EP2423584A2

EP2423584A2 - Dampferzeuger zur Erzeugung von überhitztem Dampf in einer Abfallverbrennungsanlage

Info

Publication number: EP2423584A2
Application number: EP09014197A
Authority: EP
Inventors: Johannes GÜNTHER; Hansjörg Roll; Peter Knapp; Uwe Zickert
Original assignee: MVV Umwelt GmbH
Current assignee: MVV Umwelt GmbH
Priority date: 2008-12-06
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2029-11-13
Also published as: EP2423584A3; US20100139535A1; DE102008060918A1; EP2423584B1; US20140261248A1; US8863675B2

Abstract

Ein Dampferzeuger (1) zur Erzeugung von überhitztem Dampf in einer Abfallverbrennungsanlage, mit einem Kesselgehäuse (2) enthaltend eine Brennkammer (4), deren Wände (18) einen Verdampfer mit von Wasser durchströmten Rohrleitungen (20) aufweist, die zur Erzeugung von Heißdampf mit bei der Verbrennung des Abfalls freigesetzter Wärmeenergie beaufschlagt werden, sowie einen Wandüberhitzer zur Erhöhung der Temperatur des Heißdampfs, welcher mehrere in der Wand (36) des Kesselgehäuses (2) aufgenommene, vom Heißdampf durchströmte Rohrleitungen (28) umfasst, die vor dem beim Verbrennungsprozess entstehenden Rauchgas (13) durch plattenförmige Elemente (32) aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff geschützt sind, zeichnet sich dadurch aus, dass das Kesselgehäuse (2) einen die von Wasser durchströmten Rohrleitungen (20) enthaltenden Verdampfer-Gehäuseteil (24) sowie einen von diesem räumlich getrennten, die von Heißdampf durchströmten Rohrleitungen (28) enthaltenden Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) umfasst, wobei der Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) dem Verdampfer-Gehäuseteil (24) in Strömungsrichtung des Rauchgases (10) betrachtet nachgeordnet und relativ zu diesem bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger zur Erzeugung von überhitztem Dampf in einer Abfallverbrennungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Abfallverbrennungsanlagen gehören zum Stand der Technik und sind insbesondere in Westeuropa weit verbreitet. In den meisten Anlagen wird der Abfall mittels Rostfeuerung verbrannt. Die bei der Verbrennung frei werdende Energie wird dabei üblicherweise zur Erzeugung von Hochdruckdampf genutzt, der in einer Dampfturbine zur Stromerzeugung verwendet wird. Weiterhin sind Anlagen bekannt, in denen neben der Stromerzeugung ein Teil der Energie in Prozessdampf oder Fernwärme umgewandelt wird. Die Randbedingungen für eine solche Art der Wärmenutzung sind jedoch nur an einer begrenzten Anzahl von Standorten möglich.
Bei den in Mitteleuropa eingesetzten Anlagen werden als Dampferzeuger bevorzugt Kessel verwendet, bei denen das durch den Verbrennungsprozess entstehende Rauchgas nach dem Verlassen der Brennkammer über einen zweiten Zug mit Abwärtsströmung in einen dritten Zug mit Aufwärtsströmung und anschließend in einen horizontalen Bündelzug strömt, wobei letzterer häufig auch als Konvektionsteil bezeichnet wird.
Es sind jedoch auch Anlagen bekannt, bei denen die Gase nach dem Verlassen der Brennkammer direkt in den horizontalen Konvektionszug strömen. Die zuvor beschriebenen Kessel mit horizontal verlaufenden Konvektionsteilen werden in Fachkreisen auch als Horizontalzugkessel bezeichnet.
Bei den zuvor beschriebenen Abfallverbrennungsanlagen umfasst der Konvektionsteil einen Verdampfer, Endüberhitzer, Überhitzer und einen ersten Economiser, die in der zuvor genannten Reihenfolge im Konvektionsteil untergebracht sind und vom Rauchgas durchströmt werden, um diesem über die entstehende Konvektion Wärmeenergie zu entziehen.
Diese Anordnung der Heizflächen im Konvektionsteil, an denen die thermische Energie des Rauchgases in erster Linie durch Konvektion übertragen wird, wird bevorzugt bei einem Druck des Heißdampfs von bis zu ca. 40 bar und einer Temperatur desselben von bis zu ca. 400°C eingesetzt, welche die heutzutage üblichen Dampfparameter darstellen.
Der Wirkungsgrad der Anlagen wird bekanntermaßen in hohem Maße durch die Temperatur und den Druck des Frischdampfs beeinflusst, wobei eine hohe Dampftemperatur zu einem hohen Wirkungsgrad führt, der bei den bestehenden Anlagen in Hinblick auf die elektrisch erzeugbare Energie im Bereich von ca. 25% liegt.
Obgleich es zur Steigerung des Wirkungsgrades der Abfallverbrennungsanlagen wünschenswert ist, die Dampftemperatur auf einen Wert von mehr als 400°C zu erhöhen, wird dies bei den bekannten Abfallverbrennungsanlagen aus Korrosionsgründen meistens nicht realisiert, da Dampftemperaturen > 400°C und damit einhergehende Rohraußenwandtemperaturen von > 430 - 450°C an den zur Steigerung des Wirkungsgrads eingesetzten Endüberhitzern im Konvektionsteil der Anlagen in nachteiliger Weise zu einem verstärkten Auftreten von Korrosionen führen. Diese Korrosionen sind dadurch bedingt, dass sich die vom Abgas mitgeführten aggressiven Schadstoffe an den heißen Rohren der Wärmetauscher der Endüberhitzer als Verkrustungen niederschlagen, die in Verbindung mit den hohen Temperaturen nach kurzer Zeit zu einer korrosionsbedingten Zerstörung der Bauteile führen.
Um die Wände der dem Konvektionsteil strömungsmäßig vorgeordneten Brennkammer von Müllverbrennungsanlagen vor einer Korrosion durch die beim Verbrennungsprozess entstehenden Rauchgase zu schützen, werden auf den Wänden der Brennkammer häufig Platten oder Stampfmassen mit einem hohen Wärmeleitvermögen angebracht, die z.B. aus Siliciumcarbid oder Keramik bestehen. Diese Platten werden mitunter auch in einem gewissen Abstand zur Rohrwand angebracht, so dass zwischen der Innenseite der Platten und der Außenseite der Rohrwand ein Zwischenraum entsteht, der bevorzugt mit einer nicht korrosiven Gasatmosphäre beaufschlagt wird, z.B. mit Luft. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die korrosiven Rauchgase, die durch Risse oder Poren in den Platten oder der Bestampfung hindurch diffundieren können, nicht zu einer Schädigung der Wasser führenden Hochdruckleitungen in den Wänden der Brennkammer führen.
Aus der EP 0 981 015 B1 ist eine Abfallverbrennungsanlage mit einem Dampferzeuger bekannt, bei dem ein Wandüberhitzer in Form eines Endüberhitzers zum Einsatz gelangt, der zusammen mit dem Verdampfer im unteren Teil der Brennkammer des Kessels angeordnet ist, in welcher die Wärmeübertragung in erster Linie durch die beim Verbrennungsprozess entstehende Wärmestrahlung erfolgt. Um eine Korrosion der horizontal verlaufenden Überhitzerrohre des Endüberhitzers sowie auch der Außenwand der Brennkammer zu verhindern, sind die Überhitzerrohre zur Innenseite der Brennkammer hin durch Platten aus keramischem Material abgedeckt, die im Abstand von den Rohren angeordnet sind. Der dabei zwischen der Innenseite der Brennkammerwand und den Platten entstehende Zwischenraum wird hierbei mit einem Gas ausgefüllt, welches einen geringfügigen höheren Druck als der Druck der Verbrennungsgase in der Brennkammer besitzt, um ein Eindringen der Verbrennungsgase in den Zwischenraum zu verhindern.
Durch die unmittelbar nebeneinander angeordneten Rohre des Endüberhitzers und des Verdampfers ergibt sich bei dem beschriebenen Dampferzeuger das Problem, dass die Dampf führenden Überhitzerrohre durch die demgegenüber deutlich kühleren Wasser führenden Verdampferrohre wiederum gekühlt werden, wodurch sich die benötigte Wärmeaustauschfläche erhöht und die erreichbare Dampftemperatur im Überhitzer begrenzt wird.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dampferzeuger für eine Abfallverbrennungsanlage zu schaffen, mit welchem sich der Wirkungsgrad bei der Erzeugung von überhitztem Heißdampf weiter steigern lässt, ohne dass die Lebensdauer der den überhitzten Frischdampf führenden Bauteile korrosionsbedingt nachteilig beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Dampferzeuger zur Erzeugung von überhitztem Dampf in einer Abfallverbrennungsanlage einen Kessel, der eine Brennkammer enthält, deren Wände einen Verdampfer mit von Wasser durchströmten Rohrleitungen aufweisen, die zur Erzeugung von Heißdampf mit Wärmeenergie beaufschlagt werden, welche bei der Verbrennung von Abfall in der Brennkammer erzeugt wird. Der erfindungsgemäße Dampferzeuger besitzt weiterhin einen Wandüberhitzer, der bevorzugt als Endüberhitzer ausgestaltet ist, welcher mehrere in der Wand des Kesselgehäuses aufgenommene Rohrleitungen umfasst, die von dem im Verdampfer und bevorzugt einem im Konvektionsteil angeordneten Vorüberhitzer erzeugten Heißdampf durchströmt werden, um die Temperatur des Heißdampfs auf mehr als 470 °C zu erhöhen, wobei der Druck wenigstens 60 bar beträgt. Um die den Heißdampf führenden Rohrleitungen des Wandüberhitzers vor dem beim Verbrennungsprozess entstehenden Rauchgas zu schützen, sind die Rohrleitungen durch eine Feuerfestauskleidung, insbesondere in Form von hinterlüfteten, plattenförmigen Elementen aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff, beispielsweise aus Siliziumcarbid oder einem sonstigen Keramikmaterial geschützt, wobei der Spalt zwischen Rohrwand und Feuerfestauskleidung mit einem nicht-korrosiven Gas gefüllt ist bzw. beaufschlagt wird.
Der erfindungsgemäße Dampferzeuger zeichnet sich dadurch aus, dass das Kesselgehäuse einen den Verdampfer enthaltenden Verdampfer-Gehäuseteil sowie einen von diesem räumlich getrennten, den Wandüberhitzer enthaltenden Wandüberhitzer-Gehäuseteil umfasst, wobei der Wandüberhitzer-Gehäuseteil dem Verdampfer-Gehäuseteil in Strömungsrichtung des Rauchgases betrachtet nachgeordnet ist und die beiden Gehäuseteile getrennt und relativ zueinander bewegbar ausgestaltet sind, um eine thermisch bedingte unterschiedliche Ausdehnung der Materialien zu ermöglichen. Nach dem Wandüberhitzer-Gehäuseteil können zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage noch ein oder mehrere weitere Verdampfer-Gehäuseteile angeordnet sein, die vom Rauchgas durchströmt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dampferzeugers ergibt sich der Vorteil, dass gegenüber herkömmlichen Dampferzeugern in Abfallverbrennungsanlagen erheblich höhere Überhitzertemperaturen gefahren werden können, ohne dass es bereits nach kurzer Zeit zu einer korrosionsbedingten Zerstörung der Rohrleitungen des Überhitzers kommt. Die Temperaturen können im Falle einer Ausgestaltung des Wandüberhitzers als Endüberhitzer, welcher den Heißdampf letztmalig erhitzt, bevor dieser einer Turbine der Abfallverbrennungsanlage zum Antrieb eines elektrischen Generators zugeführt wird, bei bis zu 550 °C liegen, wobei der Dampfdruck bis zu 150 bar betragen kann.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kesselgehäuse einen ersten, die Brennkammer enthaltenden vertikalen Zug sowie einen sich an diesen strömungsmäßig anschließenden zweiten Zug für das Rauchgas, wobei das Rauchgas im ersten Zug in Aufwärtsrichtung und im zweiten Zug in Abwärtsrichtung strömt. Der Wandüberhitzer-Gehäuseteil besitzt hierbei die Form einer nach außen hin geschlossenen Haube oder einer Kappe, die auf den ersten Zug und den zweiten Zug aufgesetzt ist und diese nach oben hin gasdicht abschließt, so dass das aus dem ersten Zug austretende Rauchgas in den zweiten Zug umlenkt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt den Vorteil, dass sich die für den Kessel benötigte Grundfläche trotz des verbesserten Wirkungsgrades nicht vergrößert.
Durch die erfindungsgemäße räumliche Trennung zwischen dem vergleichsweise kühlen Verdampfer-Gehäuseteil und dem gegenüber diesem deutlich heißeren Wandüberhitzer-Gehäuseteil in Form der auf den ersten und zweiten Zug aufgesetzten Haube ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass der Strahlungsteil des Kessels, d.h. insbesondere die Brennkammerwand, in kostengünstiger Weise als Verdampferwand ausgestaltet sein kann, die aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, sich bevorzugt in vertikaler Richtung erstreckenden Rohrleitungen besteht. Diese Rohrleitungen, die das zur Erzeugung des Heißdampfs zugeführte Wasser führen, sind bevorzugt über Stege miteinander verbunden und bilden eine nach außen hin geschlossene umlaufende Wand, die die thermische Energie aus der Brennkammer in erster Linie über die entstehende Wärmestrahlung aufnimmt.
Das Wandüberhitzer-Gehäuseteil stützt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung bevorzugt auf dem Kesselgerüst ab und wird über Kompensatoren rauchgasdicht mit dem Verdampfer-Gehäuseteil verbunden, wodurch eine temperaturbedingte Verschiebung des Wandüberhitzer-Gehäuseteils gegenüber dem Verdampfer-Gehäuseteil ermöglicht wird. Hierdurch ergibt sich insbesondere beim Einsatz eines Verdampfer-Gehäuseteils mit einer Rohr-Steg-Rohr Verdampferwand der Vorteil, dass die beiden Gehäuseteile kostengünstig gefertigt und eine thermische Längenausdehnung der Rohre der Verdampferwand sowie der Rohre des Wandüberhitzers in der vertikalen Richtung ohne aufwändige Maßnahmen durch aus dem Stand der Technik bekannte Kompensatoren kompensiert werden können.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken weist das Kesselgehäuse einen ersten, die Brennkammer enthaltenden vertikalen Zug sowie einen sich an diesen strömungsmäßig anschließenden weiteren vertikalen Zug für das Rauchgas auf, wobei das Rauchgas im ersten Zug in Aufwärtsrichtung und im weiteren Zug, der nachfolgend auch als zweiter Zug bezeichnet wird, in Abwärtsrichtung strömt und in bekannter Weise durch einen Umlenkabschnitt vom ersten Zug in den zweiten Zug umgelenkt wird. Der erste Zug enthält bei dieser Ausführungsform der Erfindung ausschließlich den Verdampfer-Gehäuseteil und der zweite Zug ausschließlich den Wandüberhitzer-Gehäuseteil, wobei der erste Zug und der zweite Zug selbständige Einheiten bilden, die in vertikaler Richtung relativ zueinander beweglich sind. Um eine freie Bewegung der beiden Gehäuseteile in vertikaler Richtung und auch in horizontaler Richtung zueinander zu ermöglichen, sind die Außenwände der Gehäuseteile bevorzugt im Abstand voneinander angeordnet.
Die zuletzt beschriebene Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass die die Wärme übertragende Fläche des Wandüberhitzer-Gehäuseteils gegenüber der zuerst beschriebenen haubenartigen Ausführungsform insgesamt vergrößert werden kann ohne die Bauhöhe zu vergrößern. Gegebenenfalls können noch weitere vertikale Züge, z.B. ein dritter und ein vierter Zug mit den dampfführenden Rohrleitungen, die durch Platten aus keramischem Werkstoff gegen eine Korrosion geschützt sind, vorgesehen sein. Zumindest ein Teil der Dampf führenden Rohrleitungen kann hierbei auch einem Vorüberhitzer zugeordnet sein, welcher den im Verdampfer erzeugten Dampf vor seiner Zufuhr zum Enderhitzer zusätzlich überhitzt, um hierdurch den Wirkungsgrad nochmals zu steigern.
In gleicher Weise wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform mit einem haubenartigen Endüberhitzer sind die Wasser führenden Rohrleitungen des Verdampfer-Gehäuseteils auch bei dieser Ausführungsform bevorzugt über Stege miteinander verbunden und bilden eine umlaufende, nach außen hin abgeschlossene Rohr-Steg-Rohr Verdampferwand. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der untere Teil des Kessels in kostengünstiger Weise nach dem bewährten Rohr-Steg-Rohr-Prinzip gefertigt werden kann.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind die vom Heißdampf durchströmte Rohrleitungen des Wandüberhitzer-Gehäuseteils bevorzugt in einem zwischen der Innenwand der Platten aus korrosionsbeständigem Werkstoff und der Außenwand des Wandüberhitzer-Gehäuseteils gebildeten Zwischenraum aufgenommen, der mit einem Gas, beaufschlagt wird, derart, dass im Zwischenraum ein Überdruck entsteht, der ein Eindringen des Rauchgases in den Zwischenraum verhindert. Das Gas ist bevorzugt Luft oder rezirkuliertes Reingas, das z.B. über ein Gebläse mit einem Überdruck von z.B. 0,005 bar in den Zwischenraum zwischen der Außenwand des Wandüberhitzer-Gehäuseteils und den plattenförmigen Elementen eingeblasen werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand der beiden bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der das Wandüberhitzer-Gehäuseteil nach Art einer Haube auf den ersten und zweiten, als Verdampferwand ausgestalteten Gehäuseteil aufgesetzt ist, und
Fig. 2: eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der der erste Zug vollständig als Verdampfer-Gehäuseteil und der sich daran anschließende zweite Zug als Wandüberhitzer-Gehäuseteil ausgestaltet sind.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst ein Dampferzeuger 1 in einer aus darstellungstechnischen Gründen nicht vollständig gezeigten Abfallverbrennungsanlage ein Kesselgehäuse 2, in welchem eine Brennkammer 4 geformt ist, in der nicht näher gezeigter Abfall z. B. auf einem Rost 6 unter Erzeugung einer Flamme 8 verbrannt wird.
Das beim Verbrennungsprozess entstehende hochkorrosive Rauchgas 13 strömt hierbei entlang der Pfeile in einem ersten Zug 10 in Aufwärtsrichtung, der auch als Strahlungsteil bezeichnet wird, da in diesem die freigesetzte thermische Energie in erster Linie durch Wärmestrahlung übertragen wird.
Im oberen Bereich des ersten Zuges 10 wird das Rauchgas 13 in einen parallel zum ersten Zug 10 verlaufenden zweiten Zug 12 umgelenkt, in welchem das Rauchgas 13 in Abwärtsrichtung strömt, von wo aus es im Anschluss daran über einen nachfolgenden dritten Zug 14 wiederum in Aufwärtsrichtung strömt und von dort aus in einen horizontal verlaufenden vierten Zug 16 eintritt, von wo aus es dann zu einer nicht näher gezeigten Reinigungseinrichtung der Abfallverbrennungsanlage geleitet wird. Der vierte Zug wird nachfolgend auch als Konvektionsteil bezeichnet.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Wände der Brennkammer 4 als Verdampferwand 18 ausgestaltet, die eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Rohrleitungen enthält, die über in gestrichelten Linien dargestellte Stege miteinander verbunden sind und eine umlaufende geschlossene gasdichte Wand bilden, in der das in den Rohrleitungen geführte Wasser zur Erzeugung von Dampf durch die bei der Verbrennung freigesetzte Wärmestrahlung erhitzt wird.
Wie der Darstellung von Fig. 1 weiterhin entnommen werden kann, bildet die nach dem Rohr-Steg-Rohr-Prinzip gefertigte Verdampferwand 18 mit den darin enthaltenen Verdampferrohren 20 einen eigenständigen Verdampfer-Gehäuseteil 24, dessen Wände aufgrund des durch die Rohrleitungen 20 hindurch geführten Wassers beim Betrieb des Dampferzeugers 1 je nach Dampfdruck eine Temperatur im Bereich von etwa 300 ° Celsius annehmen.
Wie der Darstellung von Fig. 1 hierbei weiterhin entnommen werden kann, wird der Verdampfer-Gehäuseteil 24 nach oben hin durch einen Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 abgeschlossen, der eine Vielzahl von Rohrleitungen 28 enthält, die bevorzugt ebenfalls über Stege 30 miteinander verbunden sind. In diese Rohrleitungen 28 wird der in einem Vorüberhitzer 48 - der sich bevorzugt im horizontal verlaufenden vierten Zug befindet - erzeugte Heißdampf eingeleitet, um diesen weiter zu überhitzen, bevor der Dampf einer nicht näher gezeigten Turbine zugeführt wird.
Wie der Darstellung von Fig. 1 weiterhin entnommen werden kann, besitzt der Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 die Form einer nach außen hin abgeschlossenen Haube, welche den ersten Zug 10 und den zweiten Zug 12 übergreift und welche das Rauchgas 13 nach seinem Austritt aus dem ersten Zug 10 in den zweiten Zug 12 umlenkt. Um hierbei eine Korrosion der Rohrleitungen 28 im Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 zu vermeiden, die aufgrund der hohen Temperatur des überhitzten Dampfs von bis zu 550 ° Celsius im Falle eines direkten Kontakts mit dem Rauchgas 13 in kürzester Zeit zerstört würden, ist die Innenseite des Wandüberhitzer-Gehäuseteils 26 mit einer Feuer-Festauskleidung versehen, die bevorzugt aus plattenförmigen Elementen 32 besteht, die aus einem in höchstem Maße korrosionsbeständigen Werkstoff, beispielsweise aus Siliciumcarbid oder einer anderen Keramik, gefertigt sind.
Um die Rohrleitung 28 zusätzlich davor zu schützen, dass diese in Kontakt mit dem Rauchgas 13 gelangen, welches durch Ritzen oder Spalte zwischen den plattenförmigen Elementen 32 hindurch tritt, ist zwischen den Rohrleitungen 28 und der Innenseite der plattenförmigen Elemente 32 ein Zwischenraum 34 vorgesehen, der beispielsweise über ein nicht näher gezeigtes Gebläse mit einem Gas beaufschlagt wird, um innerhalb des Zwischenraums 34 einen Druck zu erzeugen, der beispielsweise 0,005 bar höher liegt als der Druck der Verbrennungsgase innerhalb der Brennkammer 4. Das Gas ist bevorzugt Luft oder ein sonstiges inertes Gas und kann beispielsweise auch rezirkuliertes gereinigtes Rauchgas sein..
Um hierbei die zwischen dem vergleichsweise kühlen Verdampfer-Gehäuseteil 24 und dem haubenartigen, deutlich heißeren Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 auftretenden thermischen Längenausdehnungen des Materials zu kompensieren, ist das Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 auf dem Verdampfer-Gehäuseteil 24 über eine Schiebestellte 38 gasdicht verbunden. Die Schiebestelle 38 umfasst beispielsweise mehrere an der Außenseite des Wandüberhitzer-Gehäuseteils 26 befestigte Vorsprünge 40, die sich jeweils über ein schematisch dargestelltes Auflager 41 auf einem Vorsprung 43 eines nur ausschnittsweise dargestellten Kesselgerüsts 42 abstützen. Der Vorsprung 43 trägt dabei bevorzugt ebenfalls den Verdampfer-Gehäuseteil 24, welcher über entsprechende, nicht näher bezeichnete Gelenke und z.B. stangenförmige Verbindungselemente 45 an der Unterseite des jeweiligen Vorsprungs 43 aufgehängt ist. Zur Abdichtung und zum Ausgleich der thermisch bedingten Ausdehnungen zwischen dem Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 und dem Verdampfer-Gehäuseteil 24 sind diese beiden Gehäuseteile über bekannte Kompensatoren 44 miteinander gekoppelt, die eine relative Bewegung der beiden Gehäuseteile 24, 26 in horizontaler sowie auch in vertikaler Richtung erlauben.
Bei der in Fig. 2 gezeigten weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Verdampfer-Gehäuseteil 24 mit der die wasserführenden Rohrleitungen 20 enthaltenden Verdampferwand 18 und der Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 mit den Heißdampf führenden Rohrleitungen 28 nebeneinander liegend angeordnet, wobei der Verdampfer-Gehäuseteil 24 den ersten Zug 10 und der Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 den zweiten Zug 12 des Kesselgehäuses 2 bilden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind der Verdampfer-Gehäuseteil 24 mit der umlaufenden nach außen hin geschlossenen Verdampferwand 18 sowie der Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 als in sich geschlossene Einheiten ausgestaltet, die gemäß der Darstellung von Fig. 2 in einem Abstand von z. B. 0,5 m zueinander angeordnet sind, so dass eine relative Bewegung der beiden Gehäuseteile 24, 26 sowohl in vertikaler Richtung, als auch in horizontaler Richtung ermöglicht wird. Die in sich geschlossenen Einheiten sind hierbei im oberen Bereich oberhalb des ersten Zuges 10 über Kompensatoren 44 mit dem Verdampfer-Gehäuseteil 24 sowie einem bei dieser Ausführungsform bevorzugt eingesetzten horizontal verlaufenden Abschnitt 47 des Wandüberhitzer-Gehäuseteils 26 verbunden ist. Die beiden Gehäuseteile 24, 26 sind in gleicher oder ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 über Schiebestellen an einem in Fig. 2 nicht gezeigten Kesselgerüst aufgenommen, wobei die Komponenten an den jeweiligen Stoßstellen über Kompensatoren 44 gegen einen Austritt von Rauchgas 13 abgedichtet sind.
Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 bevorzugt als Endüberhitzer geschaltet, welcher in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 vollständig mit hinterlüfteten plattenförmigen Elementen 32 aus korrosionsbeständigem Werkstoff, beispielsweise aus Siliciumcarbid, ausgekleidet ist, um eine Korrosion der Rohrleitungen 28 zu verhindern.
Bei beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können im horizontal verlaufenden vierten Zug ferner noch weitere Wärmetauscher angeordnet sein, die beispielsweise einen Vorüberhitzer 48, welcher den im Verdampfer-Gehäuseteil 24 erzeugten Dampf vor der Zufuhr zum Wandüberhitzer-Gehäuseteil 26 in einer weiteren Stufe überhitzt, sowie ein aus dem Stand der Technik bekannter Economiser 50 angeordnet sein, um dem Rauchgas 13 zur Steigerung des Wirkungsgrades weitere Wärmeenergie zu entziehen, welche in diesem Teil des Dampferzeugers 1 in erster Linie konvektiv übertragen wird.

Liste der Bezugszeichen

1: Dampferzeuger
2: Kesselgehäuse
4: Brennkammer
6: Rost
8: Flamme
10: erster Zug/Strahlungsteil
12: zweiter Zug
13: Rauchgas
14: dritter Zug
16: vierter Zug
18: Verdampferwand
20: wasserführende Rohrleitungen
22: Stege
24: Verdampfer-Gehäuseteil
26: Wandüberhitzer-Gehäuseteil
28: Heißdampf führende Rohrleitungen
30: Stege
32: plattenförmige Elemente
34: Zwischenraum
38: Schiebestelle
40: Vorsprung an Wandüberhitzer-Gehäuseteil
41: Auflager
42: Kesselgerüst
43: Vorsprung an Kesselgerüst
44: Kompensator
45: Verbindungselement
47: horizontal verlaufender Abschnitt
48: Vorüberhitzer
50: Economiser

Claims

Dampferzeuger (1) zur Erzeugung von überhitztem Dampf in einer Abfallverbrennungsanlage, mit einem Kesselgehäuse (2) enthaltend eine Brennkammer (4), deren Wände (18) einen Verdampfer mit von Wasser durchströmten Rohrleitungen (20) aufweist, die zur Erzeugung von Heißdampf mit bei der Verbrennung des Abfalls freigesetzter Wärmeenergie beaufschlagt werden, sowie einen Wandüberhitzer zur Erhöhung der Temperatur des Heißdampfs, welcher mehrere vom Heißdampf durchströmte Rohrleitungen (28) umfasst, die vor dem beim Verbrennungsprozess entstehenden Rauchgas (13) durch plattenförmige Elemente (32) aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff geschützt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kesselgehäuse (2) einen die von Wasser durchströmten Rohrleitungen (20) enthaltenden Verdampfer-Gehäuseteil (24) sowie einen von diesem räumlich getrennten, die von Heißdampf durchströmten Rohrleitungen (28) enthaltenden Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) umfasst, wobei der Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) dem Verdampfer-Gehäuseteil (24) in Strömungsrichtung des Rauchgases (10) betrachtet nachgeordnet und relativ zu diesem bewegbar ist.
Dampferzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kesselgehäuse (2) einen ersten, die Brennkammer (4) enthaltenden vertikalen Zug sowie einen sich an diesen strömungsmäßig anschließenden zweiten Zug (12) für das Rauchgas (13) umfasst, wobei das Rauchgas (13) im ersten Zug (10) in Aufwärtsrichtung und im zweiten Zug (12) in Abwärtsrichtung strömt, und dass der Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) die Form einer nach außen hin geschlossenen Haube besitzt, die den ersten Zug (10) und den zweiten Zug (12) nach oben hin gasdicht abschließt und das aus dem ersten Zug austretende Rauchgas (13) in den zweiten Zug (12) umlenkt.
Dampferzeuger nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) als Endüberhitzer ausgestaltet ist, in welchem der Heißdampf vor der Zufuhr zu einer Turbine erhitzt wird.
Dampferzeuger nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) auf einem Kesselgerüst (42) im Bereich seiner Unterseite abstützt, und dass der Verdampfer-Gehäuseteil (24) im Bereich seiner Oberseite an dem Kesselgerüst (42) aufgehängt ist.
Dampferzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kesselgehäuse einen ersten, die Brennkammer (4) enthaltenden vertikalen Zug (10) sowie einen sich an diesen strömungsmäßig anschließenden weiteren vertikalen Zug (12) für das Rauchgas (13) umfasst, und dass der erste Zug (10) ausschließlich den Verdampfer-Gehäuseteil (24) und der weitere Zug den Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) enthält, wobei der erste Zug und der weitere Zug Einheiten bilden, die in horizontaler und vertikaler Richtung relativ zueinander beweglich sind.
Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdampfer-Gehäuseteil (24) und der Wandüberhitzer-Gehäuseteil (26) über Kompensatoren (44) relativ zueinander verschiebbar und nach außen hin gasdicht miteinander gekoppelt sind.
Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
dieser einen oder mehrere weitere Verdampfer-Gehäuseteile (24) und einen oder mehrere weitere Wandüberhitzer-Gehäuseteile (26) enthält.
Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wasser führenden Rohrleitungen des Verdampfer-Gehäuseteils (24) über Stege (22) miteinander verbunden sind und eine umlaufende, nach außen hin geschlossene Verdampferwand (18) bilden.
Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den vom Heißdampf durchströmten Rohrleitungen (28) des Wandüberhitzer-Gehäuseteils (26) und der Innenwand der Platten (32) aus korrosionsbeständigem Werkstoff ein Zwischenraum (34) vorgesehen ist, der mit einem Gas beaufschlagt wird, derart, dass im Zwischenraum (34) ein Überdruck entsteht, der ein Eindringen von Rauchgas (13) in den Zwischenraum verhindert.