DE69733812T2 - Heizkessel - Google Patents

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Fumio Kure-shi KODA
Tetsuo Hiroshima-shi MIMURA
Takayo Kure-shi KAWASE
Shigeki Hiroshima-shi MORITA
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    • F22B21/343Vertical radiation boilers with combustion in the lower part the vertical radiation combustion chamber being connected at its upper part to a sidewards convection chamber

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizkessel für eine Stromerzeugungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einer mittleren oder hohen Kapazität und einer maximalen kontinuierlichen Verdampfungsrate von mindestens 500 t/h. Ein derartiger Heizkessel ist in der FR-A-1 469 238 beschrieben.
  • In einer Stromerzeugungsanlage wird Dampf mit einem verhältnismäßig niedrigen Druck, der eine Hochdruckturbine angetrieben hat, extrahiert, wiedererwärmt und einer für einen mittleren Druck ausgelegten Turbine und einer Niederdruckturbine zugeführt, um diese anzutreiben, wodurch die thermische Effizienz der Turbinen insgesamt verbessert wird. Die vorstehend erwähnten Heizkessel werden beispielsweise für eine derartige Stromerzeugungsanlage verwendet.
  • Bei einem derartigen Heizkessel sind Überhitzer zur Erzeugung von Dampf mit einer relativ hohen Temperatur und einem relativ hohen Druck und Zwischenüberhitzer zur Erzeugung von Dampf mit einer relativ hohen Temperatur und einem relativ niedrigen Druck in einem stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet, durch den aufgrund der Verbrennung von Kraftstoff in einem Ofen erzeugtes Abgas strömt. Genauer beträgt bei einem Heizkessel mit einer mittleren oder hohen Kapazität die maximale, kontinuierliche Verdampfungsrate mindestens 500 t/h, der Heizkessel wird für eine Stromerzeugungsanlage verwendet, und die Zwischenüberhitzer sind, wie die Überhitzer, im stromaufseitigen Abgaskanal mit einer relativ hohen Temperatur angeordnet, so daß Dampf mit einer hohen Temperatur erhalten wird.
  • Der in der FR-A-1 469 238 beschriebene Heizkessel umfaßt einen am oberen Ende einer Ofenkammer angeordneten stromaufseitigen Abgaskanal, der quer zur vertikalen Längsachse des Ofens verläuft. Der Auslaß des Kanals ist mit dem Einlaß eines stromabseitigen Abgaskanals verbunden, der von einer vertikalen Wand in zwei parallele, vertikale, natürliche Zugkanäle unterteilt wird, von denen einer ein Hauptsubkanal und der andere ein Zweigsubkanal ist. In dem horizon tal verlaufenden Auslaßabschnitt des stromaufseitigen Abgaskanals sind zwei primäre Hängeüberhitzer angeordnet. Ein dritter primärer Hängeüberhitzer ist im horizontalen Einlaßabschnitt des stromabseitigen Abgaskanals angeordnet, und ein weiterer primärer Überhitzer ist im vertikalen Hauptsubkanal des stromabseitigen Abgaskanals vorgesehen. Zwei Röhrenbänke eines Wiederüberhitzers sind stromaufseitig des primären Überhitzers im Hauptsubkanal vorgesehen. In den beiden Subkanälen ist eine Hauptwasserheizvorrichtung installiert, und eine Hilfswasserheizvorrichtung ist nur im Zweigsubkanal stromaufseitig der Hauptwasserheizvorrichtung installiert.
  • Ferner sind Heizkessel bekannt, bei denen der stromabseitige Abgaskanal längs des Abgasstroms in zwei oder mehr Subkanäle unterteilt ist, wobei am stromabseitigen Abschnitt jedes der Subkanäle eine Drossel zum Einstellen der Strömungsmenge des durch die jeweiligen Subkanäle strömenden Abgases vorgesehen ist. In der JP-A-59-60103 und der JP-A-58-217104 sind Strukturen offenbart, bei denen in einem oder zwei Subkanälen jeweils Zwischenüberhitzer und in den übrigen Subkanälen Überhitzer angeordnet sind. In der JP-A-62-33204 ist eine Struktur offenbart, bei der in einem der Subkanäle ein Überhitzer und eine Vorheizvorrichtung und in dem anderen eine Verdampfungsvorrichtung und eine Vorheizvorrichtung angeordnet sind.
  • In dem mit einem Auslaß des Ofens verbundenen, stromaufseitigen Abgaskanal, durch den Abgas mit einer verhältnismäßig hohen Temperatur strömt, ist ein hochtemperaturseitiger Hängeüberhitzer angeordnet, und ebenso ist stromabseitig des hochtemperaturseitigen Überhitzers ein hochtemperaturseitiger Hängezwischenüberhitzer angeordnet. Der Wärmeaustausch erfolgt im stromaufseitigen Abgaskanal effizienter als im stromabseitigen Abgaskanal. Dies liegt daran, daß die Temperatur des Abgases im stromaufseitigen Abgaskanal höher als im stromabseitigen Abgaskanal ist und eine Erwärmung durch Strahlung von einer Brennerflamme im Ofen erfolgt. Da der hochtempera turseitige Überhitzer im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet ist, in dem ein effizienter Wärmeaustausch erfolgt, kann verhindert werden, daß die Abmessungen des Wärmeaustauschteils zunehmen; es ist nämlich möglich, die Abmessungen der Überhitzer insgesamt zu verringern und einen Wärmeaustausch mit höherer Effizienz zu realisieren. Dadurch kann eine Zunahme der Dimensionen und des Gewichts des gesamten Heizkessels verhindert werden.
  • Auch die Abmessungen des Zwischenüberhitzers können insgesamt verringert werden, wie es bei dem hochtemperaturseitigen Überhitzer der Fall ist, indem die hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer so im stromaufseitigen Abgaskanal, durch den Abgas mit einer relativ hohen Temperatur strömt (bzw. in dem die Wärmeaustauschrate hoch ist), angeordnet wird, daß der hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer auf den hochtemperaturseitigen Überhitzer folgt. Da die Abmessungen des hochtemperaturseitigen Überhitzers und des hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzers, die im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet sind, verringert wurden, ist es jedoch schwierig, nur mittels des verkleinerten hochtemperaturseitigen Überhitzers und des verkleinerten hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzers die für den hochtemperaturseitigen Überhitzer und den hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer insgesamt erforderlichen Wärmeaustauschbereiche zu erhalten. Daher müssen ein zusätzlicher Überhitzer und ein zusätzlicher Zwischenüberhitzer vorgesehen sein. Hierbei handelt es sich jeweils um einen niedertemperaturseitigen Überhitzer und einen niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer, die in den jeweiligen Subkanälen des stromabseitigen Abgaskanals auf der Stromabseite des hochtemperaturseitigen Hängeüberhitzers und des hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzers angeordnet sind. Im Hinblick auf die Wärmeeffizienz ist der hochtemperaturseitige Hängeüberhitzer vorzugsweise stromaufseitig im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet. Daher muß der hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer in einem begrenzten Raum auf der Stromabseite des hochtemperaturseitigen Überhitzers im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet sein. Dies bedeutet, daß es unmöglich ist, den hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer ausreichend groß zu gestalten. Da der hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer nicht groß genug sein kann, muß zusätzlich ein niedertemperaturseitiger Querzwischenüberhitzer im Subkanal des stromabseitigen Abgaskanals vorgesehen sein, der einen Großteil der für die Zwischenüberhitzer insgesamt erforderlichen Wärmeaustauschbereiche aufweist. Der Dampf im niedertemperaturseitigen Überhitzer und im niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer wird aufgrund einer Konvektion erwärmt und dann aus dem Heizkessel über den hochtemperaturseitigen Überhitzer und den hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer beispielsweise einer Turbine zur Stromerzeugung zugeführt. In jedem der Subkanäle, in denen jeweils der niedertemperaturseitige Überhitzer und der niedertemperaturseitige Zwischenüberhitzer vorgesehen sind, ist eine Drossel zum Einstellen der Strömungsmenge des Abgases vorgesehen, das mit dem niedertemperaturseitigen Überhitzer bzw. dem niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer in Kontakt gebracht werden soll. Der Dampf im niedertemperaturseitigen Überhitzer und im niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer wird durch Steuern der Drosseln auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt und jeweils dem hochtemperaturseitigen Überhitzer und dem hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer zugeführt.
  • Die Steuerung der Temperatur des Dampfs im niedertemperaturseitigen Überhitzer und im niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzer erfolgt durch Einstellen der Drosseln, wie oben beschrieben. Da der hochtemperaturseitige Überhitzer und der hochtemperaturseitige Zwischenüberhitzer auf der Stromaufseite der Subkanäle angeordnet sind, erfolgt jedoch in diesen hochtemperaturseitigen Wärmeaustauschvorrichtungen keine Steuerung der Temperatur des Dampfs durch die Drosseln. Dementsprechend hat die Steuerung der Dampftemperatur im niedertemperaturseitigen Überhitzer und im niedertemperaturseiti gen Zwischenüberhitzer keine direkten Auswirkungen auf die Dampftemperatur am Einlaß der Turbine. Anders ausgedrückt gibt es eine zeitliche Verzögerung bzw. eine Verlustzeit zwischen einer Veränderung der Dampftemperatur am Auslaß des niedertemperaturseitigen Überhitzers und am Auslaß des hochtemperaturseitigen Überhitzers und zwischen einer Veränderung der Dampftemperatur am Auslaß des niedertemperaturseitigen Zwischenüberhitzers und am hochtemperaturseitigen Zwischenüberhitzer bzw. am Einlaß der Turbine.
  • Wenn die Steuerungsverstärkung der Drossel zur Verkürzung der Verlustzeit verbessert wird, wird das Heizkesselsystem instabil oder weicht ab, wodurch die Steuerbarkeit verschlechtert wird. Insbesondere im Hinblick auf den Zwischenüberhitzer nimmt die Steuerbarkeit ab, da der Zwischenüberhitzer, der einen Hauptteil der für die Zwischenüberhitzer insgesamt erforderlichen Wärmeaustauschbereiche aufweist, in dem Subkanal angeordnet ist.
  • Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Heizkessel zu schaffen, durch den die Steuerbarkeit der Dampftemperatur verbessert wird, ohne daß der Wärmeaustauschbereich jedes der Zwischenüberhitzer unnötig vergrößert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Der Heizkessel umfaßt einen Ofen, einen stromaufseitigen Abgaskanal, der an einem seiner Enden mit einem Auslaß des Ofens verbunden ist, einen stromabseitigen Abgaskanal, der mit dem anderen Ende des stromaufseitigen Abgaskanals verbunden ist und längs des Abgasstroms von einer Trennwand in zwei Subkanäle unterteilt wird, im stromaufseitigen Abgaskanal angeordneten Hängewärmeaustauschvorrichtungen, die sämtlich Überhitzer sind, wobei die Wärmeaustauschflächen der Wärmeaustauschvorrichtung so dimensioniert sind, daß die Abgastemperatur am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals 1.000°C bis 1.100°C wird, wenn der Heizkessel unter einer ma ximalen Last steht, einer im stromabseitigen Abgaskanal angeordneten Querwärmeaustauschvorrichtung, die einen Zwischenüberhitzer umfaßt, und eine im Auslaß jedes der Subkanäle angeordnete Einrichtung zum Steuern der Strömungsmenge des durch die jeweiligen Subkanäle strömenden Abgases.
  • Da die Abgastemperatur am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals erfindungsgemäß höher als bei einem herkömmlichen Heizkessel ist, ist die Temperaturdifferenz zwischen dem in den Zwischenüberhitzer strömenden Dampf und dem Abgas groß, wodurch sich eine Vergrößerung der Wärmeaustauschflächen der Zwischenüberhitzer erübrigt.
  • Da sämtliche Zwischenüberhitzer im Subkanal des stromabseitigen Abgaskanals angeordnet sind, kann ferner die Verlustzeit verringert werden. Überdies werden sämtliche Zwischenüberhitzer gesteuerte Objekte, und die Steuerung der Dampftemperatur kann am Auslaß des Zwischenüberhitzers mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden, d.h. die Steuerung der Dampftemperatur am Einlaß der Turbine kann mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden.
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 1 ist eine Seitenansicht, die den erfindungsgemäßen Heizkessel darstellt; und
  • 2 ist eine Seitenansicht, die einen herkömmlichen Heizkessel darstellt.
  • BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß 1 umfaßt ein Heizkessel einen Ofen 1, einen stromabseitigen Abgaskanal 2 und einen stromaufseitigen Abgaskanal 3, der den oberen Abschnitt des Ofens 1 mit dem stromabseitigen Abgaska nal 2 verbindet. Der Heizkessel ist beispielsweise ein durch Kohle befeuerter Heizkessel.
  • Verbrennungsgas mit einer hohen Temperatur von mehreren, im unteren Teil des Ofens 1 angeordneten Brennern 11 strömt in dem Ofen 1 nach oben. Das Verbrennungsgas strömt durch den stromaufseitigen Abgaskanal 3 und den stromabseitigen Abgaskanal 2 und wird über einen Auslaß 210 als Abgas mit einer niedrigen Temperatur aus dem Heizkessel abgegeben. Im Ofen 1 sind eine wassergekühlte untere Wand 12, eine wassergekühlte obere Wand 13 und eine Kuppenwand 15 vorgesehen. Die wassergekühlte untere Wand 12 besteht aus mehreren Rohen, von denen sich jedes im Ofen vom unteren Abschnitt des Ofens spiralförmig nach oben erstreckt. Die wassergekühlte obere Wand 13 besteht ebenfalls aus mehreren Rohren, die sich jeweils gerade und vertikal im Ofen erstrecken. Die Kuppenwand 15 besteht ebenfalls aus mehreren Rohren.
  • Der stromabseitige Abgaskanal 2 wird durch eine Wand 21 definiert, die aus mehreren Rohren besteht. Der stromabseitige Abgaskanal 2 wird durch eine Trennwand 24, die sich längs des Abgasstroms erstreckt, in zwei Subkanäle 22 und 23 unterteilt. Am Auslaß jedes der Subkanäle 22 und 23 ist eine Drossel 25 angeordnet, die dem Steuern der Strömungsmenge des durch jeden der Subkanäle strömenden Verbrennungsgases dient. Die Trennwand 24 umfaßt ebenfalls mehrere Rohre.
  • In einem 22 der Subkanäle des stromabseitigen Abgaskanals 2 ist ein Querzwischenüberhitzer 41 angeordnet, wogegen ein primärer Querüberhitzer 51 und ein Quervorwärmer 61 in Reihe längs des Verbrennungsgasstroms im anderen Subkanal 23 angeordnet sind. Nötigenfalls kann im Subkanal 23 eine Verdampfungsvorrichtung angeordnet sein.
  • Der stromaufseitige Abgaskanal 3 wird durch eine aus mehreren Rohren bestehende Deckenwand 31 und Seitenwände definiert. Ein sekundärer Hängeüberhitzer 52 und ein tertiärer Hängeüberhitzer 53 sind in Reihe längs des Verbrennungsgasstroms im stromaufseitigen Abgaskanal 3 angeordnet. Die Überhitzer 52 und 53 weisen insgesamt einen Wärmeaustauschbereich auf, der so eingestellt ist, daß die Temperatur des Verbrennungsgases am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals 2 1.000°C bis 1.100°C wird, wenn der Heizkessel unter maximaler Last arbeitet.
  • Der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriff „Quer-„ bedeutet, daß sich ein Wärmeaustauschrohr einer Wärmeaustauschvorrichtung, wie eines Zwischenüberhitzers, im wesentlichen horizontal zu einem vertikalen Gasstrom erstreckt. Ferner bedeutet der Begriff „Hänge-„, daß sich ein Wärmeübertragungsrohr einer Wärmeaustauschvorrichtung, wie eines Überhitzers, im wesentlichen vertikal zu einem horizontalen Gasstrom erstreckt und ein Einlaß und ein Auslaß in einem vertikal oberen Abschnitt vorgesehen sind.
  • Nachstehend erfolgt eine Beschreibung eines Wasserzufuhrsystems für den Heizkessel.
  • Einem im Subkanal 23 angeordneten Quervorwärmer 61 wird über ein Wasserzufuhrrohr 100 Wasser zugeführt. Das Wasser strömt von einem Einlaßkopf 611 zu einem Auslaßkopf 612 des Quervorwärmers 61 und absorbiert Wärme von dem Verbrennungsgas (Abgas). Das so erwärmte Wasser wird vom Auslaßkopf 612 über ein Fallrohr 101 auf mehrere untere Köpfe 121 der wassergekühlten unteren Wand 12 des Ofens 1 verteilt.
  • Das Wasser absorbiert im Inneren des Ofens Wärme und steigt von den unteren Köpfen 121 durch die jeweiligen Rohren der wassergekühlten unteren Wand 12 auf. Das Wasser wird annähernd bis auf seine Sättigungstemperatur erwärmt. Die Wassertemperaturen in den Rohren sind am Auslaß der wassergekühlten unteren Wand 12 uneinheitlich, da die verschiedenen Rohre unterschiedliche Wärmemengen absorbieren. Das Wasser mit der hohen Temperatur strömt aus den jeweiligen Rohren der wassergekühlten unteren Wand 12 in einen Zwischenmischkopf 14 zur Vereinheitlichung seiner Temperatur.
  • Das Wasser mit der hohen Temperatur aus dem Mischkopf 14 absorbiert im Inneren des Ofens weiter Wärme und steigt durch die Rohre der wassergekühlten oberen Wand 13 und der Kuppenwand 15 und wird in einer Flüssigphase Wasser mit einer hohen Temperatur und in einer Dampfphase Dampf. Ein Gemisch aus dem Wasser mit der hohen Temperatur und dem Dampf aus den Rohren der wassergekühlten oberen Wand 13 und der Kuppenwand 15 strömt jeweils durch einen Kopf 131 der wassergekühlten Wand und einen Kuppenwandkopf 151, in einen oberen Mischkopf 16 zur Vereinheitlichung seiner Temperatur und anschließend in einen Dampfabscheider 17.
  • Im Dampfabscheider 17 wird das Gemisch in Wasser mit einer hohen Temperatur, das von einer Umwälzpumpe 18 über einen Entleerungsbehälter 19 einem Förderrohr 100 zugeführt wird, und Dampf aufgeteilt, der in einen Einlaßkopf 311 der Rohre der Deckenwand 31 strömt. Während eines Heizkesseldurchlaufs wird der Dampf, der das gesamte, in den Dampfabscheider 17 strömende Fluid bildet, einem Einlaßkopf 311 zugeführt.
  • Der Dampf aus dem Einlaßkopf 311 strömt durch die Rohre der Deckenwand 31 zu einem Auslaßkopf 312, absorbiert im Inneren des Ofens Wärme und wird zu Heißdampf. Der Heißdampf strömt vom Auslaßverteilerkopf 312 durch ein Fallrohr 201 und ein Verbindungsrohr 202 in einen Einlaßverteilerkopf 203, der mit den Rohren der Wand 21 und der Trennwand 24 des stromabseitigen Abgaskanals 2 verbunden ist. Der Heißdampf absorbiert die Wärme im Inneren des Ofens und steigt durch die Rohre der Wand 21 und der Trennwand 24 des stromabseitigen Abgaskanals 2 auf. Der Heißdampf strömt direkt oder über einen Auslaßverteilerkopf 204 und ein Verbindungsrohr 205 in einen Auslaßkopf 511.
  • Der Heißdampf strömt ferner von dem Auslaßkopf 511 durch ein Verbindungsrohr 512 in den primären Überhitzer 51. Anschließend wird der Heißdampf auf eine vorgegebene Heißdampftemperatur erhöht, während er durch den sekundären Überhitzer 52 und den tertiären Überhitzer 53 strömt, und einer Hochdruckturbine HP zugeführt.
  • Der Dampf, der die Hochdruckturbine HP angetrieben hat, strömt über ein Dampfrohr 401 in einen Einlaßkopf 411 des Zwischenüberhitzers 41. Im Zwischenüberhitzer 41 absorbiert der Dampf Wärme vom Abgas im Subkanal 22 und wird auf eine vorgegebene Heißdampftemperatur erwärmt und anschließend einer für einen mittleren Druck ausgelegten Turbine IP zugeführt. Die Größenordnung der vom Dampf im Zwischenüberhitzer 41 zu absorbierenden Wärme bzw. die Temperatur des erneut erwärmten Dampfs kann durch Einstellen der durch die Subkanäle strömenden Abgasmenge mittels der Drosseln 25 gesteuert werden.
  • Bei dem in 2 (in der Bauteile, die mit den in 1 gezeigten übereinstimmen oder ihnen ähnlich sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wobei auf ihre besondere Beschreibung verzichtet wird) gezeigten herkömmlichen Heizkessel ist zusätzlich zum sekundären Überhitzer 52 bis zum vierten Überhitzer 54 ein zweiter Zwischenüberhitzer 43 im stromaufseitigen Abgaskanal 52 angeordnet. Im Hinblick auf die thermische Effizienz sind die Überhitzer 5254 vorzugsweise im stromaufseitigen Abgaskanal 3 angeordnet, und dann ist der Raum für den zweiten Zwischenüberhitzer 43 nicht so groß. Daher kann der zweite Zwischenüberhitzer 43 nur schwer den für die Zwischenüberhitzer insgesamt erforderlichen Wärmeaustauschbereich aufweisen. Dementsprechend muß, wie später beschrieben, ein zusätzlicher Zwischenüberhitzer 42 angeordnet werden, um den erforderlichen Wärmeaustauschbereich bereitzustellen. Der stromabseitige Abgaskanal 2 wird von einer Trennwand 24, die sie längs des Abgasstroms erstreckt, in zwei Subkanäle 22 und 23 unter teilt. Am Auslaß jedes der Subkanäle ist eine Drossel 25 vorgesehen. Der Zwischenüberhitzer 42 ist in einem 22 der Subkanäle angeordnet, wogegen der primäre Überhitzer 51, ein Verdampfer 71 und ein Vorwärmer 61 in Reihe in dem anderen Subkanal 23 vorgesehen sind. Die Temperatur des Verbrennungsgases (des Abgases) am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals 2 beträgt ca. 800°C, wenn der Heizkessel mit maximaler Last arbeitet. Da die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas (800°C) und dem gewünschten, erneut erwärmten Dampf (normalerweise 560°C bis 600°C) gering ist, muß der Wärmeaustauschbereich des zweiten Zwischenüberhitzers 43 vergrößert werden. Dementsprechend weist der zweite Zwischenüberhitzer 43 große Abmessungen auf, wodurch es unmöglich ist, zu verhindern, daß der gesamte Heizkessel größer wird.
  • Dagegen beträgt die Temperatur des Verbrennungsgases (des Abgases) am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals 2 bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ca. 1.000°C, wenn der Heizkessel unter maximaler Last arbeitet. Da die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas (1.000°C) und dem gewünschten, erneut erwärmten Dampf (560°C bis 600°C) groß ist, kann der Zwischenüberhitzer 41 einen kleineren Wärmeaustauschbereich aufweisen kann, wodurch eine Vergrößerung des gesamten Heizkessels verhindert werden kann. Damit die Temperatur des Verbrennungsgases (des Abgases) am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals 2 ca. 1.000°C beträgt, wenn der Heizkessel unter maximaler Last arbeitet, ist der Wärmeaustauschbereich des Überhitzers im stromaufseitigen Abgaskanal etwas größer als bei einem herkömmlichen Heizkessel (bei dem der Überhitzer sowie der Zwischenüberhitzer im stromaufseitigen Abgaskanal angeordnet sind). Die Abmessungen des Überhitzers werden nämlich etwas vergrößert, doch eine derartige Vergrößerung trägt nicht wesentlich zu einer Vergrößerung des Heizkessels bei. Gleichzeitig ist in den beiliegenden Zeichnungen das Dimensionsverhältnis zwischen dem Zwischenüberhitzer oder dergleichen verändert.
  • Da ferner anstelle der separaten Zwischenüberhitzer 42 und 43 (2) nur ein einziger Zwischenüberhitzer 41 verwendet wird, kann ferner nur die Wärmeabsorption des Dampfs im Zwischenüberhitzer 41 Gegenstand der Steuerung durch die Drosseln 25 sein, wodurch die Steuerungsverstärkung verbessert werden kann. Dementsprechend wird die Temperatur des erneut erwärmten Dampfs erhöht. Überdies gibt es keine Verlustzeit in bezug das Ansprechverhalten auf die Steuerung.
  • Überdies entsteht kein Nachlaufphänomen, da die Steuerung der Strömungsmenge des Abgases durch die Drosseln 25 direkt auf die Wärmeabsorption des Dampfs im Zwischenüberhitzer 41 einwirkt.
  • Eine derartige Verbesserung der Steuerbarkeit ist insbesondere dann effizient, wenn nur ein Zwischenüberhitzer in einem der Subkanäle im stromabseitigen Abgaskanal angeordnet ist und nur ein Überhitzer und eine Vorheizvorrichtung im anderen Subkanal angeordnet sind, wie bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einem kohlebefeuerten Heizkessel ist im allgemeinen eine große Menge an Kohlenasche im Verbrennungsgas enthalten. Die Kohlenasche weist eine minimale Erweichungstemperatur von ca. 1.100°C auf. Wenn die Kohlenasche erweicht wird und auf der Wärmeaustauschfläche der Wärmeaustauschvorrichtung haftet, kühlt die Kohlenasche ab und erhärtet. Durch die sogenannte Schlackebildung, das ein durch ein wiederholtes Erweichen und Anhaften verursachtes Wachstum der Kohlenasche ist, wird die Effizienz des Wärmeaustauschs verringert. Dementsprechend war es herkömmlicher Weise erforderlich, die Kohlenasche regelmäßig zu entfernen. Wird die vorliegende Erfindung auf einen kohlebefeuerten Heizkessel angewandt, wie bei der Ausführungsform, erschweren die quer angeordneten Wärmeaustauschvorrichtungen, beispielsweise der primäre Zwischenüberhitzer 41, der primäre Überhitzer 51 und der Quervorwärmer 61, im Ver gleich zu einer Hängewärmeaustauschvorrichtung das Entfernen der Kohlenasche, wenn sie einmal an der Vorrichtung haftet.
  • Erfindungsgemäß beträgt die Abgastemperatur stromaufseitig der quer angeordneten Wärmeaustauschvorrichtungen jedoch 1.000°C bis 1.100°C. Da dies niedriger als die Erweichungstemperatur der Kohle ist, kann die Schlackebildung verhindert werden. Da sie ferner wesentlich höher als die gewünschte Temperatur (560°C bis 600°C) des erneut erwärmten Dampfs ist, ist eine Vergrößerung der Wärmeaustauschvorrichtung im stromabseitigen Abgaskanal nicht erforderlich, wodurch eine Vergrößerung des gesamten Heizkessels verhindert wird. Wie vorstehend beschrieben, ist die vorliegende Erfindung bei einem kohlebefeuerten Heizkessel besonders effizient.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Der erfindungsgemäße Heizkessel kann für eine Stromerzeugungsanlage mit hoher Kapazität verwendet werden.

Claims (2)

  1. Heizkessel für eine Stromerzeugungsanlage mit – einem Ofen (1), – einem stromaufseitigen Abgaskanal (3), der an einem seiner Enden mit einem Auslaß des Ofens (1) verbunden ist, – einem stromabseitigen Abgaskanal (2), der mit dem anderen Ende des stromaufseitigen Abgaskanals (3) verbunden ist und von einer Trennwand (24) in zwei Subkanäle (22, 23) für den Abgasstrom unterteilt ist, – Überhitzern (51, 52, 53) zur Erzeugung von Dampf mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck, der einer Hochdruckturbine zugeführt wird, – einem in dem stromabseitigen Abgaskanal (2) angeordneten Zwischenüberhitzer (41) zum Wiedererhitzen des Dampfs von der Hochdruckturbine auf eine hohe Temperatur und einen verhältnismäßig niedrigen Druck zum Antreiben einer Turbine für einen mittleren Druck und einer Niederdruckturbine, – einer in den Auslässen der Subkanäle (22, 23) angeordnete Steuereinrichtung (25) zum Steuern der Strömungsmenge des Abgases, – wobei die Überhitzer in Reihe in dem stromaufseitigen Abgaskanal (3) angeordnete Hängeüberhitzer (52, 53) und einen in einem Subkanal (23) des stromabseitigen Abgaskanals (2) angeordneten Querüberhitzer (51) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß – in einem Subkanal (22) des stromabseitigen Abgaskanals (2) nur der eine Querzwischenüberhitzer (41) angeordnet ist, so daß die im Auslaß des Subkanals (22) angeordnete Steuereinrichtung (25) direkt auf die Erhitzung des Dampfs im Zwischenüberhitzer (41) einwirkt, und – im anderen Subkanal (23) ein Querüberhitzer (5) angeordnet ist, – wobei die im stromaufseitigen Abgaskanal (3) angeordneten Wärmeübertragungsflächen der Überhitzer (52, 53) Abmessungen aufweisen, durch die die Abgastemperatur am Einlaß des stromabseitigen Abgaskanals (2) 1.000°C bis 1.100°C wird, wenn der Heizkessel unter maximaler Last steht.
  2. Heizkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromabseitig des Querüberhitzers (52) ein Quervorwärmer (61) in dem anderen Subkanal (23) angeordnet ist.
DE69733812T 1996-12-17 1997-12-16 Heizkessel Expired - Lifetime DE69733812T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33702096 1996-12-17
JP33702096 1996-12-17
PCT/JP1997/004625 WO1998027385A1 (fr) 1996-12-17 1997-12-16 Chaudiere

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69733812D1 DE69733812D1 (de) 2005-09-01
DE69733812T2 true DE69733812T2 (de) 2006-04-20

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ID=18304712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69733812T Expired - Lifetime DE69733812T2 (de) 1996-12-17 1997-12-16 Heizkessel

Country Status (16)

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