JPH09189401A - 連続蒸気発生器における超臨界蒸気パラメータを有する蒸気を発生する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気パラメータを上昇することによってプロ
セス効率を高めることを可能にする、連続蒸気発生器に
おける超臨界蒸気パラメータを有する蒸気を発生する方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 作業媒体が、分離位置（１５）において
ガス煙道（２）の囲み管壁（３）から引出され、その熱
エネルギーの一部を、間接的な熱交換によって蒸気ター
ビン（１９）から到来しかつ少なくとも１つの中間過熱
器−加熱面（８）において加熱すべき作業媒体に放出
し、かつ熱交換の後に、分離位置（１５）において囲み
管壁（３）に戻され、その際、作業媒体の温度が、囲み
管壁（３）からの出口（１０）において場合によっては
必要な温度割増を加えて、囲み管壁（３）の許容材料温
度より下に維持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
ガス煙道が設けられており、このガス煙道が、ガス密の
囲み管壁、及び化石燃料用のバーナを有する燃焼室、及
び対流加熱面と少なくとも１つの中間過熱器−加熱面と
を有しかつ燃焼室の煙道ガス側の後に接続された少なく
とも１つの対流室から形成されており、その際、作業媒
体が、囲み管壁を通って流れ、かつ囲み管壁の蒸発器か
ら−過熱器部分への移行部において蒸気−分離装置によ
って案内される、連続蒸気発生器における超臨界蒸気パ
ラメータを有する蒸気を発生する方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このような連続蒸気発生器は、刊行物、
“ディ・ダンプフェルエルツォイガ・デア・８００−Ｍ
Ｗ−ブレック・イム・ＧＫＷ・シュバルツェ・プムペ”
−ＢＫＷ、第４６巻（１９９４）、第１／２号により公
知になっている。

【０００３】一方においてＣＯ２放射を減少し、かつ他
方において大きな統一出力によってわずかな比投資コス
トを達成するために、初めに述べたような連続蒸気発生
器を改善されたプロセス効率で動作させるという増大す
る要望は、とりわけ、蒸気パラメータの上昇に至る。そ
の際、蒸気温度及び蒸気圧力は、タービンの前の蒸気プ
ロセスにおいて高められる。

【０００４】しかしプロセス効率の上昇を実際に行なう
際、連続蒸気発生器の囲み管壁からの作業媒体の出口に
おいて場合によっては必要な温度割増を加えて高められ
た蒸気温度が、囲み管壁の現在使用可能な管材料の許容
材料温度の上にあるようになることは、不利とわかっ
た。

【０００５】囲み管壁のために一層高い許容材料温度を
有する新しい材料を開発するという考えが、すでに行な
われている。しかしこのことは、このような新しい管材
料を連続蒸気発生器内に組込むために、後続のテスト及
び承認手続きを含む時間を浪費する開発段階を前提とし
ており、したがってこれら連続蒸気発生器は、即座の又
は中間期限の需要の際にまだ利用することができない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この時、本発明の課題
は、前記の欠点を回避し、かつ蒸気パラメータを上昇す
ることによってプロセス効率を高めることを可能にす
る、連続蒸気発生器における超臨界蒸気パラメータを有
する蒸気を発生する方法及び装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題は、方法に関し
て次のようにして解決される。すなわち作業媒体が、分
離位置においてガス煙道の囲み管壁から引出され、その
熱エネルギーの一部を、間接的な熱交換によって蒸気タ
ービンから到来しかつ少なくとも１つの中間過熱器−加
熱面において加熱すべき作業媒体に放出し、かつ熱交換
の後に、分離位置において囲み管壁に戻され、その際、
作業媒体の温度が、囲み管壁からの出口において場合に
よっては必要な温度割増を加えて、囲み管壁の許容材料
温度より下に維持されている。またこの課題は、装置に
関して次のようにして解決される。すなわちガス煙道の
囲み管壁における分離位置において、作業媒体が、少な
くとも１つの出口導管を通って、間接的な熱交換を行な
う少なくとも１つの手段に供給され、ここにおいてその
熱エネルギーの一部を、蒸気タービンから到来しかつ少
なくとも１つの中間過熱器−加熱面において加熱すべき
作業媒体に放出し、かつ少なくとも１つの入口導管を通
って、分離位置において囲み管壁に案内され、その際、
作業媒体の温度が、囲み管壁からの出口において場合に
よっては必要な温度割増を加えて、囲み管壁の許容材料
温度より下に維持されている。

【０００８】本発明のその他の有利な構成は、特許請求
の範囲従属請求項から明らかである。

【０００９】本発明による解決策によって、次のような
利点が得られる： １、蒸気パラメータの上昇によって、蒸気発生器−プロ
セス効率がさらに高まり、その際、２、装置固有の燃焼
室端部温度及び現在使用可能な囲み管壁−材料の許容材
料温度が守られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例を、図面及び
記述によって詳細に説明する。

【００１１】図１ないし４に記載の連続蒸気発生器１
は、例示的に１つの垂直ガス煙道２を有する。しかしこ
れらは、互いに水平ガス煙道に結合された２つの垂直ガ
ス煙道を有するように構成するともできる。

【００１２】垂直ガス煙道２は、石炭加熱される蒸気発
生器にとって通常のように、下側にホッパ状の底部２２
を有する。しかし底部２２は、同様にガス又はオイル加
熱される蒸気発生器にとって通常のように構成してもよ
い。煙道ガス出口開口２１は、図１ないし４による垂直
ガス煙道２を有する連続蒸気発生器１において、上側に
ある。大体において四角形横断面を有する垂直ガス煙道
２は、ガス密な囲み管壁３、及び化石燃料用のバーナを
有する燃焼又は放射室４、及び対流−加熱面７と少なく
とも１つの中間過熱器−加熱面８とを有しかつ燃焼室４
の煙道ガス側の後に接続された対流室５から構成され
る。２つの垂直ガス煙道を有する連続蒸気発生器１の場
合、前記の加熱面７及び８は、一部又はすべて、第２の
垂直ガス煙道内及び結合を行なう水平ガス煙道内にあっ
てもよい。

【００１３】燃焼室４内において化石燃料の燃焼の際に
放出される熱によって加熱される作業媒体は、入口９か
ら出口１０に囲み管壁３の管を通って流れる。その際、
作業媒体は、周知の従来の技術を示した図１に相応し
て、この作業媒体が、囲み管壁３の移行部１１において
蒸気−分離装置１４を通って蒸発器から−過熱器部分へ
案内され、かつここにおいて切離された過熱蒸気が、囲
み管壁３の過熱器部分内に案内される前に、まず囲み管
壁３の蒸発器部分を通って流れる。囲み管壁３の蒸発器
部分は、斜め配管を有するが、この蒸発器部分は、過熱
器部分のように垂直配管を有することもできる。さらに
囲み管壁３の過熱器部分は、分離位置１１の後に巻かれ
た配管を有する。作業媒体は、出口１０から図示しない
導管を通って１つ又は複数の対流−加熱面７内に達し、
かつ続いて蒸気タービン１９内に達する。低い圧力に圧
力逃しされた作業媒体は、１つ又は複数の中間過熱器−
加熱面８において一層高い温度にされ、かつ図示しない
蒸気タービンに供給される。ＥＣＯ−加熱面２３は、作
業媒体流側において囲み管壁３の蒸発器部分の前に接続
することができる。

【００１４】囲み管壁３の管プロファイルのための材料
として、管直径及び計算圧力に応じてほぼ５３０°Ｃま
での許容材料温度を有する例えば１３ＣｒＭｏ４４のよ
うな耐高温性材料が使用される。

【００１５】さらに高いプロセス効率を達成するために
図１に相応して連続蒸気発生器１の蒸気パラメータを高
めた場合、過熱蒸気の蒸気温度は、囲み管壁３の出口１
０において場合によっては必要な温度割増を加えて、燃
焼室端部における装置固有の許容煙道ガス温度を同時に
維持した際に、囲み管壁３の許容最大材料温度を上回
る。

【００１６】燃焼室端部における装置固有の許容煙道ガ
ス温度を同時に維持し、かつ現在使用される囲み管壁−
材料を同時に使用した際に、蒸気パラメータの上昇を達
成するために、図２−４による本発明による連続蒸気発
生器１において、囲み管壁３から中間過熱器−加熱面８
への熱シフトが実現される。それによりその温度が許容
材料温度より下にある囲み管壁３の出口１０を介して、
過熱蒸気を案内することが可能になる。

【００１７】その際、図２−４による本発明による連続
蒸気発生器１によれば、作業媒体は、任意の分離位置１
５においてガス煙道２の囲み管壁３から引出され、その
熱エネルギーの一部は、間接的な熱交換によって、図示
しない蒸気タービンから到来しかつ中間過熱器−加熱面
８において加熱すべき作業媒体に放出され、かつ熱交換
の後に、分離位置１５において囲み管壁３内に戻され
る。

【００１８】大体において水平な平面上において囲み管
壁３の壁の少なくとも一部にわたって、なるべく壁全体
にわたって延びた分離位置１５において、下から上へ流
れる作業媒体は、例えば収集器であることができる１つ
又は複数の手段２４内においてまとめられかつ収集さ
れ、かつ少なくとも１つの分離位置−出口導管１６を通
って図２によれば外部二重流−熱交換器１８であること
ができる熱交換器に供給される。熱交換を行なった後
に、作業媒体は、少なくとも１つの分離位置−入口導管
１７によりかつ例えば分配器であることができる１つ又
は複数の手段２５によって、均一に分配して、続いて引
続き加熱されるように、囲み管壁３内に導入される。

【００１９】しかし分離位置１５から引出された作業媒
体は、その熱エネルギーの一部を、図３によればトリフ
ラックス−熱交換器２０として構成された少なくとも１
つの中間過熱器−加熱面８内に放出することもできる。

【００２０】しかしなるべく作業媒体流側において蒸発
器から−過熱器部分への囲み管壁３の移行部１１の下流
において燃焼室４の範囲に構成された囲み管壁３の分離
位置１５は、移行部１１の上流に構成してもよく、かつ
図４に示すように、移行部１１と同じであってもよい。
その際、作業媒体は、少なくとも１つの出口導管１２を
通って蒸気−分離装置１４内に、かつここにおいて分離
される過熱蒸気は、少なくとも１つの入口導管１３を通
って、かつ過熱蒸気の熱エネルギーの一部を間接的な熱
交換によって図示しない蒸気タービン１９から到来しか
つ中間過熱器−加熱面８において加熱すべき作業媒体に
放出する外部二重流−熱交換器１８を通って、囲み管壁
３に戻される。外部二重流−熱交換器１８における代わ
りに、熱交換は、トリフラックス−熱交換器２０として
構成された少なくとも１つの中間過熱器−加熱面８にお
いて行なうこともできる。

【００２１】中間過熱器−加熱面８への分離位置１５に
おける本発明による熱シフトも含めて囲み管壁３内にお
ける作業媒体の熱吸収は、なるべく囲み管壁３の出口１
０において作業媒体の温度が、なるべく０−５０Ｋより
下の場合によっては必要な温度割増を加えて、囲み管壁
３の許容材料温度より下に維持されるように構成するこ
とができる。この場合、作業媒体の温度は、分離位置１
５の出口１６において場合によっては必要な温度割増を
加えて、囲み管壁３の許容材料温度の下の有利な温度範
囲の下あることができる。

【００２２】しかし前記のような本発明による熱シフト
を含めて囲み管壁３における作業媒体の熱吸収は、分離
位置１５の出口１６及び囲み管壁３の出口１０において
作業媒体の温度が、なるべく０−５０Ｋより下の場合に
よっては必要な温度割増を加えて、囲み管壁３の許容材
料温度より下に維持されるように構成することができ
る。現在使用できる管材料、例えば１３ＣｒＭｏ４４の
場合、出口１６及び１０における作業媒体の温度は、な
るべく４４５−４９５゜Ｃにあるようにする。しかし出
口１６が、主として対流の熱伝達範囲にないとき、とく
に主として放射により熱交換を行なう範囲にあるとき、
前記例示した材料を使用した場合の作業媒体の温度
は、、なるべく４３０−４８０°Ｃにあるようにする。

【００２３】蒸気発生器管壁の計算のために場合によっ
ては考慮すべき温度割増は、例えばＴＲＤ、ＡＮＳＩ又
はＡＳＭＥのような国の規定に従う。蒸気が流通する加
熱面の構成のため、例えばＴＲＤによれば、対流範囲に
おいて大体において３５Ｋの温度割増が考慮され、かつ
放射範囲において大体において５０Ｋの割増が考慮され
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術に相当する連続蒸気発生器の略図を
示す長手断面図である。

【図２】本発明による解決策に相当する連続蒸気発生器
の略図を示す長手断面図である

【図３】図２に相当するが代替熱交換器を有するものを
示す図である。

【図４】図２に相当するが代替構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 連続蒸気発生器 ２ ガス煙道 ３ 囲み管壁 ８ 中間過熱器−加熱面 １０，１６ 出口 １１ 移行部 １２ 出口導管 １３，１７ 入口導管 １４ 蒸気分離装置 １５ 分離位置 １８ 二重流−熱交換器 １９ 蒸気タービン ２０ トリフラックス−熱交換器 ２４ 作業媒体収集手段 ２５ 作業媒体分配手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴエルネル・ケツセル ドイツ連邦共和国ガイリンゲン・ロツホミ ユーレ１ (72)発明者 ウヴエ・クロークマン ドイツ連邦共和国プライデルスハイム・マ ールバツヘル・シユトラーセ２／１ (72)発明者 ゲルハルト・ヴアイスジンゲル ドイツ連邦共和国ノイハウゼン・エーベル ハルトシユトラーセ１

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つのガス煙道が設けられて
   おり、このガス煙道が、ガス密の囲み管壁、及び化石燃
   料用のバーナを有する燃焼室、及び対流加熱面と少なく
   とも１つの中間過熱器−加熱面とを有しかつ燃焼室の煙
   道ガス側の後に接続された少なくとも１つの対流室から
   形成されており、その際、作業媒体が、囲み管壁を通っ
   て流れ、かつ囲み管壁の蒸発器から−過熱器部分への移
   行部において蒸気−分離装置によって案内される、連続
   蒸気発生器における超臨界蒸気パラメータを有する蒸気
   を発生する方法において、作業媒体が、分離位置（１
   ５）においてガス煙道（２）の囲み管壁（３）から引出
   され、その熱エネルギーの一部を、間接的な熱交換によ
   って蒸気タービン（１９）から到来しかつ少なくとも１
   つの中間過熱器−加熱面（８）において加熱すべき作業
   媒体に放出し、かつ熱交換の後に、分離位置（１５）に
   おいて囲み管壁（３）に戻され、その際、作業媒体の温
   度が、囲み管壁（３）からの出口（１０）において場合
   によっては必要な温度割増を加えて、囲み管壁（３）の
   許容材料温度より下に維持されていることを特徴とす
   る、連続蒸気発生器における超臨界蒸気パラメータを有
   する蒸気を発生する方法。
2. 【請求項２】 作業媒体の温度が、分離位置（１５）に
   おける出口（１６）において場合によっては必要な温度
   割増を加えて、囲み管壁（３）の許容材料温度より下に
   維持されていることを特徴とする、請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】 作業媒体の温度が、出口（１０，１６）
   において場合によっては必要な温度割増、０−５０Ｋを
   加えて、囲み管壁（３）の許容材料温度より下に維持さ
   れていることを特徴とする、請求項１又は２記載の方
   法。
4. 【請求項４】 分離位置（１５）が、作業媒体流側にお
   いて囲み管壁（３）の蒸発器から−過熱器部分への移行
   部（１１）の下流にあることを特徴とする、請求項１−
   ３の１つに記載の方法。
5. 【請求項５】 分離位置（１５）が、作業媒体流側にお
   いて囲み管壁（３）の蒸発器から−過熱器部分への移行
   部（１１）の上流にあることを特徴とする、請求項１−
   ３の１つに記載の方法。
6. 【請求項６】 作業媒体が、囲み管壁（３）の蒸発器か
   ら−過熱器部分への移行部（１１）と同じ分離位置（１
   ５）において、ガス煙道（２）の囲み管壁（３）から引
   出され、蒸気−分離装置（１４）によって案内され、か
   つ次にその熱エネルギーの一部を、間接的な熱交換によ
   って蒸気タービン（１９）から到来しかつ中間過熱器−
   加熱面（８）において加熱すべき作業媒体に放出し、熱
   交換の後に、分離位置（１５）において囲み管壁（３）
   に戻されることを特徴とする、請求項１−３の１つに記
   載の方法。
7. 【請求項７】 熱交換が、少なくとも１つの外部二重流
   −熱交換器（１８）において行なわれることを特徴とす
   る、請求項１−６の１つに記載の方法。
8. 【請求項８】 熱交換が、少なくとも１つの中間過熱器
   −加熱面（８）において行なわれ、この中間過熱器−加
   熱面が、トリフラックス−熱交換器（２０）として構成
   されていることを特徴とする、請求項１−６の１つに記
   載の方法。
9. 【請求項９】 少なくとも１つのガス煙道が設けられて
   おり、このガス煙道が、ガス密の囲み管壁、及び化石燃
   料用のバーナを有する燃焼室、及び対流加熱面と少なく
   とも１つの中間過熱器−加熱面とを有しかつ燃焼室の煙
   道ガス側の後に接続された少なくとも１つの対流室から
   形成されており、その際、作業媒体が、囲み管壁を通っ
   て流れ、かつ囲み管壁の蒸発器から−過熱器部分への移
   行部において蒸気−分離装置によって案内される、連続
   蒸気発生器における請求項１−８の１つに記載の方法を
   実施する装置において、ガス煙道（２）の囲み管壁
   （３）における分離位置（１５）において、作業媒体
   が、少なくとも１つの出口導管（１６）を通って、間接
   的な熱交換を行なう少なくとも１つの手段に供給され、
   ここにおいてその熱エネルギーの一部を、蒸気タービン
   （１９）から到来しかつ少なくとも１つの中間過熱器−
   加熱面（８）において加熱すべき作業媒体に放出し、か
   つ少なくとも１つの入口導管（１７）を通って、分離位
   置（１５）において囲み管壁（３）に案内され、その
   際、作業媒体の温度が、囲み管壁（３）からの出口（１
   ０）において場合によっては必要な温度割増を加えて、
   囲み管壁（３）の許容材料温度より下に維持されている
   ことを特徴とする、連続蒸気発生器における請求項１−
   ８の１つに記載の方法を実施する装置。
10. 【請求項１０】 作業媒体の温度が、分離位置（１５）
    における出口（１６）において場合によっては必要な温
    度割増を加えて、囲み管壁（３）の許容材料温度より下
    に維持されていることを特徴とする、請求項９記載の装
    置。
11. 【請求項１１】 分離位置（１５）が、作業媒体流側に
    おいて囲み管壁（３）の蒸発器から−過熱器部分への移
    行部（１１）の下流にあることを特徴とする、請求項９
    記載の装置。
12. 【請求項１２】 分離位置（１５）が、作業媒体流側に
    おいて囲み管壁（３）の蒸発器から−過熱器部分への移
    行部（１１）の上流にあることを特徴とする、請求項９
    記載の装置。
13. 【請求項１３】 分離位置（１５）が、囲み管壁（３）
    の蒸発器から−過熱器部分への移行部（１１）と同じで
    あり、かつ作業媒体が、少なくとも１つの出口導管（１
    ２）を通って、蒸気−分離装置（１４）に供給され、そ
    の際、ここから引続き案内される蒸気が、間接的な熱交
    換を行なう少なくとも１つの手段に供給され、ここにお
    いてその熱エネルギーの一部を、蒸気タービン（１９）
    から到来しかつ少なくとも１つの中間過熱器−加熱面
    （８）において加熱すべき作業媒体に放出し、かつ分離
    位置（１５）における少なくとも１つの入口導管（１
    ３）を通って、囲み管壁（３）内に案内されることを特
    徴とする、請求項９記載の装置。
14. 【請求項１４】 熱交換を行なう手段として、少なくと
    も１つの外部二重流−熱交換器（１８）が使用されてい
    ることを特徴とする、請求項９−１３の１つに記載の装
    置。
15. 【請求項１５】 熱交換を行なう手段として、少なくと
    も１つの中間過熱器−加熱面（８）として構成されたト
    リフラックス−熱交換器（２０）が使用されていること
    を特徴とする、請求項９−１３の１つに記載の装置。
16. 【請求項１６】 大体において水平面内に延びた分離位
    置（１５）が、囲み管壁（３）の壁の少なくとも一部の
    範囲にわたって延びていることを特徴とする、請求項９
    −１５の１つに記載の装置。
17. 【請求項１７】 作業媒体流側において出口導管（１
    ２，１６）の前に、作業媒体を収集する少なくとも１つ
    の手段（２４）が接続されており、かつ入口導管（１
    ３，１７）の後に、作業媒体を分配する少なくとも１つ
    の手段（２５）が接続されていることを特徴とする、請
    求項９−１６の１つに記載の装置。