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EP1398565A1 - Horizontally positioned steam generator - Google Patents

Horizontally positioned steam generator Download PDF

Info

Publication number
EP1398565A1
EP1398565A1 EP02020252A EP02020252A EP1398565A1 EP 1398565 A1 EP1398565 A1 EP 1398565A1 EP 02020252 A EP02020252 A EP 02020252A EP 02020252 A EP02020252 A EP 02020252A EP 1398565 A1 EP1398565 A1 EP 1398565A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steam generator
heating surface
flow
evaporator
flow medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02020252A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Franke
Rudolf Kral
Eberhard Wittchow
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP02020252A priority Critical patent/EP1398565A1/en
Priority to TW092122086A priority patent/TW200404136A/en
Priority to JP2004535206A priority patent/JP4628788B2/en
Priority to CN03821488.1A priority patent/CN1682075B/en
Priority to AU2003264124A priority patent/AU2003264124A1/en
Priority to EP03794968A priority patent/EP1537358B1/en
Priority to CA2498216A priority patent/CA2498216C/en
Priority to US10/527,279 priority patent/US7428374B2/en
Priority to PCT/EP2003/009571 priority patent/WO2004025177A1/en
Publication of EP1398565A1 publication Critical patent/EP1398565A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines

Definitions

  • the invention relates to a steam generator, in which in a Flowable in an approximately horizontal heating gas direction Heating gas channel arranged an evaporator continuous heating surface which is a number of to flow through a flow medium steam generator pipes connected in parallel, and which is designed so that a compared to another steam generator tube of the same continuous heating surface multi-heated steam generator tube compared to another steam generator tube higher throughput of the flow medium having.
  • the In a gas and steam turbine plant, the is relaxed Work equipment or heating gas contained in the gas turbine Heat used to generate steam for the steam turbine.
  • the heat transfer takes place in a downstream of the gas turbine Heat recovery steam generator, in which usually a Number of heating surfaces for water preheating, for steam generation and is arranged for steam superheating.
  • the heating surfaces are connected to the water-steam cycle of the steam turbine.
  • the water-steam cycle usually comprises several z. B. three, pressure levels, each pressure level an evaporator heating surface can have.
  • a once-through steam generator is not subject to any pressure limitation, so that for live steam pressures it is far above the critical pressure of water (P kri ⁇ 221 bar) - where it is not possible to distinguish between the phases of water and steam and therefore no phase separation - can be interpreted.
  • a high live steam pressure promotes high thermal efficiency and thus low CO 2 emissions from a fossil-fired power plant.
  • a continuous steam generator has a simple construction in comparison to a circulation steam generator and can therefore be produced with particularly little effort.
  • the use of a steam generator designed according to the continuous flow principle as waste heat steam generator of a gas and steam turbine system is therefore particularly favorable in order to achieve a high overall efficiency of the gas and steam turbine system with a simple construction.
  • a heat recovery steam generator in a horizontal design in which the heating medium or heating gas, i.e. the exhaust gas from the gas turbine, in approximately horizontal flow direction the steam generator is guided.
  • the steam generator tubes of a heating surface can be constructed horizontally however depending on their positioning a very different one Exposed to heating.
  • the output side steam generator tubes connected to a common collector of a once-through steam generator can be a different one Heating of individual steam generator tubes to one Merging steam streams with strong from each other deviating steam parameters and thus to undesirable losses in efficiency, especially to a comparative reduced effectiveness of the affected heating surface and one reduced steam generation.
  • a different one Heating of neighboring steam generator tubes can also, especially in the mouth area of collectors Damage to the steam generator pipes or the collector.
  • a steam generator is known from EP 0 944 801 B1 is suitable for a layout in horizontal construction and also has the mentioned advantages of a once-through steam generator.
  • This is the evaporator heating surface of the known steam generator connected as a continuous heating surface and such designed that a compared to another steam generator tube same continuous heating surface multi-heated steam generator tube one compared to the other steam generator tube has higher throughput of the flow medium.
  • Under Pass-through heating surface is generally a heating surface to understand the flow for the flow principle is designed. That of the interconnected as a continuous heating surface Flow medium supplied to evaporator heating surface is in a single pass through this continuous heating surface or by a plurality of series connected Continuous heating surface system completely evaporated.
  • the evaporator heating surface connected as a continuous heating surface of the known steam generator thus shows in the type of flow characteristic a natural circulation evaporator heating surface (Natural circulation characteristic) when different occur Heating individual steam generator tubes a self-stabilizing Behavior that requires no outside influence to equalize the outlet temperatures also on differently heated, fluid medium side steam generator pipes connected in parallel.
  • the known steam generator has a multi-stage design Evaporator system on which a first continuous heating surface another evaporator continuous heating surface on the flow medium side is connected downstream.
  • a reliable and comparatively homogeneous overflow of the flow medium to ensure from the first to the second continuous heating surface is the well-known steam generator with a complex Distribution system provided that a comparatively high structural and constructive effort.
  • the invention is therefore based on the object of a steam generator of the type mentioned above, with which also comparatively little structural and constructive effort a particularly high degree of flow stability during operation the evaporator heating surface switched as a continuous heating surface or evaporator continuous heating surface is accessible.
  • the invention is based on the consideration that the structural and constructive effort in the creation of the Steam generator can be kept low by the number of the component types used is reduced to a particular degree becomes.
  • Such a reduction of components is in the Steam generator of the above type by saving the Continuous heating surface accessible downstream distribution system, by the already provided property of Continuous heating surface, namely the self-stabilizing circulation characteristic, is consistently used.
  • This characteristic can namely be the mixture of the different, steam generator tubes connected in parallel to each other flowing fluid and its transfer in the downstream heating surface system without any significant impairment the homogenization achieved in the mixture from a downstream distribution system in the steam generator pipes anyway downstream outlet collector be shifted in without this being noteworthy Flow instabilities or other problems would. Accordingly, this can be comparatively complex Distribution system is eliminated.
  • outlet collector can be reached by moving in the direction of the heating gas seen arranged one behind the other and thus one locally different with regard to the heating profile Heating exposed steam generator tubes of the evaporator continuous heating surface on the output side in a common Merging room.
  • Such, for those in the heating gas direction seen steam generator pipes arranged one behind the other Common collector room is through an alignment of the outlet collector with its longitudinal axis essentially parallel to the hot gas direction.
  • a particularly simple construction of the outlet collector can be reached by this advantageously in is essentially designed as a cylinder body.
  • the evaporator system of the steam generator is preferably in the type of a multi-stage design, the Evaporator continuous heating surface in the manner of a pre-evaporator for suitable conditioning of the flow medium its entry into a further evaporator once-through heating surface is provided.
  • the further evaporator continuous heating surface therefore serves as a second Evaporator stage to complete the evaporation of the Flow medium.
  • the further evaporator once-through heating surface is also expedient taken for a self-stabilizing Flow behavior through consistent use of a natural circulation characteristic designed in the respective steam generator tubes.
  • the further evaporator continuous heating surface includes advantageously a number of to flow through the Flow medium steam generator tubes connected in parallel. It is also expediently designed such that one compared to another steam generator tube the other Continuous heating surface of a multi-heated steam generator tube compared to the other steam generator tube higher Has flow rate of the flow medium.
  • the further evaporator flow heating surface of the steam generator expediently from essentially vertically oriented for flow through the flow medium from below is formed upward provided steam generator tubes is the further evaporator flow heating surface in a particularly advantageous Design made of U-shaped steam generator tubes educated.
  • the further evaporator tubes forming evaporator once-through heating surface each approximately vertically arranged, from Flow medium flowable downward flow and approximately one downstream of this on the flow medium side vertically arranged and upward from the flow medium flowable riser pipe section.
  • a such an arrangement enables direct overflow that exits from the first evaporator once-through heating surface Flow medium in the downstream of the fluid medium Steam generator tubes of the further evaporator continuous heating surface.
  • Elaborate distribution or connecting lines between the outlet header of the evaporator continuous heating surface and the inlet collector of the further evaporator continuous heating surface as well as assigned mixing and distribution elements can be omitted, and in general the routing is comparatively easy.
  • the steam generator is expediently used as a waste heat steam generator a gas and steam turbine plant used.
  • the steam generator is advantageously one on the hot gas side Downstream gas turbine.
  • This circuit can be used expediently Additional firing to increase the gas turbine the heating gas temperature may be arranged.
  • the steam generator shown in FIG. 1 with its evaporator section 1 is one in the manner of a heat recovery steam generator Gas turbine, not shown, connected downstream on the exhaust gas side.
  • the steam generator 1 has a surrounding wall 2 which one in an approximately horizontal one, indicated by the arrows 4 Hot gas direction x hot gas duct through which flow 6 forms for the exhaust gas from the gas turbine.
  • Hot gas direction x hot gas duct through which flow 6 forms for the exhaust gas from the gas turbine.
  • the heating gas duct 6 is a number - in the exemplary embodiment two - from after Flow principle designed evaporator heating surfaces 8, 10 arranged, the for the flow of a flow medium W, D are connected in series.
  • That formed from the evaporator continuous heating surfaces 8, 10 multi-stage evaporator system is with undevaporated flow medium W acted upon by a single pass the evaporator flow heating surfaces 8, 10 evaporate and after the exit from the evaporator once-through heating surface 10 as Steam D removed and usually for further overheating Superheater heating surfaces is supplied.
  • That from the evaporator continuous heating surfaces 8, 10 formed evaporator system is in the water-steam cycle, not shown Steam turbine switched.
  • In addition to this evaporator system are in the water-steam cycle of the steam turbine Number of further heating surfaces, not shown in FIG. 1 which are, for example, superheaters, Medium pressure evaporator, low pressure evaporator and / or can be preheaters.
  • the evaporator flow heating surface 8 is by a number of connected in parallel to the flow through the flow medium W.
  • Steam generator tubes 12 formed.
  • the steam generator pipes 12 are essentially with their longitudinal axis aligned vertically and for a flow of the flow medium W from a lower entry area to one upper outlet area, i.e. from bottom to top.
  • the evaporator continuous heating surface 8 is designed such that they are used for feeding the steam generator tubes 12 comparatively low mass flow density is suitable, wherein the design flow conditions in the steam generator tubes 12 have a natural circulation characteristic.
  • This natural circulation characteristic shows a comparison to a further steam generator tube 12 of the same evaporator continuous heating surface 8 more heated steam generator tube 12 one compared to the other steam generator tube 12 higher Throughput of the flow medium W on.
  • the continuous heating surface 8 Additional evaporator continuous heating surface downstream of the flow medium 10 designed.
  • the further evaporator continuous heating surface 10 of the steam generator 1 comprises a plurality of to in the manner of a tube bundle Flow through the flow medium W connected in parallel Steam generator tubes 22.
  • the so arranged side by side steam generator tubes 22 An assigned distributor on the flow medium side or entry collector 24 upstream and a common exit collector 26 downstream.
  • each steam generator tube forming the further evaporator continuous heating surface 10 22 an approximately vertically arranged Downflow piece through which the flow medium W flows in the downward direction 32.
  • each steam generator tube includes 22 a downstream of the downpipe piece 32 on the flow medium side, approximately vertically arranged and from the flow medium W riser pipe through which flow flows in the upward direction 34th
  • the riser pipe piece 34 is associated with it Downpipe piece 32 connected via an overflow piece 36.
  • the overflow pieces 36 are within the embodiment Heating gas channel 6 out.
  • Each steam generator tube 22 of the further evaporator once-through heating surface 10 has, as can be seen in FIG almost U-shaped shape, with the legs of the U through the Downpipe piece 32 and the riser piece 34 and the connecting elbow are formed by the overflow piece 36.
  • a steam generator tube 22 generates the geodetic pressure contribution of the flow medium W in the area of the downpipe section 32 - in contrast to the area of the riser pipe section 34 - a flow promoting and not one flow-reducing pressure contribution.
  • the im Downpipe piece 32 located water column on undevaporated Flow medium W "pushes" the flow through each Steam generator tube 22 with, instead of hindering them.
  • the steam generator tube 22 has one overall comparatively low pressure loss.
  • each steam generator tube is 22 each in the entry area of his downpipe section 32 and in the outlet area of its riser pipe 34 in the kind of a suspended construction on the ceiling of the heating gas duct 6 hung or fastened.
  • the lower ends spatially of the respective downpipe piece 32 and the respective riser pipe piece 34, through their overflow piece 36 with each other connected, however, are not directly spatially on Heating gas channel 6 fixed. Elongations of these segments of the Steam generator tubes 22 can thus be tolerated without risk of damage, the respective overflow piece 36 as an expansion curve acts.
  • This arrangement of the steam generator tubes 22 is thus mechanically particularly flexible and with regard to thermal Stresses insensitive to differential expansion.
  • the steam generator 1 is for reliable, homogeneous flow control with a comparatively simple design designed.
  • This is designed for the evaporator continuous heating surface 8 envisaged natural circulation characteristics consistently used to simplify the distribution system.
  • This natural circulation characteristic and the associated designed to be designed to be comparatively low Mass flow density enables merging of the partial flows from one another seen in the heating gas direction x arranged and thus heated differently Steam generator pipes in a common room. Saving of an independent, complex distribution system thus a shift in the mixing of the evaporator flow heating surface 8 outflowing flow medium W in the outlet collector (s) 20 possible.
  • the steam generator 1 With the steam generator 1 in a horizontal construction and using the further evaporator once-through heating surface 10 with Steam generator tubes 22 which are essentially U-shaped can 22 steam bubbles in the downpipe section 32 of a steam generator tube occur. These vapor bubbles could go against the Flow direction of the flow medium W in the respective downpipe section 32 rise and thus the stability of the flow and also hinder the reliable operation of the steam generator 1. To reliably prevent this, the steam generator is 1 for feeding the further evaporator continuous heating surface 10 with already partially evaporated flow medium W designed.
  • the flow medium W is fed into the further one Evaporator continuous heating surface 10 is provided in such a way that the flow medium W in the downpipe piece 32 of the respective Steam generator tube 22 a flow rate of more has a predetermined minimum speed.
  • This is in turn dimensioned such that on the basis of the sufficient high flow velocity of the flow medium W in each Downpipe piece 32 possibly existing there Steam bubbles reliably in the direction of flow of the flow medium W entrained and over the respective overflow piece 36 transferred into the downstream pipe section 34 become.
  • the further evaporator continuous heating surface 10 of the steam generator 1 is the further evaporator continuous heating surface 10 of the steam generator 1 on the flow medium side in the manner of a Pre-evaporator upstream of the evaporator heating surface 8.
  • the one provided in the manner of a pre-evaporator Evaporator continuous heating surface 8 is comparatively spatial colder area of the heating gas duct 6 and thus on the hot gas side downstream to the further evaporator continuous heating surface 10 arranged.
  • the further evaporator continuous heating surface 10, however, is near the entrance area of the heating gas channel 6 for the flowing out of the gas turbine Heating gas arranged and therefore a comparative in the operating case exposed to strong heat input from the heating gas.
  • the evaporator flow heating surface 8 is dimensioned in such a way that, in the event of operation, the further downstream Evaporator flow heating surface 10 flowing fluid W is a flow velocity of more than that Take along of the resulting 32 pieces in the downpipe or existing vapor bubbles required minimum speed having.
  • the design is aimed at high operational security achievable to a particular degree, by the mean heat absorption during operation in Essentially uniform on the evaporator continuous heating surface 8 and on the further evaporator continuous heating surface 10 is distributed.
  • Under Consideration of the mass flows occurring for the evaporator flow heating surface 8 one in view to the number of steam generator tubes 22 on the flow medium side downstream further evaporator continuous heating surface 10 suitably chosen number of steam generator tubes 12 on.
  • each two adjacent Pipe layers 14 in a direction perpendicular to the heating gas direction x seen offset from each other, so that regarding the arrangement of the steam generator tubes 12 a substantially diamond-shaped basic pattern results.
  • the outlet collectors 20 of which in FIG. 2 only one is shown, positioned so that in each Outlet collector 20 from each tube layer 14 Steam generator tube 12 opens. It is also recognizable that each exit header 20 with an associated entrance header 24 for the evaporator continuous heating surface 8 downstream further evaporator continuous heating surface 10 a structural unit 40 is integrated.
  • FIG. 2 also shows that the further evaporator continuous heating surface 10 forming steam generator tubes 22 also seen a number of x in the heating gas direction Form pipe layers one behind the other, the in the direction of the heating gas x seen first two pipe layers from the riser pipe pieces 34 of the steam generator tubes 22 are formed, the on the output side into the outlet collector 26 for the vaporized Flow medium D open.
  • the seen in the heating gas direction x The next two pipe layers, however, are from the downpipe pieces 32 of the steam generator tubes 22 formed, the input side connected to an associated entry collector 24 are.
  • Figure 3 shows a side view of sections of the mouth region the steam generator tubes 12, 22 into the respectively assigned structural unit 40, on the one hand, the outlet collector 20 for a number of the evaporator continuous heating surface 8 forming steam generator tubes 12 and on the other hand the inlet header 24 for two each of the further evaporator continuous heating surface 10 forming steam generator tubes 22 includes. It is particularly clear from this illustration that flowing out of the steam generator tubes 12 into the outlet header 20 entering flow medium W on direct Path in the assigned to the further evaporator once-through heating surface 10 Entry collector 24 can overflow. When overflowing of the flow medium W bounces depending on the operating state first against a bottom plate 42 of the entry collector 24 comprehensive structural unit 40. As a result this impact creates a vortex and particularly intimate Mixing of the flow medium W before it from Inlet collector 24 from in the downpipe pieces 32 of the associated Steam generator tubes 22 passes.
  • the inlet manifold 24 for the steam generator tubes 22 designed end part of the structural Unit 40 designed such that the outflow of the flow medium W into the steam generator tubes 22 for everyone Steam generator tubes 22 vertically from a single plane to the cylinder axis of the structural unit 40 out.
  • each overflow piece 46 is assigned to each steam generator tube 22.
  • Each overflow piece 46 runs obliquely to Heating gas direction x and connects the upper area of each assigned steam generator tube 22 with the respective Outlet opening 48 of the inlet collector 24.
  • FIG. 4 To further clarify the pipe guides in the area of their Entries into and out of the building unit 40 in FIG. 4 is a number of such structural units 40 shown in front view, the one designated by IV in FIG Cutting line is used. It can be seen that the two structural elements shown on the left in FIG Units 40, which in the area of their entry collector 24 trained for the downstream steam generator tubes 22 Are shown at the end, each over the overflow pieces 46 the downstream downpipe pieces 32 of the steam generator tubes 22 are connected.
  • the steam generator 1 according to Figure 1 and with the special configurations according to Figures 2 to 4 is special for one safe operation of the further evaporator continuous heating surface 10 designed.
  • the steam generator 1 when operating the steam generator 1 ensures that the substantially u-shaped Evaporator continuous heating surface 10 with flow medium W with a flow rate of more than a given one Minimum speed is applied. Thereby is achieved that in the downpipe pieces 32 the other Evaporator flow heating surface 10 forming steam generator tubes 22 existing vapor bubbles entrained and in each downstream riser pipe 34 are spent.
  • the feed takes place further evaporator continuous heating surface 10 using the this upstream evaporator continuous heating surface 8 in such a way that in the further evaporator continuous heating surface 10 inflowing flow medium W a vapor content or a Enthalpy of more than a specifiable minimum vapor content or has more than a predetermined minimum enthalpy.
  • the Evaporator flow heating surfaces 8, 10 designed or dimensioned that the steam content in all operating points or the enthalpy of the flow medium D, W when entering the further evaporator flow heating surface 10 above suitable predetermined characteristics, as exemplified in Figures 5a, 5b are shown.
  • the further continuous heating surface 10, which is designed to comply with these conditions, is dimensioned, i.e., for example, with regard to the type, number and design of the steam generator tubes 30 which form it, taking into account the heat available within the heating gas duct 6, which is designed for its spatial positioning, to these boundary conditions customized.

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Abstract

The horizontal steam generator (1) has a horizontal gas flow direction (x) channel (6) with a through flow heating surface (8) and multiple steam generator tubes (12) extending in parallel across the gas flow. The tubes are connected to a discharge manifold (20) extending parallel to the gas flow. The manifold can be cylindrical.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, bei dem in einem in einer annähernd horizontalen Heizgasrichtung durchströmbaren Heizgaskanal eine Verdampfer- Durchlaufheizfläche angeordnet ist, die eine Anzahl von zur Durchströmung eines Strömungsmediums parallel geschalteten Dampferzeugerrohren umfasst, und die derart ausgelegt ist, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr derselben Durchlaufheizfläche mehrbeheiztes Dampferzeugerrohr einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr höheren Durchsatz des Strömungsmediums aufweist.The invention relates to a steam generator, in which in a Flowable in an approximately horizontal heating gas direction Heating gas channel arranged an evaporator continuous heating surface which is a number of to flow through a flow medium steam generator pipes connected in parallel, and which is designed so that a compared to another steam generator tube of the same continuous heating surface multi-heated steam generator tube compared to another steam generator tube higher throughput of the flow medium having.

Bei einer Gas- und Dampfturbinenanlage wird die im entspannten Arbeitsmittel oder Heizgas aus der Gasturbine enthaltene Wärme zur Erzeugung von Dampf für die Dampfturbine genutzt. Die Wärmeübertragung erfolgt in einem der Gasturbine nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger, in dem üblicherweise eine Anzahl von Heizflächen zur Wasservorwärmung, zur Dampferzeugung und zur Dampfüberhitzung angeordnet ist. Die Heizflächen sind in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine geschaltet. Der Wasser-Dampf-Kreislauf umfaßt üblicherweise mehrere, z. B. drei, Druckstufen, wobei jede Druckstufe eine Verdampferheizfläche aufweisen kann.In a gas and steam turbine plant, the is relaxed Work equipment or heating gas contained in the gas turbine Heat used to generate steam for the steam turbine. The heat transfer takes place in a downstream of the gas turbine Heat recovery steam generator, in which usually a Number of heating surfaces for water preheating, for steam generation and is arranged for steam superheating. The heating surfaces are connected to the water-steam cycle of the steam turbine. The water-steam cycle usually comprises several z. B. three, pressure levels, each pressure level an evaporator heating surface can have.

Für den der Gasturbine als Abhitzedampferzeuger heizgasseitig nachgeschalteten Dampferzeuger kommen mehrere alternative Auslegungskonzepte, nämlich die Auslegung als Durchlaufdampferzeuger oder die Auslegung als Umlaufdampferzeuger, in Betracht. Bei einem Durchlaufdampferzeuger führt die Beheizung von als Verdampferrohren vorgesehenen Dampferzeugerrohren zu einer Verdampfung des Strömungsmediums in den Dampferzeugerrohren 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 zugeführt.For the gas turbine as waste heat generator on the hot gas side Downstream steam generators come with several alternatives Design concepts, namely the design as a continuous steam generator or the design as a circulation steam generator. In the case of a once-through steam generator, the heating leads of steam generator tubes provided as evaporator tubes evaporation of the flow medium in the steam generator tubes in a single pass. In contrast to that in the case of a natural or forced circulation steam generator led water during a passage through the evaporator tubes only partially evaporated. The water that has not evaporated is after a separation of the steam generated for a further evaporation fed to the same evaporator tubes again.

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 Phasentrennung möglich ist - ausgelegt werden kann. Ein hoher Frischdampfdruck begünstigt einen hohen thermischen Wirkungsgrad und somit niedrige CO2-Emisionen eines fossilbeheizten Kraftwerks. Zudem weist ein Durchlaufdampferzeuger im Vergleich zu einem Umlaufdampferzeuger eine einfache Bauweise auf und ist somit mit besonders geringem Aufwand herstellbar. Die Verwendung eines nach dem Durchlaufprinzip ausgelegten Dampferzeugers als Abhitzedampferzeuger einer Gas- und Dampfturbinenanlage ist daher zur Erzielung eines hohen Gesamtwirkungsgrades der Gas- und Dampfturbinenanlage bei einfacher Bauweise besonders günstig.In contrast to a natural or forced circulation steam generator, a once-through steam generator is not subject to any pressure limitation, so that for live steam pressures it is far above the critical pressure of water (P kri ≈ 221 bar) - where it is not possible to distinguish between the phases of water and steam and therefore no phase separation - can be interpreted. A high live steam pressure promotes high thermal efficiency and thus low CO 2 emissions from a fossil-fired power plant. In addition, a continuous steam generator has a simple construction in comparison to a circulation steam generator and can therefore be produced with particularly little effort. The use of a steam generator designed according to the continuous flow principle as waste heat steam generator of a gas and steam turbine system is therefore particularly favorable in order to achieve a high overall efficiency of the gas and steam turbine system with a simple construction.

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 Gasturbine, in annähernd horizontaler Strömungsrichtung durch den Dampferzeuger geführt ist. Bei einem Dampferzeuger in liegender Bauweise können die Dampferzeugerrohre einer Heizfläche jedoch je nach ihrer Positionierung einer stark unterschiedlichen Beheizung ausgesetzt sein. Insbesondere bei ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Sammler verbundenen Dampferzeugerrohren eines Durchlaufdampferzeugers kann eine unterschiedliche Beheizung einzelner Dampferzeugerrohre zu einer Zusammenführung von Dampfströmen mit stark voneinander abweichenden Dampfparametern und somit zu unerwünschten Wirkungsgradverlusten, insbesondere zu einer vergleichsweise verringerten Effektivität der betroffenen Heizfläche und einer dadurch reduzierten Dampferzeugung, führen. Eine unterschiedliche 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 Bauweise ausgeführten Durchlaufdampferzeugers als Abhitzedampferzeuger für eine Gasturbine kann somit erhebliche Probleme hinsichtlich einer ausreichend stabilisierten Strömungsführung mit sich bringen.Special advantages in terms of manufacturing effort, but also offers required maintenance work a heat recovery steam generator in a horizontal design, in which the heating medium or heating gas, i.e. the exhaust gas from the gas turbine, in approximately horizontal flow direction the steam generator is guided. At a steam generator in The steam generator tubes of a heating surface can be constructed horizontally however depending on their positioning a very different one Exposed to heating. Especially on the output side steam generator tubes connected to a common collector of a once-through steam generator can be a different one Heating of individual steam generator tubes to one Merging steam streams with strong from each other deviating steam parameters and thus to undesirable losses in efficiency, especially to a comparative reduced effectiveness of the affected heating surface and one reduced steam generation. A different one Heating of neighboring steam generator tubes can also, especially in the mouth area of collectors Damage to the steam generator pipes or the collector. The desirable use of a lying construction executed continuous steam generator as heat recovery steam generator For a gas turbine this can pose significant problems with regard to a sufficiently stabilized flow guidance entail.

Aus der EP 0 944 801 B1 ist ein Dampferzeuger bekannt, der für eine Auslegung in liegender Bauweise geeignet ist und zudem die genannten Vorteile eines Durchlaufdampferzeugers aufweist. Dazu ist die Verdampferheizfläche des bekannten Dampferzeugers als Durchlaufheizfläche verschaltet und derart ausgelegt, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr derselben Durchlaufheizfläche mehrbeheiztes Dampferzeugerrohr einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr höheren Durchsatz des Strömungsmediums aufweist. Unter Durchlaufheizfläche ist dabei im allgemeinen eine Heizfläche zu verstehen, die für eine Durchströmung nach dem Durchlaufprinzip ausgelegt ist. Das der als Durchlaufheizfläche verschalteten Verdampferheizfläche zugeführte Strömungsmedium wird also im einmaligen Durchlauf durch diese Durchlaufheizfläche oder durch ein eine Mehrzahl von hintereinander geschalteten Durchlaufheizflächen umfassendes Heizflächensystem vollständig verdampft.A steam generator is known from EP 0 944 801 B1 is suitable for a layout in horizontal construction and also has the mentioned advantages of a once-through steam generator. This is the evaporator heating surface of the known steam generator connected as a continuous heating surface and such designed that a compared to another steam generator tube same continuous heating surface multi-heated steam generator tube one compared to the other steam generator tube has higher throughput of the flow medium. Under Pass-through heating surface is generally a heating surface to understand the flow for the flow principle is designed. That of the interconnected as a continuous heating surface Flow medium supplied to evaporator heating surface is in a single pass through this continuous heating surface or by a plurality of series connected Continuous heating surface system completely evaporated.

Die als Durchlaufheizfläche verschaltete Verdampferheizfläche des bekannten Dampferzeugers zeigt somit in der Art der Strömungscharakteristik einer Naturumlaufverdampferheizfläche (Naturumlaufcharakteristik) bei auftretender unterschiedlicher Beheizung einzelner Dampferzeugerrohre ein selbststabilisierendes Verhalten, das ohne das Erfordernis äußerer Einflußnahme zu einer Angleichung der austrittsseitigen Temperaturen auch an unterschiedlich beheizten, strömungsmediumsseitig parallel geschalteten Dampferzeugerrohren führt.The evaporator heating surface connected as a continuous heating surface of the known steam generator thus shows in the type of flow characteristic a natural circulation evaporator heating surface (Natural circulation characteristic) when different occur Heating individual steam generator tubes a self-stabilizing Behavior that requires no outside influence to equalize the outlet temperatures also on differently heated, fluid medium side steam generator pipes connected in parallel.

Der bekannte Dampferzeuger weist ein mehrstufig ausgestaltetes Verdampfersystem auf, bei dem einer ersten Durchlaufheizfläche strömungsmediumsseitig eine weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche nachgeschaltet ist. Um ein zuverlässiges und vergleichsweise homogenes Überströmen des Strömungsmediums von der ersten in die zweite Durchlaufheizfläche zu gewährleisten, ist der bekannte Dampferzeuger mit einem komplexen Verteilersystem versehen, das einen vergleichsweise hohen baulichen und konstruktiven Aufwand bedingt.The known steam generator has a multi-stage design Evaporator system on which a first continuous heating surface another evaporator continuous heating surface on the flow medium side is connected downstream. To be a reliable and comparatively homogeneous overflow of the flow medium to ensure from the first to the second continuous heating surface is the well-known steam generator with a complex Distribution system provided that a comparatively high structural and constructive effort.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger 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.The invention is therefore based on the object of a steam generator of the type mentioned above, with which also comparatively little structural and constructive effort a particularly high degree of flow stability during operation the evaporator heating surface switched as a continuous heating surface or evaporator continuous heating surface is accessible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein den Dampferzeugerrohren der Verdampfer-Durchlaufheizfläche strömungsmediumsseitig nachgeschalteter Austrittssammler mit seiner Längsachse im wesentlichen parallel zur Heizgasrichtung ausgerichtet ist.This object is achieved in that a the steam generator tubes of the evaporator continuous heating surface outlet manifold downstream on the flow medium side its longitudinal axis essentially parallel to the direction of the heating gas is aligned.

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 reduziert wird. Eine derartige Reduktion von Komponenten ist beim Dampferzeuger der oben genannten Art durch Einsparung des der Durchlaufheizfläche nachgeschalteten Verteilersystems erreichbar, indem die ohnehin vorgesehene Eigenschaft der Durchlaufheizfläche, nämlich die selbststabilisierende Umlaufcharakteristik, konsequent genutzt wird. Gerade wegen dieser Charakteristik kann nämlich die Mischung des aus verschiedenen, zueinander parallel geschalteten Dampferzeugerrohren abströmenden Strömungsmediums und dessen Überführung in nachgeschaltete Heizflächensystem ohne nennenswerte Beeinträchtigung der bei der Mischung erreichten Homogenisierung von einem nachgeschalteten Verteilersystem in den den Dampferzeugerrohren 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 Dampferzeugerrohren abströmenden Strömungsmediums, geeignete Ausgestaltung des Austrittsammlers ist erreichbar, indem die in Heizgasrichtung gesehen hintereinander angeordneten und somit einer im Hinblick auf das Beheizungsprofil lokal unterschiedlichen Beheizung ausgesetzten Dampferzeugerrohre der Verdampfer-Durchlaufheizfläche ausgangsseitig in einen gemeinsamen Sammlerraum münden. Ein derartiger, für die in Heizgasrichtung gesehen hintereinander angeordneten Dampferzeugerrohre gemeinsamer Sammlerraum ist durch eine Ausrichtung des Austrittssammlers mit seiner Längsachse im wesentlichen parallel zur Heizgasrichtung ermöglicht.The invention is based on the consideration that the structural and constructive effort in the creation of the Steam generator can be kept low by the number of the component types used is reduced to a particular degree becomes. Such a reduction of components is in the Steam generator of the above type by saving the Continuous heating surface accessible downstream distribution system, by the already provided property of Continuous heating surface, namely the self-stabilizing circulation characteristic, is consistently used. Precisely because of This characteristic can namely be the mixture of the different, steam generator tubes connected in parallel to each other flowing fluid and its transfer in the downstream heating surface system without any significant impairment the homogenization achieved in the mixture from a downstream distribution system in the steam generator pipes anyway downstream outlet collector be shifted in without this being noteworthy Flow instabilities or other problems would. Accordingly, this can be comparatively complex Distribution system is eliminated. One for this purpose, namely for suitable mixture and continuation of that from the steam generator tubes outflowing flow medium, suitable design the outlet collector can be reached by moving in the direction of the heating gas seen arranged one behind the other and thus one locally different with regard to the heating profile Heating exposed steam generator tubes of the evaporator continuous heating surface on the output side in a common Merging room. Such, for those in the heating gas direction seen steam generator pipes arranged one behind the other Common collector room is through an alignment of the outlet collector with its longitudinal axis essentially parallel to the hot gas direction.

Eine besonders einfache Bauweise des Austrittssammlers an sich ist dabei erreichbar, indem dieser vorteilhafterweise im wesentlichen als Zylinderkörper ausgebildet ist.A particularly simple construction of the outlet collector can be reached by this advantageously in is essentially designed as a cylinder body.

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 einer Anzahl von in Heizgasrichtung gesehen nebeneinander angeordneten Dampferzeugerrohren gebildet ist. Dabei könnte jeweils 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 einfach ausgeführt sein, indem in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Durchlaufheizfläche eine der Anzahl der Dampferzeugerrohre 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.Included for a comparatively simple design the evaporator flow heating surface preferably in the manner of a tube bundle a number of seen in the heating gas direction Pipe layers arranged one behind the other, each of which consists of a Number of juxtaposed seen in the heating gas direction Steam generator tubes is formed. Each could an appropriate number of steam generator tubes each A common outlet collector is assigned to each pipe position his. The flow heating surface on the flow medium side subsequent distribution of the flow medium with savings a complex distribution system can be particularly simple be carried out by in a further advantageous embodiment the continuous heating surface one of the number of steam generator tubes corresponding number of in each pipe position with their longitudinal axis essentially parallel to the heating gas direction aligned exit collectors. It ends one steam generator tube each in each outlet header Pipe position.

Vorzugsweise ist das Verdampfersystem des Dampferzeugers in der Art einer mehrstufigen Ausführung ausgestaltet, wobei die Verdampfer-Durchlaufheizfläche in der Art eines Vorverdampfers zur geeigneten Konditionierung des Strömungsmediums vor dessen Eintritt in eine ihr nachgeschaltete weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche vorgesehen ist. Die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche dient daher in der Art einer zweiten Verdampferstufe zur Vervollständigung bei der Verdampfung des Strömungsmediums.The evaporator system of the steam generator is preferably in the type of a multi-stage design, the Evaporator continuous heating surface in the manner of a pre-evaporator for suitable conditioning of the flow medium its entry into a further evaporator once-through heating surface is provided. The further evaporator continuous heating surface therefore serves as a second Evaporator stage to complete the evaporation of the Flow medium.

Zweckmäßigerweise ist auch die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche für sich genommen für ein selbststabilisierendes Strömungsverhalten durch konsequente Nutzung einer Naturumlaufcharakteristik in den jeweiligen Dampferzeugerrohren ausgelegt. Dazu umfasst die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 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 weiteren Durchlaufheizfläche mehrbeheiztes Dampferzeugerrohr einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr höheren Durchsatz des Strömungsmediums aufweist.The further evaporator once-through heating surface is also expedient taken for a self-stabilizing Flow behavior through consistent use of a natural circulation characteristic designed in the respective steam generator tubes. For this purpose, the further evaporator continuous heating surface includes advantageously a number of to flow through the Flow medium steam generator tubes connected in parallel. It is also expediently designed such that one compared to another steam generator tube the other Continuous heating surface of a multi-heated steam generator tube compared to the other steam generator tube higher Has flow rate of the flow medium.

Während die Verdampfer-Durchlaufheizfläche des Dampferzeugers zweckmäßigerweise aus im wesentlichen vertikal ausgerichteten, zur Durchströmung durch das Strömungsmedium von unten nach oben vorgesehenen Dampferzeugerrohren gebildet ist, ist die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche in besonders vorteilhafter Ausgestaltung aus u-förmig ausgebildeten Dampferzeugerrohren gebildet. In dieser Ausgestaltung weisen die die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche bildenden Dampferzeugerrohre jeweils ein annähernd vertikal angeordnetes, vom Strömungsmedium in Abwärtsrichtung durchströmbares Fallstück und ein diesem strömungsmediumsseitig nachgeschaltetes, annähernd vertikal angeordnetes und vom Strömungsmedium in Aufwärtsrichtung durchströmbares Steigrohrstück auf.During the evaporator flow heating surface of the steam generator expediently from essentially vertically oriented for flow through the flow medium from below is formed upward provided steam generator tubes is the further evaporator flow heating surface in a particularly advantageous Design made of U-shaped steam generator tubes educated. In this embodiment, the further evaporator tubes forming evaporator once-through heating surface each approximately vertically arranged, from Flow medium flowable downward flow and approximately one downstream of this on the flow medium side vertically arranged and upward from the flow medium flowable riser pipe section.

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.In the design of the further continuous heating surface with a U-shaped Steam generator tubes could be in the downpipe pieces forming vapor bubbles against the flow direction of the Flow medium rise and thus the stability of the Adversely affect flow. To do this avoid, the evaporator system is advantageously on a consistent entrainment of such vapor bubbles with the Flow medium designed.

Um diesen gewünschten Effekt einer konsequenten Mitnahme von im Fallrohrstück eines Dampferzeugerrohrs der weiteren Durchlaufheizfläche möglicherweise vorhandenen Dampfblasen zuverlässig sicherzustellen, ist die Durchlaufheizfläche zweckmäβigerweise derart dimensioniert, dass im Betriebsfall das in die ihr nachgeschaltete weitere Durchlaufheizfläche einströmende Strömungsmedium eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als der zur Mitnahme enstehender Dampfblasen erforderlichen Mindestgeschwindigkeit aufweist.In order to achieve this desired effect of a consistent take of in the downpipe section of a steam generator tube of the further continuous heating surface possibly existing vapor bubbles reliably ensure the continuous heating surface is expedient dimensioned in such a way that in the further flow heating surface flowing downstream Flow medium a flow velocity of more than the steam bubbles required to take away Has minimum speed.

Aufgrund der im wesentlichen u-förmigen Ausgestaltung der die weitere Durchlaufheizfläche bildenden Dampferzeugerrohre befindet 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 jeweils im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Heizgases ausgerichteten Austrittssammler ist dabei eine Zusammenschaltung der Verdampfer-Durchlaufheizfläche mit der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche mit besonders geringem Aufwand ermöglicht, indem der oder jeder Austrittssammler der Verdampfer-Durchlaufheizfläche in vorteilhafter Ausgestaltung mit einem jeweils zugeordneten Eintrittssammler der strömungsmediumsseitig nachgeschalteten Verdampfer-Durchlaufheizfläche in eine konstruktive Einheit integriert ist. Eine derartige Anordnung ermöglicht ein unmittelbares Überströmen des aus der ersten Verdampfer-Durchlaufheizfläche austretenden Strömungsmediums in die strömungsmediumsseitig nachgeschalteten Dampferzeugerrohre der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche. Aufwändige Verteiler- oder Verbindungsleitungen zwischen dem Austrittssammler der Verdampfer-Durchlaufheizfläche und dem Eintrittssammler der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche sowie zugeordnete Misch- und Verteilerelemente können entfallen, und im allgemeinen ist die Leitungsführung vergleichsweise einfach.Due to the substantially U-shaped configuration of the steam heater tubes forming further continuous heating surface their inflow area in the upper area or above the heating gas duct. With consistent use of the assigned to the evaporator flow heating surface, above the Heating gas channel arranged and with their longitudinal direction in each case essentially parallel to the direction of flow of the Outlet gas-oriented outlet manifold is an interconnection the evaporator flow heating surface with the further evaporator flow heating surface with a particularly small Effort is made possible by the or each exit collector the evaporator flow heating surface in an advantageous embodiment with an entry collector assigned to the Evaporator continuous heating surface connected on the flow medium side is integrated into a constructive unit. A such an arrangement enables direct overflow that exits from the first evaporator once-through heating surface Flow medium in the downstream of the fluid medium Steam generator tubes of the further evaporator continuous heating surface. Elaborate distribution or connecting lines between the outlet header of the evaporator continuous heating surface and the inlet collector of the further evaporator continuous heating surface as well as assigned mixing and distribution elements can be omitted, and in general the routing is comparatively easy.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind die Dampferzeugerrohre der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche eintrittsseitig in einer gemeinsamen, senkrecht zur Längsachse der Austrittssammler und somit senkrecht zur Heizgasrichtung ausgerichteten Ebene an den ihnen jeweils zugeordneten Eintrittssammler 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 Dampferzeugerrohre der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche abströmt. Somit ist eine Weiterleitung des Strömungsmediums in die Dampferzeugerrohre der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche ohne nennenswerte Beeinträchtigung der bei der Mischung im Austrittssammler erreichten Homogenisierung begünstigt, 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 Strömungsmedium erfolgt.In a further advantageous embodiment, the steam generator tubes of the further evaporator continuous heating surface on the inlet side in a common, perpendicular to the longitudinal axis the outlet collector and thus perpendicular to the direction of the heating gas aligned level to the entry collector assigned to them connected. With such an arrangement it is ensured that the partially evaporated, the other Flow medium to be supplied to evaporator continuous heating surface, starting from as an outlet collector for the first evaporator continuous heating surface used part of the integrated unit, first against the bottom of the as an entry collector for the part of the evaporator flow heating surface used constructive unit bounces, there is again swirled and then with almost the same two-phase components in the steam generator pipes connected to the respective inlet manifold the further evaporator continuous heating surface flows. This is a forwarding of the flow medium into the steam generator tubes of the further evaporator continuous heating surface without noticeable impairment of the mixture favored homogenization achieved in the outlet collector, already due to the in relation to the longitudinal axis the collector unit symmetrical arrangement of the outflow points a particularly homogeneous one from the respective entry collector Feeding the further continuous heating surface with flow medium he follows.

Zweckmäßigerweise wird der Dampferzeuger als Abhitzedampferzeuger einer Gas- und Dampfturbinenanlage verwendet. Dabei ist der Dampferzeuger vorteilhafterweise heizgasseitig einer Gasturbine nachgeschaltet. Bei dieser Schaltung kann zweckmäßigerweise hinter der Gasturbine eine Zusatzfeuerung zur Erhöhung der Heizgastemperatur angeordnet sein.The steam generator is expediently used as a waste heat steam generator a gas and steam turbine plant used. there the steam generator is advantageously one on the hot gas side Downstream gas turbine. This circuit can be used expediently Additional firing to increase the gas turbine the heating gas temperature may be arranged.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Ausrichtung des Austrittssammlers parallel zur Heizgasrichtung die ohnehin vorgesehene Eigenschaft 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 hintereinander angeordnete Dampferzeugerrohre ausgangsseitig mit in etwa gleichen Dampfzuständen in einen gemeinsamen Austrittssammler münden. In diesem wird das von den Dampferzeugerrohren abströmende Strömungsmedium gemischt und für eine Weiterleitung in ein nachfolgenden Heizflächensystem ohne Beeinträchtigung der bei der Mischung erreichten Homogenisierung bereitgestellt. Insbesondere durch die Integration von Austritts- und Eintrittssammlern kann ein gesondertes, der Verdampfer-Durchlaufheizfläche nachgeschaltetes und vergleichsweise aufwändiges Verteilersystem entfallen. Des Weiteren weist der derart ausgestaltete Dampferzeuger strömungsmediumsseitig einen vergleichsweise geringen Gesamtdruckverlust auf.The advantages achieved with the invention are in particular in that by aligning the exit collector parallel to the heating gas direction, the property already provided the evaporator continuous heating surface, namely one self-stabilizing circulation characteristic, consistent for a simplification of the distribution can be used. Just because of the self-stabilizing circulation characteristics namely now seen in succession in the heating gas direction arranged steam generator tubes on the output side with approximately same steam conditions in a common outlet collector lead. This is where the steam generator tubes flow out Flow medium mixed and for forwarding in a subsequent heating surface system without impairment the homogenization achieved in the mixture. In particular through the integration of exit and Inlet collectors can use a separate one, the evaporator once-through heating surface downstream and comparatively complex Distribution system is eliminated. Furthermore, the Steam generator designed in this way on the flow medium side comparatively low total pressure drop.

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 entlang der in Figur 2 dargestellten Schnittlinie,
Figur 4
den Dampferzeuger nach Figur 1 im Ausschnitt entlang der in Figur 2 darstellten Schnittlinie, und
Figur 5
ein Enthalpie- bzw. Strömungsgeschwindigkeits-Massenstromdiagramm.
An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. In it show:
Figure 1
in a simplified representation in longitudinal section the evaporator section of a steam generator in a horizontal construction,
Figure 2
1 of the steam generator according to FIG. 1 in supervision,
Figure 3
1 in detail along the section line shown in FIG. 2,
Figure 4
the steam generator according to Figure 1 in a section along the section line shown in Figure 2, and
Figure 5
an enthalpy or flow velocity mass flow diagram.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.The same parts have the same reference symbols in all the figures Mistake.

Der in Figur 1 mit seiner Verdampfersektion gezeigte Dampferzeuger 1 ist in der Art eines Abhitzedampferzeugers einer nicht näher dargestellten Gasturbine abgasseitig nachgeschaltet. Der Dampferzeuger 1 weist eine Umfassungswand 2 auf, die einen in einer annähernd horizontalen, durch die Pfeile 4 angedeuteten 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 angeordnet, die für den Durchfluss eines Strömungsmediums W, D hintereinandergeschaltet sind.The steam generator shown in FIG. 1 with its evaporator section 1 is one in the manner of a heat recovery steam generator Gas turbine, not shown, connected downstream on the exhaust gas side. The steam generator 1 has a surrounding wall 2 which one in an approximately horizontal one, indicated by the arrows 4 Hot gas direction x hot gas duct through which flow 6 forms for the exhaust gas from the gas turbine. In the heating gas duct 6 is a number - in the exemplary embodiment two - from after Flow principle designed evaporator heating surfaces 8, 10 arranged, the for the flow of a flow medium W, D are connected in series.

Das aus den Verdampfer-Durchlaufheizflächen 8, 10 gebildete mehrstufige Verdampfersystem ist mit unverdampftem Strömungsmedium 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 Verdampfersystem sind in den Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbine eine Anzahl weiterer, in Figur 1 nicht näher dargestellter Heizflächen geschaltet, bei denen es sich beispielsweise um Überhitzer, Mitteldruckverdampfer, Niederdruckverdampfer und/oder um Vorwärmer handeln kann.That formed from the evaporator continuous heating surfaces 8, 10 multi-stage evaporator system is with undevaporated flow medium W acted upon by a single pass the evaporator flow heating surfaces 8, 10 evaporate and after the exit from the evaporator once-through heating surface 10 as Steam D removed and usually for further overheating Superheater heating surfaces is supplied. That from the evaporator continuous heating surfaces 8, 10 formed evaporator system is in the water-steam cycle, not shown Steam turbine switched. In addition to this evaporator system are in the water-steam cycle of the steam turbine Number of further heating surfaces, not shown in FIG. 1 which are, for example, superheaters, Medium pressure evaporator, low pressure evaporator and / or can be preheaters.

Die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 ist durch eine Anzahl von zur Durchströmung des Strömungsmediums W parallel geschalteten Dampferzeugerrohren 12 gebildet. Die Dampferzeugerrohre 12 sind dabei mit ihrer Längsachse im Wesentlichen vertikal ausgerichtet und für eine Durchströmung des Strömungsmediums W von einem unteren Eintrittsbereich zu einem oberen Austrittsbereich, also von unten nach oben, ausgelegt.The evaporator flow heating surface 8 is by a number of connected in parallel to the flow through the flow medium W. Steam generator tubes 12 formed. The steam generator pipes 12 are essentially with their longitudinal axis aligned vertically and for a flow of the flow medium W from a lower entry area to one upper outlet area, i.e. from bottom to top.

Dabei umfasst die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 in der Art eines Rohrbündels eine Anzahl von in Heizgasrichtung x gesehen hintereinander angeordneten Rohrlagen 14, von denen jede aus einer Anzahl von in Heizgasrichtung x gesehen nebeneinander 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 ausgerichteter und unterhalb des Heizgaskanals 6 angeordneter Eintrittssammler 16 vorgeschaltet. Die Eintrittssammler 16 sind dabei an ein in Figur 1 lediglich schematisch angedeutetes Wasserzuführsystem 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 Dampferzeugerrohre 12 in eine Anzahl von zugeordneten Austrittssammlern 20. The evaporator flow heating surface 8 comprises in the manner of a tube bundle seen a number of x in the heating gas direction successively arranged pipe layers 14, each of which from a number of viewed side by side in the heating gas direction x arranged steam generator tubes 12 is formed, and of those in FIG. 1 each have only one steam generator tube 12 is visible. The steam generator tubes 12 of each tube layer 14 is a common one with its longitudinal direction essentially aligned perpendicular to the heating gas direction x and inlet header arranged below the heating gas channel 6 16 upstream. The entry collectors 16 are there to a water supply system which is only indicated schematically in FIG. 1 18 connected, which is a distribution system for distribution of the inflow of flow medium W as required can include the entry collector 16. Output side and thus open out in an area above the heating gas duct 6 the steam generator tubes forming the evaporator continuous heating surface 8 12 into a number of associated exit collectors 20th

Die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 ist derart ausgelegt, dass sie für eine Bespeisung der Dampferzeugerrohre 12 mit vergleichsweise niedriger Massenstromdichte geeignet ist, wobei die auslegungsgemäßen Strömungsverhältnisse in den Dampferzeugerrohren 12 eine Naturumlaufcharakteristik aufweisen. Bei dieser Naturumlaufcharakteristik weist ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr 12 derselben Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 mehr beheiztes Dampferzeugerrohr 12 einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr 12 höheren Durchsatz des Strömungsmediums W auf.The evaporator continuous heating surface 8 is designed such that they are used for feeding the steam generator tubes 12 comparatively low mass flow density is suitable, wherein the design flow conditions in the steam generator tubes 12 have a natural circulation characteristic. This natural circulation characteristic shows a comparison to a further steam generator tube 12 of the same evaporator continuous heating surface 8 more heated steam generator tube 12 one compared to the other steam generator tube 12 higher Throughput of the flow medium W on.

Nach dem gleichen Prinzip, also zur Einstellung einer Naturumlaufcharakteristik, ist auch die der Durchlaufheizfläche 8 strömungsmediumsseitig nachgeschaltete weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 ausgestaltet. Auch die weitere Verdampfer-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 Rohrlage in Heizgasrichtung x gesehen nebeneinander angeordnet, so dass jeweils lediglich eines der so nebeneinander angeordneten 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 Austrittssammler 26 nachgeschaltet.According to the same principle, i.e. for setting a natural circulation characteristic, is also that of the continuous heating surface 8 Additional evaporator continuous heating surface downstream of the flow medium 10 designed. Also the further evaporator continuous heating surface 10 of the steam generator 1 comprises a plurality of to in the manner of a tube bundle Flow through the flow medium W connected in parallel Steam generator tubes 22. There is a plurality of each Steam generator tubes 22 to form a so-called tube layer arranged next to each other in the direction of the heating gas x, so that in each case only one of the so arranged side by side Steam generator tubes 22 of a tube layer is visible. The so arranged side by side steam generator tubes 22 An assigned distributor on the flow medium side or entry collector 24 upstream and a common exit collector 26 downstream.

Um die auslegungsgemäß für die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 vorgesehene Naturumlaufcharakteristik mit besonders einfachen konstruktiven Mitteln auf besonders zuverlässige Weise sicherzustellen, umfasst die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 zwei strömungsmediumsseitig in Reihe geschaltete Segmente. Im ersten Segment umfasst jedes die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 bildende Dampferzeugerrohr 22 dabei ein annähernd vertikal angeordnetes, vom Strömungsmedium W in Abwärtsrichtung durchströmtes Fallrohrstück 32. Im zweiten Segment umfasst jedes Dampferzeugerrohr 22 ein dem Fallrohrstück 32 strömungsmediumsseitig nachgeschaltetes, annähernd vertikal angeordnetes und vom Strömungsmedium W in Aufwärtsrichtung durchströmtes Steigrohrstück 34.To the design for the further evaporator continuous heating surface 10 envisaged natural circulation characteristics with special simple constructive means on particularly reliable To ensure way, includes the additional evaporator once-through heating surface 10 two flow medium side in Series connected segments. In the first segment, each includes the steam generator tube forming the further evaporator continuous heating surface 10 22 an approximately vertically arranged Downflow piece through which the flow medium W flows in the downward direction 32. In the second segment, each steam generator tube includes 22 a downstream of the downpipe piece 32 on the flow medium side, approximately vertically arranged and from the flow medium W riser pipe through which flow flows in the upward direction 34th

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.The riser pipe piece 34 is associated with it Downpipe piece 32 connected via an overflow piece 36. in the The overflow pieces 36 are within the embodiment Heating gas channel 6 out.

Jedes Dampferzeugerrohr 22 der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 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 Verbindungsbogen durch das Überströmstück 36 gebildet sind. Bei einem derartig ausgestalteten Dampferzeugerrohr 22 erzeugt der geodätische Druckbeitrag des Strömungsmediums W im Bereich des Fallrohrstücks 32 - im Gegensatz zum Bereich des Steigrohrstücks 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 einen vergleichsweise geringen Druckverlust auf.Each steam generator tube 22 of the further evaporator once-through heating surface 10 has, as can be seen in FIG almost U-shaped shape, with the legs of the U through the Downpipe piece 32 and the riser piece 34 and the connecting elbow are formed by the overflow piece 36. At a Such a steam generator tube 22 generates the geodetic pressure contribution of the flow medium W in the area of the downpipe section 32 - in contrast to the area of the riser pipe section 34 - a flow promoting and not one flow-reducing pressure contribution. In other words: the im Downpipe piece 32 located water column on undevaporated Flow medium W "pushes" the flow through each Steam generator tube 22 with, instead of hindering them. As a result, the steam generator tube 22 has one overall comparatively low pressure loss.

Bei der annähernd u-förmigen Bauweise ist jedes Dampferzeugerrohr 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 Steigrohrstücks 34, die durch ihr Überströmstück 36 miteinander verbunden sind, sind hingegen nicht unmittelbar räumlich am Heizgaskanal 6 fixiert. Längendehnungen dieser Segmente der Dampferzeugerrohre 22 sind somit ohne Schadensrisiko tolerierbar, wobei das jeweilige Überströmstück 36 als Dehnungsbogen wirkt. Diese Anordnung der Dampferzeugerrohre 22 ist somit mechanisch besonders flexibel und hinsichtlich thermischer Spannungen unempfindlich gegenüber auftretenden Differenzdehnungen.With the approximately U-shaped design, each steam generator tube is 22 each in the entry area of his downpipe section 32 and in the outlet area of its riser pipe 34 in the Kind of a suspended construction on the ceiling of the heating gas duct 6 hung or fastened. The lower ends spatially of the respective downpipe piece 32 and the respective riser pipe piece 34, through their overflow piece 36 with each other connected, however, are not directly spatially on Heating gas channel 6 fixed. Elongations of these segments of the Steam generator tubes 22 can thus be tolerated without risk of damage, the respective overflow piece 36 as an expansion curve acts. This arrangement of the steam generator tubes 22 is thus mechanically particularly flexible and with regard to thermal Stresses insensitive to differential expansion.

Der Dampferzeuger 1 ist für eine zuverlässige, homogene Strömungsführung bei vergleichsweise einfach gehaltener Bauweise ausgelegt. Dabei ist die auslegungsgemäß für die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 vorgesehene Naturumlaufcharakteristik konsequent für eine Vereinfachung des Verteilersystems genutzt. Diese Naturumlaufcharakteristik und die damit verbundene, auslegungsgemäß vorgesehene vergleichsweise niedrig gehaltene Massenstromdichte ermöglichen nämlich die Zusammenführung der Teilströme aus in Heizgasrichtung x gesehen hintereinander angeordneten und somit unterschiedlich beheizten Dampferzeugerrohren in einen gemeinsamen Raum. Unter Einsparung eines eigenständigen aufwändigen Verteilersystems ist somit eine Verlagerung der Vermischung des aus der Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 abströmenden Strömungsmediums W in den oder die Austrittssammler 20 hinein möglich. Um die dabei erreichte Homogenisierung von aus in Heizgasrichtung x gesehen unterschiedlich positionierten und somit unterschiedlich beheizten Dampferzeugerrohren 12 abströmendem Strömungsmedium W bei der Weiterleitung in nachfolgende System möglichst geringfügig zu beeinträchtigen, ist jeder der im Wesentlichen parallel zueinander und nebeneinander angeordneten Austrittssammler 20, von denen in Figur 1 lediglich einer sichtbar ist, mit seiner Längsachse im Wesentlichen parallel zur Heizgasrichtung x ausgerichtet. Die Anzahl der Austrittssammler 20 ist dabei an die Anzahl der Dampferzeugerrohre 12 in jeder Rohrlage 14 angepasst.The steam generator 1 is for reliable, homogeneous flow control with a comparatively simple design designed. This is designed for the evaporator continuous heating surface 8 envisaged natural circulation characteristics consistently used to simplify the distribution system. This natural circulation characteristic and the associated designed to be designed to be comparatively low Mass flow density enables merging of the partial flows from one another seen in the heating gas direction x arranged and thus heated differently Steam generator pipes in a common room. Saving of an independent, complex distribution system thus a shift in the mixing of the evaporator flow heating surface 8 outflowing flow medium W in the outlet collector (s) 20 possible. To get it homogenization achieved from viewed in the heating gas direction x differently positioned and therefore different heated steam generator tubes 12 flowing fluid W when forwarding to the following system is as small as possible to affect everyone is essentially outlet collectors arranged parallel to one another and next to one another 20, of which only one is visible in FIG. 1 is, with its longitudinal axis substantially parallel to the heating gas direction x aligned. The number of exit collectors 20 is the number of steam generator tubes 12 in each Pipe layer 14 adjusted.

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 Eintrittssammler 24 in eine bauliche Einheit 40 integriert ist. Durch die bauliche oder konstruktive Einheit 40 ist ein unmittelbares Überströmen des Strömungsmediums W von der Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 in die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 ermöglicht, ohne dass ein vergleichsweise aufwändiges Verteiler- oder Verbindungssystem erforderlich wäre.Each outlet collector 20 is an entry collector 24 which is the Flow heating surface 8 downstream on the flow medium side assigned another continuous heating surface 10. Because of the u-shaped Design of the further continuous heating surface 10 is the respective entry collector 24 as well the respective outlet header 20 above the heating gas channel 6. The series connection of the fluid medium Continuous heating surface 8 with the further continuous heating surface 10 is possible in a particularly simple manner by everyone Exit collector 20 with the entry collector assigned to it 24 is integrated into a structural unit 40. The structural or constructive unit 40 is an immediate one Overflow of the flow medium W from the evaporator continuous heating surface 8 in the further evaporator continuous heating surface 10 allows without a comparative complex distribution or connection system required would.

Beim Dampferzeuger 1 in liegender Bauweise und unter Verwendung der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 mit im Wesentlichen u-förmig ausgestalteten Dampferzeugerrohren 22 können im Fallrohrstück 32 eines Dampferzeugerrohrs 22 Dampfblasen auftreten. Diese Dampfblasen könnten entgegen der Strömungsrichtung des Strömungsmediums W im jeweiligen Fallrohrstück 32 aufsteigen und somit die Stabilität der Strömung und auch den zuverlässigen Betrieb des Dampferzeugers 1 behindern. Um dies zuverlässig zu unterbinden, ist der Dampferzeuger 1 für eine Bespeisung der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 mit bereits teilweise verdampftem Strömungsmedium W ausgelegt.With the steam generator 1 in a horizontal construction and using the further evaporator once-through heating surface 10 with Steam generator tubes 22 which are essentially U-shaped can 22 steam bubbles in the downpipe section 32 of a steam generator tube occur. These vapor bubbles could go against the Flow direction of the flow medium W in the respective downpipe section 32 rise and thus the stability of the flow and also hinder the reliable operation of the steam generator 1. To reliably prevent this, the steam generator is 1 for feeding the further evaporator continuous heating surface 10 with already partially evaporated flow medium W designed.

Dabei ist eine Zuführung des Strömungsmediums W in die weitere 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 jeweiligen Fallrohrstück 32 dort möglicherweise vorhandene Dampfblasen zuverlässig in Strömungsrichtung des Strömungsmediums W mitgerissen und über das jeweilige Überströmstück 36 in das jeweils nachgeschaltete Steigrohrstück 34 überführt werden. Die Einhaltung einer für diesen Zweck ausreichend hohen Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums W in den Fallrohrstücken 32 der Dampferzeugerrohre 22 ist dadurch gewährleistet, dass die Zuführung des Strömungsmediums W in die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 mit einem hierzu ausreichend hohen Dampfgehalt und/oder mit einer hierzu ausreichend hohen Enthalpie vorgesehen ist.The flow medium W is fed into the further one Evaporator continuous heating surface 10 is provided in such a way that the flow medium W in the downpipe piece 32 of the respective Steam generator tube 22 a flow rate of more has a predetermined minimum speed. This is in turn dimensioned such that on the basis of the sufficient high flow velocity of the flow medium W in each Downpipe piece 32 possibly existing there Steam bubbles reliably in the direction of flow of the flow medium W entrained and over the respective overflow piece 36 transferred into the downstream pipe section 34 become. Compliance with a sufficiently high level for this purpose Flow velocity of the flow medium W in the Downpipe pieces 32 of the steam generator tubes 22 are guaranteed that the supply of the flow medium W in the further evaporator continuous heating surface 10 with one for this sufficiently high steam content and / or with a sufficient for this high enthalpy is provided.

Um die Zuführung des Strömungsmediums W mit hierfür geeigneten Parametern im bereits teilweise verdampften Zustand zu ermöglichen, ist der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 des Dampferzeugers 1 strömungsmediumseitig in der Art eines Vorverdampfers die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 vorgeschaltet. Die in der Art eines Vorverdampfers vorgesehene Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 ist dabei räumlich im vergleichsweise kälteren Raumbereich des Heizgaskanals 6 und somit heizgasseitig stromabwärts zur weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 angeordnet. Die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 ist hingegen in der Nähe des Eintrittsbereichs des Heizgaskanals 6 für das aus der Gasturbine abströmende Heizgas angeordnet und somit im Betriebsfall einem vergleichsweise starken Wärmeeintrag durch das Heizgas ausgesetzt.To supply the flow medium W with suitable for this Parameters in the already partially vaporized state enable, is the further evaporator continuous heating surface 10 of the steam generator 1 on the flow medium side in the manner of a Pre-evaporator upstream of the evaporator heating surface 8. The one provided in the manner of a pre-evaporator Evaporator continuous heating surface 8 is comparatively spatial colder area of the heating gas duct 6 and thus on the hot gas side downstream to the further evaporator continuous heating surface 10 arranged. The further evaporator continuous heating surface 10, however, is near the entrance area of the heating gas channel 6 for the flowing out of the gas turbine Heating gas arranged and therefore a comparative in the operating case exposed to strong heat input from the heating gas.

Um gemäß der vorgesehenen Auslegung des durch die Durchlaufheizfläche 8 und durch die dieser strömungsmediumseitig nachgeschaltete weitere Durchlaufheizfläche 10 gebildeten Verdampfersystems, 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 Strömungsmedium W, zu gewährleisten, ist die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 geeignet dimensioniert. Dabei sind insbesondere eine geeignete Materialwahl und eine geeignete Dimensionierung 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 Strömungsmedium W eine Strömungsgeschwindigkeit von mehr als der zur Mitnahme von in den jeweiligen Fallrohrstücken 32 entstehenden oder vorhandenen Dampfblasen erforderlichen Mindestgeschwindigkeit aufweist.To according to the intended design of the through the continuous heating surface 8 and through which this is connected downstream of the flow medium further continuous heating surface 10 formed evaporator system, namely in the design case the input side Feeding of the further evaporator once-through heating surface 10 with partially pre-evaporated, a sufficiently high vapor content and / or a sufficiently high enthalpy flow medium W, is to ensure the evaporator continuous heating surface 8 suitably dimensioned. Here are particular a suitable choice of materials and a suitable dimensioning the steam generator tubes 12, but also a suitable one Positioning of the steam generator tubes 12 relative to one another considered. It is precisely with regard to these parameters the evaporator flow heating surface 8 is dimensioned in such a way that, in the event of operation, the further downstream Evaporator flow heating surface 10 flowing fluid W is a flow velocity of more than that Take along of the resulting 32 pieces in the downpipe or existing vapor bubbles required minimum speed having.

Wie sich herausgestellt hat, ist die auslegungsgemäß angestrebte hohe betriebliche Sicherheit in besonderem Maße erreichbar, indem die mittlere Wärmeaufnahme im Betriebsfall im Wesentlichen gleichförmig auf die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 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-Durchlaufheizfläche 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 strömungsmediumseitig nachgeschalteten weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 geeignet gewählte Anzahl an Dampferzeugerrohren 12 auf.As it turned out, the design is aimed at high operational security achievable to a particular degree, by the mean heat absorption during operation in Essentially uniform on the evaporator continuous heating surface 8 and on the further evaporator continuous heating surface 10 is distributed. The evaporator continuous heating surfaces 8, 10 and which are these steam generator tubes 12 and 22, respectively therefore dimensioned in the embodiment such that in Operating case the entire heat input into the evaporator continuous heating surface 8 forming steam generator tubes 12 approximately the heat input into the further evaporator continuous heating surface 10 forming steam generator tubes 22 corresponds. Under Consideration of the mass flows occurring for the evaporator flow heating surface 8 one in view to the number of steam generator tubes 22 on the flow medium side downstream further evaporator continuous heating surface 10 suitably chosen number of steam generator tubes 12 on.

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 hinsichtlich der Anordnung der Dampferzeugerrohre 12 ein im Wesentlichen rautenförmiges Grundmuster ergibt. Bei dieser Anordnung sind die Austrittssammler 20, von denen in Figur 2 lediglich einer gezeigt ist, derart positioniert, dass in jeden Austrittssammler 20 aus jeder Rohrlage 14 jeweils ein Dampferzeugerrohr 12 einmündet. Dabei ist auch erkennbar, dass jeder Austrittssammler 20 mit einem zugeordneten Eintrittssammler 24 für die der Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 nachgeschaltete weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 zu einer baulichen Einheit 40 integriert ist.As shown in FIG. 2 in a cutout, are the steam generator tubes 12 each two adjacent Pipe layers 14 in a direction perpendicular to the heating gas direction x seen offset from each other, so that regarding the arrangement of the steam generator tubes 12 a substantially diamond-shaped basic pattern results. With this arrangement are the outlet collectors 20, of which in FIG. 2 only one is shown, positioned so that in each Outlet collector 20 from each tube layer 14 Steam generator tube 12 opens. It is also recognizable that each exit header 20 with an associated entrance header 24 for the evaporator continuous heating surface 8 downstream further evaporator continuous heating surface 10 a structural unit 40 is integrated.

Figur 2 ist weiterhin entnehmbar, dass die die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 bildenden Dampferzeugerrohre 22 ebenfalls eine Anzahl von in Heizgasrichtung x gesehen hintereinander liegenden Rohrlagen bilden, wobei die in Heizgasrichtung x gesehen ersten beiden Rohrlagen aus den Steigrohrstücken 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 Fallrohrstücken 32 der Dampferzeugerrohre 22 gebildet, die eingangsseitig mit einem jeweils zugeordneten Eintrittssammler 24 verbunden sind.FIG. 2 also shows that the further evaporator continuous heating surface 10 forming steam generator tubes 22 also seen a number of x in the heating gas direction Form pipe layers one behind the other, the in the direction of the heating gas x seen first two pipe layers from the riser pipe pieces 34 of the steam generator tubes 22 are formed, the on the output side into the outlet collector 26 for the vaporized Flow medium D open. The seen in the heating gas direction x The next two pipe layers, however, are from the downpipe pieces 32 of the steam generator tubes 22 formed, the input side connected to an associated entry collector 24 are.

Figur 3 zeigt in Seitenansicht ausschnittsweise den Mündungsbereich der Dampferzeugerrohre 12, 22 in die jeweils zugeordnete bauliche Einheit 40, die einerseits den Austrittssammler 20 für eine Anzahl von die Verdampfer-Durchlaufheizfläche 8 bildenden Dampferzeugerrohren 12 und andererseits den Eintrittssammler 24 für jeweils zwei der die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 bildenden Dampferzeugerrohre 22 umfasst. Aus dieser Darstellung wird besonders deutlich, dass aus den Dampferzeugerrohren 12 abströmendes, in den Austrittssammler 20 eintretendes Strömungsmedium W auf direktem Weg in den der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 zugeordneten Eintrittssammler 24 überströmen kann. Beim Überströmen des Strömungsmediums W prallt dieses je nach Betriebszustand zunächst gegen eine Bodenplatte 42 der den Eintrittssammler 24 umfassenden baulichen Einheit 40. Infolge dieses Anprallens erfolgt eine Verwirbelung und besonders innige Durchmischung des Strömungsmediums W, bevor dieses vom Eintrittssammler 24 aus in die Fallrohrstücke 32 der zugeordneten Dampferzeugerrohre 22 übertritt.Figure 3 shows a side view of sections of the mouth region the steam generator tubes 12, 22 into the respectively assigned structural unit 40, on the one hand, the outlet collector 20 for a number of the evaporator continuous heating surface 8 forming steam generator tubes 12 and on the other hand the inlet header 24 for two each of the further evaporator continuous heating surface 10 forming steam generator tubes 22 includes. It is particularly clear from this illustration that flowing out of the steam generator tubes 12 into the outlet header 20 entering flow medium W on direct Path in the assigned to the further evaporator once-through heating surface 10 Entry collector 24 can overflow. When overflowing of the flow medium W bounces depending on the operating state first against a bottom plate 42 of the entry collector 24 comprehensive structural unit 40. As a result this impact creates a vortex and particularly intimate Mixing of the flow medium W before it from Inlet collector 24 from in the downpipe pieces 32 of the associated Steam generator tubes 22 passes.

Wie in der Darstellung nach Figur 3 zudem noch besonders deutlich wird, ist der als Eintrittssammler 24 für die Dampferzeugerrohre 22 ausgestaltete endseitige Teil der baulichen Einheit 40 derart ausgelegt, dass die Abströmung des Strömungsmediums W in die Dampferzeugerrohre 22 hinein für sämtliche Dampferzeugerrohre 22 aus einer einzigen Ebene senkrecht zur Zylinderachse der baulichen Einheit 40 heraus erfolgt. Um dies auch für zwei Dampferzeugerrohre 22 zu ermöglichen, die hinsichtlich ihrer eigentlichen räumlichen Positionierung zwei verschiedenen, in Heizgasrichtung x gesehen hintereinander angeordneten Rohrlagen zuzuordnen sind, ist jedem Dampferzeugerrohr 22 jeweils ein Überströmstück 46 zugeordnet. Jedes Überströmstück 46 verläuft dabei schräg zur Heizgasrichtung x und verbindet den oberen Bereich des jeweils zugeordneten Dampferzeugerrohrs 22 mit der jeweiligen Austrittsöffnung 48 des Eintrittssammlers 24. Durch diese Anordnung können sämtliche Austrittsöffnungen 48 der Eintrittssammler 24 in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Zylinderachse der baulichen Einheit 40 positioniert sein, so dass bereits aufgrund der symmetrischen Anordnung der Austrittsöffnungen 48 in Relation zum Strömungspfad des Strömungsmediums D, W eine gleichmäßige Verteilung des in die Dampferzeugerrohre 22 eintretenden Strömungsmediums D, W gewährleistet ist.As in the illustration according to FIG. 3, it is also particularly special what is clear is the inlet manifold 24 for the steam generator tubes 22 designed end part of the structural Unit 40 designed such that the outflow of the flow medium W into the steam generator tubes 22 for everyone Steam generator tubes 22 vertically from a single plane to the cylinder axis of the structural unit 40 out. In order to make this possible for two steam generator tubes 22 as well, those with regard to their actual spatial positioning two different, seen in the heating gas direction x pipe layers arranged one behind the other are to be assigned each overflow piece 46 is assigned to each steam generator tube 22. Each overflow piece 46 runs obliquely to Heating gas direction x and connects the upper area of each assigned steam generator tube 22 with the respective Outlet opening 48 of the inlet collector 24. Through this arrangement can all outlet openings 48 of the inlet collector 24 in a common plane perpendicular to the cylinder axis the structural unit 40 be positioned so that already due to the symmetrical arrangement of the outlet openings 48 in relation to the flow path of the flow medium D, W an even distribution of the in the steam generator tubes 22 entering flow medium D, W guaranteed is.

Zur weiteren Verdeutlichung der Rohrführungen im Bereich ihrer 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 bezeichnete Schnittlinie zugrunde gelegt ist. Dabei ist erkennbar, 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 Dampferzeugerrohre 22 verbunden sind.To further clarify the pipe guides in the area of their Entries into and out of the building unit 40 in FIG. 4 is a number of such structural units 40 shown in front view, the one designated by IV in FIG Cutting line is used. It can be seen that the two structural elements shown on the left in FIG Units 40, which in the area of their entry collector 24 trained for the downstream steam generator tubes 22 Are shown at the end, each over the overflow pieces 46 the downstream downpipe pieces 32 of the steam generator tubes 22 are connected.

Im Vergleich dazu sind die beiden in Figur 4 rechts abgebildeten baulichen Einheiten 40 jeweils im Bereich ihres als Austrittssammler 20 für die Dampferzeugerrohre 12 der Verdampfer-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 gewinkelter Form in die bauliche Einheit 40 hineingeführt sind.In comparison, the two are shown on the right in FIG structural units 40 each in the area of their as Outlet collector 20 for the steam generator tubes 12 of the evaporator once-through heating surface 8 trained front area shown. It can be seen from the illustration that the from pipe layers 14 lying one behind the other in the structural Unit 40 merging steam generator tubes 12 in a simple angled Form are introduced into the structural unit 40.

Der Dampferzeuger 1 nach Figur 1 und mit den besonderen Ausgestaltungen 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 ausgebildete Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 mit Strömungsmedium W mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit beaufschlagt wird. Dadurch wird erreicht, dass in den Fallrohrstücken 32 der die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche 10 bildenden Dampferzeugerrohre 22 vorhandene Dampfblasen mitgerissen und in das jeweils 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 derart, 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 geeignet vorgegebener Kennlinien liegt, wie sie beispielhaft in den Figuren 5a, 5b dargestellt sind.The steam generator 1 according to Figure 1 and with the special configurations according to Figures 2 to 4 is special for one safe operation of the further evaporator continuous heating surface 10 designed. For this purpose, when operating the steam generator 1 ensures that the substantially u-shaped Evaporator continuous heating surface 10 with flow medium W with a flow rate of more than a given one Minimum speed is applied. Thereby is achieved that in the downpipe pieces 32 the other Evaporator flow heating surface 10 forming steam generator tubes 22 existing vapor bubbles entrained and in each downstream riser pipe 34 are spent. Around a sufficiently high flow velocity for this in flowing into the further evaporator continuous heating surface 10 To ensure flow medium W, the feed takes place further evaporator continuous heating surface 10 using the this upstream evaporator continuous heating surface 8 in such a way that in the further evaporator continuous heating surface 10 inflowing flow medium W a vapor content or a Enthalpy of more than a specifiable minimum vapor content or has more than a predetermined minimum enthalpy. To comply with suitable operating parameters, the Evaporator flow heating surfaces 8, 10 designed or dimensioned that the steam content in all operating points or the enthalpy of the flow medium D, W when entering the further evaporator flow heating surface 10 above suitable predetermined characteristics, as exemplified in Figures 5a, 5b are shown.

Die Figuren 5a, 5b zeigen in der Art einer Kurvenschar mit dem Betriebsdruck als Schar-Parameter die funktionale Abhängigkeit 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.FIGS. 5a, 5b show, in the manner of a family of curves with the operating pressure as a family parameter, the functional dependency of the minimum amount of steam X min to be set or the minimum enthalpy H min to be set as a function of the mass flow density m ˙ selected according to the design . Shown here as curve 70 is the design criterion for an operating pressure of p = 25 bar, whereas curve 72 is provided for an operating pressure of p = 100 bar.

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 Dampfgehalt Xmin im der Durchlaufheizfläche 8 zuströmenden Strömungsmedium W einen Wert von mindestens 25%, vorzugsweise etwa 30% einnehmen sollte. In alternativer Darstellung dieses Auslegungskriteriums 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 Durchlaufheizfläche 10 ist hinsichtlich ihrer Dimensionierung, also beispielsweise hinsichtlich der Art, Anzahl und Ausgestaltung der sie bildenden Dampferzeugerrohre 30, unter Berücksichtigung des auslegungsgemäß im für ihre räumliche Positionierung vorgesehenen Raumbereich innerhalb des Heizgaskanals 6 vorhandenen Wärmeangebots an diese Randbedingungen angepaßt. PatentansprücheIt can be seen from these families of curves, for example, that in partial load operation with a design mass flow density m ˙ of 100 kg / m 2 s and an intended operating pressure of p = 100 bar, it should be ensured that the steam content X min in the flow medium W flowing into the continuous heating surface 8 has a value of at least 25%, preferably about 30%. In an alternative representation of this design criterion, it can also be provided that the enthalpy of the flow medium W flowing to the continuous heating surface 8 should have at least a value of H = 1750 kJ / kg under the mentioned operating conditions. The further continuous heating surface 10, which is designed to comply with these conditions, is dimensioned, i.e., for example, with regard to the type, number and design of the steam generator tubes 30 which form it, taking into account the heat available within the heating gas duct 6, which is designed for its spatial positioning, to these boundary conditions customized. claims

Claims (11)

Dampferzeuger (1), bei dem in einem in einer annähernd horizontalen Heizgasrichtung (x) durchströmbaren Heizgaskanal (6) eine Verdampfer-Durchlaufheizfläche (8) angeordnet ist, die eine Anzahl von zur Durchströmung eines Strömungsmediums (D, W) parallel geschalteten Dampferzeugerrohren (12) umfasst, und die derart ausgelegt ist, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr (12) derselben Durchlaufheizfläche (8) mehrbeheiztes Dampferzeuger rohr (12) einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr (12) höheren Durchsatz des Strömungsmediums (W) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein den Dampferzeugerrohren (12) der Verdampfer-Durchlaufheizfläche (8) strömungsmediumsseitig nachgeschalteter Austrittssammler (20) mit seiner Längsachse im Wesentlichen parallel zur Heizgasrichtung (x) ausgerichtet ist.Steam generator (1), in which an evaporator flow-through heating surface (8) is arranged in a heating gas channel (6) which can be flowed through in an approximately horizontal heating gas direction (x) and which has a number of steam generator pipes (12) connected in parallel to flow through a flow medium (D, W) ), and which is designed in such a way that a steam generator pipe (12) which is more heated in comparison to a further steam generator pipe (12) of the same continuous heating surface (8) has a higher throughput of the flow medium (W) compared to the further steam generator pipe (12),
characterized in that an outlet manifold (20) connected downstream of the steam generator tubes (12) of the evaporator continuous heating surface (8) on the flow medium side is aligned with its longitudinal axis essentially parallel to the heating gas direction (x). Dampferzeuger (1) nach Anspruch 1, bei dem der jeweilige Austrittssammler (20) im Wesentlichen als Zylinderkörper ausgebildet ist.Steam generator (1) according to claim 1, wherein the respective Outlet collector (20) essentially designed as a cylinder body is. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dessen Verdampfer-Durchlaufheizfläche (8) eine Anzahl von in Heizgasrichtung (x) gesehen hintereinander angeordneten Rohrlagen (14) umfasst, von denen jede aus einer Anzahl von in Heizgasrichtung (x) gesehen nebeneinander angeordneten Dampferzeugerrohren (12) gebildet ist.Steam generator (1) according to claim 1 or 2, the evaporator flow heating surface (8) a number of in the hot gas direction (x) seen pipe layers arranged one behind the other (14) includes, each of a number of in the hot gas direction (x) seen side by side steam generator tubes (12) is formed. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 3, dessen Verdampfer-Durchlaufheizfläche (8) eine der Anzahl der Dampferzeugerrohre (12) in jeder Rohrlage (14) entsprechende Anzahl von mit ihrer Längsachse im Wesentlichen parallel zur Heizgasrichtung (x) ausgerichteten Austrittssammlern (20) zugeordnet ist, wobei in jeden Austrittssammler (20) jeweils ein Dampferzeugerrohr (12) jeder Rohrlage (14) einmündet. Steam generator (1) according to claim 3, the evaporator flow heating surface (8) one of the number of steam generator tubes (12) in each tube layer (14) corresponding number of with its longitudinal axis essentially parallel to the heating gas direction (x) aligned outlet collectors (20) assigned , with a steam generator tube in each outlet header (20) (12) each pipe layer (14) opens out. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen Verdampfer-Durchlaufheizfläche (8) strömungsmediumsseitig eine weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche (10) nachgeschaltet ist.Steam generator (1) according to one of claims 1 to 4, the Evaporator continuous heating surface (8) on the flow medium side followed by another evaporator once-through heating surface (10) is. Dampferzeuger (1) nach Anspruch 5, dessen weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche (10) eine Anzahl von zur Durchströmung eines Strömungsmediums (D, W) parallel geschalteten Dampferzeugerrohren (22) umfasst und derart ausgelegt ist, dass ein im Vergleich zu einem weiteren Dampferzeugerrohr (22) der weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche (10) mehrbeheiztes Dampferzeugerrohr (22) einen im Vergleich zum weiteren Dampferzeugerrohr (22) höheren Durchsatz des Strömungsmediums (D, W) aufweist.Steam generator (1) according to claim 5, the further evaporator flow heating surface (10) a number of to flow through a flow medium (D, W) connected in parallel Steam generator tubes (22) and is designed such that one compared to another steam generator tube (22) of the further evaporator continuous heating surface (10) more heated Steam generator tube (22) one compared to the other Steam generator tube (22) higher throughput of the flow medium (D, W). Dampferzeuger (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die die weitere Verdampfer-Durchlaufheizfläche (10) bildenden Dampferzeugerrohre (22) jeweils ein annähernd vertikal angeordnetes, vom Strömungsmedium (W) in Abwärtsrichtung durchströmbares Fallrohrstück (32) und ein diesem strömungsmediumsseitig nachgeschaltetes, annähernd vertikal angeordnetes und vom Strömungsmedium (W) in Aufwärtsrichtung durchströmbares Steigrohrstück (34) aufweisen.Steam generator (1) according to claim 5 or 6, wherein the further evaporator flow heating surface (10) forming steam generator tubes (22) each have an approximately vertically arranged of the flow medium (W) in the downward direction Downpipe piece (32) and this one on the flow medium side downstream, approximately vertically arranged and from Flow medium (W) flowable in the upward direction Have riser pipe (34). Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dessen Verdampfer-Durchlaufheizfläche (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 Mindestgeschwindigkeit aufweist.Steam generator (1) according to one of claims 5 to 7, the Evaporator flow heating surface (8) is dimensioned in such a way that, in the event of operation, the further downstream Flow heating surface (10) inflowing flow medium (D, W) a flow rate greater than that to take with you from there existing vapor bubbles required minimum speed having. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem der oder jeder Austrittssammler (20) der Verdampfer-Durchlaufheizfläche (8) mit einem jeweils zugeordneten Eintrittssammler (24) der strömungsmediumsseitig nachgeschalteten weiteren Verdampfer-Durchlaufheizfläche (10) in einer konstruktiven Einheit (40) integriert ist.Steam generator (1) according to one of claims 5 to 8, that of the or each outlet collector (20) of the evaporator continuous heating surface (8) with an assigned entry collector (24) the downstream of the fluid medium another evaporator flow heating surface (10) in one constructive unit (40) is integrated. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dessen Austrittssammler (20) oberhalb des Heizgaskanals (6) angeordnet ist bzw. sind.Steam generator (1) according to one of claims 5 to 9, the Outlet collector (20) arranged above the heating gas channel (6) is or are. Dampferzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dem heizgasseitig eine Gasturbine vorgeschaltet ist.Steam generator (1) according to one of claims 1 to 10, the a gas turbine is connected upstream of the heating gas.
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