DES0028031MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 8. April 1952 Bekanntgemacht am 13; Dezember 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Forderung nach hohen Wirkungsgraden¹, geringem spezifischem Raumbedarf und niedrigen Anlagekosten führte zur Entwicklung immer größerer Kesseleinheiten in Blockschaltung mit je einer Turbine. Ein Betriebsausfall so großer Kessel verursacht jedoch einen empfindlichen Laistungsrückgang des gesamten Kraftwerkes. Großkessel mit Kohlenstaubfeuerung und flüssigem Aseheabzug können nicht mit niedrigen Teillasten betrieben, werden, sie sind also für Kraftwerke mit starken Lastschwankungen wenig geeignet. .

Der Einbau von Zwisichenüberhitzern bringt eine Reihe weiterer Schwierigkeiten mit sich: Aus regeltechnischen Gründen sollen Überhitzer und Zwisehenübe'rhitzer 'zum Teilr'mit Strahlungs-, zum Teil mit Berührungslieizflächen ausgeführt werden. Es ist aber nicht immer möglich, große 'Strahlungsbeizflächen für die Überhitzer verschiedener ■ Druck¹ stufen im Kessel unterzubringen.

Bei liegenden Überhitzern hat der Wechsel von ,20 Gegen- und Parallelstrom zwischen Dampf- und Rauchgasen eine Verschlechterung des ,Wärmeüberganges zur Folge. Der Belastungsverlauf im Überhitzer und Zwischenüberhitzer ist' zwangläufig miteinander gekoppelt. Ihre Durchsatzmengen müssen im gleichen Verhältnis zueinander und zur Feuerung verändert werden, wenn unzulässige Temperaturschwankungen vermieden werden ^; sollen.

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Eine getrennte Regelung beider Elemente ist auf der Rauchgasseite kaum möglich. Die Temperaturregelung bei Teillasten muß auf der Dampfseite durch eine reichlich bemessene Wassereinspritzung erfolgen; sie zwingt zu einer starken Überdimensionierung der teuren Überhitzerhieizflächen und vergrößert deren Raumbedarf. Weitere Schwierigkeiten macht die Kühlung von Überhitzer und Zwischenüberhitzer im Anfahrbetrieb. Eine Parallelschaltung

ίο der Zwischenüberhitzer mehrerer Kessel auf der Dampfseite ist nur durchführbar, wenn die Duirchsatzmenge jedes Zwischenüberhitzers durch Drosselregelung der Leistung des zugehörigen Kessels angepaßt wird, also hohe Druckverluste und große Heizflächen zur Regelung der Temperatur in Kauf genommen werden.

In Spitzenkraftwerken mit häufigem An- und Abstellen von Kesseln und Turbinen tritt eine weitere Schwierigkeit auf: In stillstehenden Kraftwerken wird als Kühldampf für Maschinen, die als Phasenschieber laufen,' ferner zur Raumheizung und Ölvorwärmung ständig eine Dampfmenge benötigt, die unter der TeiUastgrenze eines Großkessels liegt. Zur Deckung dieses Dampfbedarfes wird also zusätzlich die Aufstellung eines kleinen Heizkessels (eventuell Elektrokessels) erforderlich, dessen Anlage- und Betriebskosten und Platzbedarf die Vorteile der Aufstellung von Großkesseln zum Teil wieder aufheben.

Zur Behebung dieser 'Schwierigkeiten erseheint es zweckmäßig·, auf. den Grundaufbau einer älteren bekannten Kesselbauform zurückzugreifen, bei der der Kessel in eine Mehrzahl einzelner Teilelemente mit Strahlungs- und Berührungsheizflächen und getrennter Feuerung aufgeteilt ist. Es 'entsteht auf diese Weise eine Mehrzahl von Teildampferzeugern, die aber zusammengenommen einen einzigen Kessel bilden. Durch Beeinflussung der Feuerung der Teilkessel läßt sich die Kesselbelastung bis zu kleinsten Teillasten eines dieser Teilkessel herunterregeln, so daß die erwähnten Schwierigkeiten der kleinen Teillasten damit behoben sind.

Es ist zwar an sich bekannt, bei einem Dampferzeuger mit Überhitzer und Zwischenüberhitzer zwei Feuerungen vorzusehen, die insbesondere zur Erzielung einer gleichmäßigen Zwischenüberhitzung getrennt geregelt werden sollen. Hier handelt es sich jedoch nur um eine Kessieleinheit und nicht, wie bei der Erfindung, um eine Mehrzahl von Kesseleinheiten innerhalb des gleichen Großkessels. Es ist weiter bekannt, zwei Kessel dampfmäßig zu kuppeln, Überhitzer und Zwischenüberhitzer aber getrennt zu beheizen. Auch hier liegen wieder nicht mehrere voneinander unabhängige Kesseleinheiten vor. Weiter sind getrennt regelbare Überhitzer und Zwi'schenüberhitzer bekannt. Diese getrennte Regelung ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung. Die Weiterbildung eines derartigen Kessels besiteht gemäß der Erfindung darin, daß 'er nicht nur mit Überhitzerheizflächen, sondern auch mit , Zwischenüberhitzerheizflächen ausgerüstet wird, und zwar rn der Weisie, daß nur ein Teil der Teileilemente Frischdampfüberhitzer, der andere Teil aber Zwisehenüberhitzerelemente erhält. Wenn der Kelstsel z. B. mit drei Teilbrennkammern gebaut ist, ao werden zwei, dieser TeilbrennkammeTn dem. Frischdampf überhitzer in Parallelschaltung zugeordnet, während der dritten Brennkammer ei,n Zwischenüberhitzer zugeordnet wird. Die beiden Überhitzerarten können also feuerseitig getrennt geregelt werden.

Weiter sollen gemäß der Erfindung die Zwischenwände zwischen den einzelnen Teijbrennkammern im Gegensatz zu den erwähnten bekannten Vorschlägen als geschlossene Blechkanäle ausgeführt werden. Diese vergrößern auf der Feuerungsseite die Strahlungsheizflächen und geben die aufgenommene Wärme durch¹ Rückstrahlung oder direkte Konvektion an die 'Steigrohre des. Kessels ab, denen Wandtemperatur sie aufnehmen. Auf der Innenseite werden die Kanäle durch rüdkgeführte Rauchgase oder Frischluft gekühlt, die zwischen den Teilbrennkammern entgegengesetzt zum Gasstrom der Verbrennungsgase strömen. Im Innern dieser Kanäle können die Fallrohre des Kessels untergebracht werden. Bei Teillasten werden die Teilkammern des Kessels stufenweise außer Betrieb genommen, das Rohrsystem der stillgesetzten Kammern kann unter Druck oder von den Betriebskammern aus mit Hochdruck oder reduziertem Druck beheizt und warmgehalten werden.

Die Gastemperatur wird vor dem Eintritt der Rauchgase in die Berührungsheizflächen abgesenkt und die Überhitzer besonders beim Anfahren geschützt, ohne daß die Feuertemperatur selbst herabgesetzt und damit die Wärmeaufnahme der 'Strahlungsheizflächen vermindert wird. Bei schlechtem' Ausbrand wird Flugasche in die Brennkammer rückgeführt, in dieser ausgeschieden und nachverbrannt und durch den 'Schmelztrichter abgeführt. Durch die Intensivierung der Gasströmung und die Geschwindigkeitssteigerung der Rauchgase in den Berührungsheizflächen . wird der Wärmeübergang in diesen erhöht. Die Wärmeübertragung erfolgt in den Überhitzern beider Druckstufen, Vorzugsweise im Gegenstrom.

Bei Zusatz von Luft kann andererseits eine Temperarursteigerung bzw. Fortsetzung des Verbrennungsvorganges im oberen Teil der Brennkammer erzielt werden. Diese Schaltung hat zur Folge, daß die Überhitzer besser ausgenutzt und kostbare Überhitzerheizfläche eingespart werden kann. Der Regelbereich der Wassereinspritzung kann herabgesetzt werden. Die Brennkammern und Nacbschaltheizflächen können bis zum Kesselaustritt durch Blechmantel abgedichtet und diese unter Druck gesetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand der Figuren erläutert. Fig. 1 zeigt einen, schematischen Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt, während in den Fig. 3 und 4 'Schaltungsmöglichkeiten erläutert sind. Der Kessel 1 ist in die drei getrennten Teilkessel 2, 3, 4 unterteilt, die in üblicher Weise als Strahlungskammern ausgebildet sind. Mit 5, 6 und 7 sind die nachgesehalteten Rauchgaszüge bezeichnet, die auch ohne Trenn-

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wände zusammengebaut werden können. Die gleiche Einrichtung kann zur Ausdampfung von Komponenten aus Stoffgemischen verwendet werden, wobei sinngemäß die Überhitzer des Dampfkessels den Vor- bzw. .Zwischenüberhitzern des ausgetriebenen Gases entsprechen. Die Überhitzer 8, 9 und 10 liegen in dem Querzug zwischen Strahlungskammer und Berührungsteil, können aber naturgemäß ebensogut teilweise in den Strahlungsteil einbezogen' sein. 11 sind die Speisewasservorwärmer, 12 die Luftvorwärmer. Die Brennkammern 2 und 3 bzw. 3 und 4 sind durch Blechkanäle 13 und 14 voneinander . getrennt, die, wie die gestrichelten Linien 15 andeuten, in der Weise geschaltet sind, daß ein Teil der Rauchgase (bei 16) vom Hauptstrom abgezweigt, durch die Blechkästen geführt und in die Brennkammern 2, 3, 4 eingeleitet wird.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 sind die Teilkessel 2 und 4 mit Frischgasüberhitzern 8 und 10 versehen, während der Überhitzer 9 des Teilkessels 3 als Zwischenüberhitzer arbeitet. Fig. 4 zeigt den Fall, daß der Teilkessel 3 nur als Heizkessel arbeitet, während die beiden anderen Teilkesse] stillgesetzt sind. Jetzt wird der Teilkessel 3 aus einem Netz 16 entsprechend geringeren Druckes mit Wasser versorgt und gibt dieses über die Leitung 17 in Form heißen Wassers oder Dampfes an das Verbrauchsnetz ab.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Dampf- bzw. Gaserzeuger, bei dem innerhalb des Kesselmantels eine Mehrzahl voneinander getrennter und getrennt regelbarer Einheiten mit eigener Feuerung, Strahltungs- und eventuell Berührungsheizfi.äche untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß von den zu den einzelnen Einheiten (2, 3, 4) gehörenden Überhitzerheizflächen ein Teil (8, 10) zur Frischdampf-(Gas-) Überhitzung, der andere Teil (9) zur Zwischenüberhitzung dient.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr zu den Überhitzerheizflächen und Zwischenüberhitzerheizflächen in an sich bekannter Weise getrennt nagelbar ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Einheiten durch Blechkanäle (13, 14) voneinander getrennt sind, die von rückgeführtem Rauchgas (15) oder von Frischluft durchströmt werden.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch an sich bekannte Regelmittel für die aus den Blechkanälen (13, 14) zum Rauchgasstrom des Kessels zuzuführende Rauchgas- oder Frischluftmenge. .
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise innerhalb der Blechkanäle (13, 14) die Fallrohre der Kesseleinheiten untergebracht sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampf-(Gas-)Erzeuigungseiriheiten gasseitig durch Ausgleichsleitungen miteinander verbunden sind.
7. 7. Einrichtung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenüberhitzerheizflächen (9) auf Niederdruckbetrieb umschaltbar sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 590863;

   USA.-Patentschriften Nr. 1745-816. 1944234, 2374818, 2285442;

   britische Patentschrift Nr. 595 910;
   französische Patentschrift Nr. 566751.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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