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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Heizkessel für eine Stromerzeugungsanlage
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 mit einer mittleren oder hohen Kapazität und einer
maximalen kontinuierlichen Verdampfungsrate von mindestens 500 t/h.
Ein derartiger Heizkessel ist in der FR-A-1 469 238 beschrieben.
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In
einer Stromerzeugungsanlage wird Dampf mit einem verhältnismäßig niedrigen
Druck, der eine Hochdruckturbine angetrieben hat, extrahiert, wiedererwärmt und
einer für
einen mittleren Druck ausgelegten Turbine und einer Niederdruckturbine
zugeführt,
um diese anzutreiben, wodurch die thermische Effizienz der Turbinen
insgesamt verbessert wird. Die vorstehend erwähnten Heizkessel werden beispielsweise
für eine
derartige Stromerzeugungsanlage verwendet.
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Bei
einem derartigen Heizkessel sind Überhitzer zur Erzeugung von
Dampf mit einer relativ hohen Temperatur und einem relativ hohen
Druck und Zwischenüberhitzer
zur Erzeugung von Dampf mit einer relativ hohen Temperatur und einem
relativ niedrigen Druck in einem stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet,
durch den aufgrund der Verbrennung von Kraftstoff in einem Ofen
erzeugtes Abgas strömt. Genauer
beträgt
bei einem Heizkessel mit einer mittleren oder hohen Kapazität die maximale,
kontinuierliche Verdampfungsrate mindestens 500 t/h, der Heizkessel
wird für
eine Stromerzeugungsanlage verwendet, und die Zwischenüberhitzer
sind, wie die Überhitzer,
im stromaufseitigen Abgaskanal mit einer relativ hohen Temperatur
angeordnet, so daß Dampf mit
einer hohen Temperatur erhalten wird.
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Der
in der FR-A-1 469 238 beschriebene Heizkessel umfaßt einen
am oberen Ende einer Ofenkammer angeordneten stromaufseitigen Abgaskanal,
der quer zur vertikalen Längsachse
des Ofens verläuft.
Der Auslaß des
Kanals ist mit dem Einlaß eines
stromabseitigen Abgaskanals verbunden, der von einer vertikalen
Wand in zwei parallele, vertikale, natürliche Zugkanäle unterteilt
wird, von denen einer ein Hauptsubkanal und der andere ein Zweigsubkanal
ist. In dem horizon tal verlaufenden Auslaßabschnitt des stromaufseitigen
Abgaskanals sind zwei primäre
Hängeüberhitzer
angeordnet. Ein dritter primärer
Hängeüberhitzer
ist im horizontalen Einlaßabschnitt
des stromabseitigen Abgaskanals angeordnet, und ein weiterer primärer Überhitzer
ist im vertikalen Hauptsubkanal des stromabseitigen Abgaskanals
vorgesehen. Zwei Röhrenbänke eines
Wiederüberhitzers
sind stromaufseitig des primären Überhitzers
im Hauptsubkanal vorgesehen. In den beiden Subkanälen ist
eine Hauptwasserheizvorrichtung installiert, und eine Hilfswasserheizvorrichtung
ist nur im Zweigsubkanal stromaufseitig der Hauptwasserheizvorrichtung
installiert.
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Ferner
sind Heizkessel bekannt, bei denen der stromabseitige Abgaskanal
längs des
Abgasstroms in zwei oder mehr Subkanäle unterteilt ist, wobei am
stromabseitigen Abschnitt jedes der Subkanäle eine Drossel zum Einstellen
der Strömungsmenge
des durch die jeweiligen Subkanäle
strömenden Abgases
vorgesehen ist. In der JP-A-59-60103
und der JP-A-58-217104 sind Strukturen offenbart, bei denen in einem
oder zwei Subkanälen
jeweils Zwischenüberhitzer
und in den übrigen
Subkanälen Überhitzer
angeordnet sind. In der JP-A-62-33204
ist eine Struktur offenbart, bei der in einem der Subkanäle ein Überhitzer
und eine Vorheizvorrichtung und in dem anderen eine Verdampfungsvorrichtung
und eine Vorheizvorrichtung angeordnet sind.
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In
dem mit einem Auslaß des
Ofens verbundenen, stromaufseitigen Abgaskanal, durch den Abgas
mit einer verhältnismäßig hohen
Temperatur strömt,
ist ein hochtemperaturseitiger Hängeüberhitzer
angeordnet, und ebenso ist stromabseitig des hochtemperaturseitigen Überhitzers
ein hochtemperaturseitiger Hängezwischenüberhitzer
angeordnet. Der Wärmeaustausch
erfolgt im stromaufseitigen Abgaskanal effizienter als im stromabseitigen
Abgaskanal. Dies liegt daran, daß die Temperatur des Abgases
im stromaufseitigen Abgaskanal höher
als im stromabseitigen Abgaskanal ist und eine Erwärmung durch
Strahlung von einer Brennerflamme im Ofen erfolgt. Da der hochtempera turseitige Überhitzer
im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet ist, in dem ein effizienter
Wärmeaustausch
erfolgt, kann verhindert werden, daß die Abmessungen des Wärmeaustauschteils
zunehmen; es ist nämlich
möglich,
die Abmessungen der Überhitzer
insgesamt zu verringern und einen Wärmeaustausch mit höherer Effizienz
zu realisieren. Dadurch kann eine Zunahme der Dimensionen und des
Gewichts des gesamten Heizkessels verhindert werden.
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Auch
die Abmessungen des Zwischenüberhitzers
können
insgesamt verringert werden, wie es bei dem hochtemperaturseitigen Überhitzer
der Fall ist, indem die hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer
so im stromaufseitigen Abgaskanal, durch den Abgas mit einer relativ
hohen Temperatur strömt (bzw.
in dem die Wärmeaustauschrate
hoch ist), angeordnet wird, daß der
hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer
auf den hochtemperaturseitigen Überhitzer
folgt. Da die Abmessungen des hochtemperaturseitigen Überhitzers
und des hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzers, die im stromaufseitigen
Abgaskanal angeordnet sind, verringert wurden, ist es jedoch schwierig,
nur mittels des verkleinerten hochtemperaturseitigen Überhitzers
und des verkleinerten hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzers die
für den
hochtemperaturseitigen Überhitzer
und den hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer insgesamt erforderlichen
Wärmeaustauschbereiche
zu erhalten. Daher müssen
ein zusätzlicher Überhitzer und
ein zusätzlicher
Zwischenüberhitzer
vorgesehen sein. Hierbei handelt es sich jeweils um einen niedertemperaturseitigen Überhitzer
und einen niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer, die in den jeweiligen
Subkanälen
des stromabseitigen Abgaskanals auf der Stromabseite des hochtemperaturseitigen Hängeüberhitzers
und des hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzers angeordnet sind.
Im Hinblick auf die Wärmeeffizienz
ist der hochtemperaturseitige Hängeüberhitzer
vorzugsweise stromaufseitig im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet.
Daher muß der
hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer in
einem begrenzten Raum auf der Stromabseite des hochtemperaturseitigen Überhitzers
im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet sein. Dies bedeutet, daß es unmöglich ist,
den hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer ausreichend groß zu gestalten.
Da der hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer nicht groß genug
sein kann, muß zusätzlich ein
niedertemperaturseitiger Querzwischenüberhitzer im Subkanal des stromabseitigen
Abgaskanals vorgesehen sein, der einen Großteil der für die Zwischenüberhitzer
insgesamt erforderlichen Wärmeaustauschbereiche aufweist.
Der Dampf im niedertemperaturseitigen Überhitzer und im niedertemperaturseitigen
Zwischenüberhitzer
wird aufgrund einer Konvektion erwärmt und dann aus dem Heizkessel über den
hochtemperaturseitigen Überhitzer
und den hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer beispielsweise einer Turbine
zur Stromerzeugung zugeführt.
In jedem der Subkanäle,
in denen jeweils der niedertemperaturseitige Überhitzer und der niedertemperaturseitige Zwischenüberhitzer
vorgesehen sind, ist eine Drossel zum Einstellen der Strömungsmenge
des Abgases vorgesehen, das mit dem niedertemperaturseitigen Überhitzer
bzw. dem niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer in Kontakt gebracht
werden soll. Der Dampf im niedertemperaturseitigen Überhitzer und
im niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer wird durch Steuern
der Drosseln auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt und jeweils dem hochtemperaturseitigen Überhitzer
und dem hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer zugeführt.
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Die
Steuerung der Temperatur des Dampfs im niedertemperaturseitigen Überhitzer
und im niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer erfolgt durch Einstellen
der Drosseln, wie oben beschrieben. Da der hochtemperaturseitige Überhitzer
und der hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer auf der Stromaufseite
der Subkanäle
angeordnet sind, erfolgt jedoch in diesen hochtemperaturseitigen
Wärmeaustauschvorrichtungen
keine Steuerung der Temperatur des Dampfs durch die Drosseln. Dementsprechend
hat die Steuerung der Dampftemperatur im niedertemperaturseitigen Überhitzer
und im niedertemperaturseiti gen Zwischenüberhitzer keine direkten Auswirkungen
auf die Dampftemperatur am Einlaß der Turbine. Anders ausgedrückt gibt
es eine zeitliche Verzögerung
bzw. eine Verlustzeit zwischen einer Veränderung der Dampftemperatur
am Auslaß des
niedertemperaturseitigen Überhitzers
und am Auslaß des
hochtemperaturseitigen Überhitzers
und zwischen einer Veränderung
der Dampftemperatur am Auslaß des
niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzers und am hochtemperaturseitigen
Zwischenüberhitzer
bzw. am Einlaß der
Turbine.
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Wenn
die Steuerungsverstärkung
der Drossel zur Verkürzung
der Verlustzeit verbessert wird, wird das Heizkesselsystem instabil
oder weicht ab, wodurch die Steuerbarkeit verschlechtert wird. Insbesondere
im Hinblick auf den Zwischenüberhitzer nimmt
die Steuerbarkeit ab, da der Zwischenüberhitzer, der einen Hauptteil
der für
die Zwischenüberhitzer
insgesamt erforderlichen Wärmeaustauschbereiche
aufweist, in dem Subkanal angeordnet ist.
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Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Heizkessel zu
schaffen, durch den die Steuerbarkeit der Dampftemperatur verbessert
wird, ohne daß der
Wärmeaustauschbereich
jedes der Zwischenüberhitzer
unnötig
vergrößert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der
Heizkessel umfaßt
einen Ofen, einen stromaufseitigen Abgaskanal, der an einem seiner Enden
mit einem Auslaß des
Ofens verbunden ist, einen stromabseitigen Abgaskanal, der mit dem
anderen Ende des stromaufseitigen Abgaskanals verbunden ist und
längs des
Abgasstroms von einer Trennwand in zwei Subkanäle unterteilt wird, im stromaufseitigen
Abgaskanal angeordneten Hängewärmeaustauschvorrichtungen,
die sämtlich Überhitzer
sind, wobei die Wärmeaustauschflächen der
Wärmeaustauschvorrichtung
so dimensioniert sind, daß die
Abgastemperatur am Einlaß des
stromabseitigen Abgaskanals 1.000°C
bis 1.100°C
wird, wenn der Heizkessel unter einer ma ximalen Last steht, einer
im stromabseitigen Abgaskanal angeordneten Querwärmeaustauschvorrichtung, die
einen Zwischenüberhitzer
umfaßt,
und eine im Auslaß jedes
der Subkanäle angeordnete
Einrichtung zum Steuern der Strömungsmenge
des durch die jeweiligen Subkanäle strömenden Abgases.
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Da
die Abgastemperatur am Einlaß des stromabseitigen
Abgaskanals erfindungsgemäß höher als
bei einem herkömmlichen
Heizkessel ist, ist die Temperaturdifferenz zwischen dem in den
Zwischenüberhitzer
strömenden
Dampf und dem Abgas groß,
wodurch sich eine Vergrößerung der
Wärmeaustauschflächen der
Zwischenüberhitzer
erübrigt.
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Da
sämtliche
Zwischenüberhitzer
im Subkanal des stromabseitigen Abgaskanals angeordnet sind, kann
ferner die Verlustzeit verringert werden. Überdies werden sämtliche
Zwischenüberhitzer
gesteuerte Objekte, und die Steuerung der Dampftemperatur kann am
Auslaß des
Zwischenüberhitzers
mit höherer
Genauigkeit ausgeführt
werden, d.h. die Steuerung der Dampftemperatur am Einlaß der Turbine
kann mit höherer
Genauigkeit ausgeführt
werden.
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 ist
eine Seitenansicht, die den erfindungsgemäßen Heizkessel darstellt; und
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2 ist
eine Seitenansicht, die einen herkömmlichen Heizkessel darstellt.
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BESTER MODUS
ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß 1 umfaßt ein Heizkessel
einen Ofen 1, einen stromabseitigen Abgaskanal 2 und
einen stromaufseitigen Abgaskanal 3, der den oberen Abschnitt
des Ofens 1 mit dem stromabseitigen Abgaska nal 2 verbindet.
Der Heizkessel ist beispielsweise ein durch Kohle befeuerter Heizkessel.
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Verbrennungsgas
mit einer hohen Temperatur von mehreren, im unteren Teil des Ofens 1 angeordneten
Brennern 11 strömt
in dem Ofen 1 nach oben. Das Verbrennungsgas strömt durch
den stromaufseitigen Abgaskanal 3 und den stromabseitigen Abgaskanal 2 und
wird über
einen Auslaß 210 als
Abgas mit einer niedrigen Temperatur aus dem Heizkessel abgegeben.
Im Ofen 1 sind eine wassergekühlte untere Wand 12,
eine wassergekühlte
obere Wand 13 und eine Kuppenwand 15 vorgesehen.
Die wassergekühlte
untere Wand 12 besteht aus mehreren Rohen, von denen sich
jedes im Ofen vom unteren Abschnitt des Ofens spiralförmig nach
oben erstreckt. Die wassergekühlte
obere Wand 13 besteht ebenfalls aus mehreren Rohren, die
sich jeweils gerade und vertikal im Ofen erstrecken. Die Kuppenwand 15 besteht
ebenfalls aus mehreren Rohren.
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Der
stromabseitige Abgaskanal 2 wird durch eine Wand 21 definiert,
die aus mehreren Rohren besteht. Der stromabseitige Abgaskanal 2 wird
durch eine Trennwand 24, die sich längs des Abgasstroms erstreckt,
in zwei Subkanäle 22 und 23 unterteilt.
Am Auslaß jedes
der Subkanäle 22 und 23 ist
eine Drossel 25 angeordnet, die dem Steuern der Strömungsmenge
des durch jeden der Subkanäle
strömenden Verbrennungsgases
dient. Die Trennwand 24 umfaßt ebenfalls mehrere Rohre.
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In
einem 22 der Subkanäle
des stromabseitigen Abgaskanals 2 ist ein Querzwischenüberhitzer 41 angeordnet,
wogegen ein primärer
Querüberhitzer 51 und
ein Quervorwärmer 61 in
Reihe längs
des Verbrennungsgasstroms im anderen Subkanal 23 angeordnet
sind. Nötigenfalls
kann im Subkanal 23 eine Verdampfungsvorrichtung angeordnet
sein.
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Der
stromaufseitige Abgaskanal 3 wird durch eine aus mehreren
Rohren bestehende Deckenwand 31 und Seitenwände definiert.
Ein sekundärer
Hängeüberhitzer 52 und
ein tertiärer
Hängeüberhitzer 53 sind
in Reihe längs
des Verbrennungsgasstroms im stromaufseitigen Abgaskanal 3 angeordnet.
Die Überhitzer 52 und 53 weisen
insgesamt einen Wärmeaustauschbereich
auf, der so eingestellt ist, daß die
Temperatur des Verbrennungsgases am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals 2 1.000°C bis 1.100°C wird, wenn
der Heizkessel unter maximaler Last arbeitet.
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Der
in der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriff „Quer-„ bedeutet,
daß sich
ein Wärmeaustauschrohr
einer Wärmeaustauschvorrichtung,
wie eines Zwischenüberhitzers,
im wesentlichen horizontal zu einem vertikalen Gasstrom erstreckt.
Ferner bedeutet der Begriff „Hänge-„, daß sich ein
Wärmeübertragungsrohr
einer Wärmeaustauschvorrichtung,
wie eines Überhitzers,
im wesentlichen vertikal zu einem horizontalen Gasstrom erstreckt
und ein Einlaß und
ein Auslaß in
einem vertikal oberen Abschnitt vorgesehen sind.
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung eines Wasserzufuhrsystems für den Heizkessel.
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Einem
im Subkanal 23 angeordneten Quervorwärmer 61 wird über ein
Wasserzufuhrrohr 100 Wasser zugeführt. Das Wasser strömt von einem Einlaßkopf 611 zu
einem Auslaßkopf 612 des
Quervorwärmers 61 und
absorbiert Wärme
von dem Verbrennungsgas (Abgas). Das so erwärmte Wasser wird vom Auslaßkopf 612 über ein
Fallrohr 101 auf mehrere untere Köpfe 121 der wassergekühlten unteren
Wand 12 des Ofens 1 verteilt.
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Das
Wasser absorbiert im Inneren des Ofens Wärme und steigt von den unteren
Köpfen 121 durch die
jeweiligen Rohren der wassergekühlten
unteren Wand 12 auf. Das Wasser wird annähernd bis
auf seine Sättigungstemperatur
erwärmt.
Die Wassertemperaturen in den Rohren sind am Auslaß der wassergekühlten unteren
Wand 12 uneinheitlich, da die verschiedenen Rohre unterschiedliche
Wärmemengen absorbieren.
Das Wasser mit der hohen Temperatur strömt aus den jeweiligen Rohren
der wassergekühlten
unteren Wand 12 in einen Zwischenmischkopf 14 zur
Vereinheitlichung seiner Temperatur.
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Das
Wasser mit der hohen Temperatur aus dem Mischkopf 14 absorbiert
im Inneren des Ofens weiter Wärme
und steigt durch die Rohre der wassergekühlten oberen Wand 13 und
der Kuppenwand 15 und wird in einer Flüssigphase Wasser mit einer
hohen Temperatur und in einer Dampfphase Dampf. Ein Gemisch aus
dem Wasser mit der hohen Temperatur und dem Dampf aus den Rohren
der wassergekühlten
oberen Wand 13 und der Kuppenwand 15 strömt jeweils
durch einen Kopf 131 der wassergekühlten Wand und einen Kuppenwandkopf 151,
in einen oberen Mischkopf 16 zur Vereinheitlichung seiner
Temperatur und anschließend
in einen Dampfabscheider 17.
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Im
Dampfabscheider 17 wird das Gemisch in Wasser mit einer
hohen Temperatur, das von einer Umwälzpumpe 18 über einen
Entleerungsbehälter 19 einem
Förderrohr 100 zugeführt wird,
und Dampf aufgeteilt, der in einen Einlaßkopf 311 der Rohre
der Deckenwand 31 strömt.
Während
eines Heizkesseldurchlaufs wird der Dampf, der das gesamte, in den Dampfabscheider 17 strömende Fluid
bildet, einem Einlaßkopf 311 zugeführt.
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Der
Dampf aus dem Einlaßkopf 311 strömt durch
die Rohre der Deckenwand 31 zu einem Auslaßkopf 312,
absorbiert im Inneren des Ofens Wärme und wird zu Heißdampf.
Der Heißdampf
strömt
vom Auslaßverteilerkopf 312 durch
ein Fallrohr 201 und ein Verbindungsrohr 202 in
einen Einlaßverteilerkopf 203,
der mit den Rohren der Wand 21 und der Trennwand 24 des
stromabseitigen Abgaskanals 2 verbunden ist. Der Heißdampf absorbiert
die Wärme
im Inneren des Ofens und steigt durch die Rohre der Wand 21 und
der Trennwand 24 des stromabseitigen Abgaskanals 2 auf.
Der Heißdampf
strömt
direkt oder über
einen Auslaßverteilerkopf 204 und
ein Verbindungsrohr 205 in einen Auslaßkopf 511.
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Der
Heißdampf
strömt
ferner von dem Auslaßkopf 511 durch
ein Verbindungsrohr 512 in den primären Überhitzer 51. Anschließend wird
der Heißdampf
auf eine vorgegebene Heißdampftemperatur erhöht, während er
durch den sekundären Überhitzer 52 und
den tertiären Überhitzer 53 strömt, und
einer Hochdruckturbine HP zugeführt.
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Der
Dampf, der die Hochdruckturbine HP angetrieben hat, strömt über ein
Dampfrohr 401 in einen Einlaßkopf 411 des Zwischenüberhitzers 41.
Im Zwischenüberhitzer 41 absorbiert
der Dampf Wärme vom
Abgas im Subkanal 22 und wird auf eine vorgegebene Heißdampftemperatur
erwärmt
und anschließend
einer für
einen mittleren Druck ausgelegten Turbine IP zugeführt. Die
Größenordnung
der vom Dampf im Zwischenüberhitzer 41 zu
absorbierenden Wärme
bzw. die Temperatur des erneut erwärmten Dampfs kann durch Einstellen
der durch die Subkanäle
strömenden
Abgasmenge mittels der Drosseln 25 gesteuert werden.
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Bei
dem in 2 (in der Bauteile, die mit den in 1 gezeigten übereinstimmen
oder ihnen ähnlich
sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wobei auf
ihre besondere Beschreibung verzichtet wird) gezeigten herkömmlichen
Heizkessel ist zusätzlich
zum sekundären Überhitzer 52 bis
zum vierten Überhitzer 54 ein
zweiter Zwischenüberhitzer 43 im
stromaufseitigen Abgaskanal 52 angeordnet. Im Hinblick
auf die thermische Effizienz sind die Überhitzer 52–54 vorzugsweise
im stromaufseitigen Abgaskanal 3 angeordnet, und dann ist
der Raum für den
zweiten Zwischenüberhitzer 43 nicht
so groß. Daher
kann der zweite Zwischenüberhitzer 43 nur schwer
den für
die Zwischenüberhitzer
insgesamt erforderlichen Wärmeaustauschbereich
aufweisen. Dementsprechend muß,
wie später
beschrieben, ein zusätzlicher
Zwischenüberhitzer 42 angeordnet
werden, um den erforderlichen Wärmeaustauschbereich bereitzustellen.
Der stromabseitige Abgaskanal 2 wird von einer Trennwand 24,
die sie längs
des Abgasstroms erstreckt, in zwei Subkanäle 22 und 23 unter teilt.
Am Auslaß jedes
der Subkanäle
ist eine Drossel 25 vorgesehen. Der Zwischenüberhitzer 42 ist
in einem 22 der Subkanäle
angeordnet, wogegen der primäre Überhitzer 51,
ein Verdampfer 71 und ein Vorwärmer 61 in Reihe in
dem anderen Subkanal 23 vorgesehen sind. Die Temperatur
des Verbrennungsgases (des Abgases) am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals 2 beträgt ca. 800°C, wenn der
Heizkessel mit maximaler Last arbeitet. Da die Temperaturdifferenz
zwischen dem Abgas (800°C)
und dem gewünschten,
erneut erwärmten
Dampf (normalerweise 560°C
bis 600°C)
gering ist, muß der
Wärmeaustauschbereich
des zweiten Zwischenüberhitzers 43 vergrößert werden.
Dementsprechend weist der zweite Zwischenüberhitzer 43 große Abmessungen auf,
wodurch es unmöglich
ist, zu verhindern, daß der gesamte
Heizkessel größer wird.
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Dagegen
beträgt
die Temperatur des Verbrennungsgases (des Abgases) am Einlaß des stromabseitigen
Abgaskanals 2 bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
ca. 1.000°C,
wenn der Heizkessel unter maximaler Last arbeitet. Da die Temperaturdifferenz
zwischen dem Abgas (1.000°C) und
dem gewünschten,
erneut erwärmten
Dampf (560°C
bis 600°C)
groß ist,
kann der Zwischenüberhitzer 41 einen
kleineren Wärmeaustauschbereich aufweisen
kann, wodurch eine Vergrößerung des
gesamten Heizkessels verhindert werden kann. Damit die Temperatur
des Verbrennungsgases (des Abgases) am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals 2 ca.
1.000°C
beträgt,
wenn der Heizkessel unter maximaler Last arbeitet, ist der Wärmeaustauschbereich
des Überhitzers
im stromaufseitigen Abgaskanal etwas größer als bei einem herkömmlichen
Heizkessel (bei dem der Überhitzer
sowie der Zwischenüberhitzer
im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet sind). Die Abmessungen
des Überhitzers
werden nämlich
etwas vergrößert, doch
eine derartige Vergrößerung trägt nicht
wesentlich zu einer Vergrößerung des
Heizkessels bei. Gleichzeitig ist in den beiliegenden Zeichnungen
das Dimensionsverhältnis zwischen
dem Zwischenüberhitzer
oder dergleichen verändert.
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Da
ferner anstelle der separaten Zwischenüberhitzer 42 und 43 (2)
nur ein einziger Zwischenüberhitzer 41 verwendet
wird, kann ferner nur die Wärmeabsorption
des Dampfs im Zwischenüberhitzer 41 Gegenstand
der Steuerung durch die Drosseln 25 sein, wodurch die Steuerungsverstärkung verbessert
werden kann. Dementsprechend wird die Temperatur des erneut erwärmten Dampfs
erhöht. Überdies
gibt es keine Verlustzeit in bezug das Ansprechverhalten auf die
Steuerung.
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Überdies
entsteht kein Nachlaufphänomen, da
die Steuerung der Strömungsmenge
des Abgases durch die Drosseln 25 direkt auf die Wärmeabsorption
des Dampfs im Zwischenüberhitzer 41 einwirkt.
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Eine
derartige Verbesserung der Steuerbarkeit ist insbesondere dann effizient,
wenn nur ein Zwischenüberhitzer
in einem der Subkanäle
im stromabseitigen Abgaskanal angeordnet ist und nur ein Überhitzer
und eine Vorheizvorrichtung im anderen Subkanal angeordnet sind,
wie bei der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Bei
einem kohlebefeuerten Heizkessel ist im allgemeinen eine große Menge
an Kohlenasche im Verbrennungsgas enthalten. Die Kohlenasche weist eine
minimale Erweichungstemperatur von ca. 1.100°C auf. Wenn die Kohlenasche
erweicht wird und auf der Wärmeaustauschfläche der
Wärmeaustauschvorrichtung
haftet, kühlt
die Kohlenasche ab und erhärtet.
Durch die sogenannte Schlackebildung, das ein durch ein wiederholtes
Erweichen und Anhaften verursachtes Wachstum der Kohlenasche ist, wird
die Effizienz des Wärmeaustauschs
verringert. Dementsprechend war es herkömmlicher Weise erforderlich,
die Kohlenasche regelmäßig zu entfernen. Wird
die vorliegende Erfindung auf einen kohlebefeuerten Heizkessel angewandt,
wie bei der Ausführungsform,
erschweren die quer angeordneten Wärmeaustauschvorrichtungen,
beispielsweise der primäre
Zwischenüberhitzer 41,
der primäre Überhitzer 51 und
der Quervorwärmer 61,
im Ver gleich zu einer Hängewärmeaustauschvorrichtung
das Entfernen der Kohlenasche, wenn sie einmal an der Vorrichtung haftet.
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Erfindungsgemäß beträgt die Abgastemperatur
stromaufseitig der quer angeordneten Wärmeaustauschvorrichtungen jedoch
1.000°C
bis 1.100°C. Da
dies niedriger als die Erweichungstemperatur der Kohle ist, kann
die Schlackebildung verhindert werden. Da sie ferner wesentlich
höher als
die gewünschte
Temperatur (560°C
bis 600°C)
des erneut erwärmten
Dampfs ist, ist eine Vergrößerung der Wärmeaustauschvorrichtung
im stromabseitigen Abgaskanal nicht erforderlich, wodurch eine Vergrößerung des
gesamten Heizkessels verhindert wird. Wie vorstehend beschrieben,
ist die vorliegende Erfindung bei einem kohlebefeuerten Heizkessel
besonders effizient.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Der
erfindungsgemäße Heizkessel
kann für eine
Stromerzeugungsanlage mit hoher Kapazität verwendet werden.