EP0752556A1 - Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger - Google Patents

Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger Download PDF

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EP0752556A1
EP0752556A1 EP96110438A EP96110438A EP0752556A1 EP 0752556 A1 EP0752556 A1 EP 0752556A1 EP 96110438 A EP96110438 A EP 96110438A EP 96110438 A EP96110438 A EP 96110438A EP 0752556 A1 EP0752556 A1 EP 0752556A1
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EP
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feed water
pipe
drum
steam generator
heat recovery
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Johan Van Gerven
Rum Van Der Burg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
    • F22B29/04—Steam boilers of forced-flow type of combined-circulation type, i.e. in which convection circulation due to the difference in specific gravity between cold and hot water is promoted by additional measures, e.g. by injecting pressure-water temporarily
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines

Definitions

  • the invention relates to a natural circulation heat recovery steam generator of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • At least one injector is arranged as a starting aid, which is to avoid a circulating pump in the water circulation, and which only feeds a partial flow of water with the desired flow direction into the downpipe and / or riser pipe during the starting phase.
  • a device for feeding steam, steam-water mixtures, gases such as nitrogen or the like into the riser is provided as a starting aid.
  • a lockable connecting line is arranged as a starting aid between at least one inlet and outlet header of the evaporator heating surface.
  • the feed water line is controllably connected downstream of the feed water pump via at least one start-up pipe to the downpipe and between the connection point of the start-up pipe with the downpipe on the one hand and the drum on the other hand a check valve blocking the downflow is arranged in the downpipe and in the downflow seen in front of the check valve, the downpipe or the drum is controllably connected to at least one discharge pipe.
  • the start-up pipe is preferably connected to the feed water line downstream of the feed water preheating surface.
  • Subclaims 3 to 5 relate to further advantageous refinements of the natural circulation heat recovery steam generator according to the invention.
  • a vertical exhaust gas duct 1 to which exhaust gas AG is supplied from below, there is a horizontally arranged evaporator heating surface 2 and, following in the flow direction of the exhaust gas, a feed water preheating heating surface 3 is also arranged horizontally.
  • the heating surfaces 2 and 3 are assigned a drum 4 in overstroke with respect to the evaporator heating surface 4.
  • the drum 4 is connected via at least one downpipe 5 to the inlet header 2a of the evaporator heating surface 2, the outlet header 2b of which is connected in a known manner to a calming space 7 in the drum 4 via a riser tube 6.
  • the elements 2, 4, 5, 6 represent a natural circulation system when the steam generator is in stationary operation.
  • the inlet header 3a of the feed water preheating heating surface 3 is fed feed water from a feed water tank 8 via a feed water line 9, in which a feed water pump 10 is arranged.
  • the water preheated in the economizer 3 is fed to the drum 4 via the outlet collector 3b and a line 11.
  • a controllable valve 12 is connected upstream of the inlet header 3a and a controllable three-way valve 13 is connected between the outlet header 3b and the drum 4.
  • the three-way valve 13 is connected to the down pipe 5 via a start pipe 14.
  • a check valve 16 is arranged between the connection point 15 and the drum 4, which allows a flow from the drum 4 to the inlet header 2a (downflow) to pass unimpeded, but blocks in the opposite direction. Between the check valve 16 and the drum 4, the down pipe 5 is connected to a discharge pipe 17, in which a valve 18 is arranged.
  • the water can be discharged into a sewage treatment plant or directly into a sewage system.
  • valve 12 When the steam generator is started up, the valve 12 is opened and the three-way valve 13 is set in such a way that at least a substantial part of that emerging from the economizer Water is fed via line 14 into the downpipe 5 before the check valve 16. Due to the high pressure level of the economizer impressed by the feed water pump 10, a safe flow through the evaporator heating surface is achieved when starting up.
  • the closed check valve 16 prevents the water supplied via pipe 14 from entering the down pipe 5 against the direction of the fall.
  • the water level specified for the drum 4 is maintained in that the water introduced into the drum via the riser pipe 6 is discharged via the line or pipe 17 when the valve 18 is open.
  • the steam is taken into the riser pipe 6 and introduced into the drum 4.
  • the check valve As a result of the differences in density, natural circulation gets going; a point is then reached where the density differences cause the check valve to open, i.e. the water in the downpipe 5 can flow through the check valve 16 to the inlet header 2a.
  • the pressure and flow conditions are detected and the three-way valve 13 is controlled so that the water emerging from the outlet header 3b of the economizer 3 is completely introduced into the drum 4.
  • the valve 18 in the discharge pipe can also be closed and the level control in the drum 4 takes place solely as a function of the position of the valve 12 in the feed water line 9.
  • the steam accumulating in the drum is discharged via a steam line 19, which is connected to the steam space of the drum 4, and used. It is possible for the steam to be superheated as in EP 0 357 590 B1.
  • the superheater heating surface should be in the flow direction of the Exhaust gas, however, can be arranged in front of the evaporator heating surface.

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Abstract

Bei einem Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger, insbesondere Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger hinter Gasturbine mit mindestens einer Trommel (4), einer der Trommel Speisewasser über eine Speisewasserleitung zuführenden Speisewasserpumpe (10), einem Umlaufsystem bestehend aus mindestens einem Fallrohr (5), mindestens einer horizontal in einem vertikalen Abgaskanal angeordneten Verdampferheizfläche (2) und mindestens einem Steigrohr (6) sowie einer Anfahrhilfe für den Naturumlauf, ist, um den Druck in der Speisewasserleitung in besonders wirksamer Weise zum Aufbau einer Anfahrhilfe auszunutzen, erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Speisewasserleitung (9,11) stromab der Speisewasserpumpe (10) über mindestens ein Anfahrrohr (14) mit dem Fallrohr (5) steuerbar (13) verbunden ist und zwischen der Verbindungsstelle (15) des Anfahrrohres mit dem Fallrohr einerseits und der Trommel andererseits in dem Fallrohr ein entgegen der Fallströmung sperrendes Rückschlagventil (16) angeordnet ist und in Fallströmung gesehen vor dem Rückschlagventil das Fallrohr oder die Trommel mit mindestens einem Ableitrohr (17) steuerbar (18) verbunden ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.
  • Ein solcher Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger ist aus der EP 0 357 590 B1 bekannt. Als Anfahrhilfe, die im Wasserumlauf eine Umwälzpumpe vermeiden soll, ist mindestens ein Injektor angeordnet, der lediglich in der Anfahrphase einen Teilstrom von Wasser mit der gewünschten Strömungsrichtung in das Fall- und/oder Steigrohr einspeist.
  • Bei einer anderen Ausführungsform ist als Anfahrhilfe eine Einrichtung zur Einspeisung von Dampf, Dampf-Wasser-Gemischen, Gasen, wie Stickstoff oder dergleichen, in das Steigrohr vorgesehen. Als dritte Möglichkeit wird als Anfahrhilfe zwischen mindestens je einem Ein- und Austrittssammler der Verdampferheizfläche eine absperrbare Verbindungsleitung angeordnet.
  • Bei der Verwendung eines Injektors muß als nachteilig angesehen werden, daß im Betrieb der Strömungsquerschnitt von Fallrohr und Steigrohr durch den Injektor behindert wird.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abhitzedampferzeuger der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei dem der Druck in der Speisewasserleitung in besonders wirksamer Weise zum Aufbau einer Anfahrhilfe ausgenutzt wird.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Speisewasserleitung stromab der Speisewasserpumpe über mindestens ein Anfahrrohr mit dem Fallrohr steuerbar verbunden ist und zwischen der Verbindungsstelle des Anfahrrohres mit dem Fallrohr einerseits und der Trommel andererseits in dem Fallrohr ein entgegen der Fallströmung sperrendes Rückschlagventil angeordnet ist und in Fallströmung gesehen vor dem Rückschlagventil das Fallrohr oder die Trommel mit mindestens einem Ableitrohr steuerbar verbunden ist.
  • Auf diese Weise wird das von der Speisewasserpumpe herangeführte Wasser beim Anfahren ganz oder teilweise über die Verdampferheizfläche der Trommel zugeführt, während diese über das Ableitrohr steuerbar entlastet wird.
  • Weist der Dampferzeuger ein Mitteldrucksystem mit einer der Verdampferheizfläche vorgeschalteten Speisewasservorwärmheizfläche (Economizer) auf, wird das Anfahrrohr vorzugsweise gemäß Anspruch 2 stromab der Speisewasservorwärmheizfläche an die Speisewasserleitung angeschlossen.
  • Die Unteransprüche 3 bis 5 betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Naturumlauf-Abhitzedampferzeugers.
  • Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figur in einer Ausführungsform näher erläutert werden.
  • In einem vertikalen Abgaskanal 1, dem von unten Abgas AG zugeführt wird, ist eine horizontal angeordnete Verdampferheizfläche 2 und in Strömungsrichtung des Abgases folgend eine Speisewasservorwärmheizfläche 3 ebenfalls horizontal angeordnet. Den Heizflächen 2 und 3 ist eine Trommel 4 in Überhub bezüglich der Verdampferheizfläche 4 zugeordnet. Die Trommel 4 ist über mindestens ein Fallrohr 5 mit dem Eintrittssammler 2a der Verdampferheizfläche 2 verbunden, deren Austrittssammler 2b über ein Steigrohr 6 in bekannter Weise mit einem Beruhigungsraum 7 in der Trommel 4 verbunden ist. Die Elemente 2, 4, 5, 6 stellen bei stationärem Betrieb des Dampferzeugers ein Naturumlauf-System dar.
  • Der Eintrittssammler 3a der Speisewasservorwärmheizfläche 3 (Economizer) wird von einem Speisewasserbehälter 8 über eine Speisewasserleitung 9, in der eine Speisewasserpumpe 10 angeordnet ist, Speisewasser zugeführt. Das in dem Economizer 3 vorgewärmte Wasser wird über den Austrittssammler 3b und eine Leitung 11 der Trommel 4 zugeführt. Dem Eintrittssammler 3a ist ein steuerbares Ventil 12 vorgeschaltet und zwischen Austrittssammler 3b und Trommel 4 ist ein steuerbares Drei-Wege-Ventil 13 eingeschaltet. Das Drei-Wege-Ventil 13 ist über ein Anfahrrohr 14 mit dem Fallrohr 5 verbunden. Zwischen der Verbindungsstelle 15 und der Trommel 4 ist ein Rückschlagventil 16 angeordnet, das eine Strömung von der Trommel 4 zum Eintrittssammler 2a (Fallströmung) ungehindert durchläßt, in Gegenrichtung jedoch sperrt. Zwischen Rückschlagventil 16 und Trommel 4 ist das Fallrohr 5 mit einem Ableitrohr 17 verbunden, in dem ein Ventil 18 angeordnet ist. Das Wasser kann in eine Kläranlage oder direkt in eine Kanalisation abgeleitet werden.
  • Bei Anfahren des Dampferzeugers wird das Ventil 12 geöffnet und das Drei-Wege-Ventil 13 so eingestellt, daß zumindest ein wesentlicher Teil des aus dem Economizer austretenden Wassers über Leitung 14 in das Fallrohr 5 vor dem Rückschlagventil 16 geführt wird. Durch das von der Speisewasserpumpe 10 aufgeprägte hohe Druckniveau des Economizers wird eine sichere Durchströmung der Verdampferheizfläche beim Anfahren erreicht. Das geschlossene Rückschlagventil 16 verhindert, daß das über Rohr 14 herangeführte Wasser entgegen der Fallrichtung in das Fallrohr 5 eintreten kann.
  • Der für die Trommel 4 vorgegebene Wasserstand wird dadurch aufrechterhalten, daß das über das Steigrohr 6 in die Trommel eingeführte Wasser bei geöffnetem Ventil 18 über Leitung bzw. Rohr 17 abgeführt wird. Bei Auftreten der Dampfbildung in der Verdampferheizfläche 2 wird der Dampf in das Steigrohr 6 mitgenommen und in die Trommel 4 eingetragen. Infolge der Dichteunterschiede kommt der Naturumlauf in Gang; es wird dann ein Punkt erreicht, bei dem die Dichteunterschiede dafür sorgen, daß sich das Rückschlagventil öffnet, d.h. das Wasser in dem Fallrohr 5 durch das Rückschlagventil 16 hindurch zum Eintrittssammler 2a strömen kann. Mit entsprechenden Druckmeß- und/oder Flußmeßeinrichtung werden die Druck- und Strömungszustände erfaßt und es wird das Drei-Wege-Ventil 13 so angesteuert, daß das aus dem Austrittssammler 3b des Economizers 3 austretende Wasser zur Gänze in die Trommel 4 eingeführt wird. Dann kann auch das Ventil 18 im Ableitrohr geschlossen werden und die Niveauregelung in der Trommel 4 erfolgt allein in Abhängigkeit von der Stellung des Ventils 12 in der Speisewasserleitung 9.
  • Der sich in der Trommel ansammelnde Dampf wird über eine Dampfleitung 19, die mit dem Dampfraum der Trommel 4 verbunden ist, abgeführt und einer Nutzung zugeführt. Hierbei ist es möglich, daß der Dampf wie bei der EP 0 357 590 B1 einer Überhitzung zugeführt wird. Die Überhitzerheizfläche sollte in Strömungsrichtung des Abgases gesehen jedoch vor der Verdampferheizfläche angeordnet werden.

Claims (5)

  1. Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger, insbesondere Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger hinter Gasturbine mit mindestens einer Trommel (4), einer der Trommel Speisewasser über eine Speisewasserleitung (9, 11) zuführenden Speisewasserpumpe (10), einem Umlaufsystem bestehend aus mindestens einem Fallrohr (5), mindestens einer horizontal in einem vertikalen Abgaskanal (1) angeordneten Verdampferheizfläche (2) und mindestens einem Steigrohr (6) sowie einer Anfahrhilfe für den Naturumlauf,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewasserleitung (9, 11) stromab der Speisewasserpumpe (10) über mindestens ein Anfahrrohr (14) mit dem Fallrohr (5) steuerbar (13) verbunden ist und zwischen der Verbindungsstelle (15) des Anfahrrohres mit dem Fallrohr einerseits und der Trommel andererseits in dem Fallrohr ein entgegen der Fallströmung sperrendes Rückschlagventil (16) angeordnet ist und in Fallströmung gesehen vor dem Rückschlagventil das Fallrohr oder die Trommel mit mindestens einem Ableitrohr (17) steuerbar (18) verbunden ist.
  2. Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    bei Anordnung einer der Verdampferheizfläche vorgeschalteteten Speisewasservorwärmheizfläche (3) das Anfahrrohr (14) stromab der Speisewasservorwärmheizfläche an die Speisewasserleitung (9, 11) angeschlossen ist.
  3. Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfahrrohr (14) an die Speisewasserleitung (9,11) über ein steuerbares Drei-Wege-Ventil angeschlossen ist, dessen anderer Auslaßweg mit der Trommel (4) verbunden ist.
  4. Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewasservorwärmheizfläche stromab der Verdampferheizfläche in dem Abgaskanal angeordnet ist.
  5. Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitrohr über ein steuerbares Ventil (18) mit einem der Speisewasserpumpe (10) vorgeschalteten Speisewasserbehälter (8) verbunden ist.
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ES (1) ES2130721T3 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1162348A2 (de) * 2000-06-06 2001-12-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Kombikraftwerk
US10125972B2 (en) 2014-03-21 2018-11-13 Amec Foster Wheeler Energia, S.L.U. Apparatus that provides and evaporation cycle of a natural circulation steam generator in connection with a vertical duct for upward gas flow

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DE4441008A1 (de) * 1994-11-17 1996-05-23 Siemens Ag Anlage zur Dampferzeugung nach dem Naturumlaufprinzip und Verfahren zum Anstoß des Wasserumlaufs in einer derartigen Anlage

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DE19524727C2 (de) 1998-04-09
DE59601312D1 (de) 1999-03-25
DE19524727A1 (de) 1997-01-09
EP0752556B1 (de) 1999-02-17
ES2130721T3 (es) 1999-07-01

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