EP0352488A1 - Durchlaufdampferzeuger - Google Patents
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- F22B37/125—Bifurcates
Definitions
- the invention relates to a once-through steam generator according to the preamble of claim 1.
- Such a continuous steam generator is known from British Patent 1 163 555.
- the tubes of the first tube group of the tube wall of the vertical throttle cable of this once-through steam generator have an inlet header and the tubes of the bottom have an outlet header.
- Four approximately equidistant connecting pipes are provided. Each of these connecting pipes is connected at one end to one collector and at the other end to the other collector and connects the two collectors in terms of flow.
- Both the bottom and the tube wall of the vertical throttle cable of this once-through steam generator form evaporator heating surfaces.
- wet steam formed in the pipes of the floor is transferred to the Disassembled pipes of the first pipe group. Therefore, wet steam with a uniform temperature also reaches the outlet ends of all pipes of the first pipe group, so that no thermal stresses occur even at steam pressure below the critical pressure.
- a further development according to claim 2 prevents segregation of the wet steam emerging from the first pipe group on its way to the second pipe group at steam pressure below the critical pressure, so that wet steam with approximately the same steam content also occurs in all pipes of the second pipe group. This also leads to an equalization of the temperature of the tubes of the second tube group at their outlet ends and thus to avoid thermal stresses in the tube wall.
- the heat absorption of the tubes of the second tube group can be predetermined in an advantageous manner by a further development according to patent claims 4 to 7. This also enables a further equalization of the temperature of the tubes of the second tube group at their outlet ends.
- the development according to claim 8 also causes a more uniform temperature profile in the tube wall at the outlet ends of the tubes to avoid thermal stresses.
- FIGS. 3 to 5 show modified sections from the development of the vertical throttle cable according to FIG. 1.
- the vertical throttle cable according to FIG. 1 has a rectangular cross section and has a tube wall 2 and a base 3 in the form of a funnel. All pipes 4 and 5 of the pipe wall 2 are arranged vertically and welded to one another in a gas-tight manner on their longitudinal sides.
- the bottom 3 is formed by tubes 6, which are also welded to one another in a gas-tight manner on their longitudinal sides. These tubes 6 are straight, but they can also be helical.
- the bottom 3 can also be arranged flat and horizontal or slightly inclined.
- tubes 4 and / or 5 of tube wall 2 are curved and run on the outside of the vertical throttle cable. Similar openings can also be formed for air nozzles, flue gas nozzles, soot blowers, observation hatches, etc.
- the tubes 6 of the funnel-shaped base 3 are connected at their inlet ends to inlet manifolds 8.
- the vertically arranged tubes 4 of the tube wall 2 form a first tube group.
- Each tube 4 of this first tube group is connected in terms of flow at the inlet end to the outlet ends of two tubes 6 of the base 3.
- the tubes 4 of the first tube group open into an outlet header 9 with their outlet ends. The outlet ends of the two tubes 6 thus merge into the inlet end of each tube 4.
- Each tube 5 of a second tube group is located between two tubes 4 of the first tube group, on which it is attached to its Long sides is welded gas-tight.
- each tube 4 of the first tube group is located between two tubes 5 of the second tube group, on which it is also welded gas-tight on its long sides.
- all tubes 5 of the second tube group are connected with their inlet ends to a further inlet header 10 and with their outlet ends to a further outlet header 11.
- the outlet header 9 of the pipes 4 of the first pipe group of the pipe wall 2 is connected by a pipe 12 the inlet header 10 of the tubes 5 of the second tube group connected in terms of flow without the interposition of tubes of the bottom 3.
- the pipe 12 is located on the outside of the vertical throttle cable and contains a distributor 13. Four pipes 14 lead from this distributor 13 to the inlet header 10.
- the wet steam is not heated on its way from the outlet header 9 to the inlet header 10 and therefore enters all tubes 5 of the second tube group with the same vapor content.
- heat is supplied to it uniformly, so that in all tubes 5 there is uniformly only wet steam, saturated steam or superheated steam at their outlet ends and is fed into the outlet collector 11. Therefore, thermal stresses in the tube wall 2 at vapor pressure below the critical pressure are excluded even if the tubes 6 of the bottom 3 are of different lengths and absorb heat differently.
- the tubes 5 form the second tube group in the tube wall 2 at a predetermined height H 1 an upper end by exiting there from the tube wall 2 to the outside of the vertical throttle cable.
- each tube 4 of the first tube group flows into two vertically arranged, also belonging to the first tube group branch tubes 4 a and 4 b of the tube wall 2, which are connected with their outlet ends to the outlet header 9. This will only make one comparatively small amount of heat is transferred to the tubes 5 of the second tube group, and the temperature is further evened out at the outlet ends of the tubes 5, which open into the outlet header 11, in order to avoid thermal stresses.
- the tubes 5 of the second tube group of the vertical throttle cable form a lower end at a predetermined height H 2 by entering the tube wall 2 from the outside of the vertical throttle cable.
- a predetermined height H2 flow two pipes 4 of the first tube group in a vertically arranged single tube 4c of the tube wall 2, which also belongs to the first tube group and is located above the height H2.
- each tube 4 of the first tube group is connected in terms of flow at the inlet end to the outlet ends of three tubes 6 of the base 3. Furthermore, two tubes 5 of the second tube group of the tube wall 2, which are welded to one another in a gas-tight manner on their long sides, are arranged between two tubes 4 of the first tube group and welded gas-tight with long sides on the long sides of these tubes 4.
- the number of tubes 5 of the second tube group connected to the collectors 10 and 11 is thus twice as large as the number of tubes 4 of the first tube group connected to the tubes 6 and the outlet header 9. This also has an effect as with the configuration according to FIG. 3.
- the outlet collector for the pipes of the second pipe group of the pipe wall can be connected in terms of flow through a pipe to other pipes of the pipe wall of the vertical gas flue, which do not belong to the first or second pipe group, or to inlet collectors of superheater heating surfaces of the continuous steam generator.
- the tubes of the tube wall of the vertical throttle cable and the bottom can have helically guided inner fins, so that the water content of wet steam which flows through these tubes predominantly accumulates on the inside of the tubes. This results in a relatively low and uniform temperature of the pipes and also prevents thermal stresses in the pipe wall and in the floor.
- Flue gas flowing out of the vertical gas flue can also be in the form of a flue gas circulation after cooling on heating surfaces of the once-through steam generator, e.g. can be returned to the vertical throttle cable with flue gas nozzles.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Durchlaufdampferzeuger nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
- Ein solcher Durchlaufdampferzeuger ist aus der britischen Patentschrift 1 163 555 bekannt. Die Rohre der ersten Rohrgruppe der Rohrwand des vertikalen Gaszuges dieses Durchlaufdampferzeugers haben einen Eintrittssammler und die Rohre des Bodens einen Austrittssammler. Es sind vier etwa äquidistante Verbindungsrohre vorgesehen. Jedes dieser Verbindungsrohre ist mit einem Ende an dem einen Sammler und mit dem anderen Ende an dem anderen Sammler angeschlossen und verbindet die beiden Sammler durchflußmäßig. Sowohl Boden als auch Rohrwand des vertikalen Gaszuges dieses Durchlaufdampferzeugers bilden Verdampferheizflächen.
- Es hat sich gezeigt, daß an den Austrittsenden der vertikal angeordneten Rohre der ersten Rohrgruppe der Rohrwand dieses Durchlaufdampferzeugers ganz erhebliche Wärmespannungen auftreten, wenn er bei Dampfdruck unterhalb des kritischen Druckes, d.h. beispielsweise mit Teillast und damit niedriger Leistung der Speisewasserpumpe betrieben wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Wärmespannungen zu vermeiden.
- Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Durchlaufdampferzeuger der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1.
- Wegen des fehlenden Austrittssammlers für die Rohre des Bodens und des fehlenden Eintrittssammlers für die Rohre der ersten Rohrgruppe der Rohrwand wird vermieden, daß sich der in den Rohren des Bodens gebildete Naßdampf beim Übertritt in die Rohre der ersten Rohrgruppe entmischt. Deshalb gelangt auch zu den Austrittsenden aller Rohre der ersten Rohrgruppe Naßdampf mit einheitlicher Temperatur, so daß selbst bei Dampfdruck unterhalb des kritischen Druckes keine Wärmespannungen auftreten.
- Durch eine Weiterbildung nach Patentanspruch 2 wird ein Entmischen des aus der ersten Rohrgruppe austretenden Naßdampfes auf seinem Weg zur zweiten Rohrgruppe bei Dampfdruck unterhalb des kritischen Druckes vermieden, so daß auch in alle Rohre der zweiten Rohrgruppe Naßdampf mit etwa gleichem Dampfgehalt eintritt. Dies führt ebenfalls zu einer Vergleichmäßigung der Temperatur der Rohre der zweiten Rohrgruppe an ihren Austrittsenden und damit zur Vermeidung von Wärmespannungen in der Rohrwand.
- Durch eine Weiterbildung nach Patentanspruch 3 wird eine gleichmäßige Kühlung des Bodens des vertikalen Gaszuges erzielt.
- Durch eine Weiterbildung nach den Patentansprüchen 4 bis 7 kann in vorteilhafter Weise die Wärmeaufnahme der Rohre der zweiten Rohrgruppe vorgegeben werden. Auch dadurch kann eine weitere Vergleichmäßigung der Temperatur der Rohre der zweiten Rohrgruppe an ihren Austrittsenden erzielt werden.
- Die Weiterbildung nach Patentanspruch 8 bewirkt zusätzlich ein vergleichmäßigtes Temperaturprofil in der Rohrwand an den Austrittsenden der Rohre zum Vermeiden von Wärmespannungen.
- Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:
- FIG 1 zeigt stark schematisiert eine Abwicklung des vertikalen Gaszuges eines erfindungsgemäßen Durchlaufdampferzeugers.
- FIG 2 zeigt ein Durchflußschema zum vertikalen Gaszug nach FIG 1.
- Figuren 3 bis 5 zeigen abgewandelte Ausschnitte aus der Abwicklung des vertikalen Gaszuges nach FIG 1.
- Der vertikale Gaszug nach FIG 1 hat einen rechteckigen Querschnitt und weist eine Rohrwand 2 und einen Boden 3 in Form eines Trichters auf. Alle Rohre 4 und 5 der Rohrwand 2 sind vertikal angeordnet und an ihren Längsseiten gasdicht aneinander geschweißt. Der Boden 3 ist durch Rohre 6 gebildet, die ebenfalls an ihren Längsseiten gasdicht aneinander geschweißt sind. Diese Rohre 6 sind geradlinig, sie können aber auch wendelförmig sein. Der Boden 3 kann auch flach und waagerecht oder leicht geneigt angeordnet sein.
- Am unteren Teil der Rohrwand 2 des vertikalen Gaszuges sind sechs Brenner für fossilen Brennstoff in jeweils einer Öffnung 7 in der Rohrwand 2 angebracht. An einer solchen Öffnung sind Rohre 4 und/oder 5 der Rohrwand 2 gekrümmt und verlaufen auf der Außenseite des vertikalen Gaszuges. Ähnliche Öffnungen können auch für Luftdüsen, Rauchgasdüsen, Rußbläser, Beobachtungsluken etc. gebildet sein.
- Die Rohre 6 des trichterförmigen Bodens 3 sind mit ihren Eintrittsenden an Eintrittssammlern 8 angeschlossen. Die vertikal angeordneten Rohre 4 der Rohrwand 2 bilden eine erste Rohrgruppe. Jedes Rohr 4 dieser ersten Rohrgruppe ist am Eintrittsende mit den Austrittsenden von zwei Rohren 6 des Bodens 3 durchflußmäßig verbunden. Die Rohre 4 der ersten Rohrgruppe münden mit ihren Austrittsenden in einen Austrittssammler 9. Damit gehen in das Eintrittsende jedes Rohres 4 die Austrittsenden der beiden Rohre 6 über.
- Jedes Rohr 5 einer zweiten Rohrgruppe befindet sich zwischen zwei Rohren 4 der ersten Rohrgruppe, an denen es an seinen Längsseiten gasdicht angeschweißt ist. Ebenso befindet sich jedes Rohr 4 der ersten Rohrgruppe zwischen zwei Rohren 5 der zweiten Rohrgruppe, an denen es ebenfalls an seinen Längsseiten gasdicht angeschweißt ist.
- Ferner sind alle Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe mit ihren Eintrittsenden an einem weiteren Eintrittssammler 10 und mit ihren Austrittsenden an einem weiteren Austrittssammler 11 angeschlossen.
- Wie FIG 2 zeigt, ist der Austrittssammler 9 der Rohre 4 der ersten Rohrgruppe der Rohrwand 2 durch eine Rohrleitung 12 mit dem Eintrittssammler 10 der Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe ohne Zwischenschaltung von Rohren des Bodens 3 durchflußmäßig verbunden. Die Rohrleitung 12 befindet sich auf der Außenseite des vertikalen Gaszuges und enthält einen Verteiler 13. Von diesem Verteiler 13 führen vier Rohre 14 zum Eintrittssammler 10.
- Von den Eintrittssammlern 8 strömt Wasser in die Rohre 6 des Bodens 3 und von dort in die Rohre 4 der Rohrwand 2 und wird verdampft. In den Austrittssammler 9 gelangt Naßdampf. Dieser Naßdampf strömt durch die Rohrleitung 12 in den Verteiler 13 und wird gleichmäßig d.h. mit gleichem Dampfgehalt auf die vier Rohre 14 verteilt. Aus den Rohren 14 gelangt der Naßdampf in den Eintrittssammler 10 und in die Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe der Rohrwand 2.
- Der Naßdampf wird auf seinem Wege vom Austrittssammler 9 zum Eintrittssammler 10 nicht beheizt und tritt deshalb in alle Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe mit gleichem Dampfgehalt ein. In diesen Rohren 5 wird ihm gleichmäßig Wärme zugeführt, so daß sich in allen Rohren 5 an ihren Austrittsenden einheitlich nur Naßdampf, Sattdampf oder überhitzter Dampf befindet und in den Austrittssammler 11 eingespeist wird. Deshalb sind Wärmespannungen in der Rohrwand 2 bei Dampfdruck unterhalb des kritischen Druckes selbst dann ausgeschlossen, wenn die Rohre 6 des Bodens 3 verschieden lang sind und unterschiedlich Wärme aufnehmen.
- Nach FIG 3 bilden die Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe in der Rohrwand 2 in einer vorgegebenen Höhe H₁ ein Oberende, indem sie dort aus der Rohrwand 2 auf die Außenseite des vertikalen Gaszuges austreten. Oberhalb dieser Höhe H₁ geht jedes Rohr 4 der ersten Rohrgruppe durchflußmäßig in zwei vertikal angeordnete, ebenfalls zur ersten Rohrgruppe gehörende Zweigrohre 4a und 4b der Rohrwand 2 über, die mit ihren Austrittsenden am Austrittssammler 9 angeschlossen sind. Dadurch wird nur eine vergleichsweise geringe Wärmemenge an die Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe übertragen, und die Temperatur wird an den Austrittsenden der Rohre 5, die in den Austrittssammler 11 münden, zur Vermeidung von Wärmespannungen weiter vergleichmäßigt.
- Nach FIG 4 bilden die Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe des vertikalen Gaszuges in einer vorgegebenen Höhe H₂ ein Unterende, indem sie dort von der Außenseite des vertikalen Gaszuges in die Rohrwand 2 eintreten. Unterhalb dieser Höhe H₂ gehen jeweils zwei Rohre 4 der ersten Rohrgruppe durchflußmäßig in ein vertikal angeordnetes Einzelrohr 4c der Rohrwand 2 über, das ebenfalls zur ersten Rohrgruppe gehört und sich oberhalb der Höhe H₂ befindet. Hierdurch wird eine Wirkung wie mit der Ausbildung nach FIG 3 erzielt.
- Nach FIG 5 ist jedes Rohr 4 der ersten Rohrgruppe am Eintrittsende durchflußmäßig mit den Austrittsenden von drei Rohren 6 des Bodens 3 verbunden. Ferner sind jeweils zwei an ihren Längsseiten gasdicht aneinander geschweißte Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe der Rohrwand 2 zwischen zwei Rohren 4 der ersten Rohrgruppe angeordnet und mit Längsseiten an Längsseiten dieser Rohre 4 gasdicht angeschweißt. Die Anzahl der an den Sammlern 10 und 11 angeschlossenen Rohre 5 der zweiten Rohrgruppe ist damit doppelt so groß wie die Anzahl der an den Rohren 6 und am Austrittssammler 9 angeschlossenen Rohre 4 der ersten Rohrgruppe. Auch hierdurch wird eine Wirkung wie mit der Ausbildung nach FIG 3 erzielt.
- Der Austrittssammler für die Rohre der zweiten Rohrgruppe der Rohrwand kann durchflußmäßig durch eine Rohrleitung mit anderen, nicht zur ersten oder zweiten Rohrgruppe gehörenden Rohren der Rohrwand des vertikalen Gaszuges oder mit Eintrittssammlern von Überhitzerheizflächen des Durchlaufdampferzeugers verbunden sein.
- Die Rohre der Rohrwand des vertikalen Gaszuges und des Bodens können wendelartig geführte Innenrippen aufweisen, so daß sich der Wasseranteil von Naßdampf, der diese Rohre durchströmt, vorwiegend an der Innenseite der Rohre ansammelt. Dies bewirkt eine relativ niedrige und gleichmäßige Temperatur der Rohre und verhindert ebenfalls Wärmespannungen in der Rohrwand und im Boden.
- Aus dem vertikalen Gaszug ausströmendes Rauchgas kann auch in Form einer Rauchgaszirkulation nach Abkühlung an Heizflächen des Durchlaufdampferzeugers, z.B. mit Rauchgasdüsen in den vertikalen Gaszug zurückgeführt werden.
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet,
daß in das Eintrittsende jedes Rohres (4) der ersten Rohrgruppe der Rohrwand das Austrittsende mindestens eines Rohres (6) des Bodens (3) übergeht.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrleitung (12) zwischen dem Austrittssammler (9) der ersten Rohrgruppe und dem Eintrittssammler (10) der zweiten Rohrgruppe einen Verteiler (13) aufweist, von dem mehrere Rohre (14) zum Eintrittssammler (10) der zweiten Rohrgruppe führen.
dadurch gekennzeichnet,
daß an einem Rohr (4) der ersten Rohrgruppe durchflußmäßig mindestens zwei Rohre (6) des Bodens angeschlossen sind.
daß die Länge der Rohre (4) der ersten Rohrgruppe der Rohrwand (2) des vertikalen Gaszuges verschieden von der Länge der Rohre (5) der zweiten Rohrgruppe ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß Rohre (5) der zweiten Rohrgruppe des vertikalen Gaszuges in einer vorgegebenen Höhe (H₁) in der Rohrwand (2) ein Oberende bilden und daß ein Rohr (4) der ersten Rohrgruppe der Rohrwand (2) oberhalb dieser Höhe (H₁) durchflußmäßig in mindestens zwei vertikal angeordnete Zweigrohre (4a; 4b) der Rohrwand 2 übergeht, die sich oberhalb der Höhe (H₁) befinden.
dadurch gekennzeichnet,
daß Rohre (5) der zweiten Rohrgruppe des vertikalen Gaszuges in einer vorgegebenen Höhe (H₂) in der Rohrwand (2) ein Unterende bilden und daß mindestens zwei Rohre (4) der ersten Rohrgruppe der Rohrwand (2) unterhalb dieser Höhe (H₂) durchflußmäßig in ein vertikal angeordnetes Einzelrohr (4c) der Rohrwand (2) übergehen, das sich oberhalb der Höhe (H₂) befindet.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Rohre (4) der ersten Rohrgruppe verschieden von der Anzahl der Rohre (5) der zweiten Rohrgruppe ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß sich in der Rohrwand mindestens ein Rohr der einen Rohrgruppe zwischen zwei Rohren der anderen Rohrgruppe befindet.
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