DE4236835A1 - Steam generator - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B29/00—Steam boilers of forced-flow type
- F22B29/06—Steam boilers of forced-flow type of once-through type, i.e. built-up from tubes receiving water at one end and delivering superheated steam at the other end of the tubes
- F22B29/061—Construction of tube walls
- F22B29/065—Construction of tube walls involving upper vertically disposed water tubes and lower horizontally- or helically disposed water tubes
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen fossil befeuerten Dampferzeuger mit einem vertikalen Gaszug, dessen gas dichte Rohrwand im flammennahen Bereich durch unter einem Steigungswinkel a gegenüber der Horizontalen schräg ver laufend angeordnete und eine Innenberippung aufweisende Verdampferrohre gebildet ist.The invention relates to a fossil-fueled Steam generator with a vertical throttle cable, the gas dense pipe wall in the area near the flame through under one Slope angle a obliquely ver with respect to the horizontal continuously arranged and with internal ribbing Evaporator tubes is formed.
Um einen hohen Kraftwerkswirkungsgrad zu erzielen, werden fossil befeuerte Dampfkraftwerke der neuen Generation mit Durchlaufdampferzeugern für hohe Dampftemperaturen bis etwa 600° C und hohe Frischdampfdrücke von 230 bis 300 bar ausgelegt. Dabei müssen die Wanddicken von Überhitzer austrittssammlern und von Dampfleitungen zwischen dem Dampferzeuger und der Dampfturbine sowie von den Eintritts partien der Dampfturbine so groß gewählt werden, daß nur noch sehr kleine Temperaturänderungsgeschwindigkeiten von 1 bis 2 K/min zulassig sind. Aus diesem Grund können der artige Kraftwerke nur langsam angefahren werden, wobei die Anfahrzeiten derart lang und die dabei entstehenden Anfahrverluste derartig hoch sind, daß bei häufigem An fahren ein großer Teil des hohen Kraftwerkswirkungsgrades wieder verloren geht.In order to achieve high power plant efficiency, fossil-fired steam power plants of the new generation Continuous steam generators for high steam temperatures up to about 600 ° C and high live steam pressures from 230 to 300 bar designed. The wall thicknesses of superheaters must be used outlet collectors and steam lines between the Steam generator and the steam turbine as well as from the entry Lots of the steam turbine can be chosen so large that only very small rates of temperature change of 1 to 2 K / min are permitted. For this reason, the like power plants are started up slowly, whereby the travel times are so long and the resulting ones Start-up losses are so high that frequent starts drive a large part of the high power plant efficiency is lost again.
Da ein schwankender Bedarf an elektrischer Energie häufig eine drastische Reduzierung der Kraftwerksleistung erfor dert, und dabei das Ab- und Anfahren äußerst unwirtschaft lich ist, müssen derartige Dampfkraftwerke mit hohen Dampf temperaturen von z. B. 600° C auch bei niedriger Last von weniger als 30% der Vollast (100% Last) betrieben werden können, um ein Auskühlen und Wiederanwärmen dickwandiger Bauteile zu vermeiden. Allerdings fällt bei den bisherigen Dampferzeugern bei einer Teillast unterhalb von 35 bis 40% der Vollast die Dampftemperatur stark ab.Because of a fluctuating demand for electrical energy often require a drastic reduction in power plant output changes, and the shutdown and start-up extremely uneconomical is such steam power plants with high steam temperatures of z. B. 600 ° C even at low loads less than 30% of full load (100% load) are operated can, to cool down and reheat thicker walls Avoid components. However, the previous one falls Steam generators with a partial load below 35 to 40% the full load greatly reduces the steam temperature.
Um bisherige Dampferzeuger auch unterhalb der genannten Teillast betreiben zu können, wird üblicherweise dem Ver dampfer unterhalb dieser Teillast von etwa 35 bis 40% der Vollast mittels einer Umwälzpumpe ein Umlaufstrom überla gert, so daß bei einer entsprechend hohen Strömungsge schwindigkeit oder Massenstromdichte die Verdampferrohre sicher gekühlt sind. Dabei beträgt die dazu mindestens erforderliche Massenstromdichte etwa 800 kg/m2s. Daraus ergibt sich in Verdampferrohren mit einer glatten Innen oberfläche (Glattrohre) bei Vollast eine Massenstromdichte von 2000 bis 2300 kg/m2s und ein vertretbarer Druckverlust von etwa 10 bis 12 bar. Bei einem derartigen Umwälzbetrieb wird allerdings die Verdampferheizfläche vergrößert und dadurch die Überhitzerheizfläche verkleinert, weil eine im Umwälzbetrieb das Ende der Verdampferheizfläche markierende Wasser/Dampf-Trenneinrichtung im Durchlaufbetrieb bereits im Bereich überhitzten Dampfes angeordnet ist. Dadurch sinkt die Temperatur am Austritt des Überhitzers ent sprechend ab. Eine solche Teillastfahrweise im Umwälzbe trieb ist deshalb für Dampfkraftwerke mit hohen Frischdampf zuständen unbrauchbar.In order to be able to operate previous steam generators also below the partial load mentioned, the evaporator is usually a circulating stream below this partial load of about 35 to 40% of the full load by means of a circulating pump, so that the evaporator tubes are reliably cooled at a correspondingly high flow rate or mass flow density are. The minimum mass flow density required for this is about 800 kg / m 2 s. In evaporator tubes with a smooth inner surface (smooth tubes) at full load, this results in a mass flow density of 2000 to 2300 kg / m 2 s and an acceptable pressure loss of approximately 10 to 12 bar. In such a circulating operation, however, the evaporator heating surface is increased and thereby the superheater heating surface is reduced, because a water / steam separating device marking the end of the evaporator heating surface in circulating operation is already arranged in the area of superheated steam in continuous operation. As a result, the temperature at the outlet of the superheater drops accordingly. Such a part-load mode of operation in the Umwälzbe is therefore unusable for steam power plants with high live steam conditions.
Es ist prinzipiell denkbar, den Verdampfer bisheriger Dampferzeuger auch im Durchlaufbetrieb ohne Umwälzpumpe mit einer Teillast von etwa 20% der Vollast zu betreiben. Auch in diesem Fall muß die mindestens erforderliche Massen stromdichte in den Verdampferrohren ebenfalls etwa 800 kg/m2s - entsprechend etwa 4000 kg/m2s bei Vollast - be tragen. Der dabei entstehende Druckverlust allein für den Verdampfer von 35 bis 45 bar bei Vollast ist aufgrund einer wesentlichen Verminderung des Wirkungsgrades durch einen hohen Kraftbedarf einer Speisewasserpumpe sowie durch große Wanddicken von Speisewasser führenden Anlagenteilen äußerst unwirtschaftlich. Außerdem besteht die Gefahr des Materialabtrags in den Verdampferrohren durch Erosions korrosion bei hohen Lasten.In principle, it is conceivable to operate the evaporator of previous steam generators even in continuous operation without a circulation pump with a partial load of approximately 20% of the full load. In this case, too, the minimum mass flow density required in the evaporator tubes must also be about 800 kg / m 2 s - corresponding to about 4000 kg / m 2 s at full load. The resulting pressure loss for the evaporator alone from 35 to 45 bar at full load is extremely uneconomical due to a significant reduction in efficiency due to the high power requirement of a feed water pump and the large wall thicknesses of system parts carrying feed water. There is also a risk of material erosion in the evaporator tubes due to erosion corrosion at high loads.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger anzugeben, mit dem hohe Dampftemperaturen auch bei einer Mindestlast des Dampferzeugers unterhalb von 30% der Vollast erreichbar sind. Dabei soll sowohl eine sichere Kühlung der Verdampferrohre bei niedriger Last als auch ein wirtschaftlicher Reibungsdruckverlust des Verdampfers bei Vollast (100% Last) gewährleistet sein.The invention is therefore based on the object Specify steam generator with the high steam temperatures even with a minimum load of the steam generator below 30% of the full load can be reached. Both safe cooling of the evaporator tubes at lower Load as well as an economical friction pressure loss the evaporator at full load (100% load).
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steigungswinkel a der schräg steigenden Verdampferrohre eine Funktion der bei Vollast pro Zeiteinheit erzeugten Frischdampfmenge P ist, wobei die Wertepaare P; a in einem Bereich liegen, der nach unten begrenzt ist durch eine den Wertepaaren 500 t/h; 16° und 3000 t/h; 42° zugeordnete erste Gerade, und der nach oben begrenzt ist durch eine den Wertepaaren 500 t/h; 25° und 2500 t/h; 70° zugeordnete zweite Gerade.This object is achieved in that the Pitch angle a of the obliquely rising evaporator tubes a function of the generated at full load per unit time Fresh steam quantity P is, the pairs of values P; a in one Range that is bounded by a Pairs of values 500 t / h; 16 ° and 3000 t / h; 42 ° assigned first straight line, which is limited by a the value pairs 500 t / h; 25 ° and 2500 t / h; 70 ° assigned second straight line.
Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, daß bei einer Schrägstellung der Verdampferrohre und der Verwendung innenberippter Rohre mit einem an die Dampferzeugerleistung, d. h. die pro Zeiteinheit erzeugte Frischdampfmenge, ange paßten Steigungswinkel a die Vielzahl der bei der Auslegung eines derartigen Dampferzeugers zu beachtenden Einfluß größen auf nur wenige reduziert sind. Diese Einflußgrößen sind z. B. die Massenstromdichte in den Verdampferrohren, die Wärmestromdichte als Maß für die Beheizung, der Rohr innendurchmesser, die Dampferzeugerleistung, die minimale Teillast und die Breite von zwischen den Rohren vorgesehe nen Stegen. The invention is based on the consideration that at an inclination of the evaporator tubes and the use internally finned tubes with a steam generator output, d. H. the amount of live steam generated per unit of time matched the angle of inclination a the multitude of when designing influence of such a steam generator sizes are reduced to just a few. These influencing factors are z. B. the mass flow density in the evaporator tubes, the heat flow density as a measure of the heating, the pipe inner diameter, the steam generator output, the minimum Partial load and the width provided between the tubes bridges.
Der Steigungswinkel a ist zweckmäßigerweise größer als 20°. Außerdem ist der Steigungswinkel zweckmäßigerweise kleiner als 70°, vorzugsweise kleiner als 65°.The pitch angle α is advantageously greater than 20 °. In addition, the pitch angle is expedient less than 70 °, preferably less than 65 °.
Darüber hinaus ist der Steigungswinkel a in vorteilhaf ter Ausgestaltung an den jeweils gewählten Außendurch messer dn der Verdampferrohre angepaßt. Dabei sind den bevorzugt gewählten, genormten Außendurchmessern dn von 38,1 mm oder 35,0 mm oder 31,8 mm die in den Unteransprü chen 4, 5 bzw. 6 angegebenen Wertepaare Pn; an der bei Vollast pro Zeiteinheit erzeugten Frischdampfmenge P und des Steigungswinkels a zugeordnet.In addition, the pitch angle a is adapted in an advantageous embodiment to the selected outer diameter d n of the evaporator tubes. The preferred selected standardized outer diameters d n of 38.1 mm or 35.0 mm or 31.8 mm are the value pairs P n specified in subclaims 4, 5 and 6; a n assigned to the live steam quantity P generated at full load per unit time and the pitch angle a.
Um den Reibungsdruckverlust in den Rohren des Dampferzeu gers besonders niedrig zu halten, gehen vorteilhafterweise die schräg steigenden Verdampferrohre in einem Bereich, in dem die Wärmestromdichte ihren maximalen Wert überschritten hat, in eine vertikale Anordnung über. Die Rohrwand ist daher in diesem flammenfernen Bereich, in dem die Wärme stromdichte abnimmt, durch vertikal und zueinander parallel verlaufend angeordnete Rohre gebildet. Dabei ist die Anzahl der vertikal verlaufenden Rohre größer ist als die der schräg steigend verlaufenden Verdampferrohre. Dadurch wird eine besonders geringe Massenstromdichte in den Rohren bei gleichzeitig geringer Länge der Rohre erreicht. Dabei kön nen im flammenfernen Bereich auch Rohre mit einer glatten Innenoberfläche (Glattrohre) eingesetzt sein. Zur Verbesse rung der Strömungsverteilung in dem Parallelrohrsystem sollte an der Übergangsstelle von der Schräg- zur Vertikal berohrung ein Druckausgleichssammler angeordnet sein.To reduce the frictional pressure loss in the pipes of the steam generator Keeping gers particularly low is advantageous the sloping evaporator tubes in an area in which the heat flow density exceeded its maximum value has, in a vertical arrangement. The pipe wall is therefore in this flame-distant area, where the heat current density decreases due to vertical and parallel to each other running pipes formed. Here is the number of the vertical pipes is larger than that of the obliquely rising evaporator tubes. This will a particularly low mass flow density in the pipes reached at the same time short length of the pipes. You can pipes with a smooth surface Inner surface (smooth tubes). For improvement tion of the flow distribution in the parallel pipe system should be at the transition from oblique to vertical Be a pressure compensation manifold arranged.
Der erfindungsgemäße Dampferzeuger kann auch bei niedriger Teillast unterhalb von 30% der Vollast im Durchlaufbetrieb gefahren werden, wobei eine Erhöhung des Verdampferdurch satzes mittels einer Umwälzpumpe nicht mehr erforderlich ist. Eine dennoch zweckmäßigerweise den Verdampferrohren strömungsmäßig zugeordnete Umwälzpumpe mit zugehörigen Rohrleitungen ist deshalb lediglich während des Anfahrbe triebs in Funktion. Dadurch wird ein Mindestdurchsatz durch den Verdampfer und gegebenenfalls durch einen diesem vorgeschalteten Economizer gesichert. Damit zulässige Tem peraturänderungen beim Anfahren auch bei einem komplizier ten Gehäuse der Umwälzpumpe möglichst groß sein können, werden die Umwälzpumpe und die dazugehörigen Rohrleitungen festigkeitsmäßig nur für einen Druck von höchstens 150 bar dimensioniert. Dadurch können die Wanddicken dieser Anlagen teile besonders klein gehalten werden.The steam generator according to the invention can also be used at lower Partial load below 30% of full load in continuous operation be driven, with an increase in the evaporator set using a circulation pump is no longer required is. One nevertheless expediently the evaporator tubes flow-associated circulation pump with associated Pipelines are therefore only during start-up drive in function. This will result in a minimum throughput by the evaporator and, if necessary, by one of these upstream economizer secured. Permitted tem temperature changes when starting even with a complicated th housing of the circulation pump can be as large as possible, the circulation pump and the associated pipes strength only for a pressure of maximum 150 bar dimensioned. This can reduce the wall thickness of these systems parts are kept particularly small.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß durch einen an die Dampferzeugerlei stung, d. h. die bei Vollast pro Zeiteinheit erzeugte Frischdampfmenge R angepaßten Steigungswinkel a der Dampf erzeuger auch bei einer Mindestlast unterhalb von 30% der Vollast im Durchlauf und damit mit hohen Dampftemperaturen betrieben werden kann. Dabei wird sowohl eine sichere Küh lung der schräg angeordneten Verdampferrohre bei Mindest last als auch ein niedriger Reibungsdruckverlust des Ver dampfers bei Vollast gewährleistet.The advantages achieved with the invention are in particular special in that by one to the steam generator stung, d. H. that generated at full load per unit of time Fresh steam quantity R adapted gradient angle a the steam even with a minimum load below 30% of the Full load in the flow and thus with high steam temperatures can be operated. Both a safe cooling the slanted evaporator tubes at a minimum load as well as a low friction pressure loss of the ver guaranteed at full load.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:Embodiments of the invention are based on a Drawing explained in more detail; show in it:
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung einen Dampferzeuger mit einem zum Teil schräg berohrten vertikalen Gaszug, Fig. 1 is a simplified illustration of a steam generator, with a partially inclined tubed vertical gas flue
Fig. 2 in einem Diagramm aus Dampferzeugerleistung P und Steigungswinkel a drei Kennlinien für drei unterschied liche Rohraußendurchmesser dn, und Fig. 2 in a diagram of steam generator power P and pitch angle a three characteristics for three different pipe outer diameter d n , and
Fig. 3 stark vereinfacht ein Anfahrsystem für einen Dampferzeuger gemäß Fig. 1 mit einer Umwälzpumpe. Fig. 3 greatly simplified a start-up system for a steam generator according to FIG. 1 with a circulation pump.
Der vertikale Gaszug des Dampferzeugers 2 gemäß Fig. 1 mit rechteckigem Querschnitt ist durch eine Rohrwand 4 gebildet, die am Unterende des Gaszugs in einen trichter förmigen Boden 6 übergeht. Der Boden 6 umfaßt eine nicht näher dargestellte Austragsöffnung 8 für Asche.The vertical throttle cable of the steam generator 2 according to FIG. 1 with a rectangular cross section is formed by a tube wall 4 which merges into a funnel-shaped bottom 6 at the lower end of the gas cable. The bottom 6 comprises a discharge opening 8 for ashes, not shown.
In einem unteren, flammen- oder brennernahen Bereich C des Gaszugs sind eine Anzahl von (nicht gezeigten) Brennern für einen fossilen Brennstoff in der aus Rohren 10 gebildeten Umfassungswand 4 angebracht. Die Rohre 10 sind in diesem Bereich C spiralförmig verlaufend angeordnet und bilden eine Verdampferheizfläche 12.A number of burners (not shown) for a fossil fuel are installed in the lower wall 4 near the flame or near the burner for the fossil fuel in the surrounding wall 4 formed from pipes 10 . The tubes 10 are arranged in a spiral shape in this area C and form an evaporator heating surface 12 .
Über dem Bereich C des Gaszugs befindet sich ein flammen- oder brennerferner Bereich D des Gaszugs. In dem Bereich D des Gaszugs, in dem außerdem Konvektionsheizflächen 14, 16 und 18 angeordnet sind, verlaufen die Rohre 10′ vertikal. Oberhalb des Bereichs D des Gaszugs befindet sich ein Rauchaustrittskanal 20, über den das durch Verbrennung eines fossilen Brennstoffs erzeugte Rauchgas RG den vertikalen Gaszug verläßt.Above area C of the throttle cable is a flame D or burner-remote area D of the gas cable. In the area D of the gas flue, in which convection heating surfaces 14 , 16 and 18 are also arranged, the tubes 10 'run vertically. Above area D of the gas flue there is a smoke outlet channel 20 , via which the flue gas RG generated by combustion of a fossil fuel leaves the vertical gas flue.
Der flammennahe Bereich C zeichnet sich durch eine hohe Wärmestromdichte aus, die im flammenfernen Bereich D nach oben hin abnimmt. Daher liegt der Übergang von der spiral förmigen Anordnung der Verdampferrohre 10 zur vertikalen Rohranordnung zweckmäßigerweise in einem Bereich 22, in dem die Wärmestromdichte ihren maximalen Wert überschrit ten hat. Dabei ist die Anzahl der vertikal verlaufenden Rohre 10′ größer als die der schräg verlaufenden Verdamp ferrohre 10.The area near the flame C is characterized by a high heat flow density, which decreases towards the top in the area D remote from the flame. Therefore, the transition from the spiral arrangement of the evaporator tubes 10 to the vertical tube arrangement is expediently in a region 22 in which the heat flow density has exceeded its maximum value. The number of vertically extending tubes 10 'is greater than that of the obliquely extending evaporator tubes 10th
Während die vertikal verlaufenden Rohre 10′ zweckmäßiger weise sogenannte Glattrohre sind, d. h. eine glatte Innen oberfläche aufweisen, tragen die schräg verlaufenden Ver dampferrohre 10 vorteilhafterweise auf ihrer Innenseite ein mehrgängiges Gewinde bildende Rippen. Die Verdampfer rohre 10 bilden in einer sogenannten Rohr-Steg-Rohr- Konstruktion die gasdichte Rohrwand 4 im flammennahen Bereich C.While the vertically extending tubes 10 'are expediently so-called smooth tubes, that is to say have a smooth inner surface, the oblique Ver evaporator tubes 10 advantageously carry on their inside a multi-start thread-forming ribs. The evaporator tubes 10 form the gas-tight tube wall 4 in the area near the flame C in a so-called tube-web-tube construction.
Die Verdampferrohre 10 sind unter einem Steigungswinkel a gegenüber der Horizontalen H schräg verlaufend angeordnet. Gemäß Fig. 1 ist der Steigungswinkel a definiert als Winkelfunktion sin a aus dem Quotienten G/L. Dabei ist G der vertikale Abstand zwischen dem Übergang von dem trichterförmigen Boden 6 zum vertikalen Gaszug und dem oberen Ende der Schrägwicklung im Übergangsbereich 22. L ist die Länge eines mit konstanter Neigung ansteigenden Verdampferrohres 10 über dem vertikalen Abstand oder der Höhe G.The evaporator tubes 10 are arranged at an inclination angle a with respect to the horizontal H. Referring to FIG. 1, the pitch angle a is defined as a trigonometric function sin a from the quotient of G / L. G is the vertical distance between the transition from the funnel-shaped base 6 to the vertical throttle cable and the upper end of the helical winding in the transition region 22 . L is the length of an evaporator tube 10 rising with a constant inclination over the vertical distance or the height G.
Um den Dampferzeuger 2 auch bei einer Mindestlast unter halb von 30% der Vollast im Durchlauf und damit mit hohen Dampftemperaturen betrieben zu können und um dabei sowohl eine sichere Kühlung der Verdampferrohre 10 bei Mindest last als auch einen niedrigen Reibungsdruckverlust des Ver dampfers 12 bei Vollast zu gewährleisten ist, ist der Stei gungswinkel a der schräg verlaufend angeordneten Verdamp ferrohre 10 an die Dampferzeugerleistung P angepaßt. Die Abhängigkeit des Steigungswinkels a von der Dampferzeu gerleistung P, d. h. der bei Vollast pro Zeiteinheit erzeug ten Frischdampfmenge, ist in Fig. 2 dargestellt.In order to be able to operate the steam generator 2 even at a minimum load below half of 30% of the full load in the flow and thus at high steam temperatures, and in order to ensure both reliable cooling of the evaporator tubes 10 at minimum load and a low frictional pressure loss of the evaporator 12 at full load is guaranteed, the pitch angle a of the obliquely arranged evaporator ferrohre 10 is adapted to the steam generator power P. The dependence of the pitch angle a on the steam generator power P, ie the amount of live steam generated at full load per unit time, is shown in FIG. 2.
In Fig. 2 ist in einem P-a-Diagramm, in dem die Dampferzeugerleistung P auf der Abszisse und der Steigungs winkel a auf der Ordinate aufgetragen sind, ein durch zwei Geraden E und F nach oben bzw. nach unten begrenzter Bereich Z angegeben, in dem die Wertepaare P; a liegen. Dabei verläuft die Gerade E durch die Punkte oder Werte paare: (500 t/H; 25°) und (2500 t/h; 70°). Die Gerade F verläuft durch die Punkte oder Wertepaare: (500 t/h; 16°) und (3000 t/h; 42°). In Fig. 2 in a Pa diagram in which the steam generator power P are plotted on the abscissa and the slope angle a on the ordinate, a range Z indicated by two straight lines E and F up and down, in which the pairs of values P; a lie. The straight line E runs through the points or pairs of values: (500 t / H; 25 °) and (2500 t / h; 70 °). The straight line F runs through the points or pairs of values: (500 t / h; 16 °) and (3000 t / h; 42 °).
Innerhalb des Bereiches Z liegen drei unterschiedlichen Außendurchmessern dn der Verdampferrohre 10 zugeordnete Geraden A, B und C. Dabei entspricht die Gerade A einem genormten Außendurchmesser d1 von 38,1 mm. Der Geraden A sind die Wertepaare (P1 = 900 t/h; a1 = 21,8°), (P2 = 1500 t/h; a2 = 30,3°), (P3 = 2100 t/h; a3 = 38,8°) und (P4 = 3000 t/h; a4 = 51,5°) zugeordnet.Within the area Z there are three different outer diameters d n , lines A, B and C assigned to the evaporator tubes 10. The straight line A corresponds to a standardized outer diameter d 1 of 38.1 mm. The straight line A is the value pairs (P 1 = 900 t / h; a 1 = 21.8 °), (P 2 = 1500 t / h; a 2 = 30.3 °), (P 3 = 2100 t / h ; a 3 = 38.8 °) and (P 4 = 3000 t / h; a 4 = 51.5 °).
Die Gerade B entspricht einem genormten Außendurchmesser von 35,0 mm, wobei dieser Geraden B die Wertepaare Pn; an: (P5 = 900 t/h; a5 = 24,6°), (P6 = 1500 t/h; a6 = 34,5°), (P7 = 2100 t/h; a7 = 44,7°) und (P8 = 3000 t/h; a8 = 61,4°) zugeordnet sind.The straight line B corresponds to a standardized outer diameter of 35.0 mm, this straight line B having the value pairs P n ; a n : (P 5 = 900 t / h; a 5 = 24.6 °), (P 6 = 1500 t / h; a 6 = 34.5 °), (P 7 = 2100 t / h; a 7 = 44.7 °) and (P 8 = 3000 t / h; a 8 = 61.4 °).
Die Gerade C entspricht einem genormten Außendurchmesser d3 von 31,8 mm, wobei dieser Geraden C die Wertepaare Pn; an: (P9 = 900 t/h; a9 = 28,0°), (P10 = 1500 t/h; a10 = 39,7°) und (P11 = 2100 t/h; a11 = 52,4°) zugeordnet sind.The straight line C corresponds to a standardized outer diameter d 3 of 31.8 mm, this straight line C being the value pairs P n ; a n : (P 9 = 900 t / h; a 9 = 28.0 °), (P 10 = 1500 t / h; a 10 = 39.7 °) and (P 11 = 2100 t / h; a 11 = 52.4 °) are assigned.
Die den Geraden A, B und C entsprechenden Steigungswinkel a sind Mittelwerte. Ein besonders günstiger, alle Forde rungen und Einflußgrößen berücksichtigender Steigungswin kel a kann vom Mittelwert abweichen, wenn z. B. die Steg breite zwischen benachbarten Verdampferrohren 10, die Wanddicke der Rohre 10, 10′ und die maximale örtliche Wärmestromdichte direkt dem jeweiligen Anwendungsfall ange paßt werden muß. Bei den Geraden A, B oder C ist daher eine Abweichung des Steigungswinkels a um 25%, vorzugs weise 20%, zulässig.The gradient angles a corresponding to the straight lines A, B and C are mean values. A particularly favorable, all requirements and influencing factors taking into account slope angle a can deviate from the mean if z. B. the web width between adjacent evaporator tubes 10 , the wall thickness of the tubes 10 , 10 'and the maximum local heat flow density must be directly adapted to the respective application. With lines A, B or C, a deviation of the pitch angle a by 25%, preferably 20%, is therefore permissible.
Der Steigungswinkel a kann für Werte der Dampferzeuger leistung P oberhalb von 3000 t/h oder unterhalb von 900 t/h linear extrapoliert werden. Auch können andere Rohraußendurchmesser dn als die Außendurchmesser d1, d2 und d3 zwischen oder außerhalb der Geraden A, B und C jeweils linear interpoliert bzw. extrapoliert werden. The gradient angle a can be linearly extrapolated for values of the steam generator power P above 3000 t / h or below 900 t / h. Tube outer diameters d n other than the outer diameters d 1 , d 2 and d 3 can also be linearly interpolated or extrapolated between or outside the straight lines A, B and C, respectively.
Fig. 3 zeigt schematisch und im Ausschnitt den Wasser- Dampf-Kreislauf 30 einer (nicht dargestellten) Dampftur bine eines Dampfkraftwerks. Der Verdampfer 12 und die Kon vektionsheizflächen 14, 16, 18 des Dampferzeugers 2 gemäß Fig. 1 sowie ein Economizer 32 und ein Überhitzer 34 bilden ein Hochdrucksystem des Wasser-Dampf-Kreislaufs 30. Fig. 3 shows schematically and in detail the water-steam circuit 30 of a (not shown) steam door bine of a steam power plant. The evaporator 12 and the convection heating surfaces 14 , 16 , 18 of the steam generator 2 according to FIG. 1 and an economizer 32 and a superheater 34 form a high-pressure system of the water-steam circuit 30 .
Zwischen den Verdampfer 12 und den Überhitzer 34 ist eine 2 Wasser-Dampf-Trommel 36 geschaltet, die über ein Wasser- Reservoir 38 und eine Umwälzpumpe 40 mit dem Ausgang eines dampfbeheizten Vorwärmers 42 und mit dem Eingang des Economizers 32 verbunden ist. Eine Absicherung gegen eine unzulässige Drucküberschreitung erfolgt mittels eines Sicherheitsventils 44. Die Umwälzpumpe 40 und das Wasser- Reservoir 38 sowie zugehörige Rohrleitungen 46 bilden ein Anfahrsystem 48 des Dampferzeugers 2.Between the evaporator 12 and the superheater 34 , a 2 water-steam drum 36 is connected, which is connected via a water reservoir 38 and a circulation pump 40 to the output of a steam-heated preheater 42 and to the input of the economizer 32 . Protection against an impermissible excess pressure is provided by means of a safety valve 44 . The circulation pump 40 and the water reservoir 38 and associated pipelines 46 form a start-up system 48 of the steam generator 2 .
Das Anfahrsystem 48 ist lediglich beim Anfahren des Dampf erzeugers 2 in Funktion. Dabei wird dem mittels einer Spei sewasserpumpe 50 geförderten und den Economizer 32 sowie den Verdampfer 12 und den Überhitzer 34 durchströmenden vorgewärmten Speisewasser hinter dem Vorwärmer 42 ein über die Umwälzpumpe 40 geförderter Umwälzstrom überlagert.The starting system 48 is only in operation when starting the steam generator 2 . In this case, the preheated feed water conveyed by means of a feed water pump 50 and flowing through the economizer 32 and the evaporator 12 and the superheater 34 is superimposed behind the preheater 42 by a circulating flow conveyed via the circulating pump 40 .
Durch die dem Verdampfer 12 strömungsmäßig zugeordnete Umwälzpumpe 40 wird im Anfahrbetrieb des Dampferzeugers 2 ein Mindestdurchsatz durch den Verdampfer 12 sicherge stellt. Um dabei möglichst große Temperaturänderungen zulassen zu können, sind die Umwälzpumpe 40 und die zugehörigen Rohrleitungen 46 nur für einen Druck von 150 bar ausgelegt und weisen daher nur geringe Wanddicken auf.By the evaporator 12 fluidly associated circulation pump 40, a minimum throughput through the evaporator 12 represents sicherge in startup of the steam generator. 2 In order to allow the greatest possible temperature changes, the circulating pump 40 and the associated pipelines 46 are only designed for a pressure of 150 bar and therefore only have small wall thicknesses.
Claims (9)
P1 = 900 t/h; a1 = 21,8°
P2 = 1500 t/h; a2 = 30,3°
P3 = 2100 t/h; a3 = 38,8°
P4 = 3000 t/h; a4 = 51,5°
einer Geraden A zugeordnet sind, wobei eine relative Abweichung des Steigungswinkels a von der Geraden (A) von 25%, vorzugsweise 20%, zulässig ist. 4. Steam generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that with an outer diameter d 1 of the evaporator tubes ( 10 ) of approximately 38 + 2 mm, the pairs of values P n ; a n :
P 1 = 900 t / h; a 1 = 21.8 °
P 2 = 1500 t / h; a 2 = 30.3 °
P 3 = 2100 t / h; a 3 = 38.8 °
P 4 = 3000 t / h; a 4 = 51.5 °
are assigned to a straight line A, a relative deviation of the gradient angle a from the straight line (A) of 25%, preferably 20%, being permissible.
P5 = 900 t/h; a5 = 24,6°
P6 = 1500 t/h; a6 = 34,5°
P7 = 2100 t/h; a7 = 44,7°
P8 = 3000 t/h; a8 = 61,4°
einer Geraden B zugeordnet sind, wobei eine relative Abweichung des Steigungswinkels a von von der Geraden (B) von 25%, vorzugsweise von 20%, zulässig ist.5. Steam generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that with an outer diameter d 2 of the evaporator tubes ( 10 ) of approximately 35 ± 2 mm, the pairs of values P n ; a n :
P 5 = 900 t / h; a 5 = 24.6 °
P 6 = 1500 t / h; a 6 = 34.5 °
P 7 = 2100 t / h; a 7 = 44.7 °
P 8 = 3000 t / h; a 8 = 61.4 °
are assigned to a straight line B, a relative deviation of the gradient angle a from the straight line (B) of 25%, preferably of 20%, being permissible.
P9 = 900 t/h; a9 = 28,0°
P10 = 1500 t/h; a10 = 39,7°
P11 = 2100 t/h; a11 = 52,4°
einer Geraden C zugeordnet sind, wobei eine relative Ab weichung des Steigungswinkels an von der Geraden (C) von etwa 25%, vorzugsweise 20%, zulässig ist.6. Steam generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that with an outer diameter d 3 of the evaporator tubes ( 10 ) of approximately 31 ± 2 mm, the pairs of values P n ; a n :
P 9 = 900 t / h; a 9 = 28.0 °
P 10 = 1500 t / h; a 10 = 39.7 °
P 11 = 2100 t / h; a 11 = 52.4 °
are assigned to a straight line C, a relative deviation from the gradient angle a n from the straight line (C) of approximately 25%, preferably 20%, being permissible.
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