EP2423584B1 - Steam unit for generating superheated steam in a waste incineration unit - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger zur Erzeugung von überhitztem Dampf in einer Abfallverbrennungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a steam generator for generating superheated steam in a waste incineration plant according to the preamble of
Abfallverbrennungsanlagen gehören zum Stand der Technik und sind insbesondere in Westeuropa weit verbreitet. In den meisten Anlagen wird der Abfall mittels Rostfeuerung verbrannt. Die bei der Verbrennung frei werdende Energie wird dabei üblicherweise zur Erzeugung von Hochdruckdampf genutzt, der in einer Dampfturbine zur Stromerzeugung verwendet wird. Weiterhin sind Anlagen bekannt, in denen neben der Stromerzeugung ein Teil der Energie in Prozessdampf oder Fernwärme umgewandelt wird. Die Randbedingungen für eine solche Art der Wärmenutzung sind jedoch nur an einer begrenzten Anzahl von Standorten möglich.Waste incinerators are state of the art and are particularly prevalent in Western Europe. In most plants, the waste is burnt by means of grate firing. The energy released during combustion is usually used to generate high-pressure steam, which is used in a steam turbine to generate electricity. Furthermore, plants are known in which in addition to power generation, part of the energy is converted into process steam or district heating. However, the boundary conditions for such a type of heat utilization are possible only in a limited number of locations.
Bei den in Mitteleuropa eingesetzten Anlagen werden als Dampferzeuger bevorzugt Kessel verwendet, bei denen das durch den Verbrennungsprozess entstehende Rauchgas nach dem Verlassen der Brennkammer über einen zweiten Zug mit Abwärtsströmung in einen dritten Zug mit Aufwärtsströmung und anschließend in einen horizontalen Bündelzug strömt, wobei letzterer häufig auch als Konvektionsteil bezeichnet wird.In the plants used in Central Europe, boilers are preferably used as steam generators, in which the flue gas produced by the combustion process flows through a second down-draft train into a third up-flow train and then into a horizontal bundle train after leaving the combustion chamber, the latter often also is called convection part.
Es sind jedoch auch Anlagen bekannt, bei denen die Gase nach dem Verlassen der Brennkammer direkt in den horizontalen Konvektionszug strömen. Die zuvor beschriebenen Kessel mit horizontal verlaufenden Konvektionsteilen werden in Fachkreisen auch als Horizontalzugkessel bezeichnet.However, plants are also known in which the gases flow directly into the horizontal convection pass after leaving the combustion chamber. The previously described boilers with horizontally extending convection parts are referred to in professional circles as Horizontalzugkessel.
Bei den zuvor beschriebenen Abfallverbrennungsanlagen umfasst der Konvektionsteil einen Verdampfer, Endüberhitzer, Überhitzer und einen ersten Economiser, die in der zuvor genannten Reihenfolge im Konvektionsteil untergebracht sind und vom Rauchgas durchströmt werden, um diesem über die entstehende Konvektion Wärmeenergie zu entziehen.In the waste incinerators described above, the convection part comprises an evaporator, end superheater, superheater and a first economizer, which are housed in the convection part in the above order and are flowed through by the flue gas in order to extract thermal energy from the resulting convection.
Diese Anordnung der Heizflächen im Konvektionsteil, an denen die thermische Energie des Rauchgases in erster Linie durch Konvektion übertragen wird, wird bevorzugt bei einem Druck des Heißdampfs von bis zu ca. 40 bar und einer Temperatur desselben von bis zu ca. 400°C eingesetzt, welche die heutzutage üblichen Dampfparameter darstellen.This arrangement of the heating surfaces in the convection part, at which the thermal energy of the flue gas is transmitted primarily by convection, is preferably at a Pressure of the superheated steam of up to about 40 bar and a temperature thereof of up to about 400 ° C used, which represent the usual steam parameters today.
Der Wirkungsgrad der Anlagen wird bekanntermaßen in hohem Maße durch die Temperatur und den Druck des Frischdampfs beeinflusst, wobei eine hohe Dampftemperatur zu einem hohen Wirkungsgrad führt, der bei den bestehenden Anlagen in Hinblick auf die elektrisch erzeugbare Energie im Bereich von ca. 25% liegt.The efficiency of the plants is known to be greatly influenced by the temperature and the pressure of the live steam, with a high steam temperature leads to a high efficiency, which is in the existing systems in terms of the electrically generated energy in the range of about 25%.
Obgleich es zur Steigerung des Wirkungsgrades der Abfallverbrennungsanlagen wünschenswert ist, die Dampftemperatur auf einen Wert von mehr als 400°C zu erhöhen, wird dies bei den bekannten Abfallverbrennungsanlagen aus Korrosionsgründen meistens nicht realisiert, da Dampftemperaturen > 400°C und damit einhergehende Rohraußenwandtemperaturen von > 430 - 450°C an den zur Steigerung des Wirkungsgrads eingesetzten Endüberhitzern im Konvektionsteil der Anlagen in nachteiliger Weise zu einem verstärkten Auftreten von Korrosionen führen. Diese Korrosionen sind dadurch bedingt, dass sich die vom Abgas mitgeführten aggressiven Schadstoffe an den heißen Rohren der Wärmetauscher der Endüberhitzer als Verkrustungen niederschlagen, die in Verbindung mit den hohen Temperaturen nach kurzer Zeit zu einer korrosionsbedingten Zerstörung der Bauteile führen.Although it is desirable to increase the efficiency of the waste incineration plants to increase the steam temperature to a value of more than 400 ° C, this is usually not realized in the known waste incineration plants for corrosion reasons, since steam temperatures> 400 ° C and associated pipe outside wall temperatures of> 430th - 450 ° C at the final superheater used in the convection part of the systems to increase the efficiency disadvantageously lead to an increased occurrence of corrosion. These corrosions are caused by the fact that the aggressive pollutants entrained by the exhaust gas precipitate on the hot tubes of the heat exchangers of the final superheaters as encrustations, which, in combination with the high temperatures, after a short time lead to corrosion-induced destruction of the components.
Um die Wände der dem Konvektionsteil strömungsmäßig vorgeordneten Brennkammer von Müllverbrennungsanlagen vor einer Korrosion durch die beim Verbrennungsprozess entstehenden Rauchgase zu schützen, werden auf den Wänden der Brennkammer häufig Platten oder Stampfmassen mit einem hohen Wärmeleitvermögen angebracht, die z.B. aus Siliciumcarbid oder Keramik bestehen. Diese Platten werden mitunter auch in einem gewissen Abstand zur Rohrwand angebracht, so dass zwischen der Innenseite der Platten und der Außenseite der Rohrwand ein Zwischenraum entsteht, der bevorzugt mit einer nicht korrosiven Gasatmosphäre beaufschlagt wird, z.B. mit Luft. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die korrosiven Rauchgase, die durch Risse oder Poren in den Platten oder der Bestampfung hindurch diffundieren können, nicht zu einer Schädigung der Wasser führenden Hochdruckleitungen in den Wänden der Brennkammer führen.In order to protect the walls of the combustion chamber of waste incineration plants upstream of the convection part from corrosion by the flue gases resulting from the combustion process, plates or ramming masses with a high thermal conductivity are often applied to the walls of the combustion chamber, e.g. made of silicon carbide or ceramic. These plates are sometimes also placed at a certain distance from the tube wall, so that between the inside of the plates and the outside of the tube wall, a gap is formed, which is preferably applied to a non-corrosive gas atmosphere, e.g. with air. By this measure it is achieved that the corrosive flue gases, which can diffuse through cracks or pores in the plates or the Bestampfung, do not lead to damage to the water leading high-pressure lines in the walls of the combustion chamber.
Aus der
Durch die unmittelbar nebeneinander angeordneten Rohre des Endüberhitzers und des Verdampfers ergibt sich bei dem beschriebenen Dampferzeuger das Problem, dass die Dampf führenden Überhitzerrohre durch die demgegenüber deutlich kühleren Wasser führenden Verdampferrohre wiederum gekühlt werden, wodurch sich die benötigte Wärmeaustauschfläche erhöht und die erreichbare Dampftemperatur im Überhitzer begrenzt wird.By directly juxtaposed tubes of the final superheater and the evaporator results in the steam generator described the problem that the steam-conducting superheater tubes by the contrast significantly cooler water leading evaporator tubes are cooled again, which increases the required heat exchange surface and limits the achievable steam temperature in the superheater becomes.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dampferzeuger für eine Abfallverbrennungsanlage zu schaffen, mit welchem sich der Wirkungsgrad bei der Erzeugung von überhitztem Heißdampf weiter steigern lässt, ohne dass die Lebensdauer der den überhitzten Frischdampf führenden Bauteile korrosionsbedingt nachteilig beeinträchtigt wird.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a steam generator for a waste incineration plant, with which the efficiency in the production of superheated superheated steam can be further increased, without the life of the overheated live steam components leading to corrosion is adversely affected.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the features of
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further features of the invention are described in the subclaims.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Dampferzeuger zur Erzeugung von überhitztem Dampf in einer Abfallverbrennungsanlage einen Kessel, der eine Brennkammer enthält, deren Wände einen Verdampfer mit von Wasser durchströmten Rohrleitungen aufweisen, die zur Erzeugung von Heißdampf mit Wärmeenergie beaufschlagt werden, welche bei der Verbrennung von Abfall in der Brennkammer erzeugt wird. Der erfindungsgemäße Dampferzeuger besitzt weiterhin einen Wandüberhitzer, der bevorzugt als Endüberhitzer ausgestaltet ist, welcher mehrere in der Wand des Kesselgehäuses aufgenommene Rohrleitungen umfasst, die von dem im Verdampfer und bevorzugt einem im Konvektionsteil angeordneten Vorüberhitzer erzeugten Heißdampf durchströmt werden, um die Temperatur des Heißdampfs auf mehr als 470 °C zu erhöhen, wobei der Druck wenigstens 60 bar beträgt. Um die den Heißdampf führenden Rohrleitungen des Wandüberhitzers vor dem beim Verbrennungsprozess entstehenden Rauchgas zu schützen, sind die Rohrleitungen durch eine Feuerfestauskleidung, insbesondere in Form von hinterlüfteten, plattenförmigen Elementen aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff, beispielsweise aus Siliziumcarbid oder einem sonstigen Keramikmaterial geschützt, wobei der Spalt zwischen Rohrwand und Feuerfestauskleidung mit einem nicht-korrosiven Gas gefüllt ist bzw. beaufschlagt wird.According to the invention, a steam generator for generating superheated steam in a waste incineration plant comprises a boiler containing a combustion chamber, the walls of which have an evaporator with water-flowing pipelines, which are exposed to thermal energy for the production of superheated steam the combustion chamber is generated. The steam generator according to the invention further has a wall superheater, which is preferably designed as a final superheater, which comprises a plurality of housed in the wall of the boiler casing pipes, which are flowed through by the in the evaporator and preferably in the convection part arranged superheater superheated steam generated by the temperature of the superheated steam to more than 470 ° C, wherein the pressure is at least 60 bar. In order to protect the superheated steam pipes of the wall superheater from the flue gas produced during the combustion process, the pipes are protected by a refractory lining, in particular in the form of ventilated, plate-shaped elements made of a corrosion-resistant material, such as silicon carbide or other ceramic material, wherein the gap between Pipe wall and refractory lining is filled with a non-corrosive gas or is acted upon.
Der erfindungsgemäße Dampferzeuger zeichnet sich dadurch aus, dass das Kesselgehäuse einen den Verdampfer enthaltenden Verdampfer-Gehäuseteil sowie einen von diesem räumlich getrennten, den Wandüberhitzer enthaltenden Wandüberhitzer-Gehäuseteil umfasst, wobei der Wandüberhitzer-Gehäuseteil dem Verdampfer-Gehäuseteil in Strömungsrichtung des Rauchgases betrachtet nachgeordnet ist und die beiden Gehäuseteile getrennt und relativ zueinander bewegbar ausgestaltet sind, um eine thermisch bedingte unterschiedliche Ausdehnung der Materialien zu ermöglichen. Nach dem Wandüberhitzer-Gehäuseteil können zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage noch ein oder mehrere weitere Verdampfer-Gehäuseteile angeordnet sein, die vom Rauchgas durchströmt werden.The steam generator according to the invention is characterized in that the boiler housing comprises an evaporator housing part containing the evaporator and a spatially separated, the wall superheater containing wall superheater housing part, wherein the wall superheater housing part is considered downstream of the evaporator housing part in the flow direction of the flue gas and the two housing parts are separated and designed to be movable relative to each other to allow a thermally induced different expansion of the materials. After the wall superheater housing part, one or more further evaporator housing parts can be arranged to improve the overall efficiency of the system, which are flowed through by the flue gas.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dampferzeugers ergibt sich der Vorteil, dass gegenüber herkömmlichen Dampferzeugern in Abfallverbrennungsanlagen erheblich höhere Überhitzertemperaturen gefahren werden können, ohne dass es bereits nach kurzer Zeit zu einer korrosionsbedingten Zerstörung der Rohrleitungen des Überhitzers kommt. Die Temperaturen können im Falle einer Ausgestaltung des Wandüberhitzers als Endüberhitzer, welcher den Heißdampf letztmalig erhitzt, bevor dieser einer Turbine der Abfallverbrennungsanlage zum Antrieb eines elektrischen Generators zugeführt wird, bei bis zu 550 °C liegen, wobei der Dampfdruck bis zu 150 bar betragen kann.The inventive design of the steam generator has the advantage that compared to conventional steam generators in waste incineration plants significantly higher superheater temperatures can be driven without it comes after a short time to a corrosion-related destruction of the pipes of the superheater. The temperatures can be up to 550 ° C in the case of an embodiment of the wall superheater as a final superheater, which heated the hot steam for the last time before it is fed to a turbine waste incineration plant to drive an electric generator, wherein the vapor pressure can be up to 150 bar.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kesselgehäuse einen ersten, die Brennkammer enthaltenden vertikalen Zug sowie einen sich an diesen strömungsmäßig anschließenden zweiten Zug für das Rauchgas, wobei das Rauchgas im ersten Zug in Aufwärtsrichtung und im zweiten Zug in Abwärtsrichtung strömt. Der Wandüberhitzer-Gehäuseteil besitzt hierbei die Form einer nach außen hin geschlossenen Haube oder einer Kappe, die auf den ersten Zug und den zweiten Zug aufgesetzt ist und diese nach oben hin gasdicht abschließt, so dass das aus dem ersten Zug austretende Rauchgas in den zweiten Zug umlenkt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt den Vorteil, dass sich die für den Kessel benötigte Grundfläche trotz des verbesserten Wirkungsgrades nicht vergrößert.According to a first embodiment of the invention, the boiler housing comprises a first vertical train containing the combustion chamber and a second train for the flue gas connected thereto, the flue gas flowing in the first train in the upward direction and in the second train in the downward direction. The wall super heater housing part in this case has the shape of a hood closed to the outside or a cap which is placed on the first train and the second train and this gas-tight at the top, so that the emerging from the first train flue gas in the second train is diverted. This embodiment of the invention has the advantage that the base area required for the boiler does not increase despite the improved efficiency.
Durch die erfindungsgemäße räumliche Trennung zwischen dem vergleichsweise kühlen Verdampfer-Gehäuseteil und dem gegenüber diesem deutlich heißeren Wandüberhitzer-Gehäuseteil in Form der auf den ersten und zweiten Zug aufgesetzten Haube ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass der Strahlungsteil des Kessels, d.h. insbesondere die Brennkammerwand, in kostengünstiger Weise als Verdampferwand ausgestaltet sein kann, die aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, sich bevorzugt in vertikaler Richtung erstreckenden Rohrleitungen besteht. Diese Rohrleitungen, die das zur Erzeugung des Heißdampfs zugeführte Wasser führen, sind bevorzugt über Stege miteinander verbunden und bilden eine nach außen hin geschlossene umlaufende Wand, die die thermische Energie aus der Brennkammer in erster Linie über die entstehende Wärmestrahlung aufnimmt.Due to the inventive spatial separation between the comparatively cool evaporator housing part and compared to this much hotter wall superheater housing part in the form of the first and second train patch hood also results in the advantage that the radiation part of the boiler, i. in particular, the combustion chamber wall can be designed in a cost effective manner as an evaporator wall, which consists of a plurality of juxtaposed, preferably in the vertical direction extending pipes. These pipelines, which carry the water supplied for generating the superheated steam, are preferably connected to one another via webs and form an outwardly closed circumferential wall which absorbs the thermal energy from the combustion chamber primarily via the resulting heat radiation.
Das Wandüberhitzer-Gehäuseteil stützt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung bevorzugt auf dem Kesselgerüst ab und wird über Kompensatoren rauchgasdicht mit dem Verdampfer-Gehäuseteil verbunden, wodurch eine temperaturbedingte Verschiebung des Wandüberhitzer-Gehäuseteils gegenüber dem Verdampfer-Gehäuseteil ermöglicht wird. Hierdurch ergibt sich insbesondere beim Einsatz eines Verdampfer-Gehäuseteils mit einer Rohr-Steg-Rohr Verdampferwand der Vorteil, dass die beiden Gehäuseteile kostengünstig gefertigt und eine thermische Längenausdehnung der Rohre der Verdampferwand sowie der Rohre des Wandüberhitzers in der vertikalen Richtung ohne aufwändige Maßnahmen durch aus dem Stand der Technik bekannte Kompensatoren kompensiert werden können.The wall superheater housing part is supported in this embodiment of the invention preferably on the boiler frame and is connected by compensators smoke gas tight with the evaporator housing part, whereby a temperature-induced displacement of the wall superheater housing part relative to the evaporator housing part is made possible. This results in particular when using an evaporator housing part with a tube-web tube evaporator wall, the advantage that the two housing parts manufactured inexpensively and thermal expansion of the tubes of the evaporator wall and the tubes of the wall superheater in the vertical direction without complex measures by the Compensators known in the art can be compensated.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken weist das Kesselgehäuse einen ersten, die Brennkammer enthaltenden vertikalen Zug sowie einen sich an diesen strömungsmäßig anschließenden weiteren vertikalen Zug für das Rauchgas auf, wobei das Rauchgas im ersten Zug in Aufwärtsrichtung und im weiteren Zug, der nachfolgend auch als zweiter Zug bezeichnet wird, in Abwärtsrichtung strömt und in bekannter Weise durch einen Umlenkabschnitt vom ersten Zug in den zweiten Zug umgelenkt wird. Der erste Zug enthält bei dieser Ausführungsform der Erfindung ausschließlich den Verdampfer-Gehäuseteil und der zweite Zug ausschließlich den Wandüberhitzer-Gehäuseteil, wobei der erste Zug und der zweite Zug selbständige Einheiten bilden, die in vertikaler Richtung relativ zueinander beweglich sind. Um eine freie Bewegung der beiden Gehäuseteile in vertikaler Richtung und auch in horizontaler Richtung zueinander zu ermöglichen, sind die Außenwände der Gehäuseteile bevorzugt im Abstand voneinander angeordnet.According to another underlying idea of the invention, the boiler housing has a first, the combustion chamber-containing vertical train and at this fluidly adjacent further vertical train for the flue gas, the flue gas in the first train in the upward direction and in the further train, the following also is referred to as a second train, flows in the downward direction and is deflected in a known manner by a deflection from the first train in the second train. The first train contains in this embodiment of the invention, only the evaporator housing part and the second train exclusively the wall superheater housing part, wherein the first train and the second train form independent units which are movable in the vertical direction relative to each other. To a free movement of the two housing parts in the vertical direction and Also to allow each other in the horizontal direction, the outer walls of the housing parts are preferably arranged at a distance from each other.
Die zuletzt beschriebene Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass die die Wärme übertragende Fläche des Wandüberhitzer-Gehäuseteils gegenüber der zuerst beschriebenen haubenartigen Ausführungsform insgesamt vergrößert werden kann ohne die Bauhöhe zu vergrößern. Gegebenenfalls können noch weitere vertikale Züge, z.B. ein dritter und ein vierter Zug mit den dampfführenden Rohrleitungen, die durch Platten aus keramischem Werkstoff gegen eine Korrosion geschützt sind, vorgesehen sein. Zumindest ein Teil der Dampf führenden Rohrleitungen kann hierbei auch einem Vorüberhitzer zugeordnet sein, welcher den im Verdampfer erzeugten Dampf vor seiner Zufuhr zum Enderhitzer zusätzlich überhitzt, um hierdurch den Wirkungsgrad nochmals zu steigern.The last-described embodiment has the advantage that the heat-transferring surface of the wall superheater housing part can be increased in total compared with the hood-type embodiment described first without increasing the overall height. Optionally, further vertical trains, e.g. a third and a fourth train can be provided with the steam-carrying pipelines which are protected against corrosion by plates of ceramic material. At least a portion of the steam-carrying pipelines may in this case also be assigned to a superheater, which additionally overheats the steam generated in the evaporator before it is fed to the final heater, thereby further increasing the efficiency.
In gleicher Weise wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform mit einem haubenartigen Endüberhitzer sind die Wasser führenden Rohrleitungen des Verdampfer-Gehäuseteils auch bei dieser Ausführungsform bevorzugt über Stege miteinander verbunden und bilden eine umlaufende, nach außen hin abgeschlossene Rohr-Steg-Rohr Verdampferwand. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der untere Teil des Kessels in kostengünstiger Weise nach dem bewährten Rohr-Steg-Rohr-Prinzip gefertigt werden kann.In the same way as in the first embodiment described with a hood-like end superheater, the water-carrying piping of the evaporator housing part are preferably connected to each other in this embodiment via webs and form a circumferential, outwardly closed pipe-web tube evaporator wall. This has the advantage that the lower part of the boiler can be manufactured in a cost effective manner according to the proven pipe-web-tube principle.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind die vom Heißdampf durchströmte Rohrleitungen des Wandüberhitzer-Gehäuseteils bevorzugt in einem zwischen der Innenwand der Platten aus korrosionsbeständigem Werkstoff und der Außenwand des Wandüberhitzer-Gehäuseteils gebildeten Zwischenraum aufgenommen, der mit einem Gas, beaufschlagt wird, derart, dass im Zwischenraum ein Überdruck entsteht, der ein Eindringen des Rauchgases in den Zwischenraum verhindert. Das Gas ist bevorzugt Luft oder rezirkuliertes Reingas, das z.B. über ein Gebläse mit einem Überdruck von z.B. 0,005 bar in den Zwischenraum zwischen der Außenwand des Wandüberhitzer-Gehäuseteils und den plattenförmigen Elementen eingeblasen werden kann.In the above-described embodiments of the invention, the superheater casing passages through which superheated steam flows are preferably received in a space formed between the inner wall of the corrosion-resistant material plates and the outer wall of the wall superheater case, which is charged with a gas such that an overpressure arises in the intermediate space, which prevents penetration of the flue gas into the intermediate space. The gas is preferably air or recirculated clean gas, e.g. via a fan with an overpressure of e.g. 0.005 bar can be blown into the space between the outer wall of the wall superheater housing part and the plate-shaped elements.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand der beiden bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.The invention will be described below with reference to the drawings with reference to the two preferred embodiments.
In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der das Wandüberhitzer-Gehäuseteil nach Art einer Haube auf den ersten und zweiten, als Verdampferwand ausgestalteten Gehäuseteil aufgesetzt ist, und
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der der erste Zug vollständig als Verdampfer-Gehäuseteil und der sich daran anschließende zweite Zug als Wandüberhitzer-Gehäuseteil ausgestaltet sind.
- Fig. 1
- a schematic representation of the first embodiment of the invention, in which the wall superheater housing part is placed in the manner of a hood on the first and second, designed as an evaporator wall housing part, and
- Fig. 2
- a second embodiment of the invention, in which the first train are designed completely as an evaporator housing part and the adjoining second train as a wall super heater housing part.
Wie in
Das beim Verbrennungsprozess entstehende hochkorrosive Rauchgas 13 strömt hierbei entlang der Pfeile in einem ersten Zug 10 in Aufwärtsrichtung, der auch als Strahlungsteil bezeichnet wird, da in diesem die freigesetzte thermische Energie in erster Linie durch Wärmestrahlung übertragen wird.The resulting during the combustion process highly
Im oberen Bereich des ersten Zuges 10 wird das Rauchgas 13 in einen parallel zum ersten Zug 10 verlaufenden zweiten Zug 12 umgelenkt, in welchem das Rauchgas 13 in Abwärtsrichtung strömt, von wo aus es im Anschluss daran über einen nachfolgenden dritten Zug 14 wiederum in Aufwärtsrichtung strömt und von dort aus in einen horizontal verlaufenden vierten Zug 16 eintritt, von wo aus es dann zu einer nicht näher gezeigten Reinigungseinrichtung der Abfallverbrennungsanlage geleitet wird. Der vierte Zug wird nachfolgend auch als Konvektionsteil bezeichnet.In the upper region of the
Bei der in
Wie der Darstellung von
Wie der Darstellung von
Wie der Darstellung von
Um die Rohrleitung 28 zusätzlich davor zu schützen, dass diese in Kontakt mit dem Rauchgas 13 gelangen, welches durch Ritzen oder Spalte zwischen den plattenförmigen Elementen 32 hindurch tritt, ist zwischen den Rohrleitungen 28 und der Innenseite der plattenförmigen Elemente 32 ein Zwischenraum 34 vorgesehen, der beispielsweise über ein nicht näher gezeigtes Gebläse mit einem Gas beaufschlagt wird, um innerhalb des Zwischenraums 34 einen Druck zu erzeugen, der beispielsweise 0,005 bar höher liegt als der Druck der Verbrennungsgase innerhalb der Brennkammer 4. Das Gas ist bevorzugt Luft oder ein sonstiges inertes Gas und kann beispielsweise auch rezirkuliertes gereinigtes Rauchgas sein..In order to additionally protect the
Um hierbei die zwischen dem vergleichsweise kühlen Verdampfer-Gehäuseteil 24 und dem haubenartigen, deutlich heißeren Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 auftretenden thermischen Längenausdehnungen des Materials zu kompensieren, ist das Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 auf dem Verdampfer-Gehäuseteil 24 über eine Schiebestellte 38 gasdicht verbunden. Die Schiebestelle 38 umfasst beispielsweise mehrere an der Außenseite des Wandüberhitzer-Gehäuseteils 26 befestigte Vorsprünge 40, die sich jeweils über ein schematisch dargestelltes Auflager 41 auf einem Vorsprung 43 eines nur ausschnittsweise dargestellten Kesselgerüsts 42 abstützen. Der Vorsprung 43 trägt dabei bevorzugt ebenfalls den Verdampfer-Gehäuseteil 24, welcher über entsprechende, nicht näher bezeichnete Gelenke und z.B. stangenförmige Verbindungselemente 45 an der Unterseite des jeweiligen Vorsprungs 43 aufgehängt ist. Zur Abdichtung und zum Ausgleich der thermisch bedingten Ausdehnungen zwischen dem Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 und dem Verdampfer-Gehäuseteil 24 sind diese beiden Gehäuseteile über bekannte Kompensatoren 44 miteinander gekoppelt, die eine relative Bewegung der beiden Gehäuseteile 24, 26 in horizontaler sowie auch in vertikaler Richtung erlauben.In order to compensate for the occurring between the comparatively cool
Bei der in
Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 bevorzugt als Endüberhitzer geschaltet, welcher in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform von
Bei beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können im horizontal verlaufenden vierten Zug ferner noch weitere Wärmetauscher angeordnet sein, die beispielsweise einen Vorüberhitzer 48, welcher den im Verdampfer-Gehäuseteil 24 erzeugten Dampf vor der Zufuhr zum Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 in einer weiteren Stufe überhitzt, sowie ein aus dem Stand der Technik bekannter Economiser 50 angeordnet sein, um dem Rauchgas 13 zur Steigerung des Wirkungsgrades weitere Wärmeenergie zu entziehen, welche in diesem Teil des Dampferzeugers 1 in erster Linie konvektiv übertragen wird.In both embodiments of the invention described above, further heat exchangers may further be arranged in the horizontally extending fourth train, for example, a
- 11
- Dampferzeugersteam generator
- 22
- Kesselgehäuseboiler house
- 44
- Brennkammercombustion chamber
- 66
- Rostrust
- 88th
- Flammeflame
- 1010
- erster Zug/Strahlungsteilfirst train / radiation part
- 1212
- zweiter Zugsecond train
- 1313
- Rauchgasflue gas
- 1414
- dritter Zugthird train
- 1616
- vierter Zugfourth move
- 1818
- Verdampferwandevaporator wall
- 2020
- wasserführende Rohrleitungenwater-bearing pipelines
- 2222
- StegeStege
- 2424
- Verdampfer-GehäuseteilEvaporator housing part
- 2626
- Wandüberhitzer-GehäuseteilWall superheater housing part
- 2828
- Heißdampf führende RohrleitungenSuperheated steam piping
- 3030
- StegeStege
- 3232
- plattenförmige Elementeplate-shaped elements
- 3434
- Zwischenraumgap
- 3838
- Schiebestellesliding point
- 4040
- Vorsprung an Wandüberhitzer-GehäuseteilProjection on wall heater housing part
- 4141
- AuflagerIn stock
- 4242
- Kesselgerüstboiler frame
- 4343
- Vorsprung an KesselgerüstLead on boiler frame
- 4444
- Kompensatorcompensator
- 4545
- Verbindungselementconnecting element
- 4747
- horizontal verlaufender Abschnitthorizontally extending section
- 4848
- Vorüberhitzerpre-superheater
- 5050
- Economisereconomizer
Claims (9)
- Steam generator (1) for generating overheated steam in a waste incineration plant, with a boiler drum (2), comprising a combustion chamber (4), whose walls (18) comprise an evaporator with pipes (20) perfused by water, subjected to heat energy released during the combustion of waste for generating hot steam, as well as a wall superheater for increasing the temperature of the hot steam, the same comprising several pipes (28) perfused by hot steam, protected against flue gas (13) produced during the combustion process by plate-shaped elements (32) consisting of a corrosion resistant material,
characterised in that
the boiler drum (2) comprises an evaporator drum section (24) containing the pipes (20) perfused by water as well as a wall superheater drum section (26), spatially separate from the same and containing the pipes (28) perfused by hot steam, whereby the wall superheater drum section (26) is located downstream from the evaporator drum section (24) when viewed in flow direction of the flue gas (10) and is moveable relative to the same. - Steam generator according to claim 1,
characterised in that
the boiler drum (2) comprises a first vertical draught containing the combustion chamber (4) as well as a second draught (12) following the former in flow direction for the flue gas (13), whereby the flue gas (13) flows in a upward direction in the first draught (10) and in a downward direction in the second draught (12), and in that the wall superheater drum section (26) has the shape of an externally closed hood that closes the first draught (10) and the second draught (12) in a gas-tight way at the top and diverts flue gas (13) exiting from the first draught into the second draught (12). - Steam generator according to claim 2,
characterised in that
the wall superheater drum section (26) is designed as an end overheater, in which hot steam is heated prior to supply to a turbine. - Steam generator according to claim 2 or 3,
characterised in that
the wall superheater drum section (26) is supported on a boiler frame (42) in the area of its underside, and in that the evaporator drum section (24) is suspended from the boiler frame (42) in the area of its top. - Steam generator according to claim 1,
characterised in that
the boiler drum comprises a first vertical draught (10) containing the combustion chamber (4) as well as a further vertical draught (12) following the former in flow direction for the flue gas (13), and in that the first draught (10) comprises only the evaporator drum section (24) and the further draught the wall superheater drum section (26), whereby the first draught and the further draught form units that are moveable in a horizontal and vertical direction relative to each other. - Steam generator according to one of the preceding claims,
characterised in that
the evaporator drum section (24) and the wall superheater drum section (26) are displaceable relative to each other via compensators (44) and are externally coupled with each other in a gas-tight way. - Steam generator according to one of the preceding claims,
characterised in that
the same contains one or more further evaporator drum sections (24) and one or more further wall superheater drum sections (26). - Steam generator according to one of the preceding claims,
characterised in that
the water conveying pipes of the evaporator drum section (24) are connected with each other via bridges (22) and form a circumferential evaporator wall (18) that is closed on the outside. - Steam generator according to one of the preceding claims,
characterised in that
a gap (34), subjected to a gas in such a way that overpressure to prevent an ingress of flue gas (13) into the gap is created inside said gap (34), is envisaged between the hot steam perfused pipes (28) of the wall superheater drum section (26) and the interior wall of the plates (32) consisting of the corrosion resistant material.
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