DE1957959U - Dampfkessel. - Google Patents

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Dampfkessel

Die Neuerung bezieht sich auf einen Dampfkessel für eine Wärme-, kraftanlage mit kombiniertem Graskraft-Dampfkraft-Sy stem. Yon den beiden Hauptmöglichkeiten, nämlich der Yor- oder der lachschal tung des Gaskraftsystems in Beziehung zum Dampfkraftsystem, hat die Neuerung vornehmlich Bedeutung für den Jail, daß. Abgase einer mit Überdruck betriebenen Kesselfeuerung des Dampfkraftsystems dem Gasturbinensystem zugeführt werden»

Zum wirtschaftlichen Betrieb einer solchen, der elektrischen Stromerzeugung dienenden. Wärmekraftanlage kommt es vielfach darauf an,, daß in einem weiten Irastbereich, z.B. von Halblast bis Nennlast und auch bis Überlast, die Abgase

s: Diesa Unterlage (Beschreibung und Schufeanspr.) Ist die zulefzr eingereichte; sie weich* von dar Worffassuno, der ursprS.n§ifci! einrichten, Unferkigan ah. Die'reohttiche Msutuwg el* Abweichung Ist hicht gespröff·. Dia ufsrirtnaüth elnwr-^m\hx_:>tj>w ^_s,:_{ii: äI}- _{in d},._{:fi A}~_mku^. _S;_{A k5niü(i Jwjore},,_{)} ohm Naohwe}„ eines roailiiojvciii iivftsras&üs ^&imr&mm eingesehon. warden. Auf Antrag warden blörvon auch fotokoplon otter Film» neptlve^öfnübiiötieti Preisen geliefert. Deutsches Patentamt, Öabrauehsffliitfewfelle.

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des Kessels mit einer möglichst gleichbleibenden !Temperatur an die Gasturbine geliefert werden, und daß gleichzeitig . das vom Verdichter angesaugte luftgewicht dem Iiuftbedarf der Kesselfeuerung des Dampferzeugers angepaßt wird, leben dieser Aufgabe liegt der Neuerung auch der Wunsch zugrunde, eine Wärmekraftanlage zu schaffen, die in Herstellung, Montage und Betrieb Vorteile gegenüber den gebräuchlichen Anlagen aufweist und überdies Abmessungen aufweist, die eine !Iransportmöglichkeit der ganzen Anlage gestatten.

Bs sind an sich bereits Kraftanlagen bekannt geworden, die, wie beispielsweise die sogenannten Yelox-Dampferzeugungssysteme, mit Überdruckfeuerung ausgerüstet sind, bei denen also die Verbrennungsluft verdichtet wird, bevor sie in .die Brennkammer eintritt. Der Antrieb des Verdichters erfolgt beim Velox-Kessel durch eine mit Kesselabgasen beaufschlagte Gasturbine. Das Wesentliche beim Velox-Kessel ist jedoch, daß mit extrem hohen Gasgeschwindigkeiten hohe Wärmeübergangs— werte in-den Berührungsheizflächen erreicht werden und dementsprechend diese Heizflächen verhältnismäßig klein bemessen werden können, wobei eine nicht allzu große Einbuße am G-esamtwirkungsgrad zur Erzeugung und zur Aufrechterhaltung der hohen Gasgeschwindigkeiten in Kauf genommen wird. Demgegenüber kommt es aber bei der leuerung darauf an, eine. Anlage großer Einheitsleistung mit möglichst optimaler Wärmeausnutzung zu bauen, wobei insbesondere aueh Überschußleistung des Gasturbinensystems erzielt und als elektrische Sutzleistuhg

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abgegeben werden kann.

Die Neuerung besteht darin, daß bei einer solchen Wärmekraftanlage, bei der Abgase einer mit Überdruck betriebenen Kesselfeuerung eines Dampfkraftsystems mit Zwangdurchlaufdampferzeuger einem Grasturbinensystem zugeführt werden, der Kessel im Sinne einer Gasturbinen-Brennkammer als Rohrkörper, vorzugsweise mit einem Mngen^Durchmesser-Verhältnis größer als 10, ausgebildet ist, dessen Wandungen zu einem wesentlichen Teil Hochdruck-Kesselrohre aufweisen, insbesondere durch zusammengeschweißte Hochdruckrohre selbst gebildet werden und der an der Gasaustrittsseite einen als Berührungsheizfläche gestalteten Dampfüberhitzer und/oder —Zwischenüberhitzer enthält, der ganz oder überwiegend im Gleichstrom von Verbrennungsgasen und Dampf durchströmt wird.

Die den Kesselkörper bildenden Dampfrohre sind mit Yorteil rund gebogen und so aneinander geschweißt, daß sie in ihrer Gesamtheit eine zylindrische Kesselwand bilden. Die Böden des Kesselkörpers Jcönnen durch Rohre gebildet werden, die ebenfalls längs zusammengeschweißt sind, wobei jedoch die Durchmesser, auf die die Rohre gebogen werden, bei den einzelnen Parallelrohren dann so gegeneinander abgestuft^sdjad, daß der Boden des Kesselkörpers eine konkave, insbesondere halbkugelige lorm erhält. Dabei können die Ebenen der Rohrwindungen auf der Brennkammer weitgehend senkrecht stehen und nur höchstens um einen Winkel von etwa 5 bis 10° abweichen.

Die Hochdruckrbhre werden mit Vorteil so dimensioniert, daß

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sie für überkritischen Betrieb des Dampfkraftsystems geeignet sind. Der Dampferzeuger kann gegebenenfalls in zwei oder mehr Körper aufgeteilt sein, wobei sich eine liegende Anordnung der Kesselkörper empfiehlt. Auf diese Weise wird die Transportfähigkeit der Anlage erleichtert.

Wenn der Dampferzeuger mit doppelter oder mehrfacher Zwischenüberhitzung ausgerüstet ist, kann es von Yorteil sein, zumindest einen der Zwischenüberhitzer mit einer selbständigen Druckfeuerung zu versehen, wobei der Zwischenüberhitzer-Kesselkörper in ähnlicher Weise wie der den Frischdampfüberhitzer enthaltende Kessel, jedoch'aus den Zwischenüberhit zerrohren durch Verschweißen gegenüberliegender Längsseiten von rund gebogenen Rohren gebildet wird. Bei der Aufteilung in mehrere Körper können auch die Yerdampferheizflachen in dem Sinn aufgeteilt werden, daß ein Kesselteil Yerdampferheizflächen und den Frischdampfüberhitzer und die anderen Teile jeweils ebenfalls Yerdampferheizflächen und erste bzw» zweite oder weitere Zwischenüberhitzerheizflächen enthalten. Jeder dieser Kesselteile ist mit einer gesonderten Feuerung versehen, sodaß die ■Regelung der Frischdampftemperatur sowie der Überhitzertemperaturen erleichtert wird. Weiterhin kann durch diese Aufteilung auch die Transportfähigkeit der Anlage weiter verbessert werden, sodaß werkstattgefertigte Teilstücke auf Schienen, Straßen oder Wasserwegen zum Aufstellungsort der Kraftanlage gebracht werden können.

Weitere Einzelheiten der !Teuerung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen eine Ausführungsmöglichkeit in ihren für die leuerung wesent-

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liehen Teilen in zum Teil stark vereinfachter schematischer Darstellung. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen" Bezugszeiehen versehen.

1 zeigt zunächst ein Prinzipschema. Das Dampfkraftsystem enthält einen druckgefeuerten Kessel 1, der die Brennkammer der Gasturbine 2 bildet. Das verdampfte und im Überhitzer 3 überhitzte Arbeitsmittel gelangt, z.B. mit einer Temperatur von 53O⁰G und einem überkritischen Druck von 225 at, über die Frischdampfleitung 4 zum Hochdruckteil 5 der Dampfturbine 6. Mit 7 ist ein Zwischenuberhitzer bezeichnet. Gegebenenfalls kann der Mittel- und Hochdruckteil 8 der Turbine 6 noch so aufgeteilt und bemessen sein, daß eine zweite Zwischenüberhitzung vorgenommen wird* Der Abdampf wird im Kondensator 9 niedergeschlagen und durch die Kondensatpumpe 10 zum !iederdruck-Regenerativvorwärmer 11 gefördert. Auf dem Wege zum Speisewasserbehälter 12 erfolgt eine weitere Aufwärmung des Speisewassers durch rauchgasseitige Speisewasservorwärmer 13 und 14· Die Anzahl dieser Yorwärmstufen kann den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt sein, ebenso kann man auch zusätzlich zu der mit Entnahmedampf beheizten Vorwärmstufe 11 weitere Stufen anschließen und dabei die Reihenfolge von anzapfdampfbeheizten und rauchgasbeheizten Vorwärmern den gegebenen Verhältnissen entsprechend anpassen. Zusätzlich zu einer Hintereinanderschaltung der Vorwärmapparate oder für sich allein kann auch eine Parallelschaltung der Vorwärmgruppen vorgenommen werden.

Die Speisewasserpumpe 15 fördert das Arbeitsmittel durch

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das Hochdruck-Speisewasser-Vorwärmsystem 16, wobei die Speisewasserpumpe "bei dem dargestellten, Ausführungsbeispiel üTderkritischen. Druck erzeugt. Das Hochdruek-Speisewasser-Vorwärmsystem 16 kann, wie dies für die liederdruckvorwärmung vorstehend "beschrieben ist, ebenfalls in "beliebig viele Stufen aufgeteilt werden und gegebenenfalls auch mit rauchgasseitigen Vorwärmern kombiniert werden.

Verdichtete und vorgewärmte Verbrennungsluft wird auf dem Wege 17 der Feuerung des Kessels 1 zugeführt. Die Verbrennungsgase mit einer Temperatur von beispielsweise 75O⁰C strömen auf dem Wege 18 zur Gasturbine 2,; die den luftverdichter 19 und den Drehstromgenerator 20 antreibt. Die Gasturbinenabgase gelangen auf dem Wege 21 zum Luftvorwärmer 22 und weiterhin auf dem Wege 23 zu den Speisewasservorwärmern 14 und 13, um dann schließlieh mit- hinreichend niedriger Temperatur, z.B. 110^GC, ins Freie bzw. in einen Kamin bei 24 abzuströmen. Dem Iiuftverdichter 19 ist ein Vorverdichter 25 vorgeschaltet, der durch einen Elektromotor 26 angetrieben wird. Eine über die leitung 27 mit Entnahmedampf der Turbine 8 gespeiste Vorwärmstufe 28 ist, wie die Darstellung zeigt, dem Vorverdichter nachgeschaltet, kann aber auch dem Hauptverdichter .19 nachgeschaltet werden. Dabei ist es möglich,""-auch hier die Anzahl der Vorwärmstufen beliebig zu wählen und diese gegebenenfalls sowohl vor als auch hinter dem Hauptverdiehter 19 anzuordnen.

Weiterhin.ist es auch möglieh, an Stelle einer unmittelbaren Beheizung der Vorwärmstufe 28 mit Entnahmedampf eine indirekte Beheizung über einen Wärmezwischenträger vorzunehmen. So

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kann beispielsweise Entnahmedampf aus der Leitung 27 und gegebenenfalls noch weiteren Entnahmeleitungen in geeignete Apparate strömen, in welchen ein flüssiges Arbeitsmittel aufgewärmt wird, das in einem Zwischenkreislauf zirkuliert und seinerseits erst die Vorwärmung der angesaugten Luft bewerkstelligt. Wenn als Zwischenmedium Speisewasser oder Maschinenkondensat verwendet wird, ergibt sich eine weitere Vereinfachung insofern, als.zum Wärmeaustausch Regenerativvorwärmer herangezogen werden, die der Vorwärmung des Speisewassers oder Maschinenkondensats dienen oder hierzu verwendbar sind. Es kann dann von hier aus Wärme an den Luftvorwärmer überführt werden. Diese Schaltung bietet vor allem aber auch Vorteile, wenn bei bestimmten Betriebezuständeη an die Stelle einer Luftvorwärmung eine Kühlung derselben treten soll« Der Wärmefluß verläuft dann in umgekehrter Richtung.

Für den Aufbau des Kessels ist es günstig, die Verdampferheizflächen als Strahlheizfläche auszubilden, wie dies an sich bereits bekannt ist. Darüber hinaus kann aber auch der Überhitzer 3 gegebenenfalls zu einem gewissen Teil ebenfalls als Strahlheizfläche ausgebildet werden, wobei es von besonderem Vorteil ist, diese Heizflächen so anzuordnen und zu betreiben, daß der Dampf im Irischdampfüberhitzer 3 und Zwischenuberhitzer 7, die beide am Rauchgasaustritt liegen, im Gleichstrom mit dem Rauchgasstrom die Heizflächen durchsetzt. Hierauf soll weiter unten noch näher eingegangen werden.

Der Vorverdiehter 25 ermöglicht das vom Hauptverdichter .19 ge-

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förderte Luftgewicht je nach Auslegung um 10 bis 15 fo oder darüber hinaus zu steigern. Die Vorwärmung in der Luftvorwärmstufe 28 kann so gesteuert oder geregelt, werden, daß bei Teillasten das geförderte -Luftgewieht dem Luftbedarf der Feuerung jeweils angepaßt ist. Vorverdiehter 25 und Vorwärmstufe 28 dienen also beide zusammen der Aufgabe, die Luftmengen an wechselnde Belastungen anzupassen.

Die Pressung im Kessel ist naturgemäß unter anderem von dem Luftgewieht, das vom Verdichter angesaugt und gefördert wird, abhängig. Der Luftdurchsatz durch die Maschine geht bei Erhöhung der Lufttemperatur im iaugkanal um beispielsweise 50⁰C um einen bestimmten Prozentsatz, beispielsweise um etwa 24 f° zurück. In etwa gleichem Ausmaß geht- auch der Druck hinter dem Verdichter des Gasturbinenaggregates zurück. Der Wirkungsgrad Brennstoff/Kupplung geht hierbei um einige Prozente herunter, wenn man nur das Gasturbinensystern allein ■ betrachtet. Bei einer bestimmten Auslegung, bei der extreme Lufttemperaturschwankungen zugrunde gelegt werden, beispielsweise zwischen. 4° und 54°, ergibt, sich ein Rückgang des Luftdurchsatzes von 194 kg/s auf 148 kg/s, also um 25,7 $· Der Druck hinter dem Verdichter nimmt von 6,55 auf 4,98 ^ata ab.. Die Wirkungsgradabnahme beträgt dann 33j4 auf 31 $," ist also verhältnismäßig geringfügig· Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß bei der Beheizung des Luftvorwärmers 28 in der Dampfturbine eine Mehrleistung von 3,2 MW als Gegendruckleistung erzeugt wird.

Bei einer 250 MW-Kraftanlage beträgt die Gebläseleistung bei einer Pressung von 1500 mm WS etwa 5 MW, d.h. etwa 2 $ der

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Gesamtleistung. Die angesaugte Luft wird im Gebläse um eine temperatur von etwa 25⁰C erwärmt. Diese Erwärmung der angesaugten Luft ist unerwünscht und muß ganz oder welts' gehend rückgängig~gemacht werden, bevor die Luft in den Haupt- * verdichter .19 eintritt. Auch hierzu kann der Luftvorwärmer herangezogen werden. Dies ist insbesondere dann, leicht möglich, wenn in der vorstehend geschilderten Weise Kondensat als Zwischenwärmemedium verwendet wird, das bei Teillasten erwärmt und bei hohen Lasten, gekühlt wird. Der Vorwärmer 27 ' kann dementsprechend sowohl für die Heizung als auch für die Kühlung der angesaugten Luft je nach Bedarf z.B. auch zum Ausgleich von Schwankungen der .Außenlufttemperatur herangezogen werden,, wenn man eine mittelbare Kühlung bzw. Heizung mit Kondensat wählt und das Kühl- bzw. Heizmittel je nach Bedarf mit lurbinenentnahmedampf erwärmt bzv\r. in einem besonderen Wärmetauscher kühlt. Bei der Kühlung kann die abzuführende Wärme im Kraftsystem selbst wieder verwendet werden, man kann aber auch in.an sich bekannter Weise die Wärme nach außen hin abführen. In besonderen Fällen kann naturgemäß auch der Vorverdichter 25 entfallen und zur wirtschaftlicheren Regulierung der angesaugten Luft des Verdichters die Erwärmung bzw. Kühlung im Vorwärmer 28 allein angewendet werden.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die Konstruktion des Kessels veranschaulicht, während Figur 3. einen Schnitt durch die Kesselwandung und die Figuren 4a und 4 b Beispiele für ein Eohrwicklungsschema und eine abgewandelte Ausführungsform veranschaulichen* Schließlich zeigt Figur 5 einen Schnitt

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durch den Kesselteil an der Feuerungsseite,

Die Kesselwandung 31 ist im wesentlichen zylindrisch gestaltet, wobei die Länge des Kessels groß gegenüber dem Durchmesser gewählt ist. Zur .Erleichterung der Wärmebeweglichkeit der Anlage ist im mittleren Bereich des Kessels eine starre Auflage 32 auf dem Fundament 33 vorgesehen. Die Kesselenden können sich bei Erwärmung dann frei beweglich nach außen hin ausdehnen, wobei geeignete nachgiebige Lagerungen 34 und 35 vorgesehen sind. Brennstoff- und Luftzufuhr erfolgen am feuerungsseitigen Ende 36 des Kessels durch die Einführungen 37 und 38. Der Frischdampf wird in einer Strahlheizfläche erzeugt, die dadurch gebildet wird, daß Hochdruckverdampfer- und gegebenenfalls auch Hochdrueküberhitzerrohre die rohrförmige Strahlheizfläche bilden. Am Ausgang des Kessels befindet sich eine Überhitzer- b-zw. Zwischenüberhitzerheizfläche 39> cLie gegebenenfalls auch nach Art eines Schottenüberhitzers ausgebildet ist und im Gleichstrom zu den Yerbrennungsgasen vom Dampf durchströmt wird, der vom Eintrittsverteiler 40 aus sieh auf das Parallelrohrsystem verzweigt und über den Austrittssammler 41 austritt.

Es wäre natürlich auch möglich, an dieser Stelle noch eine Heizfläche zur .Vorwärmung der Yerbrennungsluft oder des Speisewassers vorzusehen. Auf diese Weise können die Yerbrennungsgase mit vorbestimmbarer Temperatur zur Gasturbine gelangen. Soll mit höherer Gasturbinen-Eintrittstemperatur gearbeitet werden, so kann der Abgasstrom noch einem Zwisehenüberhitzer, also einer weiteren Brennkammer zugeführt

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werden. Diese kann gegebenenfalls in gleicher oder ähnlicher Weise Heizflächen enthalten, sodaß sich eine Hintereinanderschaltung mehrerer Kesselaggregate ergibt. Auch hier kann den gegebenen Terhältnissen entsprechend eine Umgruppierung der Heizflächen oder ein Yerschachteln derselben ineinander vorgenommen werden.

Wie aus Figur 3 hervorgeht, die einen Ausschnitt durch die Kesselwandung 31 im Schnitt veranschaulicht, sind Hochdruckrohre 42, 43 und 44 auf einen Durchmesser gewickelt, der dem Kesseldurchmesser entspricht und beispielsweise 3,5 a betragen kann. Die Rohre 42, 43 und 44 sind mit Hilfe von Flossen, Stabeisen oder Stegen 45 und 46 an je zwei gegenüberliegenden Rohrlängsseiten zusammengesehvieißt. Die Außenseite ist durch Isoliermatten 47» die mit einer Bleehhaut 48 abgedeckt sind, gegen unzulässige Wärmeverluste nach außen hin abgeschirmt.

Die Rohre sind, wie Figur 4 a zeigt, einfach oder wie Figur 4 b zeigt, mehrfach um den Kessel herumgewunden. Mittels eines Eintrittsverteilers 49 können sämtliche Parallel-Sohrstränge zur Strahlwand und nach Führung um die Brennkammer zum Austrittssammler 50 geführt werden. Die Wicklungsebenen der Rohre stehen hierbei senkrecht oder nahezu senkrecht auf der Brennkammerachse. Der Austrittssammler 50'.wird in Brennkammerrichtung verlängert und bildet dann gleichzeitig den Eintrittsverteiler für die nächstfolgende Heizflächenstufe, die wiederum durch ein- oder mehrfache Umschlingung des Kessels mit Parallelrohrsystemen gebildet wird. lach Durchlauf einer erforderlichen Anzahl von Heizflächenstufen, beispielsweise zehn bis sechzehn

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Stufen, hat das Arbeitsmedium die gewünschte temperatur erreicht. Wenn der Eessel mit überkritischem Druck betrieben wird, steht bei allen Lasten und in allen Heizflächen ein homogenes Arbeitsmedium zur Verfugung, dessen gleichmäßige Verteilung auf die zahlreichen Parallelrohrstränge, z.B. durch örtliche Unterschiede in der -Beheizung oder durch unterschiedliche Strömungswiderstände in den Rohren nicht allzu sehrbeeinflußt wird.Das Pesthalten des überkritischen Druckes im Lastbereich des Kessels kann durch bekannte Mittel und geeignete Regeleinrichtungen in üblicher Weise ohne weiteres ermöglicht werden.

Die Wärmeübergangszahlen von den Rauchgasen über die Rohrwand an das Arbeitsmedium bei-überkritischen Drücken im flüssigen, dampfförmigen und überhitzten Zustand des Arbeitsmittels liegen in einer Größenordnung, die bereits eine recht gute Kühlwirkung für die Hochdruckrohre sieherstellt. Diese hohen Wärmeübergangszahlen werden im vorliegenden Palle noch dadurch wesentlich verbessert, daß das Arbeitsmedium in der gesamten Strahlheizfläche in kontinuierlich mit bestimmter Krümmung gebogenen Rohren geführt wird und dadurch dauernd zur Bildung von Wirbeln angeregt wird, die für eine intensive Kühlwirkung der Rohre die besten Voraussetzungen schafft. Auf diese Weise ist es möglich, Wärmeübergangszahlen zu erreichen, wie sie bei gestreckten Rohren nur durch gerippte Innenflächen der Rohrwandungen erreichbar wären.

Weiter ist bedeutsam, daß die Strömung der unter Pressung . stehenden Rauchgase in der rohrförmigen Brennkammer und bei

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Geschwindigkeiten von etwa 10 bis20 m/s eine intensive Durchmischung der Peuergase und einen gleichmäßigen Temperaturabbau innerhalb der Strahlungsrohre sicherstellt. Dieser gleichmäßige Temperaturabbau bietet die beste Gewähr gegen etwaiges Auftreten ungleichmäßiger, nicht vorher berechenbarer Beheizung einzelner Heizfläehenpartien, wie dies insbesondere bei atmosphärisch beheizten Kesseln häufig in Erscheinung tritt. Oemgemäß ist es auch, gegenüber gebräuchlichen .Kesselbauarten wesentlich leichter, die Abgastemperatur des Kessels bei verschiedenen Lasten zu erfassen. Die Charakteristik des Kessels kann im Gegensatz zu .atmosphärisch betriebenen Kesseln, hier rechnerisch leicht ermittelt werden, was im vorliegenden lall insofern ganz besonders wichtig ist, da ja die Abgase des Kessels gleichzeitig das Arbeitsmittel der Gasturbine darstellen.

Die Abgastemperatur verändert sich innerhalb eines weiten Lastbereiches nur-wenig, denn zunächst wird die Temperatur der Kesselabgase durch die konstant bzw. auf 54O⁰C eingeregelte Frischdampf- bzw. Zwischenüberhitzertemperatur fixiert, da Überhitzer und Zwischenüberhitzer am Rauchgasaustritt liegen. Die in Figur 2 mit 39 bezeichnete Heizfläche trägt also mit dazu bei, die Temperatur der Verbrennungsgase auf möglichst gleichbleibender Höhe zu halten. Die Brennkammertemperatur liegt jeweils um die Differenz höher, die erforderlich ist, um die· Gaswärme an die Rohrwandungen zu übertragen. Die Wärmeübergangszahl geht bei Teillasten infolge der geringeren Pressung zurück und umgekehrt bei Überlast infolge der höheren Pressung in die Höhe, sodaß sich die Wirkung der Heizfläche

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im richtigen Sinne der last anpaßt. Hinzu kommt, daß im ersten Teil des Gasweges in der Brennkammer je Kubikmeter Rauchgas eine größere prozentuale Wärmemenge an die Rohrwand bei Teillast und eine kleinere prozentuale Wärmemenge bei Maximallast abgestrahlt wird, wodurch die Eintrittstemperatur der Gase in den Endteil des Hochdrucküberhitzers bzw. Zwischenüberhitzers bei Teillast niedriger und bei Maximallast höher liegt. Hierdurch wird wiederum ein gewisser Ausgleich erreicht.

Wie bereits erwähnt, muß der Kessel nicht unbedingt liegend angeordnet sein, sondern kann auch in herkömmlicher Weise senkrecht montiert werden. Die in figur 2 dargestellte liegende Bauart bietet aber besondere Vorteile, unter anderem auch eine besonders gute Zugänglichkeit für die Bedienungsmannschaft, wenn man die Bauhöhe des Dampferzeugers auf etwa vier Meter begrenzt. Bei liegender Anordnung wird weiterhin ein sonst erforderliches schweres und kostspieliges Kesselgerüst vermieden. Das G-ewicht des Kesselaggregates kann auf diese Weise so niedrig gelegt werden (z.B.. 1 t je Tonne Dampf), daß der Transport der ganzen Anlage in einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Einzelstüeken ermöglicht wird.

Abbildung 5 veranschaulicht einen Schnitt durch einen Teil des Brennerkopfes, wobei der Brennstoff,. beispielsweise Erdgas oder Öl, durch die Leitungen 54 und 55 zugeführt wird. Die Verbrennungsluft strömt in Richtung des Pfeiles 53 aus der Rohrleitung 17 an. Ringschlitze 61 und 62 erzeugen dabei mit Hilfe geeigneter Schaufeln oder sonstiger Einbauten einen

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Drall der einströmenden Brennerluft, sodaß die Vermischung mit dem Brennstoff erleichtert wird. Die Brennkammerwand 56 wird durch den durch den Rohrstutzen 51 zugeführten Teilstrom der Verbrennungsluft gekühlt. Die Pfeile versinnbildlichen die Strö'niungsrichtung von YerTorennungsluft und Brennstoff.

Die Parallelrohre zweigen vom Eintrittsverteiler 49 ab und sind zur Strahlheizfläche 60 geführt. Das Arbeitsmittel verläßt die Parallelrohre durch einen in Figur 5 nicht näher dargestellten Austrittssammler in der oben beschriebenen Weise. Mit 63 ist ein Wellrohr und mit 64 ein Dichtflansch bezeichnet. -

Während der Überhitzer am Ende des Kessels liegt, befinden sieh die Speisewasservorwärmstufen in Brennernähe. Dadurch ergibt sieh, daß die Anfangsstufen eine höhere und die letzten Stufen eine geringere Auiwärmung für gleiche Yifärmezufuhr aufweisen. Die Temperaturdifferenzen, die beim Übergang von einer Stufe zur nächstfolgenden in der Rohrwand auftreten, sind verhältnismäßig gering, sodaß es möglich wird, das letzte Rohr einer bestimmten Stufe mit dem ersten Rohr der nachfolgenden Stufe durch eine Längsnaht unter Zwischen-; schaltung von Flossen, Stegen oder dergleichen zu versehweißen, ohne daß sich im Betrieb unzulässige Temperaturspannungen im Material ergeben. Wesentlich ist hierbei, daß die Temperaturdifferenzen zum Wärmetransport durch die Wandung mit etwa zehn bis zwanzig G-rad C nur eine geringe zusätzliche Erhöhung der Temperaturbeanspruchung mit sich bringen. -

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Wie oben erwähnt wurde, kann für große Maschinenleistungen an Stelle eines einzigen rohrförmigen Kessels auch eine Mehrzahl von Kesseln verwendet werden. Man kann daran denken, diese Kessel gleichartig aufzubauen und das Arbeitsmittel auf die einzelnen Kessel zu verteilen, wobei aber bei doppelter oder mehrfacher Zwischenüberhitzung je ein Kesselteil jeweils den entsprechenden Überhitzer oder Überhitzergruppen enthält. Man kann aber auch daran denken, einen Kesselteil überwiegend oder ausschließlich zur Überhitzung bzw. Zwischenüberhitzung heranzuziehen. Die Überhitzerheizfläche ist dann zumindest in ihrem Eingangsbereich als Wandverkleidung oder wandbildendes Element zu erstellen, wie dies die !Figuren 4 a und 4 "b zeigen. Im übrigen kann es gegebenenfalls von Vorteil sein, die Rohrwicklungen mit größerer Steigung auszubilden, sodaß man auf diese Weise eine größere Anzahl von Parallelrohren nebeneinander unterbringt und die Anzahl der Stufen verringern kann. Dies ist insbesondere für Überhitzer-, bzw. Zwischenüberhitzerheizflächen bedeutsam, wo man bestrebt ist, die Anzahl der Eintrittsverteiler und Austrittssammler möglichst gering zu halten. Wenn man die Steigung so wählt, daß die Rohre fast parallel zur Brennkammerachse verlaufen, so kann man mit einem einzigen Eintrit,t-S.verteiler und ebenfalls einem einzigen Austrittssammler auskommen.

7 Schutzansprüche
5 Figuren

Claims (1)

1. ". - 17-; Akt.Z.: S .54 706/46 h Gbm |

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   RA. 103 063*23 2

   Schutzansprüche . ^J"*" ^u/

   1. Dampfkessel für eine Wärmekraftanlage, bei der Abgase einer mit Überdruck betriebenen Kesselfeuerung eines Dampfkraftsystems mit Zwangdurchlauf dampf erzeuger einem G-asturbinensystem zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß er im Sinne einer G-asturbinen-Brennkammer als Rohrkörper, Vorzugsweise mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis größer als 10, ausgebildet ist, dessenWandungen zu einem wesentlichen Teil: Hochdruck-Kesselrohre aufweisen, insbesondere durch zusammengeschweißte Hochdruckrohre selbst gebildet werden, und der an der G-asaustrittsseite einen als Berührungsheizfläche gestalteten Dampfüberhitzer und/oder Zwischenüberhitzer enthält, der ganz oder überwiegend im Gleichstrom von Verbrennungsgasen und Dampf durchströmt wird.

   2. Kessel nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kesselkörper bildenden Rohre rund gebogen und an ihren gegenüberliegenden Längsseiten direkt oder mit streifenförmigen Zwischenstücken: zusammengeschweißt sind.

   3. Kessel nach Anspruch ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daßmindestens einer der Böden des Kesselkörpers, durch gebogene, aneinandergeschweißte Rohre gebildet ist, wobei jedoch die Krümmungsäurchmesser von Rohr zu Rohr so gegeneinander abgestuft sind, daß eine konkave, insbesondere halbkugelige Form entsteht.

   4. Kessel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der Rohrwandungen senkrecht oder nahezu senkrecht zur Brennkammerachse verlaufen.

   - - 18 - Akt.Z.: S 54 706/46 h Gbm -

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   5. Kessel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselrohre so dimensioniert sind, daß sie für überkritischen Betrieb des Dampfkraftsystems geeignet sind.

   6. Eessel nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Dampferzeuger in mehrere rohrförmige Körper aufgeteilt ist. . " "■

   7« Kessel nach Anspruch 1 bis. 6, dadurch gekennzeiehaet, daß bei liegender Anordnung des Kessels eine freie Beweglichkeit mindestens eines der beiden Kesselenden vorgesehen ist. - - ■

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