DE19717158C2 - Durchlaufdampferzeuger und Verfahren zum Anfahren eines Durchlaufdampferzeugers - Google Patents
Durchlaufdampferzeuger und Verfahren zum Anfahren eines DurchlaufdampferzeugersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchlaufdampferzeuger
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger
Dampferzeuger ist aus der EP 0 308 728 A1 bekannt.
In einem Durchlaufdampferzeuger führt die Beheizung einer An
zahl von Verdampferrohren, die zusammen die gasdichte Umfas
sungswand einer Brennkammer bilden, zu einer vollständigen
Verdampfung des Strömungsmediums in den Verdampferrohren in
einem Durchgang. Das Strömungsmedium - üblicherweise Wasser -
wird nach seiner Verdampfung den Verdampferrohren nachge
schalteten Überhitzerrohren zugeführt und dort überhitzt. Ein
Durchlaufdampferzeuger unterliegt im Gegensatz zu einem Na
turumlaufdampferzeuger keiner Druckbegrenzung, so daß Frisch
dampfdrücke weit über dem kritischen Druck von Wasser (pkrit =
221 bar) - wo es nur noch einen geringen Dichteunterschied
gibt zwischen flüssigkeitsähnlichem und dampfähnlichem Medium
- möglich sind. Ein hoher Frischdampfdruck begünstigt einen
hohen thermischen Wirkungsgrad und somit niedrige CO2-Emis
sionen eines fossil beheizten Kraftwerks.
Ein derartiger Durchlaufdampferzeuger kann in Einzugbauart
oder auch in Zweizugbauart ausgeführt sein. Bei einem Durch
laufdampferzeuger in Einzugbauart sind üblicherweise Dampfer
zeugerrohre zur Bildung der Umfassungswand eines einzigen
Gaszuges gasdicht miteinander verschweißt, wobei der Gaszug
vertikal angeordnet ist. Die die Umfassungswand des Gaszuges
bildenden Dampferzeugerrohre umfassen dabei in der Regel so
wohl Verdampferrohre als auch diesen strömungsmittelseitig
nachgeschaltete Überhitzerrohre. In einem unteren Raumbereich
des Gaszuges ist üblicherweise eine Brennkammer mit einer An
zahl von Brennern für fossilen Brennstoff vorgesehen.
Bei einem Durchlaufdampferzeuger in Zweizugbauart sind übli
cherweise ebenfalls Dampferzeugerrohre zur Bildung der Umfas
sungswand eines vertikal angeordneten ersten Gaszuges gas
dicht miteinander verschweißt. Bei dieser Bauart ist dem er
sten Gaszug jedoch heizgasseitig über einen Horizontalgaszug
ein zweiter vertikal angeordneter Gaszug nachgeschaltet, des
sen Umfassungswand ebenfalls von Dampferzeugerrohren gebildet
ist, und der vom Heizgas üblicherweise von oben nach unten
durchströmt wird. Ein Durchlaufdampferzeuger in Zweizugbauart
weist im Vergleich zu einem Durchlaufdampferzeuger in Einzug
bauart üblicherweise eine niedrigere Bauhöhe auf und unter
scheidet sich von diesem in einer Anzahl von Auslegungspara
metern.
Bei einem Durchlaufdampferzeuger in Zweizugbauart sind die
die Umfassungswand des ersten Gaszuges bildenden Dampferzeu
gerrohre üblicherweise als Verdampferrohre ausgelegt, wohin
gegen als Überhitzerrohre ausgelegte Dampferzeugerrohre Teil
der Umfassungswand des zweiten Gaszuges und/oder Teil einer
Wandheizfläche des Horizontalgaszuges sind. Mit anderen Wor
ten: die dem Horizontalgaszug und die dem zweiten Gaszug zu
geordneten Dampferzeugerrohre sind den dem ersten Gaszug zu
geordneten Dampferzeugerrohren strömungsmediumsseitig übli
cherweise nachgeschaltet. Dazu münden die dem ersten Gaszug
zugeordneten Dampferzeugerrohre ausgangsseitig in einen ihnen
gemeinsamen Austrittssammler, dem über eine Wasser-Dampf-
Trenneinrichtung und über eine Anzahl von im Horizontalgaszug
angeordneten Heizflächen ein Eintrittssammler für die dem
zweiten Gaszug zugeordneten Dampferzeugerrohre nachgeschaltet
ist.
Bei dem aus der EP 0 308 728 A1 bekannten Durchlaufdampfer
zeuger sind eine Anzahl von für die Durchströmung eines Strö
mungsmediums parallel geschalteten Dampferzeugerrohren mit
einander zu einer Verdampferheizfläche verbunden, die Teil
einer Umfassungswand des ersten Gaszuges ist. Dabei münden
die die Verdampferheizfläche bildenden Dampferzeugerrohre
ausgangsseitig in einen ihnen gemeinsamen, in einer im Ver
gleich zu einer Unterkante des Horizontalgaszuges niedrigeren
Höhe angeordneten Austrittssammler.
Bei einer derartigen Anordnung können, insbesondere beim auch
als Warmstart bezeichneten Anfahren nach einer vergleichs
weise kurzen Stillstandszeit vor dem Zünden der Brenner, beim
Füllen von Dampferzeugerrohren des noch warmen Durchlauf
dampferzeugers mit kaltem Speisewasser erhebliche Temperatur
differenzen zwischen den dem ersten Gaszug zugeordneten
Dampferzeugerrohren und einer Umfassungswand des Horizontal
zuges zugeordneten Dampferzeugerrohren auftreten. Derartige
Temperaturdifferenzen können insbesondere an einer Verbin
dungsstelle, an der eine Umfassungswand des ersten Gaszuges
mit einer Wand des Horizontalzuges verschweißt ist, unzuläs
sige Wärmespannungen hervorrufen. Aufgrund derartiger Wärme
spannungen ist, insbesondere bei häufigen Anfahrvorgängen,
die Lebensdauer eines derartigen Durchlaufdampferzeugers in
folge hoher Wechselbeanspruchung nur begrenzt. Die Wärmespan
nungen treten dabei in besonderem Maße nach einem nur kurzen
Stillstand des Durchlaufdampferzeugers, also beispielsweise
nach einem Nachtstillstand, auf, da dann der Durchlaufdampf
erzeuger üblicherweise noch eine im Vergleich zur Temperatur
des Speisewassers erhöhte Temperatur aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen in
Zweizugbauart ausgeführten Durchlaufdampferzeuger anzugeben,
der auch bei häufigen Anfahrvorgängen eine besonders lange
Lebensdauer aufweist. Zudem soll ein besonders günstiges Ver
fahren zum Anfahren eines derartigen Durchlaufdampferzeugers
angegeben werden.
Bezüglich eines Durchlaufdampferzeugers der obengenannten Art
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem
Austrittssammler strömungsmediumsseitig eine Schottheizfläche
unmittelbar nachgeschaltet ist.
Unter Schottheizfläche ist dabei eine Anzahl von für den
Durchfluß des Strömungsmediums parallel geschalteten, in ei
nen gemeinsamen Eintritts- und in einen gemeinsamen Aus
trittssammler mündenden Dampferzeugerrohren zu verstehen, wo
bei die Dampferzeugerrohre dicht nebeneinander in einer Ebene
liegen und somit eine Anzahl von plattenartigen Heizflächen
bilden, die innerhalb des Gaszuges aufgehängt sind.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß für eine
besonders lange Lebensdauer des Durchlaufdampferzeugers auch
bei häufigen Anfahrvorgängen die Wärmespannungen zwischen der
Umfassungswand des ersten Gaszuges und den Wänden des Hori
zontalgaszuges besonders gering gehalten sein sollten. Dazu
sollten die Temperaturdifferenzen zwischen den unmittelbar
vor dem Zünden der Brenner mit kaltem Speisewasser gefüllten,
dem ersten Gaszug zugeordneten Dampferzeugerrohren und den
bei einem Warmstart noch vergleichsweise heißen Wänden des
Horizontalgaszuges besonders gering gehalten sein.
Dazu ist einerseits der Austrittssammler der dem ersten Gas
zug zugeordneten Dampferzeugerrohre in einer derart bemesse
nen Höhe angeordnet, daß ein unmittelbarer Kontakt der vor
dem Anfahren mit kaltem Speisewasser gefüllten Dampferzeuger
rohre mit den bei einem Warmstart noch heißen Wänden des Ho
rizontalgaszuges vermieden ist. Andererseits sind für eine
besonders effektive Kühlung der dem Horizontalgaszug zugeord
neten Dampferzeugerrohren bereits während des Anfahrens die
zur Dampferzeugung vorgesehenen Heizflächen besonders groß
dimensioniert. Dazu ist den die Verdampferheizfläche bilden
den Dampferzeugerrohren als zusätzliche zur Dampferzeugung
vorgesehene Heizfläche die Schottheizfläche nachgeschaltet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Zweckmäßigerweise ist die Schottheizfläche in einem Raumbe
reich innerhalb des ersten Gaszuges oberhalb der im ersten
Gaszug vorgesehenen Brennkammer angeordnet. Die Schottheiz
fläche ist somit in einem auch beim Anfahren des Durchlauf
dampferzeugers besonders stark beheizten Raumbereich angeord
net und trägt in besonders hohem Maße zur Dampferzeugung bei.
Somit wird auch beim Anfahren des Durchlaufdampferzeugers be
reits eine große Dampfmenge erzeugt, die zu einer besonders
effektiven Kühlung der den als Verdampferrohren vorgesehenen
Dampferzeugerrohren nachgeschalteten, als Überhitzerrohre
ausgelegten Dampferzeugerrohren beiträgt.
Für besonders geringe Wärmespannungen zwischen den Wandheiz
flächen des ersten Gaszuges und den Wandheizflächen des Hori
zontalgaszuges ist in einem Raumbereich oberhalb der im er
sten Gaszug angeordneten Brenner und unterhalb der Unterkante
des Gaszuges vorteilhafterweise eine annähernd waagerechte
Trennlinie zwischen beim Anfahren mit Wasser gefüllten und
beim Anfahren mit Dampf gefüllten Dampferzeugerrohren vorge
sehen. Diese Trennlinie kann konstruktiv derart ausgebildet
sein, daß die an dieser Stelle auftretenden Wärmespannungen
besonders gering gehalten sind. Ein Zusammentreffen von beim
Anfahren stark unterschiedlich gekühlten Heizflächen im Über
gangsbereich vom ersten Gaszug auf den Horizontalgaszug ist
somit sicher vermieden.
Dazu ist eine während des Betriebs die von verdampfendem
Strömungsmedium durchströmten Verdampferrohre von den von
verdampftem Strömungsmedium durchströmten Überhitzerrohren
entkoppelnde Wasser-Dampf-Trennvorrichtung in vorteilhafter
Ausgestaltung strömungsmittelseitig der Schottheizfläche
nachgeschaltet. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist
ein dampfseitiger Auslaß der Wasser-Dampf-Trennvorrichtung an
einen Eintrittssammler für eine Anzahl weiterer, als Überhit
zerrohre vorgesehener Dampferzeugerrohre angeschlossen, wobei
diese Dampferzeugerrohre den oberen Teil der Umfassungswand
des ersten Gaszuges bilden, und wobei dieser Eintrittssammler
in einer im Vergleich zur Unterkante des Horizontalgaszuges
geringeren Höhe angeordnet ist.
Bezüglich des Verfahren zum Anfahren eines derartigen Durch
laufdampferzeugers in Zweizugbauart wird die genannte Aufgabe
gelöst, indem nach dem Einsetzen eines Wasserausstoßes aus
den die Verdampferheizfläche bildenden Dampferzeugerrohren
deren Strömungsmediumsdurchsatz vorübergehend abgesenkt
wird.
Beim Anfahren eines Durchlaufdampferzeugers wird nämlich ein
Teil des in den Verdampferrohren enthaltenen unverdampften
Strömungsmediums oder Wassers durch Dampf ersetzt. Dieser
Vorgang erfolgt während des Anfahrens und führt zu einem
kurzzeitig erhöhten Strömungsmediumsdurchsatz am Austritt der
Verdampferrohre, auch als Wasserausstoß bezeichnet. Der Was
serausstoß muß aus dem Durchlaufdampferzeuger üblicherweise
abgeführt werden und verursacht daher einen Wärmeverlust für
den Durchlaufdampferzeuger.
Bei einem besonders günstigen Verfahren zum Anfahren eines
Durchlaufdampferzeugers sollte daher der Wasserausstoß beson
ders gering gehalten sein. Dies ist für den oben dargestell
ten Durchlaufdampferzeuger erreichbar, indem vor dem Zünden
der Brenner die der Umfassungswand des ersten Gaszuges zuge
ordneten Dampferzeugerrohre zunächst bis zu einer Höhe des
ihnen nachgeschalteten Austrittssammlers mit unverdampftem
Strömungsmedium gefüllt werden. Überschüssiges unverdampftes
Strömungsmedium oder Wasser kann dabei unter Umgehung der
Schottheizfläche über ein Bypassventil direkt zur Wasser-
Dampf-Trennvorrichtung geleitet werden. Mit dem Zünden der
Brenner wird den als Verdampferrohre ausgebildeten Dampfer
zeugerrohren zunächst ein Anfangsmassenstrom an Strömungsme
dium oder Speisewasser zugeführt. Das Strömungsmedium ver
dampft in den in den Austrittssammler mündenden Dampferzeu
gerrohren teilweise, wobei das nicht verdampfte Strömungsme
dium in die dem Austrittssammler nachgeschaltete Schottheiz
fläche gelangt. Da diese ebenfalls als Verdampferheizfläche
ausgelegt und somit mit unverdampftem Strömungsmedium be
speisbar ist, kann das dorthin gelangte unverdampfte Strö
mungsmedium dort ohne schädliche Auswirkungen weiter ver
dampft werden. Eine ausreichende Kühlung aller Dampferzeuger
rohre ist dabei sicher gewährleistet, wobei der Speisewasser-
Massenstrom für einen besonders geringen Wasserausstoß nach
einsetzen des Wasserausstoßes zunächst vorübergehend redu
ziert wird.
Vorteilhafterweise wird der Strömungsmediumsdurchsatz durch
die die Verdampferheizfläche bildenden Dampferzeugerrohre
nach seiner Absenkung proportional zur Feuerwärmeleistung des
Durchlaufdampferzeugers eingestellt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde
re darin, daß durch den in einer Höhe zwischen den dem ersten
Gaszug zugeordneten Brennern und der Unterkante des Horizon
talgaszuges angeordneten Austrittssammler der Verdampferheiz
fläche eine annähernd waagerechte Trennlinie zwischen beim
Anfahren mit Wasser gefüllten Dampferzeugerrohren und mit
Dampf gefüllten Dampferzeugerrohren in einem zur Vermeidung
von Wärmespannungen besonders günstigen Raumbereich geschaf
fen ist. Das Auftreten von Wärmespannungen im Übergangsbe
reich vom ersten Gaszug auf den Horizontalgaszug ist dabei
sicher vermieden, so daß der Durchlaufdampferzeuger eine be
sonders lange Lebensdauer auch bei häufigen Anfahrvorgängen
aufweist. Durch die Schottheizfläche ist zudem sicherge
stellt, daß beim Anfahren eine ausreichend große Verdampfer
heizfläche zur Verfügung steht, um einen besonders hohen
Dampfmassenstrom zu erzeugen und somit eine sichere Kühlung
aller Dampferzeugerrohre zu gewährleisten. Durch die Schott
heizfläche ist darüber hinaus auch ein Zwischenspeicher für
beim Anfahren aus der Verdampferheizfläche ausgestoßenes un
verdampftes Strömungsmedium geschaffen. Das in die Schott
heizfläche gelangte unverdampfte Strömungsmedium verdampft
dort, so daß die aus dem Durchlaufdampferzeuger beim Anfahren
abzuführende Wassermenge infolge des Wasserausstoßes beson
ders gering ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Durchlaufdampferzeuger in Zweizug
bauart,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Umfassungswand des Durch
laufdampferzeugers nach Fig. 1, und
Fig. 3 einen Eintrittssammler und einen Austrittssammler des
Durchlaufdampferzeugers nach Fig. 1.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszei
chen versehen.
Der Durchlaufdampferzeuger 1 gemäß Fig. 1 umfaßt eine Anzahl
von Brennern 2 für einen fossilen Brennstoff, die in Fig. 1
anhand ihrer Hauptachsen schematisch dargestellt sind. Die
Brenner 2 sind in einer Brennkammer 4 angeordnet, die durch
einen unteren Teil der Umfassungswand 6 eines vertikal ange
ordneten ersten Gaszugs 8 gebildet ist. Die Umfassungswand 6
geht am Unterende des durch sie gebildeten ersten Gaszugs 8
in einen trichterförmigen Boden 10 über.
Der Durchlaufdampferzeuger 1 gemäß Fig. 1 ist in Zweizugbau
art ausgeführt. Dazu ist dem ersten Gaszug 8 für aus der Ver
brennung des fossilen Brennstoffs entstehendes Heizgas über
einen Horizontalgaszug 12 ein zweiter Gaszug 14 nachgeschal
tet. Der zweite Gaszug 14 ist dabei ebenfalls vertikal ange
ordnet.
Die Umfassungswand 6 des ersten Gaszugs 8 ist aus Dampferzeu
gerrohren 16, 17 aufgebaut, die an ihren Längsseiten gasdicht
miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, sind. In
analoger Bauweise ist die Umfassungswand 18 des zweiten Gas
zugs 14 ebenfalls aus nicht näher dargestellten Dampferzeu
gerrohren aufgebaut, die an ihren Längsseiten gasdicht mit
einander verbunden sind. Der Horizontalgaszug 12 wiederum um
faßt eine Anzahl von nicht näher dargestellten Dampferzeuger
rohren, die zu in seiner ebenfalls gasdicht ausgebildeten Um
fassungswand angeordneten Heizflächen 20 zusammengefaßt sind.
Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die die Umfassungswand 6 des
ersten Gaszugs 8 bildenden Dampferzeugerrohre 16, 17 vertikal
angeordnet. Alternativ können die Dampferzeugerrohre 16, 17
aber auch in der Art einer Schraubenwicklung schräg steigend
um den ersten Gaszug herum angeordnet sein.
Die in einem unteren Raumbereich die Umfassungswand 6 des er
sten Gaszugs 8 bildenden Dampferzeugerrohre 16 sind als Ver
dampferrohre ausgelegt und zu einer Anzahl von Verdampfer
heizflächen 22 zusammengefaßt, von denen jede Teil der Umfas
sungswand 6 des ersten Gaszugs 8 ist. Die Dampferzeugerrohre
16 jeder Verdampferheizfläche 22 sind für den Durchfluß von
Wasser als Strömungsmedium parallel geschaltet und sind mit
ihren Eintrittsenden an einen nicht dargestellten gemeinsamen
Eintrittssammler und mit ihren Austrittsenden an einen ge
meinsamen Austrittssammler 24 angeschlossen.
Dem Austrittssammler 24 ist strömungsmediumsseitig eine
Schottheizfläche 26 nachgeschaltet. Die Schottheizfläche 26
ist dabei aus einer Anzahl von nicht näher dargestellten, für
den Durchfluß des Strömungsmediums parallel geschalteten
Dampferzeugerrohren aufgebaut, die eingangsseitig an einen
gemeinsamen Eintrittssammler 28 und ausgangsseitig an einen
gemeinsamen Austrittssammler 30 angeschlossen sind. Die die
Schottheizfläche 26 bildenden Dampferzeugerrohre sind dicht
nebeneinander in einer Ebene liegend angeordnet und bilden
eine Anzahl von plattenartigen Heizflächen, die innerhalb des
ersten Gaszuges 8 oder des Horizontalgaszuges 12 aufgehängt
sind.
Der Schottheizfläche 26 ist strömungsmediumsseitig eine Was
ser-Dampf-Trennvorrichtung 34 nachgeschaltet, deren dampfsei
tiger Auslaß 36 an einen Eintrittssammler 38 für eine Anzahl
weiterer, in Fig. 1 zur besseren Übersicht lediglich ange
deuteter Dampferzeugerrohre 17 angeschlossen ist. Die weite
ren Dampferzeugerrohre 17 sind als Überhitzerrohre ausgelegt
und zu einer Anzahl von nicht näher dargestellten Überhitzer
heizflächen zusammengefaßt, die im oberen Raumbereich 32 die
Umfassungswand 6 des ersten Gaszugs 8 bilden. In den Strö
mungsweg zwischen dem Austrittssammler 24 und die Wasser-
Dampf-Trennvorrichtung 34 ist unter Umgehung der Schottheiz
fläche 26 zudem eine mit einem Bypassventil 40 absperrbare
Bypassleitung 42 geschaltet.
Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Dampferzeugerrohre 16, 17
in einem Bereich in Höhe des Austrittssammlers 24 und des
Eintrittssammlers 38 in einer verzahnten Anordnung in die Um
fassungswand 6 des ersten Gaszugs 8 montiert. Dazu sind die
im unteren Raumbereich die Umfassungswand 6 des ersten Gas
zugs 8 bildenden Dampferzeugerrohre 16 in zwei Gruppen von
Dampferzeugerrohren 16a und 16b zusammengefaßt, wobei die der
ersten Gruppe zugeordneten Dampferzeugerrohre 16a eine grö
ßere Länge aufweisen als die der zweiten Gruppe zugeordneten
Dampferzeugerrohre 16b. Analog sind die im oberen Raumbereich
die Umfassungswand 6 des ersten Gaszugs 8 bildenden Dampfer
zeugerrohre 17 in zwei Gruppen von Dampferzeugerrohren 17a
und 17b zusammengefaßt, wobei die der ersten Gruppe zugeord
neten Dampferzeugerrohre 17a eine größere Länge aufweisen als
die der zweiten Gruppe zugeordneten Dampferzeugerrohre 17b.
Jedes der vergleichsweise kürzeren Dampferzeugerrohre 17b ist
dabei oberhalb von jeweils einem vergleichsweise längeren
Dampferzeugerrohr 16a angeordnet, wobei jedes der vergleichs
weise längeren Dampferzeugerrohre 17a oberhalb von jeweils
einem vergleichsweise kürzeren Dampferzeugerrohr 16b angeord
net ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, münden sowohl die ver
gleichsweise kürzeren Dampferzeugerrohre 16b als auch die
vergleichsweise längeren Dampferzeugerrohre 16a in den Aus
trittssammler 24, wobei für die vergleichsweise längeren
Dampferzeugerrohre 16a jeweils ein Zuführungsrohrstück 16c
vorgesehen ist. Analog sind sowohl die vergleichsweise kürze
ren Dampferzeugerrohre 17a als auch die vergleichsweise län
geren Dampferzeugerrohre 17b an den Eintrittssammler 38 ange
schlossen.
Aufgrund der verzahnten Anordnung der Dampferzeugerrohre
16, 17 im Bereich des Austrittssammlers 24 und des Eintritts
sammlers 38 ist auch bei unterschiedlicher Heizung und/oder
unterschiedlicher Kühlung der Dampferzeugerrohre 16 im Ver
gleich zu den weiteren Dampferzeugerrohren 17 eine Tempera
turvergleichmäßigung gewährleistet. Die auftretenden Wärme
spannungen sind somit besonders gering gehalten.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind den weiteren Dampfer
zeugerrohren 17 strömungsmediumsseitig über die im Horizon
talgaszug 12 angeordneten Heizflächen 20 die die Umfassungs
wand 18 des zweiten Gaszugs 14 bildenden Dampferzeugerrohre
nachgeschaltet. Sowohl die die Heizflächen 20 des Horizontal
gaszugs 12 bildenden Dampferzeugerrohre als auch die die Um
fassungswand 18 des zweiten Gaszugs 14 bildenden Dampferzeu
gerrohre sind als Überhitzerrohre vorgesehen und hinsichtlich
ihrer Auslegung an die vom Ort ihrer Anordnung abhängigen
Heizgas- und Strömungsmediumsparameter angepaßt.
Der Austrittssammler 24, in den die die Verdampferheizfläche
22 bildenden Dampferzeugerrohre 16 münden, ist in einer im
Vergleich zu einer Unterkante 44 des Horizontalgaszuges 12
niedrigeren Höhe angeordnet. Der den als Überhitzerrohren
ausgebildeten weiteren Dampferzeugerrohren 17 gemeinsam vor
geschaltete Eintrittssammler 38 ist hingegen in einer Höhe
zwischen dem Austrittssammler 24 und der Unterkante 44 des
Horizontalgaszugs angeordnet, also in einer im Vergleich zum
Austrittssammler 24 größeren und im Vergleich zur Unterkante
44 des Horizontalgaszugs 12 geringeren Höhe. Alternativ kann
der Eintrittssammler 38 aber auch in einer im Vergleich zum
Austrittssammler 24 geringeren Höhe angeordnet sein.
Zum Anfahren des Durchlaufdampferzeugers 1 werden vor dem
Zünden der Brenner 2 die dem ersten Gaszug 8 zugeordneten, im
unteren Raumbereich die Umfassungswand 6 bildenden Dampfer
zeugerrohre 16 zunächst bis zur Höhe des ihnen nachgeschalte
ten Austrittssammlers 24 mit unverdampftem Strömungsmedium,
also mit Wasser, gefüllt. Das Bypassventil 40 ist in diesem
Betriebszustand geöffnet. Mit dem Zünden der Brenner 2 wird
den als Verdampferrohre ausgebildeten Dampferzeugerrohren 16
zunächst ein Anfangsmassenstrom an Speisewasser zugeführt.
Das zugeführte Speisewasser verdampft in den in den Aus
trittssammler 24 mündenden Dampferzeugerrohren 16 teilweise,
wobei der nicht verdampfte Rest an Speisewasser in die dem
Austrittssammler 24 nachgeschaltete Schottheizfläche 26 ge
langt. Diese ist ebenfalls als Verdampferheizfläche ausgelegt
und somit ohne schädliche Auswirkungen mit unverdampftem
Speisewasser bespeisbar. Der nicht verdampfte Rest an Speise
wasser wird somit weitgehend in der Schottheizfläche 26 ver
dampft. Ein Teil des aus dem Austrittssammler 24 austretenden
Massenstromes kann dabei bei Bedarf über die Bypassleitung 42
direkt der Wasser-Dampf-Trennvorrichtung 34 zugeführt werden.
Aufgrund der durch die zusätzlich zu den als Verdampferrohre
ausgelegten Dampferzeugerrohren 16 als Verdampferheizfläche
vorgesehenen Schottheizfläche 26 ist die insgesamt zur Dampf
erzeugung zur Verfügung stehende Heizfläche somit besonders
groß. Eine ausreichende Dampfproduktion zur sicheren Kühlung
aller der Wasser-Dampf-Trennvorrichtung 34 nachgeschalteten,
als Überhitzerrohre ausgebildeten Dampferzeugerrohre ist so
mit auch bei der Zuführung eines nur geringen Massenstroms an
Speisewasser gewährleistet.
Um den während des Anfahrens aus der Schottheizfläche 26 aus
tretenden, als Wasserausstoß bezeichneten Rest an unverdampf
tem Speisewasser besonders gering zu halten, wird der den
Dampferzeugerrohren 16 zugeführte Massenstrom an Speisewasser
dabei in einer Anfangsphase des Anfahrprozesses von einem An
fangswert ausgehend zunächst vorübergehend reduziert. Nach
seiner Absenkung wird der den Dampferzeugerrohren 16 zuge
führte Massenstrom an Speisewasser proportional zur Feuerwär
meleistung des Durchlaufdampferzeugers 1 eingestellt.
Durch den in der Höhe zwischen den dem ersten Gaszug 8 zuge
ordneten Brennern 2 und der Unterkante 44 des Horizontalgas
zuges 12 angeordneten Austrittssammler 24 der Verdampferheiz
fläche 22 ist eine annähernd waagerechte Trennlinie zwischen
den beim Anfahren mit Wasser gefüllten Dampferzeugerrohren 16
und den mit Dampf gefüllten Dampferzeugerrohren 17 geschaf
fen. Wärmespannungen zwischen benachbarten Wandteilen der
Gaszüge 8, 12, 14 können daher vornehmlich in der Umgebung die
ser waagerechte Trennlinie auftreten, die durch den Aus
trittssammler 24 und durch den Eintrittssammler 38 definiert
ist. Das Auftreten von Wärmespannungen in einem Übergangsbe
reich vom ersten Gaszug 8 auf den Horizontalgaszug 12 ist da
bei sicher vermieden, so daß der Durchlaufdampferzeuger 1
eine besonders lange Lebensdauer auch bei häufigen Anfahrvor
gängen aufweist. Zudem ist aufgrund der verzahnten Anordnung
der Dampferzeugerrohre 16, 17 im Bereich des Austrittssammlers
24 und des Eintrittssammlers 38 auch bei unterschiedlicher
Beheizung und/oder unterschiedlicher Kühlung der Dampferzeu
gerrohre 16 im Vergleich zu den weiteren Dampferzeugerrohren
17 eine Temperaturvergleichmäßigung gewährleistet. Die auf
tretenden Wärmespannungen sind somit besonders gering gehal
ten.
Durch die Schottheizfläche 26 ist zudem sichergestellt, daß
beim Anfahren eine ausreichend große Verdampferheizfläche zur
Verfügung steht, um eine sichere Kühlung auch der den Dampf
erzeugerrohren 16 strömungsmediumsseitig nachgeschalteten,
als Überhitzerrohre ausgebildeten weiteren Dampferzeugerrohre
17 zu gewährleisten. Durch die Schottheizfläche 26 ist da
rüber hinaus auch ein Zwischenspeicher für beim Anfahren aus
der Verdampferheizfläche 22 ausgestoßenes unverdampftes Strö
mungsmedium geschaffen. Das in die Schottheizfläche 26 ge
langte unverdampfte Strömungsmedium verdampft dort, so daß
der Wasserausstoß des Durchlaufdampferzeugers 1 beim Anfahren
und der damit verbundene Wärmeverlust besonders gering ist.
Claims (6)
1. Durchlaufdampferzeuger (1) mit einem ersten Gaszug (8),
dem heizgasseitig über einen Horizontalgaszug (12) ein zwei
ter Gaszug (14) nachgeschaltet ist, wobei eine Anzahl von für
die Durchströmung eines Strömungsmediums parallel geschalte
ten Dampferzeugerrohren (16) miteinander zu einer Verdampfer
heizfläche (22) verbunden sind, die Teil einer Umfassungswand
(6) des ersten Gaszuges (8) ist, und wobei die die Verdam
pferheizfläche (22) bildenden Dampferzeugerrohre (16) aus
gangsseitig in einen ihnen gemeinsamen, in einer im Vergleich
zu einer Unterkante (44) des Horizontalgaszuges (12) niedri
geren Höhe angeordneten Austrittssammler (24) münden,
dadurch gekennzeichnet, daß dem
Austrittssammler (24) strömungsmediumsseitig eine Schottheiz
fläche (26) unmittelbar nachgeschaltet ist.
2. Durchlaufdampferzeuger (1) nach Anspruch 1, bei dem die
Schottheizfläche (26) in einem Raumbereich (32) innerhalb des
ersten Gaszuges (8) oberhalb einer Brennkammer (4) angeordnet
ist.
3. Durchlaufdampferzeuger (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem
der Schottheizfläche (26) strömungsmediumsseitig eine Wasser-
Dampf-Trennvorrichtung (34) nachgeschaltet ist.
4. Durchlaufdampferzeuger (1) nach Anspruch 3, bei dem ein
dampfseitiger Auslaß (36) der Wasser-Dampf-Trennvorrichtung
(34) an einen Eintrittssammler (38) für eine Anzahl weiterer,
in der Umfassungswand (6) des ersten Gaszugs (8) geführter
Dampferzeugerrohre (17) angeschlossen ist, der in einer im
Vergleich zur Unterkante (44) des Horizontalgaszuges (12) ge
ringeren Höhe angeordnet ist.
5. Verfahren zum Anfahren eines Durchlaufdampferzeugers (1)
nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem nach dem Einsetzen
eines Wasserausstoßes aus den die Verdampferheizfläche (22)
bildenden Dampferzeugerrohren (16) deren Strömungsmediums
durchsatz abgesenkt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Strömungsmediums
durchsatz durch die die Verdampferheizfläche (22) bildenden
Dampferzeugerrohre (16) nach seiner Absenkung proportional
zur Feuerwärmeleistung des Durchlaufdampferzeugers (1) einge
stellt wird.
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