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EP0599115A1 - An einem Tragwerk aufgehängter oder aufgestellter Dampferzeuger - Google Patents

An einem Tragwerk aufgehängter oder aufgestellter Dampferzeuger Download PDF

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EP0599115A1
EP0599115A1 EP93117956A EP93117956A EP0599115A1 EP 0599115 A1 EP0599115 A1 EP 0599115A1 EP 93117956 A EP93117956 A EP 93117956A EP 93117956 A EP93117956 A EP 93117956A EP 0599115 A1 EP0599115 A1 EP 0599115A1
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EP
European Patent Office
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steam generator
generator according
steam
downpipes
housing
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EP93117956A
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English (en)
French (fr)
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EP0599115B1 (de
Inventor
Peter Dipl.-Ing. Antosijevicz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Austrian Energy and Environment AG and Co KG
Austrian Energy and Environment SGP Waagner Biro GmbH
Original Assignee
Austrian Energy and Environment AG and Co KG
Austrian Energy and Environment SGP Waagner Biro GmbH
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10—Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/20—Supporting arrangements, e.g. for securing water-tube sets
    • F22B37/207—Supporting arrangements for drums and collectors

Definitions

  • the invention relates to a steam generator suspended or erected on a supporting structure, according to the natural circulation or forced circulation system, in particular waste heat boilers according to heat engines, with a steam drum arranged above and essentially horizontally running pipes of the evaporator heating surface which are connected by connecting pipes, e.g. Downpipes and risers are connected to the evaporator heating surface.
  • DE-B 1929 286 discloses variable-length pendulum supports for compensating for expansion between the combustion chamber wall and the surrounding support structure.
  • Standing steam generators are also known (AT-PS 310.776), in which the steam drum is supported by the downpipes on a common foundation with the combustion chamber. This construction is limited by the kink length of the downpipes and leads to standing downpipe systems (AT-PS 378.250) whose downpipes are connected by a spatial framework.
  • the invention has set itself the task of countering the different thermal expansions and exploiting the physically given effect that the downpipes and overflow pipes between the drum and evaporator and the connecting line between the steam drum and superheater have about the same temperature (boiling temperature) and thus the same thermal expansion, and to support the steam drum on the housing approximately at the height of the collecting chambers of the evaporator heating surface, preferably via downpipes, so that a large part of the differential expansion of the connecting lines of the drum to the collecting chambers is absorbed by a change in height of the steam drum independently of the boiler support.
  • the invention is characterized in that the connecting pipes, in particular downpipes, approximately at the level of the collecting chambers, in particular the inlet collecting chamber, of the evaporator heating surface are supported on brackets of the housing of the hanging or standing steam generator and the steam drum is supported. Further features of the invention are specified in subclaims 2-8.
  • the invention is shown, for example and schematically, in the attached figure.
  • the invention shows a heat recovery steam generator after a gas turbine 10, in which the turbine exhaust gas is cooled to generate superheated steam.
  • the steam generated is used, for example, in a condensation steam turbine 11 to generate electricity.
  • the waste heat steam generator is designed according to the natural circulation system or the forced circulation system with a horizontal evaporator heating surface 3.
  • the steam drum 6 is supported with its down pipe 1 on a bracket 4, which is arranged on the housing 5 of the hanging steam generator, so that the weight of the steam drum 6 is introduced via the hanging device 12 into the steel structure 13 or via the support into the foundation.
  • the downpipes 1 are guided in a sliding guide 7 on the housing 5 to prevent a relative vibration between the downpipe and the housing wall.
  • the steam drum 6 is guided by a pivot lever 7 'on the housing, so that no differential oscillation between the housing 5 and the steam drum 6 can occur even in the event of an earthquake.
  • the housing 5 is usually formed by an insulated sheet metal wall, but can also be designed as a fin tube wall.
  • the downpipes 1 are connected at their support via pipe bends 8 to the inlet plenum 2 of the evaporator heating surface 3, wherein the pipe bend 8 can be made very short.
  • the wet steam generated is passed through the risers 9 into the steam drum, separated from entrained water there and finally fed as saturated steam to the superheater heating surfaces 14, which are surrounded by the hot exhaust gases in front of the evaporator heating surfaces 3 and are arranged below the evaporator heating surfaces 3 for this purpose.
  • the evaporator heating surface 3 is preferably formed by finned tubes or finned tubes.
  • the inlet plenum chambers can also be stored on the console 4 in order to avoid differential expansion.
  • the steam generator can also be arranged standing on a foundation, the downpipes carrying the drum being supported on the wall of the steam generator via brackets in the region of the inlet collecting chamber of the evaporator heating surfaces lying horizontally.
  • connecting pipes through which saturated steam flows can also be used, which generally have a larger diameter and a greater kink length and thus allow a longer (larger) height of the steam generator.

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Abstract

Bei einem hängenden Dampferzeuger nach dem Naturumlauf bzw. Zwangsumlaufsystem insbesondere nach einem Abhitzekessel nach Gasturbinen wird die Dampftrommel 6 auf Konsolen 4 über die Fallrohre 1 aufgelagert, sodaß die Auflagerungsstelle in der Nähe der Eintrittsammelkammer 2 der Verdampferheizfläche 3 angeordnet ist und das Gewicht der Dampftrommel über die Konsole 4 in das Gehäuse 5 des hängenden Dampferzeugers eingeleitet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen an einem Tragwerk aufgehängten oder aufgestellten Dampferzeuger, nach dem Naturumlauf - bzw. Zwangsumlaufsystem, insbesondere Abhitzekessel nach Wärmekraftmaschinen, mit oberhalb der und im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohren derVerdampferheizfläche angeordneter Dampftrommel die durch Verbindungsrohre, wie z.B. Fall- und Steigrohre mit der Verdampferheizfläche verbunden ist.
  • Es sind Dampferzeuger bekannt, bei welchen sowohl das Gehäuse als auch die Dampftrommel in einem Tragwerk aufgehängt oder aufgestellt sind. Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß sich beim Betrieb des Dampfkessels zwischen der Trommel und den im Gehäuse liegenden Sammelkammern Wärmedehnungen ergeben, die im wesentlichen durch eine dehnungselastische Bauweise der Verbindungsleitungen ausgeglichen werden müssen.
  • Aus der DE-B 1929 286 sind längenveränderliche Pendelabstützungen zum Dehnungsausgleich zwischen der Brennkammerwand und dem umgebenden Stütztgerüst bekannt.
  • Es sind ferner stehende Dampferzeuger bekannt, (AT-PS 310.776), bei welchen die Dampftrommel über die Fallrohre auf einem gemeinsamen Fundament mit der Brennkammer abgestützt sind. Diese Konstruktion ist durch die Knicklänge der Fallrohre begrenzt und führt zu stehenden Fallrohrsystemen (AT-PS 378.250) deren Fallrohre durch ein räumliches Fachwerk verbunden sind.
  • Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt den unterschiedlichen Wärmedehnungen zu begegnen und den physikalisch gegebenen Effekt auszunützen, daß die Fall- und Überströmrohre zwischen Trommel und Verdampfer sowie die Verbindungsleitung zwischen Dampftrommel und Überhitzer etwa die gleiche Temperatur (Siedetemperatur) und somit gleiche Wärmedehnungen aufweisen, und die Dampftrommel etwa in der Höhe der Sammelkammern der Verdampferheizfläche, vorzugsweise über Fallrohre, auf dem Gehäuse tragend abzustützen, sodaß ein Großteil der Differenzdehnungen der Verbindungsleitungen der Trommel zu den Sammelkammern durch eine Höhenänderung der Dampftrommel unabhängig von der Kesselunterstützung aufgenommen wird.
  • Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohre, insbesondere Fallrohre, etwa in Höhe der Sammelkammern, insbesondere Eintrittssammelkammer, der Verdampferheizfläche auf Konsolen des Gehäuses des hängenden oder stehenden Dampferzeugers die Dampftrommel tragend abgestützt sind. Weitere Erfindungsmerkmale sind in den Unteransprüchen 2 - 8 angegeben.
  • Die Erfindung ist in der angeschlossenen Figur beispielsweise und schematisch dargestellt.
  • Die Erfindung zeigt einen Abhitzedampferzeuger nach einer Gasturbine 10, in welcher das Turbinenabgas zur Erzeugung von überhitztem Dampf abgekühlt wird. Der erzeugte Dampf wird beispielsweise in einer Kondensationsdampfturbine 11 zur Stromerzeugung verwendet. Der Abhitzedampferzeuger ist nach dem Naturumlaufsystem oder dem Zwangsumlaufsystem mit horizontal liegender Verdampferheizfläche 3 ausgebildet.
  • Die Dampftrommel 6 stützt sich mit ihrem Fallrohr 1 auf eine Konsole 4 ab, die am Gehäuse 5 des hängenden Dampferzeugers angeordnet ist, sodaß das Gewicht der Dampftrommel 6 über die Hängeeinrichtung 12 in das Stahltragwerk 13 oder über die Abstützung in das Fundament eingeleitet wird. Die Fallrohre 1 sind zur Verhinderung von einer Relativschwingung zwischen Fallrohr und Gehäusewand in einer Gleitführung 7 am Gehäuse 5 geführt. Ebenso ist die Dampftrommel 6 durch einen Schwenkhebel 7' am Gehäuse geführt, sodaß auch bei Erdbeben keine Differenzschwingung zwischen Gehäuse 5 und Dampftrommel 6 auftreten kann. Das Gehäuse 5 ist bei Abhitzekesseln meistens von einer isolierten Blechwand gebildet, kann aber auch als Flossenrohrwand ausgebildet sein.
  • Die Fallrohre 1 sind an ihrer Aufstützung über Rohrbögen 8 mit der Eintrittsammelkammer 2 der Verdampferheizfläche 3 verbunden, wobei der Rohrbogen 8 sehr kurz ausgebildet werden kann. Der erzeugte Naßdampf wird über die Steigrohre 9 in die Dampftrommel geleitet, dort von mitgerissenem Wasser getrennt und schließlich als Sattdampf den Überhitzerheizflächen 14 zugeführt, die von den heißen Abgasen vor den Verdampferheizflächen 3 umströmt werden und zu diesem Zweck unterhalb der Verdampferheizflächen 3 angeordnet sind. Die Verdampferheizfläche 3 wird vorzugsweise von Rippenrohren oder von berippten Rohren gebildet. Die Eintrittsammelkammern können zwecks Vermeidung von Differenzdehnungen ebenfalls auf der Konsole 4 gelagert werden.
  • Im Rahmen der Erfindung kann der Dampferzeuger auch auf einem Fundament stehend angeordnet werden, wobei die Fallrohre, die die Trommel tragen im Bereich der Eintrittsammelkammer der horizontal liegenden Verdampferheizflächen auf die Wand des Dampferzeugers über Konsolen abgestützt sind. Zur Abstützung der Dampftrommel 6 können auch von Sattdampf durchströmte Verbindungsrohre verwendet werden, die im allgemeinen einen größeren Durchmesser und eine größere Knicklänge aufweisen und damit eine längere (größere) Bauhöhe des Dampferzeugers ermöglichen.

Claims (8)

1. An einem Tragwerk aufgehängter oder aufgestellter Dampferzeuger nach dem Naturumlauf- bzw. Zwangsumlufsystem, insbesondere Abhitzekessel nach Wärmekraftmaschinen mit oberhalb der und im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohre der Verdampferheizfläche angeordneter Dampftrommel, die durch Verbindungsrohre, wie z. B. Fall- und Steigrohre mit der Verdampferheizfläche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsrohre, insbesondere Fallrohre (1) etwa in Höhe der Sammelkammern, insbesondere Eintrittsammelkammer (2), der Verdampferheizfläche (3) auf Konsolen (4) des Gehäuses (5) des hängenden oder stehenden Dampferzeugers die Dampftrommel (6) tragend abgestützt sind.
2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallrohre (1) und gegebenenfalls die Dampftrommel (6) durch Überführungen (7). insbesondere Pendelhalterungen (7') am Gehäuse (5) dehnungselastisch gehalten sind.
3. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallrohre (1) über einen Rohrbogen (8) mit der Eintrittssammelkammer (2) verbunden sind.
4. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) von einer Flossenrohrwand gebildet ist.
5. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) von einer isolierten Blechwand gebildet ist.
6. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferheizflächen (3) von Rippenrohren, insbesondere berippten Rohren gebildet ist, die ein horizontal liegendes Rohrpaket bilden und in an sich bekannter Weise über unbeheizte Fall- und Steigrohre (1, 9) mit der Dampftrommel (6) verbunden sind.
7. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsammelkammer (2) und Fallrohre (1) auf einer gemeinsamen Konsole (4) aufgelagert sind.
8. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferheizflächen (3) höhenmäßig oberhalb der Überhitzerheizflächen (14) angeordnet sind.
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