EP3017247B1 - Durchlaufdampferzeuger - Google Patents

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EP3017247B1
EP3017247B1 EP14747568.5A EP14747568A EP3017247B1 EP 3017247 B1 EP3017247 B1 EP 3017247B1 EP 14747568 A EP14747568 A EP 14747568A EP 3017247 B1 EP3017247 B1 EP 3017247B1
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EP
European Patent Office
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tube groups
heated tube
steam generator
control valve
feed water
Prior art date
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EP14747568.5A
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English (en)
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EP3017247A1 (de
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Joachim Brodesser
Jan BRÜCKNER
Martin Effert
Tobias Schulze
Frank Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP3017247A1 publication Critical patent/EP3017247A1/de
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Publication of EP3017247B1 publication Critical patent/EP3017247B1/de
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    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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    • F22B29/06Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
    • F22B29/061Construction of tube walls
    • F22B29/062Construction of tube walls involving vertically-disposed water tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/34Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes grouped in panel form surrounding the combustion chamber, i.e. radiation boilers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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    • F22B21/341Vertical radiation boilers with combustion in the lower part
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    • F22B35/06Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F22B35/06Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
    • F22B35/10Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type of once-through type
    • F22B35/108Control systems for steam generators having multiple flow paths

Definitions

  • the invention relates to a continuous steam generator according to the preamble of claim 1, and a method for operating such a continuous steam generator according to claim 5.
  • a continuous steam generator is from the DE 19651678 known.
  • the invention relates specifically to continuous flow or forced flow steam generators for power plants, with a rectangular in cross-section combustion chamber, each combustion chamber wall comprises substantially vertically arranged and via tube webs gas-tight connected evaporator tubes, which are flowed through by a flow medium from bottom to top.
  • the heating of these, the combustion chamber walls forming evaporator tubes leads here to a complete evaporation of the flow medium in one pass.
  • the evaporator tubes of the continuous steam generator can be arranged partially or over the entire length vertically or vertically and / or helically or spirally.
  • Continuous steam generators can be designed as forced flow steam generator, wherein the passage of the flow medium is forced here by a feed pump.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved continuous steam generator and a corresponding method for operating such a continuous steam generator.
  • the advantage of the present invention is that the fact that evaporator tubes of the combustion chamber walls are summarized according to their degree of heating by upstream inlet collector respectively to Guidebeauchten pipe groups and underheated pipe groups and in the region of the corresponding feed water supply at least one control valve for controlled throttling of the mass flow of the feedwater and thus the The evaporator tubes flowing through the flow medium is provided, and for determining a controlled variable for the at least one control valve in the range of downstream outlet collectors temperature measuring means are provided for measuring outlet temperatures of the flow medium from the evaporator tubes, so even with almost unchanged design of the continuous evaporator, temperature imbalances a perpendicular bored Combustion chamber in the entire load range of the power plant, with minimal effort effectively minimized.
  • this is only an additional control valve to provide as a control valve and a corresponding control concept.
  • the inventive method for operating such a continuous steam generator provides that the feedwater supply throttling of the at least one control valve is reduced to such an extent that the outlet temperatures of the reheated pipe groups are equal to those of the underheated pipe groups or are at a similar level.
  • each of the more heated pipe groups and the lower heated pipe groups are respectively associated with one of the inlet header and one outlet header, and each of the outlet header includes one of the temperature measuring means.
  • the temperature measuring means are installed in the outgoing from the outlet headers lines, since a mixing temperature is measured here.
  • each of the four corner wall regions has its own feedwater supply line, each with its own control valve. Due to this expansion, which can also be modular if required, a further homogenization of the temperature distribution at the outlet of the vertical perforated evaporator wall of a continuous steam generator can be achieved. Under these circumstances, it is even conceivable that the continuous steam generator from the entrance to the ride in a complete run to bore, so that previously provided reversing collector can be omitted. The possibly necessary for dynamic stability pressure equalization could be realized here with a much cheaper pressure equalization collector.
  • the present invention is based on the idea of segmenting in a combustion chamber 1 the mass flow distribution of the flow medium flowing through the evaporator tubes into reheated tube groups 10 and sub-heated tube groups 11 and then selectively manipulating their flow rates.
  • the complete combustion chamber 1 divided into representative wall areas E1 to E4 and M1 to M4 with different heating zones. This is done here at least by segmentation of the evaporator tubes in tube groups 10 and 11 by means not shown inlet collector at the bottom of the (forced) continuous steam generator.
  • FIG. 1 schematically represented cross section through the continuous steam generator of the combustion chamber 1 are twelve segmented pipe groups 10 and 11 can be seen.
  • Each combustion chamber wall are assigned to two inlet collector segments at the corners and an inlet collector segment lying therebetween.
  • Each of the inlet collector segments is assigned to a wall region with representative heating, in this case the less heated corner wall regions E1-E4 and the more heated middle wall regions M1-M4, wherein the corner wall regions E1-E4 are each assigned two inlet collector segments at the corner of two adjacent combustion chamber walls.
  • Each Eckwand Scheme E1 to E4 is a feedwater supply line S1 to S4 for supplying feed water to the corresponding inlet headers.
  • FIG. 1 represented branch out of a feedwater main supply line 20 and supply in each corner wall region in each case two pipe groups of adjacent combustion chamber walls via the corresponding inlet collector segments with feed water (in FIG. 1 indicated by arrows).
  • the feedwater main supply line 20 and the feedwater supply lines S1 to S4 thereby form the feedwater supply to the tube groups 11 of the corner wall portions.
  • a control valve R is provided in the feedwater main supply line 20, it can be adequately responded to different loads and to design uncertainties in the assumed heat distribution to the individual Eckwand Schemee E1 to E4, by controlled by opening or closing the control valve R, the evaporator tubes the pipe groups 11 of Eckwand Schemee E1 to E4 supplied feedwater mass flow, the current operating requirements is adjusted.
  • the feed water supply 20 of the underheated pipe groups 11 is reduced by throttling the control valve R extent that match the outlet temperatures of the underheated pipe groups 11 of the reheated pipe groups 10 and thus the entire temperature profile at the outlet of the continuous steam generator uniformed. Inadmissibly high temperature imbalances can be prevented so effectively and without much effort, since depending on the measured temperatures, wall areas with low heat absorption now lower flow and wall areas with high heat absorption have a high flow.
  • the temperature measuring means of the reheated tube groups 10 from the middle wall regions can be summarized as "high-heated” and the temperature measuring means of the underheated tube groups 11 from the corner wall regions as a “low-heated” system. If the measured temperature of the combined "high-heated" system is too large, so can be reduced by additional throttling of the control valve, the flow through the corner wall areas and reversed in the middle wall areas are raised, so that lower the mean temperature of the middle wall areas to the desired level leaves.
  • the maximum number of individual collector segments and associated control valves should be limited as much as possible.
  • the simplest system is, as in FIG. 1 It is assumed that the four corner wall portions E1 to E4 of the combustion chamber undergo almost the same heating to one another and so via the feedwater supply lines S1 to S4 and the feedwater main supply line 20 as a common tube group with a common feedwater supply can be summarized. Analogously, the remaining wall center regions M1 to M4 are combined by a corresponding, but not shown, feedwater supply to a common pipe group.
  • each corner wall region E1 to E4 can be regulated independently of the other corner wall areas feed water be supplied.
  • each of the four corner wall systems E1 to E4 has its own temperature measuring means.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Durchlaufdampferzeuger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Durchlaufdampferzeugers gemäß Anspruch 5. Ein solcher Durchlaufdampferzeuger ist aus der DE 19651678 bekannt.
  • Die Erfindung bezieht sich konkret auf Durchlauf- bzw. Zwangdurchlaufdampferzeuger für Kraftwerksanlagen, mit einer im Querschnitt rechteckigen Brennkammer, deren jede Brennkammerwand im Wesentlichen vertikal angeordnete und über Rohrstege miteinander gasdicht verbundene Verdampferrohre umfasst, die von einem Strömungsmedium von unten nach oben durchströmbar sind. Die Beheizung dieser, die Brennkammerwände bildenden Verdampferrohre, führt hier zu einer vollständigen Verdampfung des Strömungsmediums in einem Durchgang. Prinzipiell können die Verdampferrohre des Durchlaufdampferzeugers dabei teilweise oder über die ganze Länge vertikal bzw. senkrecht und/oder schrauben- bzw. spiralförmig angeordnet sein. Durchlaufdampferzeuger können dabei als Zwangdurchlaufdampferzeuger ausgelegt sein, wobei der Durchlauf des Strömungsmediums hier von einer Speisepumpe erzwungen wird.
  • Wesentliche Vorteile eines reinen vertikalen Verdampferrohrkonzeptes sind eine einfache Konstruktion der Brennkammeraufhängung, ein geringer Fertigungs- und Montageaufwand sowie eine größere Wartungsfreundlichkeit. Im Vergleich zu einer spiralförmig berohrten Brennkammerwand lassen sich auf diesem Weg die Investitionskosten erheblich reduzieren. Designbedingt sind aber die Temperaturschieflagen solcher senkrecht berohrten Verdampferrohrkonzepte im Vergleich zu spiralförmig berohrten Brennkammern wesentlich größer. Während die Verdampferrohre in einer Spiralwicklung nahezu sämtliche Beheizungszonen der Brennkammer durchlaufen und sich somit ein guter Beheizungsausgleich erzielen lässt, verbleiben die einzelnen Brennkammerrohre der Senkrechtberohrung vom vorgeschalteten Verdampfer-Eintrittssammler bis zum nachgeschalteten Verdampfer-Austrittssammler in der jeweiligen Beheizungszone. Somit erfahren Rohre in stark beheizten Brennkammerbereichen, z. B. in der Nähe der Brenner oder auch im Mittenwandbereich von Brennkammern mit rechteckigem Querschnitt, über der gesamten Rohrlänge eine kontinuierliche Mehrbeheizung. Rohre in schwach beheizten Brennkammerbereichen, insbesondere die Eckwandrohre der Brennkammer mit rechteckigem Querschnitt, erfahren dagegen über der gesamten Rohrlänge eine Minderbeheizung. Bei Konzepten mit spiralförmigen Verdampferrohren liegen die Mehr- und Minderbeizungen einzelner Rohre bzw. Rohrgruppen im niedrigen einstelligen Prozentbereich. Bei senkrecht berohrten Konzepten, sind hingegen bezogen auf die mittlere Wärmeaufnahme eines einzelnen Verdampferrohres, deutlich größere Mehr- und Minderbeheizungen bekannt. Die wesentliche Herausforderung bei senkrecht berohrten Brennkammerwänden liegt demnach in der Beherrschbarkeit dieser großen Beheizungsschieflagen zwischen einzelnen Verdampferrohren.
  • Ein sehr wirksamer und bereits in der DE 4 431 185 A1 offenbarter Weg, das zuvor beschriebene Problem zu lösen, ist eine Auslegung der Senkrechtberohrung nach dem sogenannten "Low-Mass-Flux" Design. Bei diesem Lösungsansatz werden in der Senkrechtberohrung geringstmögliche Massenstromdichten angestrebt, die in einer positiven Durchsatz-Charakteristik der einzelnen Verdampferrohre münden. Konkret bedeutet dies, dass Rohre mit einer Mehrbeheizung einen höheren und Rohre mit einer Minderbeheizung einen geringeren Durchsatz aufweisen. Somit kann alleine durch eine zielgerichtete Anwendung physikalischer Gesetzmäßigkeiten dem Auftreten unzulässig hoher Temperaturschieflagen wirksam entgegengetreten werden. Da aber in den letzten Jahren die Anforderungen hinsichtlich des Anlagenwirkungsgrades stetig gestiegen sind und sich somit Frischdampftemperatur und -druck ebenfalls kontinuierlich gesteigert haben und zudem auch immer größere Lastbereiche durch die Kraftwerksanlage abgedeckt werden müssen, besteht eine Notwendigkeit dieses "Low-Mass-Flux" Design weiterzuentwickeln. Der Einsatz neuentwickelter Werkstoffe und deren Beherrschbarkeit in der Verarbeitung und während des Betriebs der Kraftwerksanlage machen es zudem erforderlich, mögliche Temperaturschieflagen noch weiter zu reduzieren.
  • Naheliegend wäre es die Massenstromverteilung auf einzelne Brennkammerwandbereiche und damit verschiedene Gruppen von Verdampferrohren aufzuteilen und diese dann gezielt zu manipulieren. Konkret bedeutet dies, dass in bevorzugter Art und Weise Wandbereiche mit einer hohen Beheizung vergleichsweise große Durchflussraten und Wandbereiche mit niedriger Beheizung entsprechend niedrigere Durchflussraten aufweisen sollten. Zu diesem Zweck muss die Brennkammer zur Berücksichtigung unterschiedlicher Beheizungszonen in repräsentative Wandbereiche unterteilt werden. Dies geschieht durch eine Segmentierung der Ein- und Austrittssammler. Jedes Sammlersegment ist dabei einem Wandbereich mit repräsentativer Beheizung zugeordnet. Im Eintrittsbereich wird jedes Sammlersegment mit einer eigenen Speisewasserzuführungsleitung versehen. Durch die Wahl einer geeigneten geometrischen Ausgestaltung dieser Zuführungsleitungen, bzw. durch die Installation zusätzlicher Drosselblenden im Bereich dieser Zuführungsleitungen, kann abhängig von der jeweiligen Beheizungssituation die Aufteilung des Gesamtspeisewassermassenstroms auf die einzelnen Sammlersegmente zielgerichtet vorgenommen werden.
  • Geometrisch aufeinander abgestimmte Zuführungsleitungen bzw. Drosselblenden haben aber den entscheidenden Nachteil, dass sich ihre Drosselleistung mit der Last verändert. Somit kann die Massenstromverteilung im Verdampfer und die damit verknüpften Temperaturschieflagen am Verdampferaustritt systembedingt nur für einen bestimmten Lastbereich optimiert werden. Darüber hinaus können sowohl die Zuführungsleitungen als auch die Drosselblenden nur bei genauer Kenntnis der Wärmeverteilung über dem Brennkammerumfang zielgerichtet ausgelegt und aufeinander abgestimmt werden. Weicht dann im Betrieb der Kraftwerksanlage die auftretende Wärmeverteilung von der in den Auslegungsberechnungen der Zuführungsleitungen bzw. Drosselblenden verwendeten Verteilung ab, so können im ungünstigsten Fall die Temperaturschieflagen sogar noch ansteigen. Die Idee das Design über die geometrische Anpassung der Zuführungsleitungen mit oder ohne Drosselblenden weiter abzusichern kehrt sich so unter Umständen sogar in das Gegenteil um.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Durchlaufdampferzeuger sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines solchen Durchlaufdampferzeugers bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mit dem Durchlaufdampferzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.
  • Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass dadurch, dass Verdampferrohre der Brennkammerwände entsprechend ihrem Beheizungsgrad durch stromaufwärts angeordnete Eintrittssammler jeweils zu mehrbeheizten Rohrgruppen und minderbeheizten Rohrgruppen zusammengefasst sind und im Bereich der entsprechenden Speisewasserzuführung zumindest ein Regelventil zum geregelten Drosseln des Massenstroms des Speisewassers und damit des die Verdampferrohre durchströmenden Strömungsmediums vorgesehen ist, und zum Bestimmen einer Regelgröße für das zumindest eine Regelventil im Bereich von stromabwärts angeordneten Austrittssammlern Temperaturmessmittel zum Messen von Austrittstemperaturen des Strömungsmediums aus den Verdampferrohren vorgesehen sind, können so auch bei nahezu unverändertem Design des Durchlaufverdampfers, Temperaturschieflagen einer senkrecht berohrten Brennkammer im gesamten Lastbereich der Kraftwerksanlage, mit geringem Aufwand effektiv minimiert werden. Im günstigsten Fall ist hierfür nur ein zusätzliches Regelventil als Regelarmatur und ein entsprechendes Regelkonzept vorzusehen. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines solchen Durchlaufdampferzeugers sieht dabei vor, dass die Speisewasserzuführung der minderbeheizten Rohrgruppen durch Androsselung des zumindest einen Regelventils soweit reduziert wird, dass sich die Austrittstemperaturen der mehrbeheizten Rohrgruppen denen der minderbeheizten Rohrgruppen angleichen bzw. sich auf ähnlichem Niveau befinden.
  • Vorzugsweise sind jeder der mehrbeheizten Rohrgruppen und minderbeheizten Rohrgruppen jeweils einer der Eintrittssammler und ein Austrittssammler zugeordnet, und jeder der Austrittssammler weist eines der Temperaturmessmittel auf. Bevorzugt sind die Temperaturmessmittel dabei in den von den Austrittssammlern abgehenden Leitungen installiert, da hier eine Mischtemperatur gemessen wird.
  • Gerade bei im Wesentlichen rechteckigen Brennkammern, die ausgeprägte minderbeheizte Rohrgruppen in den Eckwandbereichen aufweisen, kann es vorteilhaft sein, wenn jeder der vier Eckwandbereiche eine eigene Speisewasserzuführungsleitung mit jeweils einem eigenen Regelventil aufweist. Durch diese Erweiterung, die im Bedarfsfall auch modular erfolgen kann, kann eine weitere Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung am Austritt der senkrechtberohrten Verdampferwand eines Durchlaufdampferzeugers erreicht werden. Unter diesen Umständen ist es sogar denkbar den Durchlaufdampferzeuger vom Eintritt bis zum Ausritt in einem kompletten Durchlauf zu berohren, so dass bislang noch vorgesehene Umkehrsammler entfallen können. Der für die dynamische Stabilität gegebenenfalls erforderliche Druckausgleich könnte hier mit einem weitaus kostengünstigeren Druckausgleichsammler realisiert werden.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Durchlaufdampferzeugers bzw. des zwangdurchströmten Durchlaufdampferzeugers sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung soll nun anhand der nachfolgenden Figuren beispielhaft erläutert werden. Es zeigen:
  • FIG 1
    schematisch im Querschnitt eine erfindungsgemäße Ausbildung eines Durchlaufdampferzeugers mit rechteckiger Brennkammer,
    FIG 2
    schematisch eine zweite erfindungsgemäße Ausbildung.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee in einer Brennkammer 1 die Massenstromverteilung des die Verdampferrohre durchströmenden Strömungsmediums in mehrbeheizte Rohrgruppen 10 und minderbeheizte Rohrgruppen 11 zu segmentieren und deren Durchflussraten dann gezielt zu manipulieren. Konkret bedeutet dies, dass Wandbereiche mit hoher Beheizung vergleichsweise große Durchflussraten und Wandbereiche mit niedriger Beheizung entsprechend niedrigere Durchflussraten aufweisen sollten. Zu diesem Zweck wird - wie in FIG 1 und FIG 2 beispielhaft dargestellt - die komplette Brennkammer 1 in repräsentative Wandbereiche E1 bis E4 und M1 bis M4 mit unterschiedlichen Beheizungszonen unterteilt. Dies erfolgt hier zumindest durch eine Segmentierung der Verdampferrohre in Rohrgruppen 10 und 11 mittels nicht näher dargestellter Eintrittssammler am unteren Ende des (Zwang-)Durchlaufdampferzeugers.
  • In dem in FIG 1 schematisch dargestellten Querschnitt durch den Durchlaufdampferzeuger der Brennkammer 1 sind zwölf segmentierte Rohrgruppen 10 und 11 zu sehen. Jeder Brennkammerwand sind dabei zwei Eintrittssammlersegmente an den Ecken und ein dazwischen liegendes Eintrittssammlersegment zugeordnet. Jedes der Eintrittssammlersegmente ist dabei einem Wandbereich mit repräsentativer Beheizung, hier den minderbeheizten Eckwandbereichen E1-E4 und den mehrbeheizten Mittenwandbereichen M1-M4 zugeordnet, wobei den Eckwandbereichen E1-E4 jeweils zwei Eintrittssammlersegmente an der Ecke zweier benachbarter Brennkammerwände zugeordnet ist. Jedem Eckwandbereich E1 bis E4 ist dabei eine Speisewasserzuführungsleitung S1 bis S4 zum Zuführen von Speisewasser zu den entsprechenden Eintrittssammlern zugeordnet. Diese können dabei, wie in FIG 1 dargestellt, von einer Speisewasserhauptzuführungsleitung 20 aus entsprechend verzweigen und in jedem Eckwandbereich jeweils zwei Rohrgruppen benachbarter Brennkammerwände über die entsprechenden Eintrittssammlersegmente mit Speisewasser versorgen (in FIG 1 durch Pfeile angedeutet). Die Speisewasserhauptzuführungsleitung 20 und die Speisewasserzuführungsleitungen S1 bis S4 bilden dabei die Speisewasserzuführung zu den Rohrgruppen 11 der Eckwandbereiche. Ist nun in der Speisewasserhauptzuführungsleitung 20 ein Regelventil R vorgesehen, so kann auf unterschiedliche Lasten und auch auf Auslegungsunsicherheiten bei der angenommenen Wärmeverteilung, auf die einzelnen Eckwandbereiche E1 bis E4, adäquat reagiert werden, indem durch geregeltes Öffnen oder Schließen des Regelventils R, der den Verdampferrohren der Rohrgruppen 11 der Eckwandbereiche E1 bis E4 zugeführte Speisewassermassenstrom, den aktuellen Betriebsanforderungen angepasst wird. Nicht dargestellt ist in der FIG 1 die Versorgung der Rohrgruppen 10 der Mittenwandbereiche M1 bis M4 mit Speisewasser aus der Speisewasserhauptzuführungsleitung 20.
  • Mittels im Bereich von stromabwärts angeordneten Austrittssammlern vorgesehenen Temperaturmessmitteln zum Messen der Austrittstemperaturen des Strömungsmediums kann die Speisewasserzuführung 20 der minderbeheizten Rohrgruppen 11 durch Androsselung des Regelventils R soweit reduziert wird, dass sich die Austrittstemperaturen der minderbeheizten Rohrgruppen 11 denen der mehrbeheizten Rohrgruppen 10 angleichen und somit sich das gesamte Temperaturprofil am Austritt des Durchlaufdampferzeugers vergleichmäßigt. Unzulässig hohe Temperaturschieflagen können so effektiv und ohne großen Aufwand verhindert werden, da in Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen, Wandbereiche mit geringer Wärmeaufnahme nun geringere Durchströmungen und Wandbereiche mit großer Wärmeaufnahme eine hohe Durchströmung aufweisen.
  • Vorzugsweise können dabei am Verdampferaustritt die Temperaturmessmittel der mehrbeheizten Rohrgruppen 10 aus den Mittenwandbereichen als "hoch beheiztes" und die Temperaturmessmittel der minderbeheizten Rohrgruppen 11 aus den Eckwandbereichen als "niedrig beheiztes" System zusammengefasst werden. Ist die gemessene Temperatur des als "hoch beheizten" zusammengefassten Systems zu groß, so kann durch zusätzliche Androsselung des Regelventils der Durchfluss durch die Eckwandbereiche reduziert und im Umkehrschluss in den Mittenwandbereichen angehoben werden, so dass sich die mittlere Temperatur der Mittenwandbereiche auf das gewünschte Niveau absenken lässt.
  • Um die zusätzlichen Kosten sowie den regelungstechnischen Aufwand überschaubar zu halten bzw. zu begrenzen, sollte die maximale Anzahl der einzelnen Sammlersegmente samt zugehöriger Regelventile möglichst limitiert werden. Das einfachste System besteht dabei, wie in FIG 1 dargestellt, aus nur einem zusätzlichen Regelventil R in der Speisewasserhauptzuführleitung 20. Dabei wird davon ausgegangen, dass die vier Eckwandbereiche E1 bis E4 der Brennkammer untereinander nahezu die gleiche Beheizung erfahren und so über die Speisewasserzuführleitungen S1 bis S4 und die Speisewasserhauptzuführleitung 20 als eine gemeinsame Rohrgruppe mit einer gemeinsamen Speisewasserzuführung zusammengefasst werden können. Analog dazu sind die verbleibenden Wandmittenbereiche M1 bis M4 durch eine entsprechende, aber nicht näher dargestellte, Speisewasserzuführung auch zu einer gemeinsamen Rohrgruppe zusammengefasst.
  • Sollen auch Schieflagen zwischen den einzelnen Eckwandbereichen E1 bis E4 (und ggf. zusätzlich auch zwischen den einzelnen Mittenwandbereichen M1 bis M4) untereinander berücksichtigt und ausgeglichen werden, sind - so wie in FIG 2 dargestellt - im Minimum vier Regelventile R1 bis R4 in jeder der Speisewasserzuführungsleitungen S1 bis S4 zu installieren. Das heißt jedem Eckwandbereich E1 bis E4 kann unabhängig von den anderen Eckwandbereichen Speisewasser individuell geregelt zugeführt werden. Vorteilhafterweise hat hier dabei jedes der vier Eckwandsysteme E1 bis E4 sein eigenes Temperaturmessmittel. Je nach Temperaturverteilung des Strömungsmediums am Austritt des jeweiligen Eckwandbereichs werden diese nun im Verbund derart individuell angedrosselt, dass sich ein relativ gleichmäßiges Austrittstemperaturprofil über dem gesamten Wandumfang des Verdampfers des Durchlaufdampferzeugers einstellt. Hinsichtlich der Koordination der einzelnen Regelventile R1 bis R4 untereinander steigt hier aber auch erwartungsgemäß der regelungstechnische Aufwand.
  • Kombinationen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie weitere Ergänzungen sind vor dem Hintergrund von zunehmenden Anforderungen an die Flexibilität während des Betriebs einer Kraftwerkanlage denkbar und sind von der Erfindung mit umfasst. So können zusätzlich auch Schieflagen der einzelnen Mittenwandbereiche M1 bis M4 untereinander und in Bezug zu den Eckwandbereiche E1 bis E4 berücksichtigt und ausgeglichen werden, wenn entsprechende Speisewasserzuführungsleitungen und Regelventile zur Androsselung dieser hoch beheizten Mittenwandbereiche vorgesehen werden. Würde man gleichzeitig auf eigene Regelventile in den Zuführungsleitungen der Rohrgruppen der Eckwandbereiche E1 bis E4 verzichten, so wäre in diesem speziellen Fall im Vorfeld der Durchfluss durch die Eckwandbereiche beispielsweise mittels fest installierter Drosseln soweit zu begrenzen, dass eine Regelung des Speisewassermassenstroms der Mittenwandbereiche überhaupt erst ermöglicht wird. Nur unter diesen Umständen wäre bei voll geöffneter Regelarmatur in den Zuführungsleitungen der hoch beheizten Mittenwandsysteme deren Durchsatz so groß, dass trotz höherer Beheizung die Mittenwandsysteme im Vergleich zu den Eckrohrsystemen geringere Austrittstemperaturen hätten. Durch eine zusätzliche Androsselung der Regelventile der Mittenwandsysteme, könnte der nun zu groß geratene Durchsatz durch die Mittenwandsysteme wieder reduziert werden, um die Austrittstemperaturen aller Systeme zu vergleichmäßigen.
  • Neben der projektierten Auslegung des Durchlaufdampferzeugers zur Kompensation von Temperaturschieflagen können mit der erfindungsgemäßen Auslegung des Durchlaufdampferzeugers und dem erfindungsgemäßen Verfahren aber auch Fehlauslegungen des Verteilersystems der Speisewasserzuführung komfortabel abgefedert werden. Zudem sind Beheizungsschieflagen, die bei der Auslegung der Brennkammer nicht berücksichtigt wurden, durch die vorliegende Erfindung ohne negative Folgeerscheinungen sicher handhabbar. Zusätzlich können unter Umständen Brennstoffkombinationen gefahren werden, die vorher nicht möglich waren, weil flexibel auf Beheizungsschieflagen reagiert werden kann. Alles in allem erhöht die vorliegende Erfindung die Verfügbarkeit des Durchlaufdampferzeugers und damit der gesamten Kraftwerksanlage.

Claims (5)

  1. Durchlaufdampferzeuger, insbesondere Zwangdurchlaufdampferzeuger, mit einer im Querschnitt im Wesentlichen rechteckigen Brennkammer (1), deren Brennkammerwände im Wesentlichen vertikal angeordnete und über Rohrstege miteinander gasdicht verbundene Verdampferrohre des Durchlaufdampferzeugers umfassen, die von einem Strömungsmedium von unten nach oben durchströmbar sind, wobei die Verdampferrohre der Brennkammerwände entsprechend ihrem Beheizungsgrad durch stromaufwärts angeordnete Eintrittssammler jeweils zu mehrbeheizten Rohrgruppen (10) und minderbeheizten Rohrgruppen (11) zusammengefasst sind, und wobei den jeweiligen Eintrittssammlern eine Speisewasserzuführung (20,S1,S2,S3,S4) zugeordnet ist, und im Bereich der Speisewasserzuführung (20,S1,S2,S3,S4) zumindest ein Regelventil (R,R1,R2,R3,R4) zum geregelten Drosseln des Massenstroms des Strömungsmediums in den Verdampferrohren vorgesehen ist, und wobei zum Bestimmen einer Regelgröße für das zumindest eine Regelventil (R,R1,R2,R3,R4) im Bereich von stromabwärts angeordneten Austrittssammlern Temperaturmessmittel zum Messen von Austrittstemperaturen des Strömungsmediums aus den Verdampferrohren vorgesehen sind, und wobei jede der mehrbeheizten Rohrgruppen (10) und minderbeheizten Rohrgruppen (11) jeweils einem der Eintrittssammler und einem Austrittssammler zugeordnet ist, und jeder der Austrittssammler eines der Temperaturmessmittel aufweist und wobei die minderbeheizten Rohrgruppen (11) Eckwandbereiche (E1,E2,E3,E4) der im Wesentlichen rechteckigen Brennkammer (1) sind und jede der vier Eckwandbereiche (E1,E2,E3,E4) eine eigene Speisewasserzuführungsleitung (S1,S2,S3,S4) mit jeweils einem Regelventil (R1,R2,R3,R4) aufweist.
  2. Durchlaufdampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrbeheizten Rohrgruppen (10) Mittenwandbereiche (M1,M2,M3,M4) der im Wesentlichen rechteckigen Brennkammer (1) sind und jede der vier Mittenwandbereiche (M1,M2,M3,M4) eine eigene Speisewasserzuführung mit jeweils einem Regelventil aufweist.
  3. Verfahren zum Betreiben eines nach einem der Ansprüche 1 bis 2 ausgebildeten Durchlaufdampferzeugers dadurch gekennzeichnet, dass die Speisewasserzuführung (20,S1,S2,S3,S4) der minderbeheizten Rohrgruppen (11) durch Androsselung des zumindest einen Regelventils (R,R1,R2,R3,R42 soweit reduziert wird, dass sich Austrittstemperaturen der mehrbeheizten Rohrgruppen (10) denen der minderbeheizten Rohrgruppen (11) angleichen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Speisewasserzuführung der mehrbeheizten Rohrgruppen (10) durch Androsselung des zumindest einen Regelventils soweit reduziert wird, dass sich die Austrittstemperaturen der mehrbeheizten Rohrgruppen (10) denen der minderbeheizten Rohrgruppen (11) angleichen.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine Angleichung der Austrittstemperaturen zwischen den mehrbeheizten (10) und minderbeheizten (11) Rohrgruppen hergestellt wird.
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