WO2000060282A1 - Fossilbeheizter durchlaufdampferzeuger - Google Patents

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WO2000060282A1
WO2000060282A1 PCT/DE2000/000864 DE0000864W WO0060282A1 WO 2000060282 A1 WO2000060282 A1 WO 2000060282A1 DE 0000864 W DE0000864 W DE 0000864W WO 0060282 A1 WO0060282 A1 WO 0060282A1
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steam generator
combustion chamber
evaporator
tubes
continuous steam
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PCT/DE2000/000864
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English (en)
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Inventor
Eberhard Wittchow
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/34—Water-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
    • F22B21/34—Water-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
    • F22B21/346—Horizontal radiation boilers

Definitions

  • the invention relates to a once-through steam generator which has a combustion chamber for fossil fuel, which is followed by a vertical gas flue on the hot gas side via a horizontal gas flue, the peripheral walls of the combustion chamber being formed from vertically arranged evaporator tubes welded together in a gastight manner.
  • the energy content of a fuel is used to evaporate a flow medium in the steam generator.
  • the flow medium is usually conducted in an evaporator circuit.
  • the steam provided by the steam generator can in turn be provided, for example, for driving a steam turbine and / or for a connected external process. If the steam drives a steam turbine, a generator or a working machine is usually operated via the turbine shaft of the steam turbine. In the case of a generator, the current generated by the generator to 'feeding into a composite and / or off-grid can be provided.
  • the steam generator can be designed as a continuous steam generator.
  • a once-through steam generator is known from the article "Vaporizer Concepts for Benson Dapferer” by J. Franke, W. Köhler and E. ittchow, published in VGB Kraftwerkstechnik 73 (1993), No. 4, pp. 352-360 one
  • Pass-through steam generator leads the heating of steam generator pipes provided as evaporator pipes to an evaporation of the flow medium in the steam generator pipes in a single pass.
  • Pass-through steam generators are usually designed with a combustion chamber in a vertical design. This means that the combustion chamber is designed for a flow through the heating medium or heating gas in an approximately vertical direction. On the heating gas side, a horizontal gas flue can be connected downstream of the combustion chamber, with the heating gas flow being deflected into an approximately horizontal flow direction during the transition from the combustion chamber to the horizontal gas flue.
  • combustion chambers generally require a framework on which the combustion chamber is suspended due to the temperature-related changes in the length of the combustion chamber. This requires considerable technical effort in the manufacture and assembly of the once-through steam generator, which is greater the greater the overall height of the once-through steam generator. This is particularly the case with continuous steam generators, which are designed for a steam output of more than 80 kg / s at full load.
  • a high live steam pressure favors a high thermal efficiency and thus low CO 2 emissions of a fossil fuel-fired power plant, which can be fired as hard fuel, for example, with hard coal or also with lignite.
  • the design of the peripheral wall of the gas flue or combustion chamber of the once-through steam generator poses a particular problem with regard to the pipe wall or material temperatures that occur there.
  • the temperature of the peripheral wall of the combustion chamber is essentially dependent on the level of the saturation temperature.
  • temperature of the water is determined if wetting of the inner surface of the evaporator tubes can be ensured. This is achieved, for example, by using evaporator tubes that have a surface structure on the inside.
  • evaporator tubes that have a surface structure on the inside.
  • there are in particular ribbed inside Evaporator tubes into consideration the use of which in a once-through steam generator is known, for example, from the article cited above.
  • These so-called finned tubes, ie tubes with a finned inner surface have a particularly good heat transfer from the inner tube wall to the flow medium.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a fossil-fired once-through steam generator of the type mentioned above, which requires a particularly low manufacturing and assembly outlay and, during its operation, temperature differences at the connection of the combustion chamber with the horizontal gas flue downstream thereof are kept small. This should be the case in particular for the evaporator tubes of the combustion chamber which are directly or indirectly adjacent to one another and steam generator tubes of the horizontal gas flue downstream of the combustion chamber.
  • the continuous-flow steam generator has a combustion chamber with a number of burners arranged in the height of the horizontal gas flue, a plurality of the evaporator tubes in each case being acted upon in parallel with flow medium, and in a connecting section which defines the outlet region of the combustion chamber and includes the inlet area of the horizontal throttle cable, a number of the evaporator tubes which can be acted upon in parallel with flow medium is guided in a loop.
  • the invention is based on the consideration that a continuous steam generator that can be produced with particularly low manufacturing and assembly costs should have a suspension construction that can be carried out with simple means.
  • a scaffold for suspending the combustion chamber that can be created with comparatively little technical effort can go hand in hand with a particularly low overall height of the once-through steam generator.
  • a particularly low overall height of the once-through steam generator can be achieved by designing the combustion chamber in a horizontal construction. For this purpose, the burners are arranged at the level of the horizontal gas flue in the combustion chamber wall. Thus, when the continuous steam generator is operating, the heating gas flows through the combustion chamber in an approximately horizontal main flow direction.
  • temperature differences at the connection of the combustion chamber with the horizontal gas flue should also be particularly small in order to reliably avoid premature material fatigue as a result of thermal stresses.
  • These temperature differences should be particularly small, particularly between directly or indirectly adjacent evaporator tubes of the combustion chamber and steam generator tubes of the horizontal gas flue, so that material fatigue as a result of thermal stresses is prevented particularly reliably in the outlet region of the combustion chamber and in the inlet region of the horizontal gas flue.
  • the inlet section of the evaporator tubes charged with flow medium now has a comparatively lower temperature than the inlet section of the steam generator tubes when the continuous steam generator is operating
  • the temperature difference between the inlet section of the evaporator tubes and the inlet section of the steam generator tubes will no longer be as great as would be the case if cold flow medium entered the evaporator tubes would be the case.
  • the flow medium is first led in a first evaporator tube, which is located farther from the connection of the combustion chamber with the horizontal gas flue, than a second evaporator tube, and is then introduced into this second evaporator tube, preheated heating occurs during operation of the once-through steam generator Flow medium into the second evaporator tube.
  • the complex connection between a first and a second evaporator tube can be omitted if an evaporator tube has an inlet for flow medium in the middle of the peripheral wall of the combustion chamber. Because then this evaporator tube can first be guided from top to bottom and then from bottom to top in the combustion chamber.
  • the flow medium is preheated by heating in the section of the evaporator tube which is guided from top to bottom before the flow medium enters the so-called inlet section of the evaporator pipes in the lower region of the combustion chamber.
  • the side walls of the horizontal gas flue and / or the vertical gas flue are advantageously formed from vertically arranged steam generator tubes which are welded to one another in a gas-tight manner and can each be acted upon in parallel with flow medium.
  • a common inlet manifold system is connected upstream of a number of evaporator tubes connected in parallel to the combustion chamber and a common outlet manifold system for flow medium is connected downstream.
  • a continuous steam generator designed in this embodiment enables reliable pressure equalization between a number of evaporator tubes which can be acted upon in parallel with flow medium, so that all evaporator tubes connected in parallel between the inlet header system and the outlet header system each have the same total pressure loss.
  • the throughput must increase in the case of a multi-heated evaporator tube in comparison with a less-heated evaporator tube.
  • This also applies to the steam generator tubes of the horizontal gas flue or the vertical gas flue, which can be acted upon in parallel with flow medium, which are advantageously preceded by a common inlet header system for flow medium and a common outlet header system for flow medium.
  • the evaporator tubes of the end wall of the combustion chamber can advantageously be acted upon in parallel with flow medium and the evaporator tubes of the surrounding walls, which form the side walls of the combustion chamber, are connected upstream on the flow medium side. This ensures particularly favorable cooling of the strongly heated end wall of the combustion chamber.
  • the inner tube diameter of a number of the evaporator tubes of the combustion chamber is selected as a function of the respective position of the evaporator tubes in the combustion chamber.
  • the evaporator tubes in the combustion chamber are on the hot gas side Predeterminable heating profile adaptable.
  • a number of the evaporator tubes advantageously has ribs forming a multiple thread on the inside thereof.
  • a pitch angle ⁇ between a plane perpendicular to the tube axis and the flanks of the ribs arranged on the inside of the tube is advantageously less than 60 °, preferably less than 55 °.
  • a number of the evaporator tubes of the combustion chamber advantageously have means for reducing the flow of the flow medium. It proves to be particularly advantageous if the means are designed as throttle devices. Throttling devices can, for example, be built-in components in the evaporator tubes, which reduce the inside diameter of the tube at a point in the interior of the respective evaporator tube.
  • means for reducing the flow in a line system comprising a plurality of parallel lines also prove to be advantageous, through which flow medium can be supplied to the evaporator tubes of the combustion chamber.
  • the line system can also be connected upstream of an inlet header system of evaporator tubes which can be acted upon in parallel with flow medium. For example, in one line or in several lines of the line system
  • Throttle fittings may be provided. Such means for reducing the flow of the flow medium through the evaporator tubes can be used to adapt the throughput of the flow medium through individual evaporator tubes to their respective heating in the combustion chamber. As a result, additional temperature differences of the flow medium at the outlet of the evaporator tubes are kept particularly low.
  • Adjacent evaporator or steam generator tubes are advantageously gas-tightly welded to one another on their long sides via metal strips, so-called fins. These fins can already be firmly connected to the tubes in the tube manufacturing process and form a unit with them. This unit formed from a tube and fins is also referred to as a fin tube.
  • the fin width influences the heat input into the evaporator or steam generator tubes. Therefore, the fin width is preferably adapted to a heating profile that can be predetermined on the hot gas side, depending on the position of the respective evaporator or steam generator tubes in the continuous steam generator.
  • a typical heating profile determined from empirical values can be used as the heating profile or a rough estimate, such as a step-shaped heating profile, can be specified. Due to the suitably chosen fin widths, even with very different heating of different evaporator or steam generator tubes, a heat input into all evaporator or
  • Steam generator tubes can be reached in such a way that temperature differences in the flow medium at the outlet from the evaporator or. Steam generator tubes are kept particularly low. In this way, premature material fatigue as a result of thermal stresses is reliably prevented. As a result, the
  • Pass-through steam generators have a particularly long service life.
  • a number of superheater heating surfaces are advantageously arranged in the horizontal gas flue, which are arranged approximately perpendicular to the main flow direction of the heating gas and the pipes of which are connected in parallel for flow through the flow medium.
  • These superheater heating surfaces also known as bulkhead heating surfaces, are predominantly convectively heated and are connected downstream of the evaporator tubes of the combustion chamber on the flow medium side. This ensures particularly favorable utilization of the heating gas heat.
  • the vertical gas flue advantageously has a number of convection heating surfaces which are formed from tubes arranged approximately perpendicular to the main flow direction of the heating gas. These pipes of a convection heating surface are connected in parallel for flow through the flow medium. These convection heating surfaces are also predominantly convectively heated.
  • the vertical throttle cable advantageously has an economizer.
  • the burners are advantageously arranged on the end wall of the combustion chamber, that is to say on that side wall of the Combustion chamber opposite the outflow opening to the horizontal gas flue.
  • a continuous steam generator designed in this way can be adapted in a particularly simple manner to the burnout length of the fossil fuel.
  • the burnout length of the fossil fuel is understood to mean the heating gas velocity in the horizontal direction at a specific mean heating gas temperature multiplied by the burnout time t A of the flame of the fossil fuel.
  • the maximum burn-out length for the respective continuous steam generator results from the steam output M at full load of the continuous steam generator, the so-called full load operation.
  • the burnout time t ⁇ of the flame of the fossil fuel is the time that, for example, a medium-sized coal dust grain takes to completely burn out at a certain average heating gas temperature.
  • the lower region of the combustion chamber is advantageously designed as a funnel.
  • the ash produced during the operation of the continuous steam generator during the combustion of the fossil fuel can be removed particularly easily, for example into a deashing device arranged under the funnel.
  • the fossil fuel can be solid coal.
  • the length of the combustion chamber defined by the distance from the end wall to the inlet area of the horizontal gas flue is advantageously at least equal to the burnout length of the fossil fuel when the continuous steam generator is operating at full load.
  • This horizontal length of the combustion chamber will generally be at least 80% of the height of the combustion chamber, measured from the top edge of the funnel, if the lower region of the combustion chamber is funnel-shaped, up to the combustion chamber ceiling.
  • the length L (specified in m) of the combustion chamber is advantageous for a particularly favorable utilization of the heat of combustion of the fossil fuel as a function of the steam output M (specified in kg / s) of the continuous steam generator at full load, the burnout time t A (specified in s) of the flame of the fossil fuel and the outlet temperature T BRK (specified in ° C) of the heating gas from the combustion chamber.
  • the naturallaufdampferzeu ⁇ gers at full load for the length L is considered, at a given steam output M of the combustion chamber as proximity of the larger value of the two functions (I) and (II):
  • Ci 8 m / s
  • FIG. 1 schematically shows a fossil-heated continuous steam generator in two-pass design in side view
  • the fossil-heated continuous steam generator 2 according to FIG. 1 is assigned to a power plant, not shown in detail. net, which also includes a steam turbine plant.
  • the continuous steam generator 2 is designed for a steam output at full load of at least 80 kg / s.
  • the steam generated in the continuous-flow steam generator 2 is used to drive the steam turbine, which in turn drives a generator to generate electricity.
  • the current generated by the generator is intended for feeding into a network or an island network.
  • the fossil-heated once-through steam generator 2 comprises a combustion chamber 4 which is constructed in a horizontal design and which is followed by a vertical gas flue 8 on the hot gas side via a horizontal gas flue 6.
  • the lower region of the combustion chamber 4 is formed by a funnel 5 with an upper edge corresponding to the auxiliary line with the end points X and Y. Through the funnel 5, when the continuous steam generator is operating, 2 ashes of the fossil fuel B can be discharged into a deashing device 7 arranged underneath.
  • the surrounding walls 9 of the combustion chamber 4 are formed from vertically arranged evaporator tubes 10 welded to one another in a gastight manner, of which a number N can be acted upon in parallel with flow medium S.
  • a peripheral wall 9 of the combustion chamber 4 is the end wall 11.
  • the side walls 12 of the horizontal gas flue 6 and 14 of the vertical gas flue 8 are formed from vertically arranged steam generator tubes 16 and 17, which are welded together in a gastight manner. A number of steam generator tubes 16 and 17 can each be acted upon in parallel with flow medium S.
  • An inlet header system 18 for flow medium S is connected upstream of a number of the evaporator tubes 10 of the combustion chamber 4 on the flow medium side and an outlet header system 20 is connected downstream.
  • the entry collector system 18 comprises a number of parallel entry collectors.
  • a line system 19 is provided for supplying flow medium S into the inlet header system 18 of the evaporator tubes 10.
  • the line system 19 comprises several parallel switched lines, each of which is connected to one of the entry collectors of the entry collector system 18.
  • a common inlet collector system 21 is connected upstream of the steam generator tubes 16 of the side walls 12 of the horizontal gas flue 6, which can be loaded with flow medium S, and a common outlet collector system 22 is connected downstream.
  • a line system 19 is also provided for supplying flow medium S into the inlet header system 21 of the steam generator tubes 16.
  • the line system here also comprises a plurality of lines connected in parallel, each of which is connected to one of the inlet headers of the inlet header system 21.
  • This configuration of the continuous-flow steam generator 2 with inlet header systems 18, 21 and outlet header systems 20, 22 enables a particularly reliable pressure compensation between the evaporator tubes 10 of the combustion chamber 4 connected in parallel or the steam generator tubes 16 of the horizontal gas flue 6 connected in parallel that in each case all the evaporator or steam generator tubes 10 and 16 connected in parallel have the same total pressure loss.
  • the evaporator tubes 10 have an inner tube diameter D and on their inner side fins 40 which form a kind of multi-start thread and have a fin height C.
  • the pitch angle ⁇ between a plane 42 perpendicular to the pipe axis and the flanks 44 of the ribs 40 arranged on the inside of the pipe is less than 55 °.
  • the once-through steam generator 2 is adapted to the different degrees of heating of the evaporator tubes 10.
  • This design of the evaporator tubes 10 of the combustion chamber 4 ensures in a particularly reliable manner that temperature differences in the flow medium S when they exit the evaporator tubes 10 are kept particularly small.
  • part of the evaporator tubes 10 are equipped with throttling devices, which are not shown in the drawing.
  • the throttling devices are designed as perforated orifices reducing the pipe inner diameter D at one point and, when the continuous steam generator 2 is in operation, reduce the throughput of the flow medium S in less-heated evaporator pipes 10, as a result of which the throughput of the flow medium S is adapted to the heating.
  • one or more lines of the line system 19 are equipped with throttle devices, in particular throttle fittings.
  • Adjacent evaporator or steam generator tubes 10, 16, 17 are welded together in a gas-tight manner on their longitudinal sides via fins in a manner not shown in the drawing.
  • the heating of the evaporator or steam generator tubes 10, 16, 17 can be influenced by a suitable choice of the fin width.
  • the respective fin width is therefore adapted to a heating profile which can be predetermined on the hot gas side and which depends on the position of the respective evaporator or steam generator tubes 10, 16, 17 in the continuous-flow steam generator 2.
  • the heating profile can be a typical heating profile determined from empirical values or be a rough estimate.
  • the design of the evaporator tubes 10 is selected with regard to their internal fins, their fin connection to adjacent evaporator tubes 10 and their inner tube diameter D such that, despite different heating, all evaporator tubes 10 have approximately the same outlet temperatures of the flow medium S and sufficient cooling of all evaporator tubes 10 for all operating states of the continuous-flow steam generator 2 is guaranteed. Less heating of some evaporator tubes 10 during operation of the continuous steam generator 2 is additionally taken into account by the installation of throttle devices.
  • the inner tube diameter D of the evaporator tubes 10 in the combustion chamber 4 are selected as a function of their respective position in the combustion chamber 4.
  • Evaporator tubes 10, which are exposed to greater heating during operation of the continuous steam generator 2 have a larger inner tube diameter D than evaporator tubes 10, which are heated to a lesser extent during operation of the continuous steam generator 2.
  • Another measure to adapt the flow through the evaporator tubes 10 with the flow medium S to the heating is the installation of throttle devices in a part of the evaporator pipes 10 and / or in the line system 19 provided for the supply of flow medium S.
  • the heating to the throughput of the To adapt flow medium S through the evaporator tubes 10, the fin width can be selected depending on the position of the evaporator tubes 10 in the combustion chamber 4. All of the measures mentioned have an effect in spite of greatly differing heating of the individual
  • Evaporator tubes 10 have approximately the same specific heat absorption of the flow medium S guided in the evaporator tubes 10 during operation of the continuous-flow steam generator 2 and thus only slight temperature differences of the flow medium S at their outlet.
  • the internal fins of the evaporator tubes 10 are designed such that a particularly reliable cooling of the evaporator tubes 10 is ensured in spite of different heating and flow through with flow medium S in all load states of the continuous steam generator 2.
  • the horizontal gas flue 6 has a number of superheater heating surfaces 23 designed as bulkhead heating surfaces, which are arranged in a hanging construction approximately perpendicular to the main flow direction 24 of the heating gas G and the pipes of which are connected in parallel for flow through the flow medium S.
  • the superheater heating surfaces 23 are predominantly convectively heated and are connected downstream of the evaporator tubes 10 of the combustion chamber 4 on the flow medium side.
  • the vertical gas flue 8 has a number of convection heating surfaces 26 which can be heated predominantly by convection and which are formed from tubes arranged approximately perpendicular to the main flow direction 24 of the heating gas G. These tubes are each connected in parallel for flow through the flow medium S.
  • an economizer 28 is arranged in the vertical throttle cable 8.
  • the vertical gas flue 8 merges into a further heat exchanger, for example one Air preheater and from there via a dust filter into a chimney.
  • the components downstream of the vertical throttle cable 8 are not shown in the drawing.
  • the continuous steam generator 2 is horizontal
  • Combustion chamber 4 is designed with a particularly low overall height and can therefore be set up with particularly little production and assembly effort.
  • the combustion chamber 4 of the once-through steam generator 2 has a number of burners 30 for fossil fuel B, which are arranged on the end wall 11 of the combustion chamber 4 at the level of the horizontal gas flue 6.
  • the fossil fuel B can be solid fuels, especially coal.
  • the length L of the combustion chamber 4 is selected such that it exceeds the burnout length of the fossil fuel B during full load operation of the continuous steam generator 2.
  • the length L is the distance from the end wall 11 of the combustion chamber 4 to the inlet area 32 of the horizontal gas flue 6.
  • the burnout length of the fossil fuel B is defined as the heating gas speed in the horizontal direction at a specific mean heating gas temperature multiplied by the burnout time t A of the flame F. of the fossil fuel B.
  • the maximum burn-out length for the respective continuous steam generator 2 results when the respective continuous steam generator 2 is operating at full load.
  • the burn-out time t A of the flame F of the fuel B is in turn the time it takes, for example, a medium-sized coal dust grain to completely burn out at a specific medium Heating gas temperature required.
  • the length L (specified in m) of the combustion chamber 4 is dependent on the outlet temperature T BRK (specified in ° C.) of the heating gas G from the combustion chamber 4, the burnout time t A (specified in s) of the flame F of the fossil fuel B and the steam output M (specified in kg / s) of the once-through steam generator 2 at full load are selected appropriately.
  • This horizontal length L of the combustion chamber 4 is at least 80% of the height H of the combustion chamber 4.
  • the height H is marked from the upper edge of the funnel 5 of the combustion chamber 4, in FIG. 1 by the auxiliary line with the end points X and Y, to Combustion chamber ceiling measured.
  • the length L of the combustion chamber 4 is approximately determined by the functions (I) and (II):
  • the evaporator tube 50 is an evaporator tube 10 directly welded to the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 Enclosure wall 9 of the combustion chamber 4 and the evaporator tube 52 a directly adjacent evaporator tube 10 of the enclosure wall 9 of the combustion chamber 4.
  • the steam generator tube 54 is a steam generator tube 16 of the horizontal gas flue 6 welded directly to the enclosure wall 9 of the combustion chamber 4, and the steam generator tube 56 is one this directly adjacent steam generator tube 10 of the side wall 12 of the horizontal gas flue 6.
  • the evaporator tube 50 only enters this peripheral wall 9 above the entry section E of the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4.
  • the evaporator tube 50 is connected on the input side to the economizer 26 via the line system 19. This results in a venting of the evaporator tube 50 before the continuous steam generator 2 is started up, and thus a particularly reliable flow through the latter.
  • the evaporator tube 50 is initially provided for guiding the flow medium S from top to bottom. Then the guidance of the evaporator tube 50 in the immediate vicinity of the inlet header system 18 changes by 180 °, so that the flow medium S in the evaporator tube 50 can then flow from bottom to top.
  • the evaporator tube 50 is laterally offset in the peripheral wall 9 by one tube pitch - in the direction of the burners 30.
  • the evaporator tube 50 is thus guided in the last section in vertical alignment with the first section of the evaporator tube 50.
  • the steam generator tube 54 of the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 is only guided outside the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 after it has left the inlet header system 21.
  • the steam generator tube 54 only enters the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 above the point at which the evaporator tube 50 is continued offset to one side.
  • At the connection 36 between the peripheral wall 9 of the The combustion chamber 4 and the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 thus include the lower part of the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4 and the upper part of the side wall 12 of the horizontal gas flue 6.
  • the evaporator tube 52 and the steam generator tube 56 are like the other evaporator tubes 10 and .
  • Steam generator tubes 16 are guided vertically in the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4 or in the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 and connected on the inlet side to the inlet header system 18 or 21 and on the outlet side to the outlet header system 20 or 22.
  • FIG. 5 Another possible embodiment for the connecting section Z of the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4 to the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 is shown in FIG. 5.
  • the evaporator tube 50 connected on the input side via the line system 19 to the economizer 26 enters the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4, offset by one tube pitch above the inlet section E.
  • offset by a pipe pitch means that the entry of the evaporator pipe 50 into the surrounding wall 9 of FIG. 5
  • Combustion chamber 4 takes place a tube position away from the connection 36 of the combustion chamber 4 with the horizontal gas flue 6.
  • the guidance of the evaporator tube 50 changes in the immediate vicinity of the inlet header system 18 by 90 °, and the guidance of the evaporator tube 50 takes place outside the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4 in the direction of the side wall 12 of the horizontal gas flue 6.
  • Before entering the side wall 12 of the Horizontal throttle cable 6 changes the guidance of the evaporator tube 50 again by 90 ° in the direction of the outlet header system 22.
  • the evaporator tube 50 is guided one tube position away from the connection 36 of the combustion chamber 4 with the horizontal gas flue 6 vertically in the side wall 12 of the horizontal gas flue 6.
  • the guide of the evaporator tube 52 nestles against the guide of the evaporator tube 50.
  • the evaporator tube 52 enters the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4 below the inlet of the evaporator tube 50 and is connected on the input side to the economizer 28 via the line system 19.
  • the entry of the evaporator tube 52 takes place in the tube position which borders on the connection 36 of the combustion chamber 4 with the horizontal gas flue 6.
  • the evaporator tube 52 is guided vertically from top to bottom. In the immediate vicinity of the inlet header system 18 there is a change in the guidance of the evaporator tube 52 by 90 ° in the direction of the side wall 12 of the horizontal throttle cable 6.
  • the evaporator tube 52 leaves the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 above the height of the entry of the evaporator tube 52 into the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4, in order to be guided in a vertical direction above the entrance of the evaporator tube 52 in the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4, namely in more vertical Alignment with the entry of the evaporator tube 52.
  • the last section of the evaporator tube 52 is thus in vertical alignment with the first section of the evaporator tube 50.
  • Both the evaporator tube 50 and the evaporator tube 52 are connected on the input side to the line system 19 between the economizer 28 and the inlet header system 18 and on the outlet side to the outlet header system 20.
  • the steam generator tube 54 is connected on the inlet side to the inlet header system 21. After the exit of the steam generator tube 54
  • the steam generator tube 54 from the inlet header system 21, the steam generator tube 54 is guided outside the horizontal gas flue 6. Above the change of the evaporator tube 50 from the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 into the peripheral wall 9 of the combustion chamber 4, the steam generator tube 54 enters the side wall 12 of the horizontal gas flue 6. The last section of the steam generator tube 54 guided in the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 is guided along the connection 36 of the combustion chamber 4 with the horizontal gas flue 6. The side wall 12 of the horizontal gas flue 6 is thus formed on the connection 36 in the lower part by the evaporator tube 50 and in the upper part by the steam generator tube 54.
  • the steam generator tube 56 is also connected on the inlet side in FIG. 5 to the inlet header system 21.
  • the steam generator tube 56 is initially guided outside the horizontal gas flue 6.
  • the steam generator tube 56 only enters the side wall 12 of the horizontal gas flue 6 above the point at which the evaporator tube 50 has shifted its guide from a pipe position to the connection 36 to a guide directly adjacent to the connection 36.
  • the steam generator tubes 54 and 56 are each connected on the outlet side to the outlet collector system 22.
  • U 3 describes the temperature profile of the part of the specially guided evaporator tube 50 through which the flow flows from bottom to top and U 4 describes the temperature profile of the part of the evaporator tube 52 through which the flow passes from bottom to top of the surrounding wall 9 of the combustion chamber 4.
  • U 4 describes the temperature profile of the part of the evaporator tube 52 through which the flow passes from bottom to top of the surrounding wall 9 of the combustion chamber 4.
  • the burners 30 are supplied with fossil fuel B, preferably coal in solid form.
  • the flames F of the burner 30 are aligned horizontally. Due to the design of the combustion chamber 4, a flow of the heating gas G generated during the combustion is generated in an approximately horizontal main flow direction 24. This passes through the horizontal gas flue 6 into the vertical gas flue 8 oriented approximately towards the floor and leaves it in the direction of the chimney (not shown in more detail).
  • Flow medium S entering the economizer 28 enters the inlet collector system 18 of the evaporator tubes 10 of the combustion chamber 4 of the continuous-flow steam generator 2.
  • the resulting steam or a water-steam mixture is collected in the outlet collector system 20 for flow medium S. From there, the steam or the water-steam mixture reaches the superheater heating surfaces 23 of the horizontal gas duct 6 via the walls of the horizontal gas flue 6 and the vertical gas flue 8. In the superheater heating surfaces 23, the steam is further overheated, which is then used, for example by the drive a steam turbine.

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Abstract

Ein Durchlaufdampferzeuger (2) weist eine Brennkammer (4) mit Verdampferrohren (10) für fossilen Brennstoff (B) auf, der heizgasseitig über einen Horizontalgaszug (6) ein Vertikalgaszug (8) nachgeschaltet ist. Beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers sollen nun Temperaturunterschiede in einem Verbindungsabschnitt (Z), der den Austrittsbereich (34) der Brennkammer (4) und den Eintrittsbereich (32) des Horizontalgaszugs (6) umfaßt, besonders gering gehalten sein. Hierzu ist von einer Mehrzahl von parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Verdampferrohren (10) eine Anzahl von Verdampferrohren (10) schleifenförmig in dem Verbindungsabschnitt (Z) geführt.

Description

Beschreibung
Fossilbeheizter Durchlaufdampferzeuger
Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchlaufdampferzeuger , der eine Brennkammer für fossilen Brennstoff aufweist, der heizgasseitig über einen Horizontalgaszug ein Vertikalgaszug nachgeschaltet ist, wobei die ümfassungswände der Brennkammer aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten Verdampferrohren gebildet sind.
Bei einer Kraftwerksanlage mit einem Dampferzeuger wird der Energiegehalt eines Brennstoffs zur Verdampfung von einem Strömungsmedium im Dampferzeuger genutzt. Dabei wird das Strömungsmedium üblicherweise in einem Verdampferkreislauf geführt. Der durch den Dampferzeuger bereitgestellte Dampf wiederum kann beispielsweise für den Antrieb einer Dampfturbine und/oder für einen angeschlossenen externen Prozeß vorgesehen sein. Treibt der Dampf eine Dampfturbine an, so wird über die Turbinenwelle der Dampfturbine üblicherweise ein Generator oder eine Arbeitsmaschine betrieben. Im Falle eines Generators kann der durch den Generator erzeugte Strom zur ' Einspeisung in ein Verbund- und/oder Inselnetz vorgesehen sein.
Der Dampferzeuger kann dabei als Durchlaufdampferzeuger ausgebildet sein. Ein Durchlaufdampferzeuger ist aus dem Aufsatz „Verdampferkonzepte für Benson-Da pferzeuger" von J. Franke, W. Köhler und E. ittchow, veröffentlicht in VGB Kraftwerks- technik 73 (1993), Heft 4, S. 352-360, bekannt. Bei einem
Durchlaufdampferzeuger führt die Beheizung von als Verdampferrohren vorgesehenen Dampferzeugerrohren zu einer Verdampfung des Strömungsmediums in den Dampferzeugerrohren in einem einmaligen Durchlauf.
Durchlaufdampferzeuger werden üblicherweise mit einer Brennkammer in vertikaler Bauweise ausgeführt. Dies bedeutet, daß die Brennkammer für eine Durchstromung des beheizenden Mediums oder Heizgases in annähernd vertikaler Richtung ausgelegt ist. Heizgasseitig kann der Brennkammer dabei ein Horizontalgaszug nachgeschaltet sein, wobei beim Übergang von der Brennkammer in den Horizontalgaszug eine Umlenkung des Heiz- gasstroms in eine annähernd horizontale Stromungsrichtung erfolgt. Derartige Brennkammern erfordern jedoch im allgemeinen aufgrund der temperaturbedingten Langenanderungen der Brennkammer ein Gerüst, an dem die Brennkammer aufgehängt wird. Dies bedingt einen erheblichen technischen Aufwand bei der Herstellung und Montage des Durchlaufdampferzeugers, der um so großer ist, j e großer die Bauhohe des Durchlaufdampferzeugers ist. Dies ist insbesondere bei Durchlaufdampferzeugern der Fall, die für eine Dampfleistung von mehr als 80 kg/s be Vollast ausgelegt sind.
Ein Durchlaufdampferzeuger unterliegt keiner Druckbegrenzung, so daß Frischdampfdrucke weit über dem kritischen Druck von Wasser (pkn = 221 bar) - wo es nur noch einen geringen Dich- teunterschied gibt zwischen flussigkeitsahnlichem und dampf- ahnlichem Medium - möglich sind. Ein hoher Frischdampfdruck begünstigt einen hohen thermischen Wirkungsgrad und somit niedrige C02-Emιssιonen eines fossilbeheizten Kraftwerks, das beispielsweise mit Steinkohle oder auch mit Braunkohle in fe- ster Form als Brennstoff befeuert sein kann.
Ein besonderes Problem stellt die Auslegung der Umfassungswand des Gaszuges oder Brennkammer des Durchlaufdampferzeugers im Hinblick auf die dort auftretenden Rohrwand- oder Ma- terialtemperaturen dar. Im unterkritischen Druckbereich bis etwa 200 bar wird die Temperatur der Umfassungswand der Brennkammer im wesentlichen von der Hohe der Sattigungstempe- ratur des Wassers bestimmt, wenn eine Benetzung der In- nenoberflache der Verdampferrohre sichergestellt werden kann. Dies wird beispielsweise durch die Verwendung von Verdampferrohren erzielt, die auf ihrer Innenseite eine Oberflachenstruktur aufweisen. Dazu kommen insbesondere innenberippte Verdampferrohre in Betracht, deren Einsatz in einem Durchlaufdampferzeuger beispielsweise aus dem oben zitierten Aufsatz bekannt ist. Diese sogenannten Rippenrohre, d.h. Rohre mit einer berippten Innenoberflache, haben einen besonders guten Wärmeübergang von der Rohrinnenwand zum Stromungsmedium.
Erfahrungsgemäß laßt es sich nicht vermeiden, daß beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers Warmespannungen zwischen benachbarten Rohrwanden unterschiedlicher Temperatur auftreten, wenn diese miteinander verschweißt sind. Dies ist insbesondere bei dem Verbindungabschnitt der Brennkammer mit dem ihr nachgeschalteten Horizontalgaszug der Fall, also zwischen Verdampferrohren des Austrittsbereichs der Brennkammer und Dampferzeugerrohren des Eintrittsbereichs des Horizontalgas- zugs. Durch diese Warmespannungen kann die Lebensdauer des Durchlaufdampferzeugers deutlich verkürzt werden, und im Extremfall können sogar Rohrreißer entstehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen fossilbeheizten Durchlaufdampferzeuger der oben genannten Art anzugeben, der einen besonders geringen Herstellungs- und Montageaufwand erfordert, und bei dessen Betrieb außerdem Temperaturunterschiede an der Verbindung der Brennkammer mit dem ihr nachgeschalteten Horizontalgaszug gering gehalten sind. Dies soll insbesondere für die einander unmittelbar oder mittelbar benachbarten Verdampferrohre der Brennkammer und Dampferzeugerrohre des der Brennkammer nachgeschalteten Horizontalgaszugs der Fall sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß gelost, indem der Durchlaufdampferzeuger eine Brennkammer mit einer Anzahl von in der Hohe des Horizontalgaszugs angeordneten Brennern aufweist, wobei eine Mehrzahl der Verdampferrohre jeweils paral- lel mit Stromungsmedium beaufschlagbar ist, und wobei in einem Verbindungsabschnitt, der den Austrittsbereich der Brennkammer und den Eintrittsbereich des Horizontalgaszugs umfaßt, eine Anzahl der parallel mit Strömungsmedium beaufschlagbaren Verdampferrohre schleifenförmig geführt ist.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß ein mit beson- ders geringem Herstellungs- und Montageaufwand erstellbarer Durchlaufdampferzeuger eine mit einfachen Mitteln ausführbare Aufhängekonstruktion aufweisen sollte. Ein mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand zu erstellendes Gerüst für die Aufhängung der Brennkammer kann dabei einhergehen mit ei- ner besonders geringen Bauhöhe des Durchlaufdampferzeugers . Eine besonders geringe Bauhöhe des Durchlaufdampferzeugers ist erzielbar, indem die Brennkammer in horizontaler Bauweise ausgeführt ist. Hierzu sind die Brenner in der Höhe des Horizontalgaszugs in der Brennkammerwand angeordnet. Somit strömt beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers das Heizgas in annähernd horizontaler Hauptströmungsrichtung durch die Brennkammer.
Beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers mit der horizontalen Brennkammer sollten außerdem an der Verbindung der Brennkammer mit dem Horizontalgaszug Temperaturunterschiede besonders gering sein, um vorzeitige Materialermüdungen als Folge von Wärmespannungen zuverlässig zu vermeiden. Diese Temperaturunterschiede sollten insbesondere zwischen einander unmittelbar oder mittelbar benachbarten Verdampferrohren der Brennkammer und Dampferzeugerrohren des Horizontalgaszugs besonders gering sein, damit im Austrittsbereich der Brennkammer und im Eintrittsbereich des Horizontalgaszugs Materialermüdungen als Folge von Wärmespannungen besonders zuverlässig verhindert sind.
Der mit Strömungsmedium beaufschlagte Eintrittsabschnitt der Verdampferrohre weist nun aber beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers eine vergleichsweise geringere Temperatur auf als der Eintrittsabschnitt der Dampferzeugerrohre des der
Brennkammer nachgeschalteten Horizontalgaszugs. In die Verdampferrohre tritt nämlich vergleichsweise kaltes Strömungs- medium ein im Gegensatz zu dem heißen Stromungsmedium, das n die Dampferzeugerrohre des Horizontalgaszugs eintritt. Also sind die Verdampferrohre beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers im Eintrittsabschnitt kalter als die Dampferzeuger- röhre im Eintrittsabschnitt des Horizontalgaszugs. Damit sind an der Verbindung zwischen der Brennkammer und dem Horizontalgaszug Materialerm dungen als Folge von Warmespannungen zu erwarten.
Tritt nun aber in den Eintrittsabschnitt der Verdampferrohre der Brennkammer nicht kaltes sondern vorgewärmtes Stromungsmedium ein, so wird auch der Temperaturunterschied zwischen dem Eintrittsabschnitt der Verdampferrohre und dem Eintrittsabschnitt der Dampferzeugerrohre nicht mehr so groß ausfallen, wie dies bei einem Eintritt von kaltem Stromungsmedium in die Verdampferrohre der Fall wäre. Wenn also das Stromungsmedium erst in einem ersten Verdampferrohr gefuhrt wird, das von der Verbindung der Brennkammer mit dem Horizontalgaszug weiter entfernt angeordnet ist als ein zweites Ver- dampferrohr, und dann in dieses zweite Verdampferrohr eingeleitet wird, so tritt beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers durch Beheizung vorgewärmtes Stromungsmedium in das zweite Verdampferrohr ein. Die aufwendige Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Verdampferrohr kann entfallen, wenn ein Verdampferrohr einen Einlaß für Stromungsmedium inmitten der Umfassungswand der Brennkammer aufweist. Denn dann kann dieses Verdampferrohr zunächst von oben nach unten und dann von unten nach oben in der Brennkammer gefuhrt sein. Damit erfolgt beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers durch Beheizung eine Vorwarmung des Stromungsmediums in dem von oben nach unten geführten Abschnitt des Verdampferrohrs, bevor das Stromungsmedium in den sogenannten Eintrittsabschnitt der Verdampferrohre im unteren Bereich der Brennkammer eintritt. Als besonders gunstig erweist es sich hierbei, wenn eine Anzahl der parallel mit Stromungsmedium beaufschlagbaren Verdampferrohre schleifenförmig in der jeweiligen Umfassungswand der Brennkammer gefuhrt ist. Die Seitenwände des Horizontalgaszugs und/oder des Vertikalgaszugs sind vorteilhafterweise aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, jeweils parallel mit Strömungsmedium beaufschlagbaren Dampferzeugerrohren gebildet.
Vorteilhafterweise ist jeweils einer Anzahl von parallel geschalteten Verdampferrohren der Brennkammer ein gemeinsames Eintrittssammler-System vorgeschaltet und ein gemeinsames Austrittssammler-System für Strömungsmedium nachgeschaltet. Ein in dieser Ausgestaltung ausgeführter Durchlaufdampferzeuger ermöglicht nämlich einen zuverlässigen Druckausgleich zwischen einer Anzahl von parallel mit Strömungsmedium beaufschlagbaren Verdampferrohren, so daß jeweils alle parallel geschalteten Verdampferrohre zwischen dem Eintrittssammler- System und dem Austrittssammler-System den gleichen Gesamtdruckverlust aufweisen. Dies bedeutet, daß bei einem mehrbeheizten Verdampferrohr im Vergleich zu einem minderbeheizten Verdampferrohr der Durchsatz steigen muß. Dies gilt auch für die parallel mit Strömungsmedium beaufschlagbaren Dampferzeu- gerrohre des Horizontalgaszugs oder des Vertikalgaszugs, denen vorteilhafterweise ein gemeinsames Eintrittssammler-System für Strömungsmedium vorgeschaltet und ein gemeinsames Austrittssammler-System für Strömungsmedium nachgeschaltet ist.
Die Verdampferrohre der Stirnwand der Brennkammer sind vorteilhafterweise parallel mit Strömungsmedium beaufschlagbar und den Verdampferrohren der Umfassungswände, die die Seitenwände der Brennkammer bilden, strömungsmediumsseitig vorge- schaltet. Dadurch ist eine besonders günstige Kühlung der stark beheizten Stirnwand der Brennkammer gewährleistet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Rohrinnendurchmesser einer Anzahl der Verdampferrohre der Brennkammer abhängig von der jeweiligen Position der Verdampferrohre in der Brennkammer gewählt. Auf diese Weise sind die Verdampferrohre in der Brennkammer an ein heizgasseitig vorgebbares Beheizungsprofil anpaßbar. Mit dem hierdurch bewirkten Einfluß auf die Durchstromung der Verdampferrohre sind besonders zuverlässig Temperaturunterschiede des Stro- mungsmed ums am Austritt aus den Verdampferrohren der Brenn- kammer besonders gering gehalten.
Für eine besonders gute Wärmeübertragung von der Warme der Brennkammer auf das in den Verdampferrohren geführte Stromungsmedium weist vorteilhafterweise eine Anzahl der Verdamp- ferrohre auf ihrer Innenseite jeweils ein mehrgängiges Gewinde bildende Rippen auf. Dabei ist vorteilhafterweise ein Steigungswinkel α zwischen einer zur Rohrachse senkrechten Ebene und den Flanken der auf der Rohrinnenseite angeordneten Rippen kleiner als 60°, vorzugsweise kleiner als 55°.
In einem beheizten, als Verdampferrohr ohne Innenberippung, einem sogenannten Glattrohr, ausgeführten Verdampferrohr kann nämlich von einem bestimmten Dampfgehalt an die für einen besonders guten Wärmeübergang erforderliche Benetzung der Rohr- wand nicht mehr aufrechterhalten werden. Bei fehlender Benetzung kann eine stellenweise trockene Rohrwand vorliegen. Der Übergang zu einer derartigen trockenen Rohrwand fuhrt zu einer sogenannten Warmeubergangskrise mit verschlechtertem War- meübergangsverhalten, so daß im allgemeinen die Rohrwandtem- peraturen an dieser Stelle besonders stark ansteigen. In einem innenberippten Verdampferrohr tritt aber nun im Vergleich zu einem Glattrohr diese Krise des Wärmeübergangs erst bei einem Dampfmassengehalt > 0,9, also kurz vor dem Ende der Verdampfung, auf. Das ist auf den Drall zurückzufuhren, den die Strömung durch die spiralförmigen Rippen erfahrt. Aufgrund der unterschiedlichen Zentrifugalkraft wird der Wasser- vom Dampfanteil separiert und an die Rohrwand transportiert. Dadurch wird die Benetzung der Rohrwand bis zu hohen Dampfgehalten aufrechterhalten, so daß am Ort der Warmeubergangs- krise bereits hohe Stromungsgeschwindigkeiten vorliegen. Das bewirkt trotz Warmeubergangskrise einen relativ guten Wärmeübergang und als Folge niedrige Rohrwandtemperaturen. Eine Anzahl der Verdampferrohre der Brennkammer weist vorteilhafterweise Mittel zum Reduzieren des Durchflusses des Strömungsmediums auf. Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn die Mittel als Drosseleinrichtungen ausgebildet sind. Drosseleinrichtungen können beispielsweise Einbauten in die Verdampferrohre sein, die an einer Stelle im Inneren des jeweiligen Verdampferrohrs den Rohrinnendurchmesser verkleinern. Dabei erweisen sich auch Mittel zum Reduzieren des Durchflusses in einem mehrere parallele Leitungen umfassenden Leitungssystem als vorteilhaft, durch das den Verdampferrohren der Brennkammer Strömungsmedium zuführbar ist. Dabei kann das Leitungssystem auch einem Eintrittssammler-System von parallel mit Strömungsmedium beaufschlagbaren Verdampferrohren vorgeschaltet sein. In einer Leitung oder in mehreren Leitungen des Leitungssystems können dabei beispielsweise
Drosselarmaturen vorgesehen sein. Mit solchen Mitteln zur Reduzierung des Durchflusses des Strömungsmediums durch die Verdampferrohre läßt sich eine Anpassung des Durchsatzes des Strömungsmediums durch einzelne Verdampferrohre an deren je- weilige Beheizung in der Brennkammer herbeiführen. Dadurch sind zusätzlich Temperaturunterschiede des Strömungsmediums am Austritt der Verdampferrohre besonders zuverlässig besonders gering gehalten.
Benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre sind an ihren Längsseiten vorteilhafterweise über Metallbänder, sogenannte Flossen, gasdicht miteinander verschweißt. Diese Flossen können im Herstellungsverfahren der Rohre bereits fest mit den Rohren verbunden sein und mit diesen eine Einheit bilden. Diese aus einem Rohr und Flossen gebildete Einheit wird auch als Flossenrohr bezeichnet. Die Flossenbreite beeinflußt den Wärmeeintrag in die Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre . Daher ist die Flossenbreite vorzugsweise abhängig von der Position der jeweiligen Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre im Durchlaufdampferzeuger an ein heizgasseitig vorgebbares Beheizungsprofil angepaßt. Als Beheizungsprofil kann dabei ein aus Erfahrungswerten ermitteltes typisches Beheizungsprofil oder auch eine grobe Abschätzung, wie beispielsweise ein stufenförmiges Beheizungsprofil, vorgegeben sein. Durch die geeignet gewählten Flossenbreiten ist auch bei stark unterschiedlicher Beheizung verschiedener Verdampfer- bzw. Dampf- erzeugerrohre ein Warmeeintrag in alle Verdampfer- bzw.
Dampferzeugerrohre derart erreichbar, daß Temperaturunterschiede des Stromungsmediums am Austritt aus den Verdampferbzw. Dampferzeugerrohren besonders gering gehalten sind. Auf diese Weise sind vorzeitige Materialermüdungen als Folge von Warmespannungen zuverlässig verhindert. Dadurch weist der
Durchlaufdampferzeuger eine besonders lange Lebensdauer auf.
In dem Horizontalgaszug sind vorteilhafterweise eine Anzahl von Uberhitzerheizflachen angeordnet, die annähernd senkrecht zur Hauptstromungsrichtung des Heizgases angeordnet und deren Rohre für eine Durchstromung des Stromungsmediums parallel geschaltet sind. Diese in hängender Bauweise angeordneten, auch als Schottheizflächen bezeichneten Überhitzerheizflächen werden überwiegend konvektiv beheizt und sind strömungsmedi- umseitig den Verdampferrohren der Brennkammer nachgeschaltet. Hierdurch ist eine besonders gunstige Ausnutzung der Heizgaswärme gewährleistet.
Vorteilhafterweise weist der Vertikalgaszug eine Anzahl von Konvektionsheizflachen auf, die aus annähernd senkrecht zur Hauptstromungsrichtung des Heizgases angeordneten Rohren gebildet sind. Diese Rohre einer Konvektionsheizfl che sind für eine Durchstromung des Stromungsmediums parallel geschaltet. Auch diese Konvektionsheizflachen werden überwiegend konvek- tiv beheizt.
Um weiterhin eine besonders vollständige Ausnutzung der Warme des Heizgases zu gewahrleisten, weist der Vertikalgaszug vorteilhafterweise einen Economizer auf.
Vorteilhafterweise sind die Brenner an der Stirnwand der Brennkammer angeordnet, also an derjenigen Seitenwand der Brennkammer, die der Abstromoffnung zum Horizontalgaszug gegenüberliegt. Ein derartig ausgebildeter Durchlaufdampferzeuger ist auf besonders einfache Weise an die Ausbrandlange des fossilen Brennstoffs anpaßbar. Unter Ausbrandlange des fossi- len Brennstoffs ist dabei die Heizgasgeschwindigkeit in horizontaler Richtung bei einer bestimmten mittleren Heizgastemperatur multipliziert mit der Ausbrandzeit tA der Flamme des fossilen Brennstoffs zu verstehen. Die für den jeweiligen Durchlaufdampferzeuger maximale Ausbrandlange ergibt sich da- bei bei der Dampfleistung M bei Vollast des Durchlaufdampferzeugers, dem sogenannten Vollastbetrieb. Die Ausbrandzeit tÄ der Flamme des fossilen Brennstoffs wiederum ist die Zeit, die beispielsweise ein Kohlenstaubkorn mittlerer Große benotigt, um bei einer bestimmten mittleren Heizgastemperatur vollständig auszubrennen.
Vorteilhafterweise ist der untere Bereich der Brennkammer als Trichter ausgebildet. Auf diese Weise kann beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers bei der Verbrennung des fossilen Brennstoffs anfallende Asche besonders einfach abgeführt werden, beispielsweise in eine unter dem Trichter angeordnete Entaschungseinrichtung. Bei dem fossilen Brennstoff kann es sich dabei um Kohle in fester Form handeln.
Um Materialschäden und eine unerwünschte Verschmutzung des
Horizontalgaszuges, beispielsweise aufgrund des Eintrags von schmelzflüssiger Asche einer hohen Temperatur, besonders gering zu halten, ist die durch den Abstand von der Stirnwand zum Eintrittsbereich des Horizontalgaszuges definierte Lange der Brennkammer vorteilhafterweise mindestens gleich der Ausbrandlange des fossilen Brennstoffs beim Vollastbetrieb des Durchlaufdampferzeugers . Diese horizontale Lange der Brennkammer wird im allgemeinen mindestens 80 % der Hohe der Brennkammer betragen, gemessen von der Trichteroberkante, wenn der untere Bereich der Brennkammer trichterförmig ausgeführt ist, bis zur Brennkammerdecke. Die Länge L (angegeben in m) der Brennkammer ist für eine besonders günstige Ausnutzung der Verbrennungswärme des fossilen Brennstoffs vorteilhafterweise als Funktion der Dampfleistung M (angegeben in kg/s) des Durchlaufdampferzeugers bei Vollast, der Ausbrandzeit tA (angegeben in s) der Flamme des fossilen Brennstoffs und der Austrittstemperatur TBRK (angegeben in °C) des Heizgases aus der Brennkammer gewählt. Dabei gilt bei gegebener Dampfleistung M des Durchlaufdampferzeu¬ gers bei Vollast für die Länge L der Brennkammer näherungs- weise der größere Wert der beiden Funktionen (I) und (II) :
L (M, tÄ) = ( d + C2 • M) • tA ( I ) und
L (M, TBRK ) = ( C3 ■ TBRK + C4 ) M + C5 ( TBRK) 2 + C6 ■ TBRK + C7 ( I I ) mit
Ci = 8 m/s und
C2 = 0, 0057 m/kg und
C3 = -1,905 • 10~4 (m • s)/(kg°C) und C = 0,286 (s • m)/kg und
C5 = 3 • 10"4 m/(°C)2 und
C6 = -0,842 m/°C und
C7 = 603,41 m.
Unter „näherungsweise" ist hierbei eine zulässige Abweichung der Länge L der Brennkammer vom durch die jeweilige Funktion definierten Wert um +20%/-10% zu verstehen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, daß durch die schleifenförmige Führung einiger
Verdampferrohre in der Umfassungswand der Brennkammer, Temperaturunterschiede in der unmittelbaren Umgebung der Verbindung der Brennkammer mit dem Horizontalgaszug beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers besonders gering ausfallen. Die durch Temperaturunterschiede zwischen unmittelbar benachbarten Verdampferrohren der Brennkammer und Dampferzeugerrohren des Horizontalgaszugs verursachten Warmespannungen an der Verbindung der Brennkammer mit dem Horizontalgaszug bleiben daher beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers weit unter den Werten, bei denen beispielsweise die Gefahr von Rohrreißern gegeben ist. Damit ist der Einsatz einer horizontalen Brenn- kammer in einem Durchlaufdampferzeuger auch mit vergleichsweise langer Lebensdauer möglich. Durch die Auslegung der Brennkammer für eine annähernd horizontale Hauptstromungsrichtung des Heizgases ist außerdem eine besonders kompakte Bauweise des Durchlaufdampferzeugers gegeben. Dies ermöglicht bei Einbindung des Durchlaufdampferzeugers in ein Kraftwerk mit einer Dampfturbine auch besonders kurze Verbindungsrohre von dem Durchlaufdampferzeuger zu der Dampfturbine.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 schematisch einen fossilbeheizten Durchlaufdampferzeuger in Zweizugbauart in Seitenansicht und
FIG 2 schematisch einen Längsschnitt durch ein einzelnes Verdampferrohr,
FIG 3 ein Koordinatensystem mit den Kurven Ki bis Kβ,
FIG 4 schematisch den Verbindungsabschnitt der Brennkammer mit dem Horizontalgaszug,
FIG 5 schematisch den Verbindungsabschnitt der Brennkammer mit dem Horizontalgaszug und
FIG 6 ein Koordinatensystem mit den Kurven Ux bis U4.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der fossilbeheizbare Durchlaufdampferzeuger 2 gemäß Figur 1 ist einer nicht näher dargestellten Kraftwerksanlage zugeord- net, die auch eine Dampfturbinenanlage umfaßt. Dabei ist der Durchlaufdampferzeuger 2 für eine Dampfleistung bei Vollast von mindestens 80 kg/s ausgelegt. Der im Durchlaufdampferzeuger 2 erzeugte Dampf wird dabei zum Antrieb der Dampfturbine genutzt, die ihrerseits wiederum einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Der durch den Generator erzeugte Strom ist dabei zur Einspeisung in ein Verbund- oder ein Inselnetz vorgesehen.
Der fossilbeheizte Durchlaufdampferzeuger 2 umfaßt eine in horizontaler Bauweise ausgeführte Brennkammer 4, der heiz- gasseitig über einen Horizontalgaszug 6 ein Vertikalgaszug 8 nachgeschaltet ist. Der untere Bereich der Brennkammer 4 ist durch einen Trichter 5 mit einer Oberkante entsprechend der Hilfslinie mit den Endpunkten X und Y gebildet. Durch den Trichter 5 kann beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 Asche des fossilen Brennstoffs B in eine darunter angeordnete Entaschungseinrichtug 7 abgeführt werden. Die Umfassungswände 9 der Brennkammer 4 sind aus gasdicht miteinander ver- schweißten, vertikal angeordneten Verdampferrohren 10 gebildet, von denen eine Anzahl N parallel mit Strömungsmedium S beaufschlagbar ist. Dabei ist eine Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 die Stirnwand 11. Zusätzlich sind auch die Seitenwände 12 des Horizontalgaszugs 6 bzw. 14 des Vertikalgas- zugs 8 aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten Dampferzeugerrohren 16 bzw. 17 gebildet. Dabei sind eine Anzahl der Dampferzeugerrohre 16 bzw. 17 jeweils parallel mit Strömungsmedium S beaufschlagbar.
Einer Anzahl der Verdampferrohre 10 der Brennkammer 4 ist strömungsmediumsseitig ein Eintrittssammler-System 18 für Strömungsmedium S vorgeschaltet und ein Austrittssammler-System 20 nachgeschaltet. Das Eintrittssammler-System 18 umfaßt dabei eine Anzahl von parallelen Eintritsssammlern . Dabei ist zum Zuführen von Strömungsmedium S in das Eintrittssammler- System 18 der Verdampferrohre 10 ein Leitungssystem 19 vorgesehen. Das Leitungssystems 19 umfaßt mehrere parallel ge- schaltete Leitungen, die jeweils mit einem der Eintrittssamm- ler des Eintrittssammler-Systems 18 verbunden sind.
In gleicher Weise ist den parallel mit Strömungsmedium S be- aufschlagbaren Dampferzeugerrohren 16 der Seitenwände 12 des Horizontalgaszugs 6 ein gemeinsames Eintrittssammlersystem 21 vorgeschaltet und ein gemeinsames Austrittssammlersystem 22 nachgeschaltet. Dabei ist zum Zuführen von Strömungsmedium S in das Eintrittssammler-System 21 der Dampferzeugerrohre 16 ebenfalls ein Leitungssystem 19 vorgesehen. Das Leitungssystem umfaßt auch hier mehrere parallel geschaltete Leitungen, die jeweils mit einem der Eintrittssammler des Eintrittssammler-Systems 21 verbunden sind.
Durch diese Ausgestaltung des Durchlaufdampferzeugers 2 mit Eintrittssammler-Systemen 18, 21 und Austrittssammler-Systemen 20, 22 ist ein besonders zuverlässiger Druckausgleich zwischen den parallel geschalteten Verdampferrohren 10 der Brennkammer 4 bzw. den parallel geschalteten Dampferzeuger- röhren 16 des Horizontalgaszugs 6 in der Weise möglich, daß jeweils alle parallel geschalteten Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 10 bzw. 16 den gleichen Gesamtdruckverlust aufweisen. Dies bedeutet, daß bei einem mehr beheizten Verdampferrohr 10 bzw. Dampferzeugerrohr 16 im Vergleich zu einem minderbeheizten Verdampferrohr 10 bzw. Dampferzeugerrohr 16 der Durchsatz steigen muß.
Die Verdampferrohre 10 weisen - wie in Figur 2 dargestellt - einen Rohrinnendurchmesser D und auf ihrer Innenseite Rip- pen 40 auf, die eine Art mehrgängiges Gewinde bilden und eine Rippenhöhe C haben. Dabei ist der Steigungswinkel α zwischen einer zur Rohrachse senkrechten Ebene 42 und den Flanken 44 der auf der Rohrinnenseite angeordneten Rippen 40 kleiner als 55°. Dadurch werden ein besonders hoher Wärmeübergang von den Innenwänden der Verdampferrohre 10 an das in den Verdampferrohren 10 geführte Strömungsmedium S und gleichzeitig besonders niedrige Temperaturen der Rohrwand erreicht. Der Rohrinnendurchmesser D der Verdampferrohre 10 der Brennkammer 4 ist abhängig von der jeweiligen Position der Verdampferrohre 10 in der Brennkammer 4 gewählt. Auf diese Weise ist der Durchlaufdampferzeuger 2 an die unterschiedlich starke Beheizung der Verdampferrohre 10 angepaßt. Diese Auslegung der Verdampferrohre 10 der Brennkammer 4 gewährleistet besonders zuverlässig, daß Temperaturunterschiede des Strömungsmediums S beim Austritt aus den Verdampferrohren 10 besonders gering gehalten sind.
Als Mittel zum Reduzieren des Durchflusses des Strömungsmediums S sind ein Teil der Verdampferrohre 10 mit Drosseleinrichtungen ausgestattet, die in der Zeichnung nicht näher dargestellt sind. Die Drosseleinrichtungen sind als den Rohr- innendurchmesser D an einer Stelle verkleinernde Lochblenden ausgeführt und bewirken beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 eine Reduzierung des Durchsatzes des Strömungsmediums S in minderbeheizten Verdampferrohren 10, wodurch der Durchsatz des Strömungsmediums S der Beheizung angepaßt wird.
Weiterhin sind als Mittel zum Reduzieren des Durchsatzes des Strömungsmediums S in den Verdampferrohren 10 eine oder mehrere nicht näher dargestellte Leitungen des Leitungssystems 19 mit Drosseleinrichtungen, insbesondere Drosselarma- turen, ausgestattet.
Benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 10, 16, 17 sind in nicht näher in der Zeichnung dargestellter Weise an ihren Längsseiten über Flossen gasdicht miteinander ver- schweißt. Durch eine geeignete Wahl der Flossenbreite kann nämlich die Beheizung der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 10, 16, 17 beeinflußt werden. Daher ist die jeweilige Flossenbreite an ein heizgasseitig vorgebbares Beheizungsprofil angepaßt, das von der Position der jeweiligen Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 10, 16, 17 im Durchlaufdampferzeuger 2 abhängt. Das Beheizungsprofil kann dabei ein aus Erfahrungswerten ermitteltes typisches Beheizungsprofil oder auch eine grobe Abschätzung sein. Dadurch sind Temperaturunterschiede am Austritt der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 10, 16, 17 auch bei stark unterschiedlicher Beheizung der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre 10, 16, 17 besonders gering gehalten. Auf diese Weise sind Materialermüdungen als Folge von Warmespannungen zuverlässig verhindert, was eine lange Lebensdauer des Durchlaufdampferzeugers 2 gewahrleistet .
Bei der Berohrung der horizontalen Brennkammer 4 ist zu berücksichtigen, daß die Beheizung der einzelnen, miteinander gasdicht verschweißten Verdampferrohre 10 beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 sehr unterschiedlich ist. Deswegen wird die Auslegung der Verdampferrohre 10 hinsichtlich ihrer Innenberippung, ihrer Flossenverbindung zu benachbarten Verdampferrohren 10 und ihres Rohrinnendurchmessers D so gewählt, daß alle Verdampferrohre 10 trotz unterschiedlicher Beheizung annähernd gleiche Austrittstemperaturen des Stromungsmediums S aufweisen und eine ausreichende Kühlung aller Verdampferrohre 10 für alle Betriebszustande des Durchlaufdampferzeugers 2 gewahrleistet ist. Eine Minderbeheizung einiger Verdampferrohre 10 beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 wird dabei durch den Einbau von Drosseleinrichtungen zusatzlich berücksichtigt.
Die Rohrinnendurchmesser D der Verdampferrohre 10 in der Brennkammer 4 sind in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Position in der Brennkammer 4 gewählt. Dabei weisen Verdampferrohre 10, die beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 ei- ner stärkeren Beheizung ausgesetzt sind, einen größeren Rohrinnendurchmesser D auf als Verdampferrohre 10, die beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 geringer beheizt werden. Damit wird gegenüber dem Fall mit gleichen Rohrinnendurchmessern erreicht, daß sich der Durchsatz des Stromungsmediums S in den Verdampferrohren 10 mit größerem Rohrinnendurchmesser D erhöht und dadurch Temperaturdifferenzen am Austritt der Verdampferrohre 10 infolge unterschiedlicher Beheizung reduziert werden. Eine weitere Maßnahme, die Durchstromung der Verdampferrohre 10 mit Stromungsmedium S an die Beheizung anzupassen, ist der Einbau von Drosseleinrichtungen in einen Teil der Verdampferrohre 10 und/oder in das zur Zufuhrung von Stromungsmedium S vorgesehene Leitungssystem 19. Um dagegen die Beheizung an den Durchsatz des Stromungsmediums S durch die Verdampferrohre 10 anzupassen, kann die Flossenbreite in Abhängigkeit von der Position der Verdampferrohre 10 in der Brennkammer 4 gewählt werden. Alle genannten Maßnahmen bewir- ken trotz stark unterschiedlicher Beheizung der einzelnen
Verdampferrohre 10 eine annähernd gleiche spezifische Wärmeaufnahme des in den Verdampferrohren 10 geführten Stromungsmediums S beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 und somit nur geringe Temperaturdifferenzen des Stromungsmediums S an deren Austritt. Die Innenberippung der Verdampferrohre 10 ist dabei derart ausgelegt, daß eine besonders zuverlässige Kühlung der Verdampferrohre 10 trotz unterschiedlicher Beheizung und Durchstromung mit Stromungsmedium S bei allen Lastzuständen des Durchlaufdampferzeugers 2 gewährleistet ist.
Der Horizontalgaszug 6 weist eine Anzahl von als Schottheizflachen ausgebildeten Uberhitzerheizflachen 23 auf, die in hangender Bauweise annähernd senkrecht zur Hauptstromungsrichtung 24 des Heizgases G angeordnet und deren Rohre für eine Durchstromung des Stromungsmediums S jeweils parallel geschaltet sind. Die Uberhitzerheizflachen 23 werden überwiegend konvektiv beheizt und sind stromungsmediumsseitig den Verdampferrohren 10 der Brennkammer 4 nachgeschaltet.
Der Vertikalgaszug 8 weist eine Anzahl von überwiegend konvektiv beheizbaren Konvektionsheizflachen 26 auf, die aus annähernd senkrecht zur Hauptstromungsrichtung 24 des Heizgases G angeordneten Rohren gebildet sind. Diese Rohre sind für eine Durchstromung des Stromungsmediums S jeweils parallel geschaltet. Außerdem ist in dem Vertikalgaszug 8 ein Economi- zer 28 angeordnet. Ausgangsseitig mundet der Vertikalgaszug 8 in einen weiteren Wärmetauscher, beispielsweise in einen Luftvorwärmer und von dort über einen Staubfilter in einen Kamin. Die dem Vertikalgaszug 8 nachgeschalteten Bauteile sind in der Zeichnung nicht näher dargestellt.
Der Durchlaufdampferzeuger 2 ist mit einer horizontalen
Brennkammer 4 mit besonders niedriger Bauhöhe ausgeführt und somit mit besonders geringem Herstellungs- und Montageaufwand errichtbar. Hierzu weist die Brennkammer 4 des Durchlauf- dampferzeugers 2 eine Anzahl von Brennern 30 für fossilen Brennstoff B auf, die an der Stirnwand 11 der Brennkammer 4 in der Höhe des Horizontalgaszuges 6 angeordnet sind. Bei dem fossilen Brennstoff B kann es sich dabei um feste Brennstoffe, insbesondere Kohle handeln.
Damit der fossile Brennstoff B, beispielsweise Kohle in fester Form, zur Erzielung eines besonders hohen Wirkungsgrads besonders vollständig ausbrennt und Materialschäden der heiz- gasseitig gesehen ersten Überhitzerheizfläche 23 des Horizontalgaszuges 6 und eine Verschmutzung derselben, beispiels- weise durch Eintrag von schmelzflüssiger Asche mit hoher Temperatur, besonders zuverlässig verhindert sind, ist die Länge L der Brennkammer 4 derart gewählt, daß sie die Ausbrandlange des fossilen Brennstoffs B beim Vollastbetrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 übersteigt. Die Länge L ist dabei der Abstand von der Stirnwand 11 der Brennkammer 4 zum Eintrittsbereich 32 des Horizontalgaszugs 6. Die Ausbrandlange des fossilen Brennstoffs B ist dabei definiert als die Heizgasgeschwindigkeit in horizontaler Richtung bei einer bestimmten mittleren Heizgastemperatur multipliziert mit der Ausbrandzeit tA der Flamme F des fossilen Brennstoffs B. Die für den jeweiligen Durchlaufdampferzeuger 2 maximale Ausbrandlange ergibt sich beim Vollastbetrieb des jeweiligen Durchlaufdampferzeugers 2. Die Ausbrandzeit tA der Flamme F des Brennstoffs B wiederum ist die Zeit, die beispielsweise ein Kohlenstaubkorn mittlerer Größe zum vollständigen Ausbrennen bei einer bestimmten mittleren Heizgastemperatur benötigt . Um eine besonders gunstige Ausnutzung der Verbrennungswarme des fossilen Brennstoffs B zu gewahrleisten, ist die Lange L (angegeben in m) der Brennkammer 4 in Abhängigkeit von der Austrittstemperatur TBRK (angegeben in °C) des Heizgases G aus der Brennkammer 4, der Ausbrandzeit tA (angegeben in s) der Flamme F des fossilen Brennstoffs B und der Dampfleistung M (angegeben in kg/s) des Durchlaufdampferzeugers 2 bei Vollast geeignet gewählt. Diese horizontale Lange L der Brennkammer 4 betragt dabei mindestens 80 % der Hohe H der Brennkammer 4. Die Hohe H wird dabei von der Oberkante des Trichters 5 der Brennkammer 4, in Figur 1 durch die Hilfslinie mit den Endpunkten X und Y markiert, bis zur Brennkammerdecke gemessen. Die Lange L der Brennkammer 4 bestimmt sich naherungsweise über die Funktionen (I) und (II):
L (M, tA) = (Ci + C2 • M) • tA (I) und
L (M, TBRK) = (C3 • TBRK + C4)M + C5(TBRK)2 + C6 ■ TBRK + C7 (II) mit Ci = 8 m/s und
C2 = 0,0057 m/kg und
C3 = -1,905 • 10"4 (m • s)/(kg°C) und C4 = 0,286 (s • m) /kg und
C5 = 3 • 10"4 m/ (°C)2 und C6 = -0,842 m/°C und
C7 = 603,41 m.
Naherungsweise ist hierbei als eine zulassige Abweichung der Lange L der Brennkammer 4 um +20%/—10% vom durch die jewei- lige Funktion definierten Wert zu verstehen. Dabei gilt bei der Auslegung des Durchlaufdampferzeugers 2 für eine vorgegebene Dampfleistung M des Durchlaufdampferzeugers 2 bei Vollast der größere Wert aus den Funktionen (I) und (II) für die Lange L der Brennkammer 4.
Als Beispiel für eine mögliche Auslegung des Durchlaufdampf- erzeugers 2 sind für einige Langen L der Brennkammer 4 in Ab- hängigkeit von der Dampfleistung M des Durchlaufdampferzeugers 2 bei Vollast in das Koordinatensystem gemäß Figur 3 sechs Kurven Ki bis K6 eingezeichnet. Dabei sind den Kurven jeweils folgende Parameter zugeordnet:
Ki: tA = 3s gemäß (I),
K2: tA = 2,5s gemäß (I),
K3: tA = 2s gemäß (I),
K4: TBRK = 1200' 3C gemäß (II)
K5: TBRK = 1300' 3C gemäß (II)
K6: TBRK = 1400' 5C gemäß (II)
Zur Bestimmung der Länge L der Brennkammer 4 sind somit beispielsweise für die Ausbrandzeit tA = 3s der Flamme F des fossilen Brennstoffs B und die Austrittstemperatur TBRK = 1200 °C des Heizgases G aus der Brennkammer 4 die Kurven K und K4 heranzuziehen. Daraus ergibt sich bei einer vorgegebenen Dampfleistung M des Durchlaufdampferzeugers 2 bei Vollast
von M = 80 kg/s eine Länge von L = 29 m gemäß K, von M = 160 kg/s eine Länge von L = 34 m gemäß K4, von M = 560 kg/s eine Länge von L = 57 m gemäß K4.
Es gilt also stets die als durchgezogene Linie gezeichnete Kurve K4.
Für die Ausbrandzeit tA = 2,5s der Flamme F des fossilen Brennstoffs B und die Austrittstemperatur des Heizgases G aus der Brennkammer TBRK = 1300°C sind beispielsweise die Kurven K2 und K5 heranzuziehen. Daraus ergibt sich bei einer vorgegebenen Dampfleistung M des Durchlaufdampferzeugers 2 bei Vollast
von M = 80 kg/s eine Lange von L = 21 m gemäß K2, von M = 180 kg/s eine Lange von L = 23 m gemäß K2 und K5, von M = 560 kg/s eine Lange von L = 37 m gemäß K5. Es gilt also bis M = 180 kg/s der Teil der Kurve K2, die als durchgezogene Linie gezeichnet ist und nicht die in diesem Wertebereich von M als gestrichelte Linie gezeichnete Kurve K5. Für Werte von M, die größer als 180 kg/s sind, gilt der Teil der Kurve K5, der als durchgezogene Linie gezeichnet ist und nicht die in diesem Wertebereich von M als gestrichelte Linie gezeichnete Kurve K2.
Der Ausbrandzeit tA = 2s der Flamme F des fossilen Brenn- Stoffs B und der Austrittstemperatur TBRκ = 1400°C des Heizgases G aus der Brennkammer 4 sind beispielsweise die Kurven K und K6 zugeordnet. Daraus ergibt sich bei einer vorgegebenen Dampfleistung M des Durchlaufdampferzeugers 2 bei Vollast
von M = 80 kg/s eine Länge von L = 18 m gemäß K3, von M = 465 kg/s eine Länge von L = 21 m gemäß K3 und K6, von M = 560 kg/s eine Länge von L = 23 m gemäß Kζ .
Es gilt also für Werte von M bis 465 kg/s die als durchgezo- gene Linie in diesem Bereich gezeichnete Kurve K3 und nicht die als gestrichelte Linie in diesem Bereich gezeichnete Kurve K6. Für Werte von M die größer als 465 kg/s sind gilt der Teil der als durchgezogene Linie gezeichneten Kurve K6 und nicht der Teil der als gestrichelte Linie gezeichneten Kurve K3.
Damit zwischen dem Austrittsbereich 34 der Brennkammer 4 und dem Eintrittsbereich 32 des Horizontalgaszugs 6 beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 vergleichsweise geringe Tempe- raturunterschiede auftreten, sind die Verdampferrohre 50 und 52 in dem in Figur 1 markierten Verbindungsabschnitt Z in besonderer Weise geführt. Dieser Verbindungsabschnitt Z ist in Figur 4 und 5 in alternativer Ausführung im Detail dargestellt und umfaßt "den Austrittsbereich 34 der Brennkammer 4 und Eintrittsbereich 32 des Horizontalgaszugs 6. Dabei ist das Verdampferrohr 50 ein unmittelbar mit der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 verschweißtes Verdampferrohr 10 der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 und das Verdampferrohr 52 ein diesem unmittelbar benachbartes Verdampferrohr 10 der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4. Das Dampferzeugerrohr 54 ist ein unmittelbar mit der Umfassungswand 9 der Brennkam- mer 4 verschweißtes Dampferzeugerrohr 16 des Horizontalgaszugs 6, und das Dampferzeugerrohr 56 ist ein diesem unmittelbar benachbartes Dampferzeugerrohr 10 der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6.
Das Verdampferrohr 50 tritt entsprechend der Figur 4 erst oberhalb des Eintrittsabschnitts E der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 in diese Umfassungswand 9 ein. Dabei ist das Verdampferrohr 50 eingangsseitig über das Leitungssystem 19 mit dem Economizer 26 verbunden. Dadurch wird eine Entlüftung des Verdampferrohrs 50 vor dem Anfahren des Durchlaufdampferzeugers 2 und somit eine besonders zuverlässige Durchströmung desselben erzielt. Das Verdampferrohr 50 ist zunächst für eine Führung des Strömungsmediums S von oben nach unten vorgesehen. Dann ändert sich die Führung des Verdampferrohrs 50 in unmittelbarer Nähe des Eintrittssammler-Systems 18 um 180°, so daß dann eine Strömung des Strömungsmediums S im Verdampferrohr 50 von unten nach oben erfolgen kann. Oberhalb der Stelle, an der das Verdampferrohr 50 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 eingetreten ist, ist das Verdampfer- röhr 50 um eine Rohrteilung seitenversetzt - in Richtung auf die Brenner 30 - in der Umfassungswand 9 nach oben geführt. Das Verdampferrohr 50 ist also im letzten Abschnitt in vertikaler Flucht mit dem ersten Abschnitt des Verdampferrohrs 50 geführt.
Das Dampferzeugerrohr 54 der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 ist nach seinem Austritt aus dem Eintrittssammler-System 21 erst außerhalb der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 geführt. Erst oberhalb der Stelle, an der das Verdamp- ferrohr 50 seitenversetzt weitergeführt ist, tritt das Dampferzeugerrohr 54 in die Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 ein. An der Verbindung 36 zwischen der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 und der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 gehört also der untere Teil zu der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 und der obere Teil zu der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6. Das Verdampferrohr 52 bzw. das Dampferzeu- gerrohr 56 sind wie die anderen Verdampferrohre 10 bzw.
Dampferzeugerrohre 16 vertikal in der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 bzw. in der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 geführt und eingangsseitig mit dem Eintrittssammler- System 18 bzw. 21 und ausgangsseitig mit dem Austrittssamm- ler-System 20 bzw. 22 verbunden.
Eine andere mögliche Ausführungsform für den Verbindungsabschnitt Z der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 mit der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 ist in Figur 5 darge- stellt. Hierbei tritt das eingangsseitig über das Leitungssystem 19 mit dem Economizer 26 verbundene Verdampferrohr 50 um eine Rohrteilung seitenversetzt oberhalb des Eintrittsabschnitts E in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 ein. Um eine Rohrteilung seitenversetzt bedeutet hier, daß der Ein- tritt des Verdampferrohrs 50 in die Umfassungswand 9 der
Brennkammer 4 um eine Rohrlage entfernt von der Verbindung 36 der Brennkammer 4 mit dem Horizontalgaszug 6 erfolgt. Die Führung des Verdampferrohrs 50 ändert sich in unmittelbarer Nähe des Eintrittssammler-Systems 18 um 90°, und die Führung des Verdampferrohrs 50 erfolgt außerhalb der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 in Richtung der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6. Vor dem Eintritt in die Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 ändert sich die Führung des Verdampferrohrs 50 erneut um 90° in Richtung auf das Austrittssammler- System 22 hin. Das Verdampferrohr 50 wird dabei um eine Rohrlage entfernt von der Verbindung 36 der Brennkammer 4 mit dem Horizontalgaszug 6 vertikal in der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 geführt. In der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 erfolgt erneut - unterhalb des Eintritts des Verdamp- ferrohrs 50 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 - ein Richtungswechsel des Verdampferrohrs 50 in vertikaler Richtung um eine Rohrlage seitenversetzt, so daß nun das Verdamp- ferrohr 50 direkt an die Verbindung 36 der Brennkammer 4 mit dem Horizontalgaszug 6 grenzt. Oberhalb der Höhe des Eintritts des Verdampferrohrs 50 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 erfolgt erneut ein Wechsel der Führung des Ver- dampferrohrs 50, und zwar von der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4. In der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 ist das Verdampferrohr 50 dann in seinem letzten Abschnitt entlang der Verbindung 36 der Brennkammer 4 mit dem Horizontalgaszug 6 vertikal hin zum Austrittssammler-System 20 geführt.
Die Führung des Verdampferrohrs 52 schmiegt sich dabei an die Führung des Verdampferrohrs 50 an. Das Verdampferrohr 52 tritt unterhalb des Eintritts des Verdampferrohrs 50 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 ein und ist eingangsseitig über das Leitungssystem 19 mit dem Economizer 28 verbunden. Der Eintritt des Verdampferrohrs 52 erfolgt dabei in der Rohrlage, die an die Verbindung 36 der Brennkammer 4 mit dem Horizontalgaszug 6 grenzt. Nach dem Eintritt des Verdampfer- rohrs 52 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 ist das Verdampferrohr 52 vertikal von oben nach unten geführt. In unmittelbarer Nähe des Eintrittssammler-Systems 18 erfolgt eine Änderung der Führung des Verdampferrohrs 52 um 90° in Richtung auf die Seitenwand 12 der Horizontalgaszugs 6. Es ändert seine Richtung nochmals um 90° auf der Höhe der ersten Rohrlage, die an die Verbindung 36 der Brennkammer 4 mit dem Horizontalgaszug 6 grenzt, und tritt in die Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 ein. Ab dieser Höhe ist das Verdampferrohr 52 vertikal in der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 geführt. Es bildet also das verbindende Rohr der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 zu der Umfassungswand 9 der Brennkammer . Das Verdampferrohr 52 verläßt die Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 oberhalb der Höhe des Eintritts des Verdampferrohrs 52 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4, um oberhalb des Eintritts des Verdampferrohrs 52 in der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 in vertikaler Richtung geführt zu werden, und zwar in vertikaler Flucht mit dem Eintritt des Verdampferrohrs 52. Oberhalb des Eintritts des Verdampferrohrs 50 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 ändert sich die Führung des Verdampferrohrs 52 erneut, um dann in vertikaler Flucht mit dem ersten Abschnitt des Verdampferrohrs 50 vertikal in der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 geführt zu werden. Der letzte Abschnitt des Verdampferrohrs 52 ist also in vertikaler Flucht mit dem ersten Abschnitt des Verdampferrohrs 50 geführt. Sowohl das Verdampferrohr 50 als auch das Verdampferrohr 52 sind ein- gangsseitig mit dem Leitungssystem 19 zwischen dem Economi- zer 28 und dem Eintrittssammler-System 18 und ausgangsseitig mit dem Austrittssammler-System 20 verbunden.
Das Dampferzeugerrohr 54 ist eingangsseitig mit dem Ein- trittssammler-System 21 verbunden. Nach dem Austritt des
Dampferzeugerrohrs 54 aus dem Eintrittssammler-System 21 ist das Dampferzeugerrohr 54 außerhalb des Horizontalgaszugs 6 geführt. Oberhalb des Wechsels des Verdampferrohrs 50 von der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 tritt das Dampferzeugerrohr 54 in die Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 ein. Der letzte in der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 geführte Abschnitt des Dampferzeugerrohrs 54 ist dabei entlang der Verbindung 36 der Brennkammer 4 mit dem Horizontalgaszug 6 geführt. Die Seiten- wand 12 des Horizontalgaszugs 6 ist also an der Verbindung 36 im unteren Teil von dem Verdampferrohr 50 und im oberen Teil von dem Dampferzeugerrohr 54 gebildet.
Auch das Dampferzeugerrohr 56 ist in der Figur 5 eingangssei- tig mit dem Eintrittssammler-System 21 verbunden. Das Dampferzeugerrohr 56 ist zunächst außerhalb des Horizontalgaszugs 6 geführt. Das Dampferzeugerrohr 56 tritt erst oberhalb der Stelle in die Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 ein, an der das Verdampferrohr 50 seine Führung von einer Rohrlage versetzt zur Verbindung 36 auf direkt an die Verbindung 36 angrenzende Führung gewechselt hat. Die Dampferzeugerrohre 54 und 56 sind jeweils ausgangsseitig mit dem Austrittssammler- System 22 verbunden.
Durch die spezielle Rohrführung der Verdampferrohre 50 und 52 bzw. der Dampferzeugerrohre 54 und 56 sind beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 3 Temperaturunterschiede an der Verbindung 36 zwischen der Brennkammer 4 und dem Horizontalgaszug 6 besonders zuverlässig besonders gering gehalten. Das Strömungsmedium S und damit auch das Verdampferrohr 50 bzw. 52 tritt oberhalb des Eintrittsabschnitts E in die Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 ein. Die weitere Rohrführung der Verdampferrohre 50 und 52 bzw. der Dampferzeugerrohre 54 und 56 erfolgt dann in der Weise, daß beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 das Verdampferrohr 50 und 52 und damit auch das in ihnen geführte Strömungsmedium S durch Beheizung vorgewärmt werden, bevor eine unmittelbare Verbindung mit den Dampferzeugerrohren 54, 56 und einem weiteren Dampferzeugerrohr 16 der Seitenwand 12 des Horizontalgaszugs 6 erfolgt. Dadurch weisen die Verdampferrohre 50 und 52 an der Verbin- düng 36 beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 eine vergleichsweise höhere Temperatur auf als die ihnen unmittelbar benachbarten Verdampferrohre 10 der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4.
Als Beispiel für mögliche Temperaturen Ts des Strömungsmediums S in den Verdampferrohren 10 der Brennkammer 4 bzw. den Dampferzeugerrohren 16 des Horizontalgaszugs 6 sind für das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 in das Koordinatensystem gemäß Figur 6 für einige Temperaturen Ts (angeben in °C) in Ab- hängigkeit von der relativen Rohrlänge R des von unten nach oben durchströmten Teils eines Verdampferrohrs 10, 50, 52 bzw. der Dampferzeugerrohre 54, 56 (angegeben in %) die Kurven Ui bis U4 eingetragen. Dabei ist in den gezeigten Kurven der horizontal geführte Bereich, also die Stufen, nicht be- rücksichtigt. Ux beschreibt dabei den Temperaturverlauf eines Dampferzeugerrohrs 16 des Horizontalgaszugs 6. U2 dagegen beschreibt den Temperaturverlauf eines Verdampferrohrs 10 ent- lang seiner relativen Rohrlänge R. U3 beschreibt den Temperaturverlauf des von unten nach oben durchströmten Teils des speziell geführten Verdampferrohrs 50 und U4 beschreibt den Temperaturverlauf des von unten nach oben durchströmten Teils des Verdampferrohrs 52 der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4. Anhand der eingezeichneten Kurven wird deutlich, daß durch die spezielle Rohrführung der Verdampferrohre 50 und 52 im Eintrittsabschnitt E der Verdampferrohre 10 in der Umfassungswand 9 der Brennkammer 4 der Temperaturunterschied zu den Dampferzeugerrohren 16 der Umfassungswand 12 des Horizontalgaszugs deutlich verringert werden kann. Im Beispiel läßt sich die Temperatur der Verdampferrohre 50 und 52 im Eintrittsabschnitt E der Verdampferrohre 50 und 52 um 45 Kelvin erhöhen. Dadurch sind beim Betrieb des Durchlaufdampferzeu- gers 2 besonders geringe Temperaturunterschiede im Eintrittsabschnitt E der Verdampferrohre 50 und 52 und den Dampferzeugerrohren 16 des Horizontalgaszugs 6 an der Verbindung 36 zwischen der Brennkammer 4 und dem Horizontalgaszugs 6 gewährleistet.
Beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers 2 wird den Brennern 30 fossiler Brennstoff B, vorzugsweise Kohle in fester Form, zugeführt. Die Flammen F der Brenner 30 sind dabei horizontal ausgerichtet. Durch die Bauweise der Brennkammer 4 wird eine Strömung des bei der Verbrennung entstehenden Heizgases G in annähernd horizontaler Hauptstromungsrichtung 24 erzeugt. Dieses gelangt über den Horizontalgaszug 6 in den annähernd zum Boden hin ausgerichteten Vertikalgaszug 8 und verläßt diesen in Richtung des nicht näher dargestellten Ka- mins .
In den Economizer 28 eintretendes Strömungsmedium S gelangt in das Eintrittssammler-System 18 der Verdampferrohre 10 der Brennkammer 4 des Durchlaufdampferzeugers 2. In den vertikal angeordneten, gasdicht miteinander verschweißten Verdampferrohren 10 der Brennkammer 4 des Durchlaufdampferzeugers 2 findet die Verdampfung und gegebenenfalls eine teilweise Überhitzung des Strömungsmediums S statt. Der dabei entstehende Dampf bzw. ein Wasser-Dampf-Gemisch wird in dem Austrittssammler-System 20 für Strömungsmedium S gesammelt. Von dort gelangt der Dampf bzw. das Wasser-Dampf-Gemisch über die Wände des Horizontalgaszugs 6 und des Vertikalgaszugs 8 in die Überhitzerheizflächen 23 des Horizontalgaszuges 6. In den Überhitzerheizflächen 23 erfolgt eine weitere Überhitzung des Dampfs, der anschließend einer Nutzung, beispielsweise dem Antrieb einer Dampfturbine, zugeführt wird.
Mit der speziellen Führung der Verdampferrohre 50 und 52 fallen beim Betrieb des Durchlaufdampferzeugers Temperaturunterschiede zwischen dem Austrittsbereich 34 der Brennkammer 4 und dem Eintrittsbereich 32 des Horizontalgaszugs 6 besonders gering aus. Dabei ist durch eine Wahl der Länge L der Brennkammer 4 in Abhängigkeit von der Dampfleistung M des Durchlaufdampferzeugers 2 bei Vollast sichergestellt, daß die Verbrennungswärme des fossilen Brennstoffs B besonders zuverlässig ausgenutzt wird. Außerdem läßt sich der Durchlaufdampfer- zeuger 2 durch seine besonders geringe Bauhöhe und kompakte
Bauweise mit besonders geringem Herstellungs- und Montageaufwand errichten. Dabei kann ein mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand erstellbares Gerüst vorgesehen sein. Bei einer Kraftwerksanlage mit einer Dampfturbine und einem eine derart geringe Bauhöhe aufweisenden Durchlaufdampferzeuger 2 können außerdem die Verbindungsrohre von dem Durchlaufdampferzeuger zu der Dampfturbine in besonders kurzer Weise ausgelegt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Durchlaufdampferzeuger (2) mit einer Brennkammer (4) für fossilen Brennstoff (B) , der heizgasseitig über einen Hori- zontalgaszug (6) ein Vertikalgaszug (8) nachgeschaltet ist, wobei die Brennkammer (4) eine Anzahl von in der Höhe des Horizontalgaszugs (6) angeordneten Brennern (58) aufweist und die Umfassungswände (9) der Brennkammer (4) überwiegend aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten Verdampferrohren (10) gebildet sind, wobei eine Mehrzahl der Verdampferrohre (10) jeweils parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbar ist und wobei in einem Verbindungsabschnitt (Z) , der den Austrittsbereich (34) der Brennkammer (4) und den Eintrittsbereich (32) des Horizontalgas- zugs (6) umfaßt, eine Anzahl der parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Verdampferrohre (10, 50, 52) schleifenförmig geführt ist.
2. Durchlaufdampferzeuger (2) nach Anspruch 1, bei dem die Seitenwände (12) des Horizontalgaszugs (6) aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Dampferzeu- gerrohren (16) gebildet sind.
3. Durchlaufdampferzeuger (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Seitenwände (14) des Vertikalgaszugs (8) aus gasdicht miteinander verschweißten, vertikal angeordneten, parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Dampferzeugerrohren (17) gebildet sind.
4. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem jeweils einer Mehrzahl von parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Verdampferrohren (10) strömungsme- diumsseitig ein gemeinsames Eintrittssammler-System (18) vorgeschaltet und ein gemeinsames Austrittssammler-System (20) nachgeschaltet ist.
5. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem jeweils einer Anzahl von parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbaren Dampferzeugerrohren (16, 17) des Horizontalgaszugs (6) oder des Vertikalgaszugs (8) strömungs- mediumsseitig ein gemeinsames Eintrittssammler-System (21) vorgeschaltet und ein gemeinsames Austrittssammler-System (22) nachgeschaltet ist.
6. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis
5, bei dem eine Umfassungswand (9) der Brennkammer (4) die Stirnwand (11) ist, wobei die Verdampferrohre (10) der Stirnwand (9) parallel mit Strömungsmedium (S) beaufschlagbar sind.
7. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Verdampferrohre (10) der Stirnwand (11) der Brennkammer (4) strömungsmediumsseitig den anderen Umfassungswänden (9) der Brennkammer (4) vorgeschaltet sind.
8. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Rohrinnendurchmesser (D) einer Anzahl der Verdampferrohre (10) der Brennkammer (4) abhängig von der jeweiligen Position der Verdampferrohre (10) in der Brennkammer (4) gewählt ist.
9. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine Anzahl der Verdampferrohre (10) auf ihrer Innenseite jeweils ein mehrgängiges Gewinde bildende Rippen (40) tragen.
10. Durchlaufdampferzeuger (2) nach Anspruch 9, bei dem ein Steigungswinkel (α) zwischen einer zur Rohrachse senkrechten Ebene (42) und den Flanken (44) der auf der Rohrinnenseite angeordneten Rippen (40) kleiner als 60°, vorzugs- weise kleiner als 55°, ist.
11. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Anzahl der Verdampferrohre (10) jeweils eine Drosseleinrichtung aufweist.
12. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis
11, bei dem ein Leitungssystem (19) zur Zufuhrung von Stromungs- medium (S) in die Verdampferrohre (10) der Brennkammer (4) vorgesehen ist, wobei das Leitungssystem (19) zur Reduzierung des Durchflusses des Stromungsmediums (S) eine Anzahl von Drosseleinrichtungen, insbesondere Drosselarmaturen, aufweist.
13. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem benachbarte Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre (10, 16, 17) über Flossen gasdicht miteinander verschweißt sind, wobei die Flossenbreite abhängig von der jeweiligen Position der Verdampfer- bzw. Dampferzeugerrohre (10, 16, 17) in der Brennkammer (4), des Horizontalgaszugs (6) und/oder des Vertikalgaszugs (8) gewählt ist.
14. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem in dem Horizontalgaszug (6) eine Anzahl von Uberhitzerheizflachen (23) in hangender Bauweise angeordnet ist.
15. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem in dem Vertikalgaszug (8) eine Anzahl von Konvektionsheizflachen (26) angeordnet ist.
16. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die Brenner (58) an der Stirnwand (11) der Brennkammer (4) angeordnet sind.
17. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem die durch den Abstand von der Stirnwand (11) der Brennkammer (4) zum Eintrittsbereich (32) des Horizontalgaszugs (6) definierte Länge (L) der Brennkammer (4) mindestens gleich der Ausbrandlange des Brennstoffs (B) beim Vollastbe- trieb ist.
18. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei dem die Länge (L) der Brennkammer (4) als Funktion der Dampfleistung (M) bei Vollast, der Ausbrandzeit (tA) , der
Flamme (F) des Brennstoffs (B) und/oder der Austrittstemperatur (TBRκ) des Heizgases (G) aus der Brennkammer (4) näherungsweise gemäß den beiden Funktionen (I) und (II)
L (M, tA) = (Ci + C2 • M) • tA (I) und
L (M, TBRK) = (C3 • TBRK + C4)M + C5(TBRK)2 + C6 • TBRK + C7 (II) mit
Ci = 8 m/s und C2 = 0,0057 m/kg und
C3 = -1,905 • 10"4 (m • s)/(kg°C) und
C4 = 0,280 (s • m) /kg und
C5 = 3 • 10'4 m/(°C)2 und
C6 = -0,842 m/°C und C7 = 603,41 m gewählt ist, wobei für eine vorgegebene Dampfleistung (M) bei Vollast der jeweils größere Wert der Länge (L) der Brennkammer (4) gilt.
19. Durchlaufdampferzeuger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem der untere Bereich der Brennkammer (4) als Trichter (5) ausgebildet ist.
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