen oberen Verteiler (54) und einen unteren Sammler (56) hat und in dem Abgasdurchgang (20) angeordnet ist, um Wärme aufzunehmen, wobei zumindest eines der oberen Fallrohre (42, 44) mit dem oberen Verteiler des Moduls mit Abwärtsströmung verbunden ist, um einen Teil des Wassers aufzunehmen, wobei das untere Fallrohr (62) mit dem unteren Sammler (56) des Moduls mit Abwärtsströmung verbunden ist

8. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 7, wobei eine Mehrzahl von Ofen- bzw. Brennraumkreisläufen (64) vorgesehen sind sowie eine Mehrzahl von Zufuhrrohraufbauten (66), welche zwischen den unteren Fallrohren (62) und der Mehrzahl von Brennraumkreisläufen (64) angeschlossen sind.

9. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 8, wobei eine Mehrzahl von Modulen (48) mit Abwärtsströmung in dem Abgasdurchgang (20) vorgesehen sind, sowie eine Mehrzahl von getrennten Wandumhüllungskreisläufen (68) eines abwärts strömenden Konvektionspfades, wobei jeder der Module (48) mit Abwärtsströmung und die Wandumhüllungskreisläufe (68) des Konvektionspfades obere Verteiler (70, 54) haben, die mit den oberen Fallrohren verbunden sind, sowie untere Sammler (56, 72) haben, die mit den unteren Fallrohren (62) verbunden sind.

10. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 9, wobei ein getrenntes unteres Fallrohr (62) für jeden der unteren Sammler (56) der Module mit Abwärtsströmung und für jeden der unteren Sammler (72) des Wandumhüllungskreislaufes des Konvektionspfades vorgesehen ist.

11. Dampferzeugungssystem einschließlich eines Fluidströmungskreislaufes mit einem Kessel und einer Verbrennungskammer (30) mit einem Abgasdurchgang (20), mit:

einem Dampfkessel (40), um Dampf von Wasser zu trennen,

zumindest einem oberen Fallrohr (42, 44), welches mit dem Dampfkessel (40) verbunden ist, um daraus Wasser aufzunehmen,

einer Steigleitungs- bzw. Steigeinrichtung (58, 60), welche mit dem Dampfkessel (40) verbunden ist, um eine Mischung aus gesättigtem Dampf und Wasser zu dem Dampfkessel (20) zurückzuführen, und

einem Ofen- bzw. Brennraumkreislauf (64), der sich entlang der Verbrennungskammer (30) erstreckt, um aus dieser Wärme aufzunehmen, und der mit einem oberen Ende mit der Steigeinrichtung (58, 60) verbunden ist,

gekennzeichnet durch zumindest einen verdampfungerzeugenden Bündelmodul (48) mit Abwärtsströmung, der einen oberen Verteiler (54) und einen unteren Sammler (56) hat und der in dem Abgasdurchgang (20) angeordnet ist, um Wärme aufzunehmen, wobei zumindest eines der oberen Fallrohre (42, 44) mit dem oberen Verteiler (54) des Moduls (48) mit Abwärtsströmung verbunden ist, um Wasser aufzunehmen,

und untere Fallrohre (62), die mit dem unteren Sammler (56) des verdampfungerzeugenden Bündelmoduls (48) mit Abwärtsströmung, sowie mit dem unteren Ende des Brennraumkreislaufes (64) verbunden sind.

12. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 11, wobei eine Mehrzahl von Brennraumkreisläufen (64) vorgesehen ist sowie eine Mehrzahl von Zufuhrrohraufbauten (66) zwischen den unteren Fallrohren (62) und der Mehrzahl von Brennraumkreisläufen (64) angeschlossen ist.

13. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 11, einschließlich zumindest eines Verdampfung erzeugenden Bündelmoduls (46) mit Aufwärtsströmung, der einen oberen Sammler (50) und einen unteren Verteiler (52) hat und der in dem Abgasdurchgang (20) angeordnet ist, um Wärme aufzunehmen, wobei eines der oberen Fallrohre (42) mit dem unteren Verteiler (52), des Moduls mit Aufwärtsströmung verbunden ist, um einen Teil des Wassers aufzunehmen, und wobei der obere Sammler (50) des Moduls mit Aufwärtsströmung mit der Steig- bzw. Steigleitungseinrichtung (58, 60) verbunden ist.

14. Dampferzeugungssystem nach Anspruch 13, wobei der Modul (48) mit Aufwärtsströmung stromaufwärts von dem Modul (46) mit Abwärtsströmung in dem Abgasdurchgang (20) angeordnet ist, bezogen auf den Strom der Gase aus der Verbrennungskammer (30).