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Patent Searching and Data


Title:
HORIZONTALLY ASSEMBLED STEAM GENERATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/025177
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a steam generator (1) in which a continuous evaporating heating area (8) is disposed within a heating gas duct (6) that is penetrated in a nearly horizontal direction (x) by a heating gas. Said continuous evaporating heating area (8) comprises a number of steam-generating pipes (12) that are connected in parallel and are penetrated by a flowing medium (D, W) and is configured such that a steam-generating pipe which is heated more than another steam-generating pipe (12) of the same continuous evaporating heating area (8) has a higher throughput of the flowing medium (W) than said other steam-generating pipe (12). The aim of the invention is to create a steam generator which provides a particularly high degree of stability of flow during operation of the continuous evaporating heating area (8) while keeping the structural complexity and design comparatively simple. Said aim is achieved by means of a discharge collector (20) which is mounted downstream of the steam-generating pipes (12) of the continuous evaporating heating area (8) on the side of the flowing medium, and the longitudinal axis of which is located essentially parallel to the direction (x) of the heating gas.

Inventors:
Franke, Joachim (Klosterbergstr. 9, Altdorf, 90518, DE)
Kral, Rudolf (Am Leitenweg 28, Stulln, 92551, DE)
Wittchow, Eberhard (Schronfeld 96, Erlangen, 91054, DE)
Application Number:
PCT/EP2003/009571
Publication Date:
March 25, 2004
Filing Date:
August 28, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
Franke, Joachim (Klosterbergstr. 9, Altdorf, 90518, DE)
Kral, Rudolf (Am Leitenweg 28, Stulln, 92551, DE)
Wittchow, Eberhard (Schronfeld 96, Erlangen, 91054, DE)
International Classes:
F22B1/18; F22B29/06; F22B37/22; (IPC1-7): F22B1/18
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Dampferzeuger (1), bei dem in einem in einer annähernd ho rizontalen Heizgasrichtung (x) durchströmbaren Heizgaskanal (6) eine VerdampferDurchlaufheizfläche (8) angeordnet ist, die eine Anzahl von zur Durchströmung eines Strömungsmediums (D, W) parallel geschalteten Dampferzeugerrohren (12) um fasst, und die derart ausgelegt ist, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr (12) derselben Durchlauf heizfläche (8) mehrbeheiztes Dampferzeugerrohr (12) einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr (12) höheren Durch satz des Strömungsmediums (W) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Dampferzeugerrohren (12) der VerdampferDurch laufheizfläche (8) strömungsmediumsseitig nachgeschalteter Austrittssammler (20) mit seiner Längsachse im Wesentlichen parallel zur Heizgasrichtung (x) ausgerichtet ist.
2. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 1, bei dem der jeweilige Austrittssammler (20) im Wesentlichen als Zylinderkörper aus gebildet ist.
3. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dessen Verdamp ferDurchlaufheizfläche (8) eine Anzahl von in Heizgasrich tung (x) gesehen hintereinander angeordneten Rohrlagen (14) umfasst, von denen jede aus einer Anzahl von in Heizgasrich tung (x) gesehen nebeneinander angeordneten Dampferzeugerroh ren (12) gebildet ist.
4. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 3, dessen Verdampfer Durchlaufheizfläche (8) eine der Anzahl der Dampferzeuger rohre (12) in jeder Rohrlage (14) entsprechende Anzahl von mit ihrer Längsachse im Wesentlichen parallel zur Heizgas richtung (x) ausgerichteten Austrittssammlern (20) zugeordnet ist, wobei in jeden Austrittssammler (20) jeweils ein Damp ferzeugerrohr (12) jeder Rohrlage (14) einmündet.
5. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen VerdampferDurchlaufheizfläche (8) strömungsmediumsseitig eine weitere VerdampferDurchlaufheizfläche (10) nachgeschal tet ist.
6. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 5, dessen weitere Verdamp ferDurchlaufheizfläche (10) eine Anzahl von zur Durchströ mung eines Strömungsmediums (D, W) parallel geschalteten Dampferzeugerrohren (22) umfasst und derart ausgelegt ist, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr (22) der weiteren VerdampferDurchlaufheizfläche (10) mehrbe heiztes Dampferzeugerrohr (22) einen im Vergleich zum weite ren Dampferzeugerrohr (22) höheren Durchsatz des Strömungsme diums (D, W) aufweist.
7. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die die weitere VerdampferDurchlaufheizfläche (10) bildenden Damp ferzeugerrohre (22) jeweils ein annähernd vertikal angeord netes, vom Strömungsmedium (W) in Abwärtsrichtung durchström bares Fallrohrstück (32) und ein diesem strömungsmediumssei tig nachgeschaltetes, annähernd vertikal angeordnetes und vom Strömungsmedium (W) in Aufwärtsrichtung durchströmbares Steigrohrstück (34) aufweisen.
8. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dessen VerdampferDurchlaufheizfläche (8) derart dimensioniert ist, dass im Betriebsfall das in die ihr nachgeschaltete weitere Durchlaufheizfläche (10) einströmende Strömungsmedium (D, W) eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als der zur Mitnahme von dort vorhandenen Dampfblasen erforderlichen Mindestge schwindigkeit aufweist.
9. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem der oder jeder Austrittssammler (20) der Verdampfer Durchlaufheizfläche (8) mit einem jeweils zugeordneten Ein trittssammler (24) der strömungsmediumsseitig nachgeschalte ten weiteren VerdampferDurchlaufheizfläche (10) in einer konstruktiven Einheit (40) integriert ist.
10. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, des sen Austrittssammler (20) oberhalb des Heizgaskanals (6) an geordnet ist bzw. sind.
11. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dem heizgasseitig eine Gasturbine vorgeschaltet ist.
Description:
Beschreibung Dampferzeuger in liegender Bauweise Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, bei dem in einem in einer annähernd horizontalen Heizgasrichtung durchström- baren Heizgaskanal eine Verdampfer-Durchlaufheizfläche ange- ordnet ist, die eine Anzahl von zur Durchströmung eines Strö- mungsmediums parallel geschalteten Dampferzeugerrohren um- fasst, und die derart ausgelegt ist, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr derselben Durchlaufheizflä- che mehrbeheiztes Dampferzeugerrohr einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr höheren Durchsatz des Strömungsme- diums aufweist.

Bei einer Gas-und Dampfturbinenanlage wird die im entspann- ten Arbeitsmittel oder Heizgas aus der Gasturbine enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für die Dampfturbine genutzt.

Die Wärmeübertragung erfolgt in einem der Gasturbine nachge- schalteten Abhitzedampferzeuger, in dem üblicherweise eine Anzahl von Heizflächen zur Wasservorwärmung, zur Dampferzeu- gung und zur Dampfüberhitzung angeordnet ist. Die Heizflächen sind in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine geschal- tet. Der Wasser-Dampf-Kreislauf umfaßt üblicherweise mehrere, z. B. drei, Druckstufen, wobei jede Druckstufe eine Verdamp- ferheizfläche aufweisen kann.

Für den der Gasturbine als Abhitzedampferzeuger heizgasseitig nachgeschalteten Dampferzeuger kommen mehrere alternative Auslegungskonzepte, nämlich die Auslegung als Durchlaufdamp- ferzeuger oder die Auslegung als Umlaufdampferzeuger, in Be- tracht. Bei einem Durchlaufdampferzeuger führt die Beheizung von als Verdampferrohren vorgesehenen Dampferzeugerrohren zu einer Verdampfung des Strömungsmediums in den Dampferzeuger- rohren in einem einmaligen Durchlauf. Im Gegensatz dazu wird bei einem Natur-oder Zwangumlaufdampferzeuger das im Umlauf geführte Wasser bei einem Durchlauf durch die Verdampferrohre

nur teilweise verdampft. Das dabei nicht verdampfte Wasser wird nach einer Abtrennung des erzeugten Dampfes für eine weitere Verdampfung den selben Verdampferrohren erneut zuge- führt.

Ein Durchlaufdampferzeuger unterliegt im Gegensatz zu einem Natur-oder Zwangumlaufdampferzeuger keiner Druckbegrenzung, so dass er für Frischdampfdrücke weit über dem kritischen Druck von Wasser (PKri 221 bar) -wo keine Unterscheidung der Phasen Wasser und Dampf und damit auch keine Phasentren- nung möglich ist-ausgelegt werden kann. Ein hoher Frisch- dampfdruck begünstigt einen hohen thermischen Wirkungsgrad und somit niedrige CO2-Emisionen eines fossilbeheizten Kraft- werks. Zudem weist ein Durchlaufdampferzeuger im Vergleich zu einem Umlaufdampferzeuger eine einfache Bauweise auf und ist somit mit besonders geringem Aufwand herstellbar. Die Verwen- dung eines nach dem Durchlaufprinzip ausgelegten Dampferzeu- gers als Abhitzedampferzeuger einer Gas-und Dampfturbinenan- lage ist daher zur Erzielung eines hohen Gesamtwirkungsgrades der Gas-und Dampfturbinenanlage bei einfacher Bauweise be- sonders günstig.

Besondere Vorteile hinsichtlich des Herstellungsaufwands, aber auch hinsichtlich erforderlicher Wartungsarbeiten bietet ein Abhitzedampferzeuger in liegender Bauweise, bei dem das beheizende Medium oder Heizgas, also das Abgas aus der Gas- turbine, in annähernd horizontaler Strömungsrichtung durch den Dampferzeuger geführt ist. Bei einem Dampferzeuger in liegender Bauweise können die Dampferzeugerrohre einer Heiz- fläche jedoch je nach ihrer Positionierung einer stark unter- schiedlichen Beheizung ausgesetzt sein. Insbesondere bei aus- gangsseitig mit einem gemeinsamen Sammler verbundenen Damp- ferzeugerrohren eines Durchlaufdampferzeugers kann eine un- terschiedliche Beheizung einzelner Dampferzeugerrohre zu ei- ner Zusammenführung von Dampfströmen mit stark voneinander abweichenden Dampfparametern und somit zu unerwünschten Wir- kungsgradverlusten, insbesondere zu einer vergleichsweise

verringerten Effektivität der betroffenen Heizfläche und ei- ner dadurch reduzierten Dampferzeugung, führen. Eine unter- schiedliche Beheizung benachbarter Dampferzeugerrohre kann zudem, insbesondere im Einmündungsbereich von Sammlern, zu Schäden an den Dampferzeugerrohren oder dem Sammler führen.

Die an sich wünschenswerte Verwendung eines in liegender Bau- weise ausgeführten Durchlaufdampferzeugers als Abhitzedampf- erzeuger für eine Gasturbine kann somit erhebliche Probleme hinsichtlich einer ausreichend stabilisierten Strömungsfüh- rung mit sich bringen.

Aus der EP 0 944 801 B1 ist ein Dampferzeuger bekannt, der für eine Auslegung in liegender Bauweise geeignet ist und zu- dem die genannten Vorteile eines Durchlaufdampferzeugers auf- weist. Dazu ist die Verdampferheizfläche des bekannten Damp- ferzeugers als Durchlaufheizfläche verschaltet und derart ausgelegt, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampfer- zeugerrohr derselben Durchlaufheizfläche mehrbeheiztes Damp- ferzeugerrohr einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeuger- rohr höheren Durchsatz des Strömungsmediums aufweist. Unter Durchlaufheizfläche ist dabei im allgemeinen eine Heizfläche zu verstehen, die für eine Durchströmung nach dem Durchlauf- prinzip ausgelegt ist. Das der als Durchlaufheizfläche ver- schalteten Verdampferheizfläche zugeführte Strömungsmedium wird also im einmaligen Durchlauf durch diese Durchlaufheiz- fläche oder durch ein eine Mehrzahl von hintereinander ge- schalteten Durchlaufheizflächen umfassendes Heizflächensystem vollständig verdampft.

Die als Durchlaufheizfläche verschaltete Verdampferheizfläche des bekannten Dampferzeugers zeigt somit in der Art der Strö- mungscharakteristik einer Naturumlaufverdampferheizfläche (Naturumlaufcharakteristik) bei auftretender unterschiedli- cher Beheizung einzelner Dampferzeugerrohre ein selbststabi- lisierendes Verhalten, das ohne das Erfordernis äußerer Ein- flußnahme zu einer Angleichung der austrittsseitigen Tempera-

turen auch an unterschiedlich beheizten, strömungsmediumssei- tig parallel geschalteten Dampferzeugerrohren führt.

Der bekannte Dampferzeuger weist ein mehrstufig ausgestalte- tes Verdampfersystem auf, bei dem einer ersten Durchlaufheiz- fläche strömungsmediumsseitig eine weitere Verdampfer-Durch- laufheizfläche nachgeschaltet ist. Um ein zuverlässiges und vergleichsweise homogenes Überströmen des Strömungsmediums von der ersten in die zweite Durchlaufheizfläche zu gewähr- leisten, ist der bekannte Dampferzeuger mit einem komplexen Verteilersystem versehen, das einen vergleichsweise hohen baulichen und konstruktiven Aufwand bedingt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Damp- ferzeuger der oben genannten Art anzugeben, bei dem auch mit vergleichsweise geringem baulichem und konstruktivem Aufwand ein besonders hohes Maß an Strömungsstabilität beim Betrieb der als Durchlaufheizfläche geschalteten Verdampferheizfläche oder Verdampfer-Durchlaufheizfläche erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein den Dampferzeugerrohren der Verdampfer-Durchlaufheizfläche strömungsmediumsseitig nachgeschalteter Austrittssammler mit seiner Längsachse im wesentlichen parallel zur Heizgasrich- tung ausgerichtet ist.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der bauliche und konstruktive Aufwand bei der Erstellung des Dampferzeugers gering gehalten werden kann, indem die Zahl der eingesetzten Komponententypen in besonderem Maße redu- ziert wird. Eine derartige Reduktion von Komponenten ist beim Dampferzeuger der oben genannten Art durch Einsparung des der Durchlaufheizfläche nachgeschalteten Verteilersystems er- reichbar, indem die ohnehin vorgesehene Eigenschaft der Durchlaufheizfläche, nämlich die selbststabilisierende Um- laufcharakteristik, konsequent genutzt wird. Gerade wegen dieser Charakteristik kann nämlich die Mischung des aus ver-

schiedenen, zueinander parallel geschalteten Dampferzeuger- rohren abströmenden Strömungsmediums und dessen Überführung in nachgeschaltete Heizflächensystem ohne nennenswerte Beein- trächtigung der bei der Mischung erreichten Homogenisierung von einem nachgeschalteten Verteilersystem in den den Damp- ferzeugerrohren ohnehin nachgeschalteten Austrittssammler hinein verlagert werden, ohne dass dies zu nennenswerten Strömungsinstabilitäten oder sonstigen Problemen führen würde. Dementsprechend kann das vergleichsweise aufwändige Verteilersystem entfallen. Eine zu diesem Zweck, nämlich zur geeigneten Mischung und Weiterführung des aus den Dampferzeu- gerrohren abströmenden Strömungsmediums, geeignete Ausgestal- tung des Austrittsammlers ist erreichbar, indem die in Heiz- gasrichtung gesehen hintereinander angeordneten und somit ei- ner im Hinblick auf das Beheizungsprofil lokal unterschiedli- chen Beheizung ausgesetzten Dampferzeugerrohre der Verdamp- fer-Durchlaufheizfläche ausgangsseitig in einen gemeinsamen Sammlerraum münden. Ein derartiger, für die in Heizgasrich- tung gesehen hintereinander angeordneten Dampferzeugerrohre gemeinsamer Sammlerraum ist durch eine Ausrichtung des Aus- trittssammlers mit seiner Längsachse im wesentlichen parallel zur Heizgasrichtung ermöglicht.

Eine besonders einfache Bauweise des Austrittssammlers an sich ist dabei erreichbar, indem dieser vorteilhafterweise im wesentlichen als Zylinderkörper ausgebildet ist.

Für eine vergleichsweise einfach gehaltene Bauweise umfaßt die Verdampfer-Durchlaufheizfläche vorzugsweise in der Art eines Rohrbündels eine Anzahl von in Heizgasrichtung gesehen hintereinander angeordneten Rohrlagen, von denen jede aus ei- ner Anzahl von in Heizgasrichtung gesehen nebeneinander ange- ordneten Dampferzeugerrohren gebildet ist. Dabei könnte je- weils einer geeigneten Anzahl von Dampferzeugerrohren jeder Rohrlage jeweils ein gemeinsamer Austrittssammler zugeordnet sein. Die der Durchlaufheizfläche strömungsmediumsseitig nachfolgende Verteilung des Strömungsmediums unter Einsparung

eines aufwändigen Verteilersystems kann jedoch besonders ein- fach ausgeführt sein, indem in weiterer vorteilhafter Ausge- staltung der Durchlaufheizfläche eine der Anzahl der Dampfer- zeugerrohre in jeder Rohrlage entsprechende Anzahl von mit ihrer Längsachse im wesentlichen parallel zur Heizgasrichtung ausgerichteten Austrittssammlern zugeordnet ist. Dabei mündet in jeden Austrittssammler jeweils ein Dampferzeugerrohr jeder Rohrlage ein.

Vorzugsweise ist das Verdampfersystem des Dampferzeugers in der Art einer mehrstufigen Ausführung ausgestaltet, wobei die Verdampfer-Durchlaufheizfläche in der Art eines Vorverdamp- fers zur geeigneten Konditionierung des Strömungsmediums vor dessen Eintritt in eine ihr nachgeschaltete weitere Verdamp- fer-Durchlaufheizfläche vorgesehen ist. Die weitere Verdamp- fer-Durchlaufheizfläche dient daher in der Art einer zweiten Verdampferstufe zur Vervollständigung bei der Verdampfung des Strömungsmediums.

Zweckmäßigerweise ist auch die weitere Verdampfer-Durchlauf- heizfläche für sich genommen für ein selbststabilisierendes Strömungsverhalten durch konsequente Nutzung einer Naturum- laufcharakteristik in den jeweiligen Dampferzeugerrohren aus- gelegt. Dazu umfasst die weitere Verdampfer-Durchlaufheizflä- che vorteilhafterweise eine Anzahl von zur Durchströmung des Strömungsmediums parallel geschalteten Dampferzeugerrohren.

Sie ist zweckmäßigerweise ebenfalls derart ausgelegt, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr der wei- teren Durchlaufheizfläche mehrbeheiztes Dampferzeugerrohr ei- nen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr höheren Durchsatz des Strömungsmediums aufweist.

Während die Verdampfer-Durchlaufheizfläche des Dampferzeugers zweckmäßigerweise aus im wesentlichen vertikal ausgerichte- ten, zur Durchströmung durch das Strömungsmedium von unten nach oben vorgesehenen Dampferzeugerrohren gebildet ist, ist die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche in besonders vor-

teilhafter Ausgestaltung aus u-förmig ausgebildeten Dampfer- zeugerrohren gebildet. In dieser Ausgestaltung weisen die die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche bildenden Dampferzeu- gerrohre jeweils ein annähernd vertikal angeordnetes, vom Strömungsmedium in Abwärtsrichtung durchströmbares Fallstück und ein diesem strömungsmediumsseitig nachgeschaltetes, annä- hernd vertikal angeordnetes und vom Strömungsmedium in Auf- wärtsrichtung durchströmbares Steigrohrstück auf.

Bei der Ausgestaltung der weiteren Durchlaufheizfläche mit u- förmigen Dampferzeugerrohren könnten in den Fallrohrstücken sich bildende Dampfblasen entgegen der Strömungsrichtung des Strömungsmediums aufsteigen und somit die Stabilität der Strömung in unerwünschter Weise beeinträchtigen. Um dies zu vermeiden, ist das Verdampfersystem vorteilhafterweise auf eine konsequente Mitnahme derartiger Dampfblasen mit dem Strömungsmedium ausgelegt.

Um diesen gewünschten Effekt einer konsequenten Mitnahme von im Fallrohrstück eines Dampferzeugerrohrs der weiteren Durch- laufheizfläche möglicherweise vorhandenen Dampfblasen zuver- lässig sicherzustellen, ist die Durchlaufheizfläche zweckmä- ßigerweise derart dimensioniert, dass im Betriebsfall das in die ihr nachgeschaltete weitere Durchlaufheizfläche einströ- mende Strömungsmedium eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als der zur Mitnahme enstehender Dampfblasen erforderlichen Mindestgeschwindigkeit aufweist.

Aufgrund der im wesentlichen u-förmigen Ausgestaltung der die weitere Durchlaufheizfläche bildenden Dampferzeugerrohre be- findet sich deren Einströmbereich im oberen Bereich oder oberhalb des Heizgaskanals. Unter konsequenter Nutzung der der Verdampfer-Durchlaufheizfläche zugeordneten, oberhalb des Heizgaskanals angeordneten und mit ihrer Längsrichtung je- weils im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Heizgases ausgerichteten Austrittssammler ist dabei eine Zu- sammenschaltung der Verdampfer-Durchlaufheizfläche mit der

weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche mit besonders gerin- gem Aufwand ermöglicht, indem der oder jeder Austrittssammler der Verdampfer-Durchlaufheizfläche in vorteilhafter Ausge- staltung mit einem jeweils zugeordneten Eintrittssammler der strömungsmediumsseitig nachgeschalteten Verdampfer-Durchlauf- heizfläche in eine konstruktive Einheit integriert ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht ein unmittelbares Überströmen des aus der ersten Verdampfer-Durchlaufheizfläche austreten- den Strömungsmediums in die strömungsmediumsseitig nachge- schalteten Dampferzeugerrohre der weiteren Verdampfer-Durch- laufheizfläche. Aufwändige Verteiler-oder Verbindungsleitun- gen zwischen dem Austrittssammler der Verdampfer-Durchlauf- heizfläche und dem Eintrittssammler der weiteren Verdampfer- Durchlaufheizfläche sowie zugeordnete Misch-und Verteiler- elemente können entfallen, und im allgemeinen ist die Lei- tungsführung vergleichsweise einfach.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind die Dampferzeu- gerrohre der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche ein- trittsseitig in einer gemeinsamen, senkrecht zur Längsachse der Austrittssammler und somit senkrecht zur Heizgasrichtung ausgerichteten Ebene an den ihnen jeweils zugeordneten Ein- trittssammler angeschlossen. Durch eine derartige Anordnung ist sichergestellt, dass das teilverdampfte, der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche zuzuführende Strömungsmedium, ausgehend vom als Austrittssammler für die erste Verdampfer- Durchlaufheizfläche genutzten Teil der integrierten Einheit, zunächst gegen den Boden des als Eintrittssammler für die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche genutzten Teils der konstruktiven Einheit prallt, dort nochmals verwirbelt wird und anschließend mit nahezu gleichen Zwei-Phasen-Anteilen in die an den jeweiligen Eintrittssammler angeschlossenen Damp- ferzeugerrohre der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche abströmt. Somit ist eine Weiterleitung des Strömungsmediums in die Dampferzeugerrohre der weiteren Verdampfer-Durchlauf- heizfläche ohne nennenswerte Beeinträchtigung der bei der Mi- schung im Austrittssammler erreichten Homogenisierung begün-

stigt, wobei bereits aufgrund der in Bezug auf die Längsachse der Sammlereinheit symmetrischen Anordnung der Abströmstellen aus dem jeweiligen Eintrittssammler eine besonders homogene Bespeisung der weiteren Durchlaufheizfläche mit Strömungsme- dium erfolgt.

Zweckmäßigerweise wird der Dampferzeuger als Abhitzedampfer- zeuger einer Gas-und Dampfturbinenanlage verwendet. Dabei ist der Dampferzeuger vorteilhafterweise heizgasseitig einer Gasturbine nachgeschaltet. Bei dieser Schaltung kann zweckmä- ßigerweise hinter der Gasturbine eine Zusatzfeuerung zur Er- höhung der Heizgastemperatur angeordnet sein.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, dass durch die Ausrichtung des Austrittssammlers parallel zur Heizgasrichtung die ohnehin vorgesehene Eigen- schaft der Verdampfer-Durchlaufheizfläche, nämlich eine selbsstabilisierende Umlaufcharakteristik, konsequent für eine Vereinfachung der Verteilung genutzt werden kann. Gerade wegen der selbststabilisierenden Umlaufcharakteristik können nämlich nunmehr auch in Heizgasrichtung gesehen hintereinan- der angeordnete Dampferzeugerrohre ausgangsseitig mit in etwa gleichen Dampfzuständen in einen gemeinsamen Austrittssammler münden. In diesem wird das von den Dampferzeugerrohren ab- strömende Strömungsmedium gemischt und für eine Weiterleitung in ein nachfolgenden Heizflächensystem ohne Beeinträchtigung der bei der Mischung erreichten Homogenisierung bereitge- stellt. Insbesondere durch die Integration von Austritts-und Eintrittssammlern kann ein gesondertes, der Verdampfer- Durchlaufheizfläche nachgeschaltetes und vergleichsweise auf- wändiges Verteilersystem entfallen. Des Weiteren weist der derart ausgestaltete Dampferzeuger strömungsmediumsseitig ei- nen vergleichsweise geringen Gesamtdruckverlust auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen :

Figur 1 in vereinfachter Darstellung im Längsschnitt die Verdampfersektion eines Dampferzeugers in liegender Bauweise, Figur 2 den Dampferzeuger nach Figur 1 ausschnittsweise in Aufsicht, Figur 3 den Dampferzeuger nach Figur 1 im Ausschnitt ent- lang der in Figur 2 dargestellten Schnittlinie, Figur 4 den Dampferzeuger nach Figur 1 im Ausschnitt ent- lang der in Figur 2 darstellten Schnittlinie, und Figur 5 ein Enthalpie-bzw. Strömungsgeschwindigkeits-Mas- senstromdiagramm.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszei- chen versehen.

Der in Figur 1 mit seiner Verdampfersektion gezeigte Dampfer- zeuger 1 ist in der Art eines Abhitzedampferzeugers einer nicht näher dargestellten Gasturbine abgasseitig nachgeschal- tet. Der Dampferzeuger 1 weist eine Umfassungswand 2 auf, die einen in einer annähernd horizontalen, durch die Pfeile 4 an- gedeuteten Heizgasrichtung x durchströmbaren Heizgaskanal 6 für das Abgas aus der Gasturbine bildet. Im Heizgaskanal 6 ist eine Anzahl-im Ausführungsbeispiel zwei-von nach dem Durchlaufprinzip ausgelegten Verdampfer-Heizflächen 8,10 an- geordnet, die für den Durchfluss eines Strömungsmediums W, D hintereinandergeschaltet sind.

Das aus den Verdampfer-Durchlaufheizflächen 8,10 gebildete mehrstufige Verdampfersystem ist mit unverdampftem Strömungs- medium W beaufschlagbar, das bei einmaligem Durchlauf durch die Verdampfer-Durchlaufheizflächen 8,10 verdampft und nach dem Austritt aus der Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 als Dampf D abgeführt und üblicherweise zur weiteren Überhitzung

Überhitzerheizflächen zugeführt wird. Das aus den Verdampfer- Durchlaufheizflächen 8,10 gebildete Verdampfersystem ist in den nicht näher dargestellten Wasser-Dampf-Kreislauf einer Dampfturbine geschaltet. Zusätzlich zu diesem Verdampfersys- tem sind in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine eine Anzahl weiterer, in Figur 1 nicht näher dargestellter Heiz- flächen geschaltet, bei denen es sich beispielsweise um Über- hitzer, Mitteldruckverdampfer, Niederdruckverdampfer und/oder um Vorwärmer handeln kann.

Die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 ist durch eine Anzahl von zur Durchströmung des Strömungsmediums W parallel ge- schalteten Dampferzeugerrohren 12 gebildet. Die Dampferzeu- gerrohre 12 sind dabei mit ihrer Längsachse im Wesentlichen vertikal ausgerichtet und für eine Durchströmung des Strö- mungsmediums W von einem unteren Eintrittsbereich zu einem oberen Austrittsbereich, also von unten nach oben, ausgelegt.

Dabei umfasst die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 in der Art eines Rohrbündels eine Anzahl von in Heizgasrichtung x gese- hen hintereinander angeordneten Rohrlagen 14, von denen jede aus einer Anzahl von in Heizgasrichtung x gesehen nebeneinan- der angeordneten Dampferzeugerrohren 12 gebildet ist, und von denen in Figur 1 jeweils lediglich ein Dampferzeugerrohr 12 sichtbar ist. Den Dampferzeugerrohren 12 jeder Rohrlage 14 ist dabei jeweils ein gemeinsamer, mit seiner Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Heizgasrichtung x ausgerichte- ter und unterhalb des Heizgaskanals 6 angeordneter Eintritts- sammler 16 vorgeschaltet. Die Eintrittssammler 16 sind dabei an ein in Figur 1 lediglich schematisch angedeutetes Wasser- zuführsystem 18 angeschlossen, das ein Verteilersystem zur bedarfsgerechten Aufteilung des Zustroms an Strömungsmedium W auf die Eintrittssammler 16 umfassen kann. Ausgangsseitig und somit in einem Bereich oberhalb des Heizgaskanals 6 münden die die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 bildenden Dampfer- zeugerrohre 12 in eine Anzahl von zugeordneten Austrittssamm- lern 20.

Die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 ist derart ausgelegt, dass sie für eine Bespeisung der Dampferzeugerrohre 12 mit vergleichsweise niedriger Massenstromdichte geeignet ist, wo- bei die auslegungsgemäßen Strömungsverhältnisse in den Damp- ferzeugerrohren 12 eine Naturumlaufcharakteristik aufweisen.

Bei dieser Naturumlaufcharakteristik weist ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr 12 derselben Verdampfer- Durchlaufheizfläche 8 mehr beheiztes Dampferzeugerrohr 12 ei- nen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr 12 höheren Durchsatz des Strömungsmediums W auf.

Nach dem gleichen Prinzip, also zur Einstellung einer Natu- rumlaufcharakteristik, ist auch die der Durchlaufheizfläche 8 strömungsmediumsseitig nachgeschaltete weitere Verdampfer- Durchlaufheizfläche 10 ausgestaltet. Auch die weitere Ver- dampfer-Durchlaufheizfläche 10 des Dampferzeugers 1 umfasst dabei in der Art eines Rohrbündels eine Mehrzahl von zur Durchströmung des Strömungsmediums W parallel geschalteten Dampferzeugerrohren 22. Dabei ist jeweils eine Mehrzahl von Dampferzeugerrohren 22 unter Bildung einer sogenannten Rohr- lage in Heizgasrichtung x gesehen nebeneinander angeordnet, so dass jeweils lediglich eines der so nebeneinander angeord- neten Dampferzeugerrohre 22 einer Rohrlage sichtbar ist. Den so nebeneinander angeordneten Dampferzeugerrohren 22 ist strömungsmediumsseitig jeweils ein zugeordneter Verteiler oder Eintrittssammler 24 vor-und ein gemeinsamer Austritts- sammler 26 nachgeschaltet.

Um die auslegungsgemäß für die weitere Verdampfer-Durchlauf- heizfläche 10 vorgesehene Naturumlaufcharakteristik mit be- sonders einfachen konstruktiven Mitteln auf besonders zuver- lässige Weise sicherzustellen, umfasst die weitere Verdamp- fer-Durchlaufheizfläche 10 zwei strömungsmediumsseitig in Reihe geschaltete Segmente. Im ersten Segment umfasst jedes die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 bildende Damp- ferzeugerrohr 22 dabei ein annähernd vertikal angeordnetes,

vom Strömungsmedium W in Abwärtsrichtung durchströmtes Fall- rohrstück 32. Im zweiten Segment umfasst jedes Dampferzeuger- rohr 22 ein dem Fallrohrstück 32 strömungsmediumsseitig nach- geschaltetes, annähernd vertikal angeordnetes und vom Strö- mungsmedium W in Aufwärtsrichtung durchströmtes Steigrohr- stück 34.

Das Steigrohrstück 34 ist dabei mit dem ihm zugeordneten Fallrohrstück 32 über ein Überströmstück 36 verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind die Überströmstücke 36 innerhalb des Heizgaskanals 6 geführt.

Jedes Dampferzeugerrohr 22 der weiteren Verdampfer-Durchlauf- heizfläche 10 weist, wie dies in Figur 1 erkennbar ist, eine nahezu u-förmige Form auf, wobei die Schenkel des U durch das Fallrohrstück 32 und das Steigrohrstück 34 und der Verbin- dungsbogen durch das Überströmstück 36 gebildet sind. Bei ei- nem derartig ausgestalteten Dampferzeugerrohr 22 erzeugt der geodätische Druckbeitrag des Strömungsmediums W im Bereich des Fallrohrstücks 32-im Gegensatz zum Bereich des Steig- rohrstücks 34-einen strömungsfördernden und nicht einen strömungshemmenden Druckbeitrag. Mit anderen Worten : Die im Fallrohrstück 32 befindliche Wassersäule an unverdampftem Strömungsmedium W"schiebt"die Durchströmung des jeweiligen Dampferzeugerrohrs 22 noch mit an, statt diese zu behindern.

Dadurch weist das Dampferzeugerrohr 22 insgesamt gesehen ei- nen vergleichsweise geringen Druckverlust auf.

Bei der annähernd u-förmigen Bauweise ist jedes Dampferzeu- gerrohr 22 jeweils im Eintrittsbereich seines Fallrohrstücks 32 und im Austrittsbereich seines Steigrohrstücks 34 in der Art einer hängenden Bauweise an der Decke des Heizgaskanals 6 aufgehängt oder befestigt. Die räumlich gesehen unteren Enden des jeweiligen Fallrohrstücks 32 und des jeweiligen Steig- rohrstücks 34, die durch ihr Uberströmstück 36 miteinander verbunden sind, sind hingegen nicht unmittelbar räumlich am Heizgaskanal 6 fixiert. Längendehnungen dieser Segmente der

Dampferzeugerrohre 22 sind somit ohne Schadensrisiko tole- rierbar, wobei das jeweilige Überströmstück 36 als Dehnungs- bogen wirkt. Diese Anordnung der Dampferzeugerrohre 22 ist somit mechanisch besonders flexibel und hinsichtlich thermi- scher Spannungen unempfindlich gegenüber auftretenden Diffe- renzdehnungen.

Der Dampferzeuger 1 ist für eine zuverlässige, homogene Strö- mungsführung bei vergleichsweise einfach gehaltener Bauweise ausgelegt. Dabei ist die auslegungsgemäß für die Verdampfer- Durchlaufheizfläche 8 vorgesehene Naturumlaufcharakteristik konsequent für eine Vereinfachung des Verteilersystems ge- nutzt. Diese Naturumlaufcharakteristik und die damit verbun- dene, auslegungsgemäß vorgesehene vergleichsweise niedrig ge- haltene Massenstromdichte ermöglichen nämlich die Zusammen- führung der Teilströme aus in Heizgasrichtung x gesehen hin- tereinander angeordneten und somit unterschiedlich beheizten Dampferzeugerrohren in einen gemeinsamen Raum. Unter Einspa- rung eines eigenständigen aufwändigen Verteilersystems ist somit eine Verlagerung der Vermischung des aus der Verdamp- fer-Durchlaufheizfläche 8 abströmenden Strömungsmediums W in den oder die Austrittssammler 20 hinein möglich. Um die dabei erreichte Homogenisierung von aus in Heizgasrichtung x gese- hen unterschiedlich positionierten und somit unterschiedlich beheizten Dampferzeugerrohren 12 abströmendem Strömungsmedium W bei der Weiterleitung in nachfolgende System möglichst ge- ringfügig zu beeinträchtigen, ist jeder der im Wesentlichen parallel zueinander und nebeneinander angeordneten Austritts- sammler 20, von denen in Figur 1 lediglich einer sichtbar ist, mit seiner Längsachse im Wesentlichen parallel zur Heiz- gasrichtung x ausgerichtet. Die Anzahl der Austrittssammler 20 ist dabei an die Anzahl der Dampferzeugerrohre 12 in jeder Rohrlage 14 angepasst.

Jedem Austrittssammler 20 ist ein Eintrittssammler 24 der der Durchlaufheizfläche 8 strömungsmediumseitig nachgeschalteten weiteren Durchlaufheizfläche 10 zugeordnet. Auf Grund der u-

förmigen Ausgestaltung der weiteren Durchlaufheizfläche 10 befindet sich der jeweilige Eintrittssammler 24 ebenso wie der jeweilige Austrittssammler 20 oberhalb des Heizgaskanals 6. Die strömungsmediumseitige Hintereinanderschaltung der Durchlaufheizfläche 8 mit der weiteren Durchlaufheizfläche 10 ist dabei auf besonders einfache Weise möglich, indem jeder Austrittssammler 20 mit dem ihm jeweils zugeordneten Ein- trittssammler 24 in eine bauliche Einheit 40 integriert ist.

Durch die bauliche oder konstruktive Einheit 40 ist ein un- mittelbares Überströmen des Strömungsmediums W von der Ver- dampfer-Durchlaufheizfläche 8 in die weitere Verdampfer- Durchlaufheizfläche 10 ermöglicht, ohne dass ein vergleichs- weise aufwändiges Verteiler-oder Verbindungssystem erforder- lich wäre.

Beim Dampferzeuger 1 in liegender Bauweise und unter Verwen- dung der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 mit im Wesentlichen u-förmig ausgestalteten Dampferzeugerrohren 22 können im Fallrohrstück 32 eines Dampferzeugerrohrs 22 Dampf- blasen auftreten. Diese Dampfblasen könnten entgegen der Strömungsrichtung des Strömungsmediums W im jeweiligen Fall- rohrstück 32 aufsteigen und somit die Stabilität der Strömung und auch den zuverlässigen Betrieb des Dampferzeugers 1 be- hindern. Um dies zuverlässig zu unterbinden, ist der Dampfer- zeuger 1 für eine Bespeisung der weiteren Verdampfer-Durch- laufheizfläche 10 mit bereits teilweise verdampftem Strö- mungsmedium W ausgelegt.

Dabei ist eine Zuführung des Strömungsmediums W in die wei- tere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 derart vorgesehen, dass das Strömungsmedium W im Fallrohrstück 32 des jeweiligen Dampferzeugerrohrs 22 eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als einer vorgebbaren Mindestgeschwindigkeit aufweist. Diese ist wiederum derart bemessen, dass auf Grund der ausreichend hohen Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums W im je- weiligen Fallrohrstück 32 dort möglicherweise vorhandene Dampfblasen zuverlässig in Strömungsrichtung des Strömungsme-

diums W mitgerissen und über das jeweilige Überströmstück 36 in das jeweils nachgeschaltete Steigrohrstück 34 überführt werden. Die Einhaltung einer für diesen Zweck ausreichend ho- hen Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums W in den Fallrohrstücken 32 der Dampferzeugerrohre 22 ist dadurch ge- währleistet, dass die Zuführung des Strömungsmediums W in die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 mit einem hierzu ausreichend hohen Dampfgehalt und/oder mit einer hierzu aus- reichend hohen Enthalpie vorgesehen ist.

Um die Zuführung des Strömungsmediums W mit hierfür geeigne- ten Parametern im bereits teilweise verdampften Zustand zu ermöglichen, ist der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 des Dampferzeugers 1 strömungsmediumseitig in der Art ei- nes Vorverdampfers die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 vor- geschaltet. Die in der Art eines Vorverdampfers vorgesehene Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 ist dabei räumlich im ver- gleichsweise kälteren Raumbereich des Heizgaskanals 6 und so- mit heizgasseitig stromabwärts zur weiteren Verdampfer-Durch- laufheizfläche 10 angeordnet. Die weitere Verdampfer-Durch- laufheizfläche 10 ist hingegen in der Nähe des Eintrittsbe- reichs des Heizgaskanals 6 für das aus der Gasturbine abströ- mende Heizgas angeordnet und somit im Betriebsfall einem ver- gleichsweise starken Wärmeeintrag durch das Heizgas ausge- setzt.

Um gemäß der vorgesehenen Auslegung des durch die Durchlauf- heizfläche 8 und durch die dieser strömungsmediumseitig nach- geschaltete weitere Durchlaufheizfläche 10 gebildeten Ver- dampfersystems, nämlich im Auslegungsfall die eingangsseitige Bespeisung der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 mit teilweise vorverdampftem, einen ausreichend hohen Dampfgehalt und/oder eine ausreichend hohe Enthalpie aufweisendem Strö- mungsmedium W, zu gewährleisten, ist die Verdampfer-Durch- laufheizfläche 8 geeignet dimensioniert. Dabei sind insbeson- dere eine geeignete Materialwahl und eine geeignete Dimensio- nierung der Dampferzeugerrohre 12, aber auch eine geeignete

Positionierung der Dampferzeugerrohre 12 relativ zueinander berücksichtigt. Gerade im Hinblick auf diese Parameter ist die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 derart dimensioniert, dass im Betriebsfall das in die ihr nachgeschaltete weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 einströmende Strömungsme- dium W eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als der zur Mitnahme von in den jeweiligen Fallrohrstücken 32 entstehen- den oder vorhandenen Dampfblasen erforderlichen Mindestge- schwindigkeit aufweist.

Wie sich herausgestellt hat, ist die auslegungsgemäß ange- strebte hohe betriebliche Sicherheit in besonderem Maße er- reichbar, indem die mittlere Wärmeaufnahme im Betriebsfall im Wesentlichen gleichförmig auf die Verdampfer-Durchlaufheiz- fläche 8 und auf die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 verteilt ist. Die Verdampfer-Durchlaufheizflächen 8,10 und die diese bildenden Dampferzeugerrohre 12 bzw. 22 sind daher im Ausführungsbeispiel derart dimensioniert, dass im Betriebsfall der gesamte Wärmeeintrag in die die Verdampfer- Durchlaufheizfläche 8 bildenden Dampferzeugerrohre 12 in etwa dem Wärmeeintrag in die die weitere Verdampfer-Durchlaufheiz- fläche 10 bildenden Dampferzeugerrohre 22 entspricht. Unter Berücksichtigung der dabei auftretenden Massenströme weist dafür die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 eine im Hinblick auf die Anzahl der Dampferzeugerrohre 22 der ihr strömungsme- diumseitig nachgeschalteten weiteren Verdampfer-Durchlauf- heizfläche 10 geeignet gewählte Anzahl an Dampferzeugerrohren 12 auf.

Wie in Figur 2 in Aufsicht im Ausschnitt dargestellt ist, sind die Dampferzeugerrohre 12 jeweils zweier benachbarter Rohrlagen 14 in einer Richtung senkrecht zur Heizgasrichtung x gesehen versetzt zueinander angeordnet, so dass sich hin- sichtlich der Anordnung der Dampferzeugerrohre 12 ein im We- sentlichen rautenförmiges Grundmuster ergibt. Bei dieser An- ordnung sind die Austrittssammler 20, von denen in Figur 2 lediglich einer gezeigt ist, derart positioniert, dass in je-

den Austrittssammler 20 aus jeder Rohrlage 14 jeweils ein Dampferzeugerrohr 12 einmündet. Dabei ist auch erkennbar, dass jeder Austrittssammler 20 mit einem zugeordneten Ein- trittssammler 24 für die der Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 nachgeschaltete weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 zu einer baulichen Einheit 40 integriert ist.

Figur 2 ist weiterhin entnehmbar, dass die die weitere Ver- dampfer-Durchlaufheizfläche 10 bildenden Dampferzeugerrohre 22 ebenfalls eine Anzahl von in Heizgasrichtung x gesehen hintereinander liegenden Rohrlagen bilden, wobei die in Heiz- gasrichtung x gesehen ersten beiden Rohrlagen aus den Steig- rohrstücken 34 der Dampferzeugerrohre 22 gebildet sind, die ausgangsseitig in den Austrittssammler 26 für das verdampfte Strömungsmedium D münden. Die in Heizgasrichtung x gesehen nächsten beiden Rohrlagen sind hingegen aus den Fallrohrstü- cken 32 der Dampferzeugerrohre 22 gebildet, die eingangssei- tig mit einem jeweils zugeordneten Eintrittssammler 24 ver- bunden sind.

Figur 3 zeigt in Seitenansicht ausschnittsweise den Mündungs- bereich der Dampferzeugerrohre 12,22 in die jeweils zugeord- nete bauliche Einheit 40, die einerseits den Austrittssammler 20 für eine Anzahl von die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 bildenden Dampferzeugerrohren 12 und andererseits den Ein- trittssammler 24 für jeweils zwei der die weitere Verdampfer- Durchlaufheizfläche 10 bildenden Dampferzeugerrohre 22 um- fasst. Aus dieser Darstellung wird besonders deutlich, dass aus den Dampferzeugerrohren 12 abströmendes, in den Aus- trittssammler 20 eintretendes Strömungsmedium W auf direktem Weg in den der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 zu- geordneten Eintrittssammler 24 überströmen kann. Beim Über- strömen des Strömungsmediums W prallt dieses je nach Be- triebszustand zunächst gegen eine Bodenplatte 42 der den Ein- trittssammler 24 umfassenden baulichen Einheit 40. Infolge dieses Anprallens erfolgt eine Verwirbelung und besonders in- nige Durchmischung des Strömungsmediums W, bevor dieses vom

Eintrittssammler 24 aus in die Fallrohrstücke 32 der zugeord- neten Dampferzeugerrohre 22 übertritt.

Wie in der Darstellung nach Figur 3 zudem noch besonders deutlich wird, ist der als Eintrittssammler 24 für die Damp- ferzeugerrohre 22 ausgestaltete endseitige Teil der baulichen Einheit 40 derart ausgelegt, dass die Abströmung des Strö- mungsmediums W in die Dampferzeugerrohre 22 hinein für sämt- liche Dampferzeugerrohre 22 aus einer einzigen Ebene senk- recht zur Zylinderachse der baulichen Einheit 40 heraus er- folgt. Um dies auch für zwei Dampferzeugerrohre 22 zu ermög- lichen, die hinsichtlich ihrer eigentlichen räumlichen Posi- tionierung zwei verschiedenen, in Heizgasrichtung x gesehen hintereinander angeordneten Rohrlagen zuzuordnen sind, ist jedem Dampferzeugerrohr 22 jeweils ein Überströmstück 46 zu- geordnet. Jedes Überströmstück 46 verläuft dabei schräg zur Heizgasrichtung x und verbindet den oberen Bereich des je- weils zugeordneten Dampferzeugerrohrs 22 mit der jeweiligen Austrittsöffnung 48 des Eintrittssammlers 24. Durch diese An- ordnung können sämtliche Austrittsöffnungen 48 der Eintritts- sammler 24 in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Zylinder- achse der baulichen Einheit 40 positioniert sein, so dass be- reits aufgrund der symmetrischen Anordnung der Austrittsöff- nungen 48 in Relation zum Strömungspfad des Strömungsmediums D, W eine gleichmäßige Verteilung des in die Dampferzeuger- rohre 22 eintretenden Strömungsmediums D, W gewährleistet ist.

Zur weiteren Verdeutlichung der Rohrführungen im Bereich ih- rer Ein-bzw. Austritte in die bzw. aus der baulichen Einheit 40 ist in Figur 4 eine Anzahl derartiger baulicher Einheiten 40 in Vorderansicht gezeigt, wobei die in Figur 2 mit IV be- zeichnete Schnittlinie zugrunde gelegt ist. Dabei ist erkenn- bar, dass die beiden in Figur 4 links dargestellten baulichen Einheiten 40, die im Bereich ihres als Eintrittssammler 24 für die nachgeschalteten Dampferzeugerrohre 22 ausgebildeten Endes gezeigt sind, jeweils über die Überströmstücke 46 mit

den nachgeschalteten Fallrohrstücken 32 der Dampferzeuger- rohre 22 verbunden sind.

Im Vergleich dazu sind die beiden in Figur 4 rechts abgebil- deten baulichen Einheiten 40 jeweils im Bereich ihres als Austrittssammler 20 für die Dampferzeugerrohre 12 der Ver- dampfer-Durchlaufheizfläche 8 ausgebildeten vorderen Bereich gezeigt. Der Darstellung ist dabei entnehmbar, dass die aus jeweils hintereinander liegenden Rohrlagen 14 in die bauliche Einheit 40 einmündenden Dampferzeugerrohre 12 in einfach ge- winkelter Form in die bauliche Einheit 40 hineingeführt sind.

Der Dampferzeuger 1 nach Figur 1 und mit den besonderen Aus- gestaltungen nach den Figuren 2 bis 4 ist für einen besonders sicheren Betrieb der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 ausgestaltet. Dazu wird beim Betrieb des Dampferzeugers 1 sichergestellt, dass die im wesentlichen u-förmig ausgebil- dete Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 mit Strömungsmedium W mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als einer vorge- gebenen Mindestgeschwindigkeit beaufschlagt wird. Dadurch wird erreicht, dass in den Fallrohrstücken 32 der die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 bildenden Dampferzeuger- rohre 22 vorhandene Dampfblasen mitgerissen und in das je- weils nachgeschaltete Steigrohrstück 34 verbracht werden. Um eine dafür ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit beim in die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 einströmenden Strömungsmedium W sicherzustellen, erfolgt die Bespeisung der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 unter Nutzung der dieser vorgeschalteten Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 der- art, dass das in die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 einströmende Strömungsmedium W einen Dampfgehalt oder eine Enthalpie von mehr als einem vorgebbaren Mindestdampfgehalt bzw. mehr als einer vorgebbaren Mindestenthalpie aufweist.

Zur Einhaltung hierzu geeigneter Betriebsparameter sind die Verdampfer-Durchlaufheizflächen 8,10 derart ausgelegt oder dimensioniert, dass in allen Betriebspunkten der Dampfgehalt bzw. die Enthalpie des Strömungsmediums D, W bei Eintritt in

die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 oberhalb geeig- net vorgegebener Kennlinien liegt, wie sie beispielhaft in den Figuren 5a, 5b dargestellt sind.

Die Figuren 5a, 5b zeigen in der Art einer Kurvenschar mit dem Betriebsdruck als Schar-Parameter die funktionale Abhän- gigkeit des mindestens einzustellenden Dampfanteils Xmin bzw. der mindestens einzustellenden Enthalpie Hmin als Funktion der auslegungsgemäß gewählten Massenstromdichte m. Dargetellt ist dabei als Kurve 70 das Auslegungskriterium jeweils für einen Betriebsdruck von p = 25 bar, wohingegen die Kurve 72 jeweils für einen Betriebsdruck von p = 100bar vorgesehen ist.

So ist an diesen Kurvenscharen beispielsweise erkennbar, dass im Teillastbetrieb bei einer Auslegungsmassenstromdichte m von 100 kg/m2s und einem vorgesehenen Betriebsdruck von p = 100 bar sichergestellt werden sollte, dass der Dampfge- halt Xmin im der Durchlaufheizfläche 8 zuströmenden Strömungs- medium W einen Wert von mindestens 25%, vorzugsweise etwa 30% einnehmen sollte. In alternativer Darstellung dieses Ausle- gungskriteriums kann auch vorgesehen sein, dass die Enthalpie des der Durchlaufheizfläche 8 zuströmenden Strömungsmediums W bei den genannten Betriebsbedingungen mindestens einen Wert von H = 1750kJ/kg aufweisen sollte. Die zur Einhaltung dieser Bedingungen auslegungsgemäß vorgesehene weitere Durchlauf- heizfläche 10 ist hinsichtlich ihrer Dimensionierung, also beispielsweise hinsichtlich der Art, Anzahl und Ausgestaltung der sie bildenden Dampferzeugerrohre 30, unter Berücksichti- gung des auslegungsgemäß im für ihre räumliche Positionierung vorgesehenen Raumbereich innerhalb des Heizgaskanals 6 vor- handenen Wärmeangebots an diese Randbedingungen angepaßt.

Patentansprüche