EP0752556B1 - Naturumlauf-Abhitzedampferzeuger - Google Patents

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EP0752556B1
EP0752556B1 EP96110438A EP96110438A EP0752556B1 EP 0752556 B1 EP0752556 B1 EP 0752556B1 EP 96110438 A EP96110438 A EP 96110438A EP 96110438 A EP96110438 A EP 96110438A EP 0752556 B1 EP0752556 B1 EP 0752556B1
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feed water
drum
natural circulation
heating surface
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    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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    • 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
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    • 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 which in the preamble of claim 1 Art.
  • Such natural circulation heat recovery steam generator is from the EP 0 357 590 B1 is known.
  • the Water circulation should avoid a circulation pump at least one injector arranged only in the Start-up phase a partial flow of water with the desired Flow direction in the downpipe and / or riser feeds.
  • a starting aid Device for feeding steam, steam-water mixtures, Gases such as nitrogen or the like into the Riser pipe provided.
  • the third option is as Starting aid between at least one entrance and Outlet collector of the evaporator heating surface a lockable Connection line arranged.
  • the steam generator has a medium pressure system with one of the Evaporator heating surface upstream Feed water preheating surface (economizer), that will Starting pipe preferably according to claim 2 downstream of the Feed water preheating surface to the feed water line connected.
  • the sub-claims 3 to 5 relate to further advantageous Refinements of the invention Natural heat recovery steam generator.
  • a vertical exhaust duct 1 the exhaust AG from below is fed is a horizontally arranged Evaporator heating surface 2 and in the flow direction of the exhaust gas following also a feed water preheating surface 3 arranged horizontally.
  • the heating surfaces 2 and 3 is one Overdrive drum 4 with respect to evaporator heating surface 4 assigned.
  • the drum 4 is over at least one down pipe 5 with the inlet header 2a of the evaporator heating surface 2 connected, the outlet header 2b via a riser pipe 6th in a known manner with a calming room 7 in the Drum 4 is connected.
  • Make items 2, 4, 5, 6 a natural circulation system when the steam generator is in stationary operation represents.
  • the inlet header 3a of the feed water preheating surface 3 is from a feed water tank 8 a feed water line 9 in which a feed water pump 10 is arranged, feed water supplied. That in that Economizer 3 is preheated water over the Outlet collector 3b and a line 11 of the drum 4th fed.
  • the entry collector 3a is a controllable one Valve 12 upstream and between outlet header 3b and drum 4 is a controllable three-way valve 13 switched on.
  • the three-way valve 13 is via a Start pipe 14 connected to the down pipe 5.
  • Between the Junction 15 and the drum 4 is a Check valve 16 arranged that a flow from the Drum 4 to inlet collector 2a (downflow) lets through freely, but blocks in the opposite direction.
  • the downpipe is between the check valve 16 and the drum 4 5 connected to a discharge pipe 17 in which a valve 18 is arranged.
  • the water can be in a sewage treatment plant or can be drained directly into a sewage system.
  • valve 12 When the steam generator starts up, the valve 12 is opened and the three-way valve 13 adjusted so that at least a substantial part of that exiting the economizer Water via line 14 in the downpipe 5 before Check valve 16 is guided.
  • the Feed water pump 10 impressed high pressure level of Economizers will flow safely through the Evaporator heating surface reached when starting up.
  • the closed check valve 16 prevents the over Tube 14 brought water against the direction of fall in the downpipe 5 can enter.
  • the predetermined water level for the drum 4 is thereby maintain that the riser 6 in the Drum introduced water over with valve 18 open Line or pipe 17 is discharged.
  • the Steam formation in the evaporator heating surface 2 becomes the steam taken into the riser 6 and into the drum 4 registered.
  • a point is then reached at which the density differences ensure that the Check valve opens, i.e. the water in the downpipe 5 through the check valve 16 to the inlet header 2a can flow.
  • appropriate pressure measuring and / or Flow measuring devices are the pressure and flow conditions detected and the three-way valve 13 is controlled so that from the outlet collector 3b of the economizer 3 escaping water completely introduced into the drum 4 becomes.
  • the valve 18 can also be in the discharge pipe be closed and the level control in the drum 4 takes place solely depending on the position of the valve 12 in the feed water line 9.
  • the steam accumulating in the drum is over a Steam line 19, which is connected to the steam space of the drum 4 connected, dissipated and used. It is possible that the steam as in the EP 0 357 590 B1 is supplied with overheating.
  • the Superheater heating surface should be in the direction of flow Exhaust gas, however, seen in front of the evaporator heating surface to be ordered.

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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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