EP1249662B1 - Dampferzeuger - Google Patents

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EP1249662B1
EP1249662B1 EP02007233A EP02007233A EP1249662B1 EP 1249662 B1 EP1249662 B1 EP 1249662B1 EP 02007233 A EP02007233 A EP 02007233A EP 02007233 A EP02007233 A EP 02007233A EP 1249662 B1 EP1249662 B1 EP 1249662B1
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EP
European Patent Office
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water
steam
steam generator
circuit
pipe
Prior art date
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Application number
EP02007233A
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English (en)
French (fr)
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EP1249662A1 (de
Inventor
Jiri Dr. Ing. Jekerle
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Arvos GmbH
Original Assignee
Alstom Power Energy Recovery GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1249662A1 publication Critical patent/EP1249662A1/de
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Publication of EP1249662B1 publication Critical patent/EP1249662B1/de
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F22B1/1869—Hot gas water tube boilers not provided for in F22B1/1807 - F22B1/1861
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F22B1/1884—Hot gas heating tube boilers with one or more heating tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/62—Component parts or details of steam boilers specially adapted for steam boilers of forced-flow type
    • F22B37/70—Arrangements for distributing water into water tubes

Definitions

  • the invention relates to a steam generator, in particular a heat recovery steam generator or boiler for heating with hot exhaust gases.
  • Such steam generators are predominantly with hot exhaust gases from energetic and / or process equipment and often consist of several water-side strands or circuits that are not just about different geometries but also have very different heat absorption. For this Basically, it is often necessary to divide the circulation of water into individual strands or circuits z. B. with the help of throttle elements.
  • a steam generator having the features of the preamble of claim 1 shows document EP-A-0 051 078.
  • the control of the amount of circulated water in a steam generator with a Natural circulation system is a more difficult problem because of these steam generators in the Usually no sufficient pressure difference for the installation of orifices available stands.
  • the available pressure difference in the individual pipe strands or circuits is by the heating intensity, the height difference and the pressure loss in the individual Strands intended.
  • the installation of throttle nozzles or orifices to improve the Water distribution is based here, the amount of water in the well-circulating strands to choke in the weakly circulating strands the water circulation over a increase lower friction pressure loss in the common fall and risers.
  • the total amount of circulation in the system is thus often disadvantageously greatly reduced, for the strand concerned, i. the weakly circulating strand only a moderate Improvement can be achieved.
  • the Venturi nozzle device by a in the Downstream of the water / steam cycle used venturi formed.
  • the downpipe with a commercially available, standardized nozzle, For example, a Venturi nozzle according to EN ISO 5167-1, form.
  • venturi device by formed as a Venturi tube downpipe is formed. This is the Venturi device completely integrated in the downpipe and may possibly from the same Material and made from one piece.
  • the steam generator according to the invention is operated in natural circulation.
  • FIG. 1 shows a steam generator 1, which is designed as a flue tube boiler and a Depicting heat recovery steam generator.
  • the steam generator 1 essentially comprises a vertically arranged water space 29, the side by a jacket 27 and above and is bounded below by end or tube plates 23, 24.
  • the water room 29 is from at least one bundle of flue pipes 30 passes through, which between the end plates 23 and 24 are arranged gas-tight and extend substantially vertically.
  • the warming up the water in the water space 29 required heating medium or hot exhaust gas is fed via an inlet 21 and the gas inlet chamber 22 to the steam generator 1. From the inlet chamber 22, the heating gas enters the through the water chamber 29th leading flue pipes 30 and thereby gives heat to the water in the room 29 located Water off.
  • the cooled heating medium passes over the Gas outlet chamber 25 to the outlet 26, from where it via lines not shown can be supplied to further process steps.
  • the hot exhaust gas passed from top to bottom through the steam generator 1. This can vary depending on Requests also made from bottom to top.
  • the water room 29 together with the smoke tube bundle 30 and the two tube plates 23, 24 form the evaporator device 4 of the first water / steam cycle 2.
  • the steam generator 1 has two water / steam circuits or strands 2, 3 on. From the water / steam drum 6, which via a line, not shown Feed water is supplied, the water passes through a common downpipe 7, the leads away from the drum 6 and is formed substantially vertically, and on the Branch 8 in the two water / steam circuits 2, 3.
  • the branch of the 8th wegrichden line 9 of the first circuit 2 leads the water through the in immediately adjacent the lower end plate 24 located entrance 15 into the water space 29th one.
  • the result of the warming and the resulting buoyancy upwards flowing water or steam is in the region of the upper end plate 23 through the outlet 16 discharged from the water chamber 29 and the strand line 9 and riser 19 fed to the drum 6.
  • Already generated steam can from the drum 6 via a Line 28 a superheater (not shown) in the steam generator 1 or another Purpose to be supplied.
  • the unevaporated water is from the drum 6 again Circuits 2, 3 supplied via the downcomer 7.
  • the away from the branch 8 leading line 10 of the second water / steam cycle 3 according to the figures 1 to 3 according to the invention is designed such that the Inlet opening 14 of the strand line 10 just behind the narrowest cross section of Venturi nozzle means 11, 12, i. in the region of the diffuser-shaped outlet 39, and in arranged the center of the downpipe 7 and the strand line 10 is formed as a pitot tube.
  • the stranded line 10 becomes expediently carried away substantially perpendicular to the line 9.
  • the inventive arrangement causes by the Venturi nozzle device 11, 12th built up dynamic pressure of the flowing liquid, a pressure increase at the inlet 14 of the second circuit 3 and the strand line 10, in which the water flow targeted to a higher level should be set.
  • the venturi device 11, 12 is made either from a streamlined shaped Normventuridüse 11, for example DIN EN ISO 5167-1 with a given diameter ( Figure 2) or one as Venturi tube 12 shaped downpipe 7 ( Figure 3), in which in the cross-sectional widening the static pressure of the fluid is recovered. With the help of the venturi device 11, 12, the flow velocity and thus the back pressure before as a pitot tube trained strand line 10 increases.
  • the inventive arrangement thus takes place in the second circuit 3 a Pressure increase instead, without using an additional pump.
  • the buoyancy of the natural circulation system is thus optimally for the Setting the desired water distribution within the water / steam circuits 2, 3 exploited the steam generator 1.
  • the now in the second cycle 3 increased Amount of water is through the strand line 10 so in the water space 29 of the Steam generator 1 introduced that the conduit 10 centrally with respect to the tube plate 23rd and in the immediate vicinity below the tube plate 23 opens and the water inevitably from below against the entering of the inlet chamber 22 heating medium particularly heated tube plate 23 is passed.
  • the as thermally endangered tube plate 23 are cooled safely and steam production in the Steam generator 1 maintained without failures or more frequent maintenance intervals become.
  • the evaporator device 5 of the second circuit. 3 essentially comprises the water space 29 and the upper tube plate 23.
  • the strand line 10 of the second circuit 3 can also be used according to FIG. 3, i. in axial direction of the downcomer 7 away from the Venturi nozzle device 11, 12 become.
  • FIG. 4 shows, in addition to the two circuits 2, 3 a third water / steam circuit 31, which as well as the second circuit 3 a Increased circulation of water experiences.
  • the working medium passes through the inlet opening 37 in the region of the diffuser 39 at the second branch 8 in the third branch line 32 a and is a third evaporator 33 is supplied to subsequently over the Strand line 32 again to the drum 6 to be supplied.
  • FIG. 7 shows a further variant of a steam generator 1 according to the invention
  • Steam generator acc. Fig. 7 is also a heat recovery steam generator, but not a smoke tube boiler, but a water tube boiler.
  • the Steam generator 1 has a substantially vertical throttle cable 40, which in the is formed essentially of water-cooled pipe walls and the Evaporator 4 of the first water / steam cycle 2 of two existing Circuits forms.
  • the working fluid is water from the drum 6 over the Downpipe 7 and through the inlet opening 13 of the strand 9 of the Evaporator 4 is supplied here partially evaporated and subsequently over the strand line 9 fed back to the drum 6.
  • the working medium of the second circuit 3 is at the junction 8 through the Inlet opening 14 of the strand line 10 and then the evaporator 5, the designed as contact heating surfaces and arranged in the throttle cable 40, fed. After partial evaporation of the water, the working medium passes through the Strand line 10 back into the drum 6.
  • the water circulation in second water / steam circuit 3 through the Venturi nozzle means 11, 12 at the Branch 8 of the downpipe 7 increases.
  • the heating medium or hot exhaust gas passes over the inlet 21 below in the throttle cable 40 of the steam generator 1 and flows through the throttle cable 40 from bottom to top, before it 26 further process steps supplied at the outlet becomes. When flowing through the throttle cable, the heating medium gives heat to the Pipe walls and touch heating surfaces, i. to the evaporator devices 4 and 5 from.
  • the Venturi nozzle device 11, 12th expediently arranged downstream of the circulation pump, in the downpipe. 7 is arranged.
  • the downpipe 7 is exactly the upstream of the forced circulation Circulation pump a suction line and downstream a pressure line as well as the Riser 19, 20.
  • the venturi device 11, 12 is the forced circulation as when the natural circulation, the water circulation amount of the second circuit 3 increases.
  • Venturi 11th or classic Venturi tubes 12 as for example in the flow measurement of Fluids are used with throttle devices according to DIN EN ISO 5167-1, be used.
  • the Venturi nozzle devices 11, 12 point in Flow direction of the fluid or the working fluid water seen a Inlet cone, a cylindrical neck part with inner diameter d (narrowest cross-section), and a diffuser 39, wherein instead of the inlet cone and an inlet rounding according to the venturi nozzle according to DIN EN ISO 5167-1 is possible and the closest Cross-section forming neck part may not be cylindrical.
  • the openings for the Flow measurement in the neck can be omitted inevitably.
  • a narrowing part and a diffuser part containing Venturi nozzle device are used.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere einen Abhitzedampferzeuger bzw. -kessel für die Beheizung mit heißen Abgasen.
Derartige Dampferzeuger werden vorwiegend mit heißen Abgasen aus energetischen und/oder verfahrenstechnischen Anlagen beaufschlagt und bestehen oft aus mehreren wasserseitigen Strängen bzw. Kreisläufen, die nicht nur über unterschiedliche Geometrien verfügen, sondern auch sehr unterschiedliche Wärmeaufnahmen aufweisen. Aus diesem Grunde ist es oft notwendig, die Verteilung der Wasserumlaufmenge auf einzelne Stränge bzw. Kreisläufe z. B. mit Hilfe von Drosselelementen zu steuern.
Bei Dampferzeuger mit einem Zwangsumlauf wird bekanntlich die Verteilung der Wasserumlaufmenge auf einzelne wasserseitige Stränge mit Hilfe von Drosselblenden, die am Eintritt in die einzelnen Heizflächenschlangen bzw. Stränge eingebaut sind, gesteuert (La Mont System). Die Druckdifferenz, die von den einzelnen Rohrsträngen und den Drosselblenden verursacht wird, muss hier mit Hilfe einer Umlaufpumpe erzeugt und überwunden werden.
Einen Dampferzeuger mit den Merkmalen der Präambel des Anspruchs 1 zeigt das Dokument EP-A-0 051 078.
Die Steuerung der Wasserumlaufmenge in einem Dampferzeuger mit einem Naturumlaufsystem ist ein schwierigeres Problem, da bei diesen Dampferzeugern in der Regel keine ausreichende Druckdifferenz für den Einbau von Drosselblenden zur Verfügung steht. Die verfügbare Druckdifferenz in den einzelnen Rohrsträngen bzw. Kreisläufen ist durch die Beheizungsintensität, die Höhendifferenz und den Druckverlust in den einzelnen Strängen vorbestimmt. Der Einbau von Drosseldüsen bzw. -blenden zur Verbesserung der Wasserverteilung beruht hier darauf, die Wassermenge in den gut umlaufenden Strängen abzudrosseln, um in den schwach umlaufenden Strängen den Wasserumlauf über einen niedrigeren Reibungsdruckverlust in den gemeinsamen Fall- und Steigleitungen zu erhöhen. Die Gesamtumlaufmenge im System wird dadurch in nachteiliger Weise oft stark reduziert, wobei für den betroffenen Strang, d.h. den schwach umlaufenden Strang nur eine mäßige Verbesserung erreicht werden kann.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Dampferzeuger zu schaffen, bei dem die Wasserumlaufmengen in den einzelnen Strängen bzw. Kreisläufen effektiver verteilt werden kann, ohne die gesamte Wasserumlaufmenge im System wesentlich zu beeinträchtigen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Dampferzeuger geschaffen, der die nachfolgenden Vorteile aufweist:
  • Verteilung der Wasserumlaufmengen je Strang bzw. Kreislauf entsprechend den Anforderungen durch Druckerhöhung in dem Strang bzw. den Strängen, in dem bzw. denen eine Umlaufmengenerhöhung erforderlich oder gewünscht ist, ohne einen zusätzlichen Reibungsdruckverlust in dem Strang zu verursachen, der ohne Druckerhöhung auskommt, d.h. durch diese Maßnahme kann
    • a) fehlender Auftrieb in einem Strang oder mehreren Strängen kompensiert werden,
    • b) ein eigener hoher Druckverlust eines Stranges besser überwunden und somit mehr bzw. weitestgehend den anderen Strängen angeglichen werden,
    • c) eine Verdampfer-Einrichtung innerhalb eines Dampferzeugers, die einen höheren Kühlbedarf aufweist, wie z.B. eine End- oder Rohrplatte eines Rauchrohrkessels, mit einer höheren Kühlwassermenge beaufschlagt werden,
  • Bewerkstelligung der Druckerhöhung in dem Strang bzw. den Strängen, in dem bzw. denen eine Umlaufmengenerhöhung erforderlich ist, ohne eine zusätzliche Pumpe vorzusehen.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird die Venturidüseneinrichtung durch eine in die Fallleitung des Wasser/Dampf-Kreislaufes eingesetzte Venturidüse gebildet. Durch diese Maßnahme ist es ein Leichtes, die Fallleitung mit einer marktüblichen, genormten Düse, beispielsweise einer Venturidüse gemäß EN ISO 5167-1, auszubilden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist es, daß die Venturidüseneinrichtung durch eine als Venturirohr geformte Fallleitung gebildet wird. Damit ist die Venturidüseneinrichtung völlig in der Fallleitung integriert und kann ggf. aus demselben Material und aus einem Stück gefertigt werden.
Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Dampferzeuger im Naturumlauf betrieben. Dabei kann ein oder mehrere Wasser/Dampf-Kreisläufe, der oder die aus unterschiedlichen Gründen einen gegenüber einem anderen oder weiteren Kreisläufen schwächeren Wasserumlauf haben, mit einem erhöhten Wasserumlauf betrieben werden, ohne auf zusätzliche Pumpen zurückgreifen zu müssen, die Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten abverlangen.
Vorteilhaft ist es ferner, den erfindungsgemäßen Dampferzeuger im Zwangumlauf zu betreiben. Dabei kann ein oder mehrere Wasser/Dampf-Kreisläufe, der oder die aus unterschiedlichen Gründen einen gegenüber einem anderen oder weiteren Kreisläufen schwächeren Wasserumlauf haben, mit einem erhöhten Wasserumlauf betrieben werden.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung beträgt das Verhältnis des Innendurchmessers d der Venturidüseneinrichtung an deren engstem Querschnitt zu dem Innendurchmesser D der Fallleitung zwischen 1,0 und 0,01. Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß sich der Effekt einer erhöhten Wasserumlaufmenge in dem Kreislauf einstellt, dessen Eintrittsöffnung im diffusorförmigen Austritt der Venturidüseneinrichtung liegt.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen und der Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1
schematisch dargestellt einen Abhitzedampferzeuger in Form eines Rauchrohrkessels in Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt,
Fig. 2
eine Abzweigung an der Fallleitung des Dampferzeugers gemäß Einzelheit A der Figur 1 mit zwei Strangleitungen,
Fig. 3
wie Figur 2, jedoch alternative Ausführung,
Fig. 4
wie Figur 2, jedoch alternative Ausführung mit mehr als zwei Strang- bzw. Kreislaufleitungen,
Fig. 5
wie Figur 4, jedoch alternative Ausführung,
Fig. 6
Schnitt B-B gemäß der Figur 5,
Fig. 7
schematisch dargestellt einen Abhitzedampferzeuger in Form eines Wasserrohrkessels im Längsschnitt.
Figur 1 zeigt einen Dampferzeuger 1, der als Rauchrohrkessel ausgebildet ist und einen Abhitzedampferzeuger darstellt. Der Dampferzeuger 1 umfasst im wesentlichen einen vertikal angeordneten Wasserraum 29, der seitlich durch einen Mantel 27 und oben und unten durch End- bzw. Rohrplatten 23, 24 begrenzt wird. Der Wasserraum 29 ist von mindestens einem Bündel Rauchrohre 30 durchsetzt, die zwischen den Endplatten 23 und 24 gasdicht angeordnet sind und im wesentlichen vertikal verlaufen. Das zur Erwärmung des im Wasserraum 29 befindlichen Wassers erforderliche Heizmedium bzw. heiße Abgas wird über einen Eintritt 21 und der Gaseintrittskammer 22 dem Dampferzeuger 1 zugeführt. Von der Eintrittskammer 22 gelangt das Heizgas in die durch den Wasserraum 29 führenden Rauchrohre 30 und gibt dabei Wärme an das im Wasserraum 29 befindliche Wasser ab. Anschließend gelangt das abgekühlte Heizmedium über die Gasaustrittskammer 25 zum Austritt 26, von wo aus es über nicht dargestellte Leitungen weiteren Verfahrensschritten zugeführt werden kann. Gemäß Figur 1 wird das heiße Abgas von oben nach unten durch den Dampferzeuger 1 geleitet. Dies kann je nach Erfordernissen auch von unten nach oben erfolgen. Der Wasserraum 29 zusammen mit dem Rauchrohrbündel 30 und den beiden Rohrplatten 23, 24 bilden die Verdampfer-Einrichtung 4 des ersten Wasser/Dampf-Kreislaufes 2.
Der Dampferzeuger 1 gemäß Figur 1 weist zwei Wasser-/Dampf-Kreisläufe bzw. -Stränge 2, 3 auf. Von der Wasser/Dampf-Trommel 6, die über eine nicht dargestellte Leitung mit Speisewasser versorgt wird, gelangt das Wasser über eine gemeinsame Fallleitung 7, die von der Trommel 6 wegführt und im wesentlichen vertikal ausgebildet ist, und über die Abzweigung 8 in die zwei Wasser/Dampf-Kreisläufe 2, 3. Die von der Abzweigung 8 wegführende Strangleitung 9 des ersten Kreislaufes 2 führt das Wasser durch den in unmittelbarer Nähe der unteren Endplatte 24 gelegenen Eintritt 15 in den Wasserraum 29 ein. Das infolge der Erwärmung und des dadurch entstehenden Auftriebes nach oben strömende Wasser bzw. Dampf wird im Bereich der oberen Endplatte 23 durch den Austritt 16 aus dem Wasserraum 29 ausgeleitet und über die Strangleitung 9 und Steigleitung 19 der Trommel 6 zugeführt. Bereits erzeugter Dampf kann aus der Trommel 6 über eine Leitung 28 einem Überhitzer (nicht dargestellt) im Dampferzeuger 1 oder einem anderen Zweck zugeführt werden. Das nicht verdampfte Wasser wird aus der Trommel 6 wieder den Kreisläufen 2, 3 über die Fallleitung 7 zugeführt.
Die von der Abzweigung 8 wegführende Strangleitung 10 des zweiten Wasser/Dampf-Kreislaufes 3 gemäß der Figuren 1 bis 3 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Eintrittsöffnung 14 der Strangleitung 10 kurz hinter dem engsten Querschnitt der Venturidüseneinrichtung 11, 12, d.h. im Bereich des diffusorförmigen Austrittes 39, und in der Mitte der Fallleitung 7 angeordnet und die Strangleitung 10 als Staurohr ausgebildet ist. Bei axialer Weiterführung der Strangleitung 9 gemäß der Figur 2 wird die Strangleitung 10 zweckmäßigerweise im wesentlichen senkrecht zur Leitung 9 weggeführt. Die erfindungsgemäße Anordnung bewirkt durch den von der Venturidüseneinrichtung 11, 12 aufgebauten Staudruck der strömenden Flüssigkeit eine Druckerhöhung am Eintritt 14 des zweiten Kreislaufes 3 bzw. der Strangleitung 10, in dem der Wasserdurchsatz gezielt auf ein höheres Niveau eingestellt werden soll. Die Venturidüseneinrichtung 11, 12 besteht entweder aus einer strömungsgünstig geformten Normventuridüse 11, beispielsweise aus DIN EN ISO 5167-1 mit einem vorgegebenem Durchmesser (Figur 2) oder einer als Venturirohr 12 geformten Fallleitung 7 (Figur 3), in dem bei der Querschnittserweiterung der statische Druck des Fluides zurückgewonnen wird. Mit Hilfe der Venturidüseneinrichtung 11, 12 wird die Strömungsgeschwindigkeit und somit der Staudruck vor der als Staurohr ausgebildeten Strangleitung 10 erhöht. In dem Diffusor 39 der Venturidüseneinrichtung 11, 12 wird die hohe Strömungsgeschwindigkeit wieder reduziert, wobei der statische Druck ansteigt. Der erhöhte Staudruck am Eintritt 14 in den zweiten Wasser/Dampf-Kreislauf 3 wird somit nur durch Umwandlung der kinetischen Energie des strömenden Mediums in der Fallleitung 7 erzeugt, ohne einen zusätzlichen Reibungsdruckverlust durch Drosselung im ersten Wasser/Dampf-Kreislauf 2 bzw. im Eintritt 13 zur Strangleitung 9 zu verursachen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung findet somit im zweiten Kreislauf 3 eine Druckerhöhung statt, ohne eine zusätzliche Pumpe einzusetzen. Im vorliegenden Beispiel wird der Auftrieb des natürlichen Umlaufsystems somit auf optimale Weise für die Einstellung der gewünschten Wasserverteilung innerhalb der Wasser/Dampf-Kreisläufe 2, 3 des Dampferzeugers 1 ausgenutzt. Die im zweiten Kreislauf 3 nunmehr erhöhte Wassermenge wird durch die Strangleitung 10 derart in den Wasserraum 29 des Dampferzeugers 1 eingebracht, daß die Leitung 10 mittig in Bezug auf die Rohrplatte 23 und in unmittelbarer Nähe unterhalb der Rohrplatte 23 mündet und das Wasser zwangsläufig von unten gegen die vom in die Eintrittskammer 22 eintretenden Heizmedium besonders stark erhitzte Rohrplatte 23 geleitet wird. Durch diese Maßnahme kann die als thermisch gefährdete Rohrplatte 23 sicher gekühlt werden und die Dampfproduktion im Dampferzeuger 1 ohne Ausfälle bzw. häufigere Wartungsintervalle aufrecht erhalten werden.
Nach Austritt des Wassers aus der Strangleitung 10 des zweiten Kreislaufes 3 in den Wasserraum 29 durch den Wasserkammereintritt 17 und ggf. teilweiser Verdampfung fließt das Wasser/Dampfgemisch zusammen mit dem Wasser/Dampfgemisch des ersten Kreislaufes 2 durch den Wasserkammeraustritt 16, 18 über die Strangleitung 9 und Steigleitung 19 in die Trommel 6. Die Verdampfereinrichtung 5 des zweiten Kreislaufes 3 umfasst im wesentlichen den Wasserraum 29 und die obere Rohrplatte 23.
Die Strangleitung 10 des zweiten Kreislaufes 3 kann jedoch auch gemäß der Figur 3, d.h. in axialer Richtung der Fallleitung 7 von der Venturidüseneinrichtung 11, 12 weggeführt werden. In diesem Fall wird die Strangleitung 9 des ersten Wasser/Dampf-Kreislaufes 2 in der Regel senkrecht zu der Fallleitung 7 weggeführt.
Bei dem Dampferzeuger gem. Figur 1 werden somit die zwei Kreisläufe 2, 3 im Wasserraum 29 zusammengeführt und mittels eines gemeinsamen Austrittes 16, 18 einer gemeinsamen Austrittsleitung 9/10, 19/20 der Trommel 6 zugeführt. Es ist jedoch auch möglich, bei Nichtzusammenführung der beiden Kreisläufe 2, 3 (d. h. die Kreisläufe 2, 3 haben jeweils getrennte Verdampfereinrichtungen 4, 5) die jeweiligen Kreisläufe über getrennte Austritte 16, 18 sowie Strangleitungen und Steigleitungen 9, 19 bzw. 10, 20 der Trommel 6 zuzuführen.
Bei mehr als zwei Kreisläufen innerhalb eines Dampferzeugers 1 können gemäß Figur 4 zwei oder auch mehrere Abzweigungen 8, die jeweils in Strömungsrichtung hintereinander in der Fallleitung 7 angeordnet und mit je einer Venturidüseneinrichtung 11, 12 ausgebildet sind, in der Fallleitung 7 angeordnet werden. Figur 4 weist neben der zwei Kreisläufe 2, 3 einen dritten Wasser/Dampf-Kreislauf 31 auf, der ebenso wie der zweite Kreislauf 3 eine erhöhte Wasserumlaufmenge erfährt. Das Arbeitsmedium tritt durch die Eintrittsöffnung 37 im Bereich des Diffusors 39 an der zweiten Abzweigung 8 in die dritte Strangleitung 32 ein und wird einer dritten Verdampfereinrichtung 33 zugeführt, um anschließend über die Strangleitung 32 wieder der Trommel 6 zugeführt zu werden.
Ferner ist es möglich, gemäß der Figur 5 anstelle einer Strangleitung im Bereich der Venturidüseneinrichtung 11, 12 mehrere Strangleitungen 10, 32, 35 für mehrere Kreisläufe 3, 31, 34 anzuordnen. Hierdurch wird in den Kreisläufen 3, 31, 34 die Wasserumlaufmenge erhöht. Dabei sind die Eintrittsöffnungen 14, 37, 38 der Strangleitungen 10, 32, 35 ebenfalls im Bereich des Diffusors 39 der Venturidüseneinrichtung 11, 12 angeordnet derart, daß die drei Eintrittsöffnungen 14, 37, 38 gemeinsam in der Mitte der Fallleitung liegen um eine gleichmäßige Mengenverteilung auf die einzelnen Stränge 10, 32, 35 zu erzielen. Die Strangleitungen 10, 32, 35 führen jeweils im wesentlichen senkrecht von der Fallleitung 7 weg.
Figur 7 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers 1. Bei dem Dampferzeuger gem. Fig. 7 handelt es sich ebenfalls um einen Abhitzedampferzeuger, jedoch nicht um einen Rauchrohrkessel, sondern um einen Wasserrohrkessel. Der Dampferzeuger 1 weist einen im wesentlichen senkrechten Gaszug 40 auf, der im wesentlichen aus wassergekühlten Rohrwänden gebildet wird und die Verdampfereinrichtung 4 des ersten Wasser/Dampf-Kreislaufes 2 von zwei vorhandenen Kreisläufen bildet. Dabei wird das Arbeitsmedium Wasser aus der Trommel 6 über die Fallleitung 7 und durch die Eintrittsöffnung 13 der Strangleitung 9 der Verdampfereinrichtung 4 zugeführt, hier zum Teil verdampft und im Anschluß daran über die Strangleitung 9 wieder der Trommel 6 zugeführt.
Das Arbeitsmedium des zweiten Kreislaufes 3 wird an der Abzweigung 8 durch die Eintrittsöffnung 14 der Strangleitung 10 und anschließend der Verdampfereinrichtung 5, die als Berührungsheizflächen ausgebildet und im Gaszug 40 angeordnet sind, zugeführt. Nach teilweiser Verdampfung des Wassers gelangt das Arbeitsmedium über die Strangleitung 10 zurück in die Trommel 6. Erfindungsgemäß wird der Wasserumlauf im zweiten Wasser/Dampf-Kreislauf 3 durch die Venturidüseneinrichtung 11, 12 an der Abzweigung 8 der Fallleitung 7 erhöht. Das Heizmedium bzw. heiße Abgas gelangt über den Eintritt 21 unten in den Gaszug 40 des Dampferzeugers 1 und durchströmt den Gaszug 40 von unten nach oben, bevor es am Austritt 26 weiteren Verfahrensschritten zugeführt wird. Beim Durchströmen des Gaszuges gibt das Heizmedium dabei Wärme an die Rohrwände und die Berührungsheizflächen, d.h. an die Verdampfereinrichtungen 4 und 5 ab.
Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem Dampferzeuger 1 mit Zwangumlauf eingesetzt (nicht dargestellt), dann ist die Venturidüseneinrichtung 11, 12 zweckmäßigerweise stromabwärts der Umlaufpumpe angeordnet, die in der Fallleitung 7 angeordnet ist. Die Fallleitung 7 ist beim Zwangumlauf genaugenommen stromaufwärts der Umlaufpumpe eine Saugleitung und stromabwärts eine Druckleitung ebenso wie die Steigleitung 19, 20. Durch die Venturidüseneinrichtung 11, 12 wird beim Zwangumlauf wie beim Naturumlauf die Wasserumlaufmenge des zweiten Kreislaufes 3 erhöht.
Als Venturidüseneinrichtungen 11, 12 können, wie oben bereits angeführt, Venturidüsen 11 oder klassische Venturirohre 12, wie sie beispielsweise bei der Durchflußmessung von Fluiden mit Drosselgeräten gemäß der DIN EN ISO 5167-1 zum Einsatz kommen, verwendet werden. Die Venturidüseneinrichtungen 11, 12 weisen in Durchströmungsrichtung des Fluides bzw. des Arbeitsmediums Wasser gesehen einen Einlaufkonus, einen zylindrischen Halsteil mit Innendurchmesser d (engster Querschnitt), und einen Diffusor 39 auf, wobei anstelle des Einlaufkonusses auch eine Einlaufrundung gemäß der Venturidüse nach DIN EN ISO 5167-1 möglich ist und der den engsten Querschnitt bildende Halsteil ggf. nicht zylindrisch ausgebildet ist. Die Öffnungen für die Durchflußmessung im Halsteil können zwangsläufig entfallen. Es kann jedoch auch jede andere, von dieser Norm abweichende, einen verengenden Teil und einen Diffusorteil aufweisende Venturidüseneinrichtung zum Einsatz kommen. Zur Sicherstellung der erhöhten Wasserumlaufmenge in den Wasser/Dampf-Kreisläufen 2, 3, 31, 34, in denen eine erhöhte Umlaufmenge gewünscht wird, kann das Verhältnis des Innendurchmessers d der Venturidüseneinrichtung 11, 12 an deren engstem Querschnitt zu dem Innendurchmesser D der Fallleitung 7 zwischen 1,0 und 0,01 betragen.
Bezugszeichenliste:
1
Dampferzeuger
2
Wasser/Dampf-Kreislauf 1
3
Wasser/Dampf-Kreislauf 2
4
Verdampfer-Einrichtung, Kreislauf 1
5
Verdampfer-Einrichtung, Kreislauf 2
6
Wasser/Dampf-Trommel
7
Fallleitung
8
Abzweigung
9
Strangleitung Kreislauf 1
10
Strangleitung Kreislauf 2
11
Venturidüse
12
Venturirohr
13
Eintrittsöffnung der Strangleitung 1
14
Eintrittsöffnung der Strangleitung 2
15
Wasserkammer-Eintritt Kreislauf 1
16
Wasserkammer-Austritt Kreislauf 1
17
Wasserkammer-Eintritt Kreislauf 2
18
Wasserkammer-Austritt Kreislauf 2
19
Steigleitung Kreislauf 1
20
Steigleitung Kreislauf 2
21
Eintritt heißes Abgas bzw. Rauchgas
22
Gaseintrittskammer
23
Wasserkammer - End- bzw. Rohrplatte, Gaseintritt
24
Wasserkammer - End- bzw. Rohrplatte, Gasaustritt
25
Gasaustrittskammer
26
Austritt kaltes Abgas bzw. Rauchgas
27
Mantel
28
Leitung zwischen Trommel und Überhitzer
29
Wasserraum
30
Rauchrohrbündel
31
Wasser/Dampf-Kreislauf 3
32
Strangleitung Kreislauf 3
33
Verdampfer-Einrichtung, Kreislauf 3
34
Wasser/Dampf-Kreislauf 4
35
Strangleitung Kreislauf 4
36
Verdampfer-Einrichtung, Kreislauf 4
37
Eintrittsöffnung der Strangleitung 3
38
Eintrittsöffnung der Strangleitung 4
39
Diffusorförmiger Austritt aus der Venturidüseneinrichtung
40
Gaszug
41

Claims (6)

  1. Dampferzeuger ( 1 ), insbesondere für die Beheizung mittels heißer Abgase,
    mit zwei oder mehreren Wasser/Dampf-Kreisläufen ( 2, 3, 31, 34 ), wobei jeder Wasser/Dampf-Kreislauf ( 2, 3, 31, 34 ) mindestens eine Verdampfer-Einrichtung ( 4, 5, 33, 36 ) zur Aufnahme der Wärme aus dem Heizmedium aufweist und die Wasser/Dampf-Kreisläufe ( 2, 3, 31, 34 ) wenigstens eine Wasser/Dampf-Trommel ( 6 ) und eine Fallleitung ( 7 ) gemeinsam haben,
    mit mindestens einer Abzweigung ( 8 ) in der Fallleitung ( 7 ), von der die Strangleitungen ( 9, 10, 32, 35 ) der jeweiligen Wasser/Dampf-Kreisläufe ( 2, 3, 31, 34) abgehen, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Fallleitung ( 7 ) im Bereich der Abzweigung ( 8 ) mit einer Venturidüseneinrichtung ( 11, 12 ) ausgebildet ist,
    und daß die Eintrittsöffnung ( 14, 37, 38 ) der Strangleitung ( 10, 32, 35 ) mindestens eines Wasser/Dampf-Kreislaufes ( 3, 31, 34 ) im Bereich des diffusorförmigen Austrittes ( 39 ) der Venturidüseneinrichtung ( 11, 12 ) angeordnet und die Strangleitung ( 10, 32, 35 ) als Staurohr ausgebildet ist, um den Druck des Arbeitsmediums in diesem Kreislauf ( 3, 31, 34 ) zu erhöhen.
  2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturidüseneinrichtung durch eine in die Fallleitung ( 7 ) eingesetzte Venturidüse ( 11 ) gebildet wird.
  3. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturidüseneinrichtung durch eine als Venturirohr ( 12 ) geformte Fallleitung ( 7 ) gebildet wird.
  4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeuger ( 1 ) im Naturumlaufbetrieb betreibbar ist.
  5. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeuger ( 1 ) im Zwangumlaufbetrieb betreibbar ist.
  6. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Innendurchmessers d der Venturidüseneinrichtung ( 11, 12 ) an deren engstem Querschnitt zu dem Innendurchmesser D der Fallleitung ( 7 ) zwischen 1,0 und 0,01 beträgt.
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