Die Erfindung betrifft einen Durchlaufdampferzeuger mit einem Gaszug zum
Anschließen an eine Heißgas abgebende Vorrichtung, insbesondere
Gasturbine, mindestens mit einer ersten Verdampferheizfläche und einer dieser
abgasströmungsseitig vorgeschalteten und dampfseitig nachgeschalteten
zweiten Verdampferheizfläche, wobei die Heizflächen aus Rohren aufgebaut
sind und über Sammler beaufschlagbar sind.
Aus der EP-0 425 717 B1 ist ein solcher Durchlaufdampferzeuger bekannt, bei
dem die Verdampferheizflächen in einem vertikalen Gaszug angeordnet sind
und zwischen den beiden Heizflächen keine Sammler angeordnet sind.
Bei vielen Anwendungsfällen ist es jedoch zweckmäßig, den Gaszug zum
Anschließen an einen Austrittskanal einer Heißgas abgebenden Vorrichtung,
insbesondere einer Gasturbine, horizontal anzuordnen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Durchlaufdampferzeuger anzugeben, bei dem dies möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verdampferheizflächen in einem
im wesentlichen horizontalen Gaszug unter vertikaler Ausrichtung der Rohre
angeordnet sind.
Weiterhin sind Gasturbinen sehr unterschiedlicher Leistung im Einsatz, so daß
Durchlaufdampferzeuger unterschiedlicher Leistung erforderlich sind. Eine
jeweilige Neukonstruktion für unterschiedliche Turbinenleistungen führt zu
einem erheblichen Konstruktionsaufwand. Es ist daher eine weitergehende
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Durchlaufdampferzeuger der
vorstehend genannten Bauart zu schaffen, der für alle Gasturbinengrößen und
Austrittstemperaturen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verdampferheizflächen modulartig
über die Breite des Gaszuges mit einem oder mehreren paralellen Wasser-Dampf-Wegen
ausgebildet sind.
In zweckmäßiger Ausbildung ist vorgesehen, daß jedes Modul aus mindestens
einer in einer vertikalen Ebene angeordneten Teilverdampferheizfläche des
ersten Verdampfers und mindestens einer in derselben vertikalen Ebene
angeordneten Teilverdampferheizfläche des zweiten Verdampfers mit jeweils
zugeordneten Sammlern besteht, und die Sammler über eine außen- und in
derselben Vertikalebene liegende Verbindungsleitung miteinander verbunden
sind. In der Beschreibung und in den Ansprüchen wird hier unter Vertikalebene
nicht die dimensionslose geometrische Ebene verstanden, sondern auch eine
in Horizontalrichtung eine Bautiefe aufweisende Baugruppe, wie dies aus den
nachfolgenden Fig. 2 und 4 ersichtlich ist.
Vorzugsweise erfolgt die Ausbildung der Sammler dadurch, daß die Sammler in
den beiden Endabschnitten der Verbindungsleitung durch Kammerbildung
aufgebaut sind.
Es ist jedoch auch möglich, die Sammler als eigenständige Baugruppen
auszubilden und die außenliegenden Sammler von der Verbindungsleitung
getragen sind.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Durchlaufdampferzeuger, bei dem die erste Verdampferheizfläche im
Gleichstrom durchströmt wird,
- Fig. 2
- eine Aufsicht längs der Blickrichtung II-II zur Erläuterung des
modulartigen Aufbaus, wobei jedoch die sich senkrecht zur
Zeichenebene der Fig. 1 erstreckenden Kanalwände nicht mit dargestellt
sind,
- Fig. 3
- einen schematischen Längschnitt vergleichbar Fig. 1, bei dem die erste
Verdampferheizfläche im Gegenstrom durchströmt wird,
und
- Fig. 4
- eine Aufsicht längs der Blickrichtung IV-IV in Fig. 3.
In einem sich horizontal erstreckenden Rauchgaszug 1 mit rechteckigem
Querschnitt, Boden 1a, Decke 1b, Seitenwänden 1c-1d ist zunächst ein
Speisewasservorwärmer 2 angeordnet. Das zu erwärmende Speisewasser S
wird über einen Entrittssammler 3 zugeführt, von dem es über eine Vielzahl
von sich vertikal durch den Rauchgaszug 1 erstreckenden Rohren 4 einem
Austrittssammler 5 zugeleitet wird. Aus dem Austrittssammler 5 wird das
Speisewasser über Verbindungsleitungen 6 einem Eintrittssammler 7
zugeführt, aus dem es über eine Vielzahl von sich ebenfalls vertikal durch den
Rauchgaszug erstreckende Leitungen 8 einem Austrittssammler 9 zugeleitet
wird.
Über eine oder mehrere Verbindungsleitungen 10 wird das vorgewärmte
Wasser einem Verdampfereintrittssammler 11 zugeleitet. Wie aus der
Zusammenschau der Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist der
Verdampfereintrittssammler 11 mit vier Verdampfermodulen 12a-12d
verbunden.
Jedes Verdampfermodul 12 besteht aus einem ersten Verdampferabschnitt 13
und einem zweiten Verdampferabschnitt 14. Bei dem gezeigten Beispiel sind
für jedes Modul mit dem Eintrittssammler 11 jeweils zwei sich durch den
Rauchgaszug 1 erstreckende Rohre 16a und 16b verbunden, die nach
Durchgang durch den Rauchgaszug mit einer Sammlerkammer 17 verbunden
sind. Mit der Sammlerkammer 17 sind zwei Rohre 18a, 18b verbunden, die den
Rauchgaskanal zur anderen Seite hin durchsetzen und dort in U-förmige
Bögen 19a, 19b übergehen. An die Bögen 19a, 19b schließen sich den
Rauchgaskanal wiederum durchsetzende Rohrabschnitte 20a und 20b an, die
mit einer Sammlerkammer 21 verbunden sind. Von der Sammlerkammer 21
gehen Rohre 22a, 22b aus, die den Rauchgaszug erneut durchsetzen und über
U-förmige Abschnitte 23a, 23b in den Rauchgaszug erneut durchsetzende
Abschnitte 24a, 24b übergehen. Diese sind mit einem im wesentlichen
geradzylindrischen Abschnitt 25a einer Verbindungsleitung 25 verbunden. An
den geradzylindrischen Abschnitt 25a schließt sich ein gekrümmter
Verbindungsabschnitt 25b, ein geradliniger Abschnitt 25c, ein gekrümmter
Verbindungsabschnitt 25d und ein geradliniger Abschnitt 25e an.
Zur Ausbildung der Sammlerkammer 17 und 21 sind in dem geradlinigen
Abschnitt 25a Trennwände 26 und 27 eingeschweißt.
Im geradlinigen Abschnitt 25e ist eine weitere Trennwand 28 eingeschweißt.
Vor der Trennwand gehen von der Verbindungsleitung jeweils zwei den
Rauchgaszug durchsetzende Rohre 29a, 29b aus. Die über gekrümmte
Abschnitte 30a, 30b daran anschließende geradlinige Abschnitte 31a und 31b
sindmit einer Sammlerkammer 32 verbunden, die oberhalb des Bleches 28 in
der Verbindungsleitung ausgebildet ist. Es ist selbstverständlich, daß die
Verbindungsleitung an ihren freien Enden 25f und 25g geschlossen ist. Von
der Kammer 32 gehen wiederum zwei Rohre 33a, 33b aus, die zu einem
Verdampferaustrittssammler 34 führen, der der Austrittssammler für alle vier
Verdampfermodule 12a-12c ist. Ausgangsseitig ist der Austrittssammler 34 mit
einem oder mehreren Trenngefäßen 35 verbunden. Aus dem Trenngefäß 35
wird über eine oder mehrere Leitungen Dampf abgezogen und auf einem
Eintrittssammler 36 für eine Überhitzerheizfläche 37 geführt. Der überhitzte
Dampf wird über einen Austrittssammler 38 der Überhitzerheizfläche 37
abgezogen. Der konstruktive Aufbau der Überhitzerheizfläche 37 entspricht
dem der Vorwärmerheizfläche 2.
Es ist selbstverständlich, daß das Verdampfermodul 12 nicht auf die
Zweierkonfiguration der den Rauchgaszug 1 durchsetzenden Rohre beschränkt
ist. Selbstverständlich sind bei praktischer Ausführungsform mehr als zwei
Rohre vorgesehen.
Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform wird der erste
Verdampferabschnitt 13 mit den Rohren 16a, 16b, 18a, 18b/20a, 20b/22a,
22b/24a, 24b wasser- dampf-seitig im Gleichstrom zu dem eintretenden Abgas
AG durchströmt. Der zweite Verdampferabschnitt 14 mit den Rohrleitungen
29a, 29b/31a, 31b/33a, 33b wird im Gleichstrom vom Abgas AG durchströmt.
Es ist auch möglich, den modulartigen Aufbau so zutreffen, daß der erste
Verdampfer im Gegenstrom und der zweite Verdampfer ebenfalls im
Gleichstrom durchströmt wird.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Anordnung dargestellt, bei der der erste
Verdampfer 13' im Gegenstrom von dem Abgas durchströmt wird.
Die Verbindungsleitung 40 besteht dann aus einem ersten geradzylindrischen
Abschnitt 40a, in dem die Kammern 17' und 21' ausgebildet sind, aus einem
Verbindungsabschnitt 40b und einem daran anschließenden
geradzylindrischen Abschnitt 40c, in dem die Kammer 32' ausgebildet ist.
In den Fig. 3 und 4 sind vergleichbare Elemente aus den Fig. 1 und 2 mit
apostrophierten Bezugszeichen versehen.
Wenn der erfindungsgemäße Durchlaufdampferzeuger für eine größere
Turbinenleistung eingesetzt werden soll als die in den Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 3
und 4 gezeigte Anordnung, wird parallel zu den Modulen 12a - 12 c ein oder
mehrere Module unter entsprechender Aufweitung des Rauchgaszuges 1
angeordnet. Die Heizflächen sind alle entleerbar. Die Kammern 17, 21, 32/17',
21', 32' und die Endabschnitte der Verbindungsleitung 25/40 sind für den
Eintritt und Austritt von mehrerer sich vertikal erstreckender Rohre ausgebildet.
Weiterhin ist es möglich, innerhalb des Moduls nicht nur Rohre gleichen
Durchmessers einzusetzen, sondern den Rohrdurchmesser von Kammer zu
Kammer unterschiedlich zu wählen.
Bei der in den Figuren dargestellen Ausführungsformen sind die in der Fig. 1
bzw. 3 oberen Enden der Rohre 18, 20/20, 24, 29, 31 durch Umkehrbögen
unter Ausbildung einer haarnadelähnlichen Konfiguration miteinander
verbunden. Es ist jedoch auch eine modulartige Ausbildung derart möglich, daß
die Rohre nicht einzeln über Umlenkbögen verbunden sind, sondern auch auf
der unteren Seite in entsprechender Weise Sammlerkammern angeordnet sind.
Die Rohrabschnitte 18, 20, 22, 24, 29, 31, 33, die sich innerhalb des
Rauchgaszuges erstrecken, können in bekannter Weise mit Rippen 39
versehen sein.