Dampferzeugung

ISBN-13: 9783642629648 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 854 str.

Helmut Effenberger

Opis

Die Entwicklung im Dampferzeuger- und Feuerungsbau hat im letzten Jahrzehnt beachtliche Fortschritte erzielt. Die Flut der Einzelveroffentlichungen in Broschuren, Tagungsberichten und Fachzeitschriften zu verfolgen, ist kaum noch moglich. Aus diesem Grund ist eine zusammenfassende Darstellung wie in diesem Buch unverzichtbar. Hier werden die physikalischen Zusammenhange und Erfahrungen aus der Praxis dargelegt. So konnen die komplizierten Wirkungsablaufe weiter entwickelt und in mathematische Rechenmodelle gefat werden. Dem Umweltschutz wird breiter Raum gewidmet, da die Verbrennung mageblich die Okologie beeinflut. Der Autor legt besonderen Wert auf anwendungsorientiertes Wissen und verbindet so Theorie und Praxis wirkungsvoll miteinander. Das Buch wendet sich an Ingenieure in der Energiewirtschaft und Kraftwerkstechnik. Es bietet eine zusammenfassende Darstellung des aktuellen Stands der Technik und kann in der Praxis hervorragend als Nachschlagewerk genutzt werden.

Spis treści

1 Entwicklung im Dampferzeugerbau.- 1.1 Aufgaben.- 1.2 Bauarten.- 1.2.1 Großwasserraumkessel.- 1.2.2 Wasserrohrdampferzeuger.- 1.3 Einordnung in das Kraftwerk.- 2 Brennstoffe.- 2.1 Feste Brennstoffe.- 2.1.1 Entstehung und Kennzeichnung.- 2.1.1.1 Torf, Braunkohle, Steinkohle.- 2.1.1.2 Sonstige Brennstoffe, Abfallstoffe.- 2.1.2 Charakterisierung elementarer Brennstoffeigenschaften.- 2.1.2.1 Aschegehalt.- 2.1.2.2 Wassergehalt.- 2.1.2.3 Schwefelgehalt.- 2.1.2.4 Stickstoffgehalt.- 2.1.2.5 Brenn- und Heizwert.- 2.1.2.6 Physikalische Eigenschaften.- 2.2 Flüssige Brennstoffe.- 2.2.1 Charakterisierung elementarer Brennstoffeigenschaften.- 2.2.2 Physikalische Eigenschaften.- 2.3 Gasförmige Brennstoffe.- 2.3.1 Physikalische Eigenschaften.- 3 Verbrennung.- 3.1 Statik der Verbrennung.- 3.1.1 Brennstoffkenngrößen.- 3.1.2 Vollkommene Verbrennung.- 3.1.2.1 Verbrennungsluftmenge.- 3.1.2.2 Rauchgasmenge.- 3.1.3 Unvollkommene Verbrennung.- 3.1.4 Statistische Verbrennungsrechnung.- 3.1.5 Stoffwerte des Rauchgases.- 3.2 Dynamik der Verbrennung.- 3.2.1 Reaktionskinetik.- 3.2.1.1 Homogene Reaktion.- 3.2.1.2 Heterogene Reaktion.- 3.2.2 Verbrennung in der Schicht.- 3.2.2.1 Trocknung.- 3.2.2.2 Zündung.- 3.2.2.3 Heterogene und homogene Verbrennungsreaktion in und über der Schicht.- 3.2.3 Verbrennung in der Wirbelschicht.- 3.2.3.1 Strömung.- 3.2.3.1.1 Stationäre Wirbelschicht.- 3.2.3.1.2 Zirkulierende Wirbelschicht.- 3.2.3.2 Wärmeübergang.- 3.2.3.2.1 Wärmeübergang Fluid zu Partikeln.- 3.2.3.2.2 Wärmeübergang Wirbelschicht zu Heizfläche.- 3.2.3.3 Verbrennung.- 3.2.4 Verbrennung im Flugstrom.- 3.2.4.1 Pyrolyse und Zündung.- 3.2.4.2 Koksabbrand.- 3.2.4.3 Abbrandverlauf.- 3.2.4.4 Mathematische Flammenmodellierung.- 3.3 NOx-Bildungsmechanismus.- 3.3.1 Brennstoff-NO.- 3.3.2 Thermisches NO.- 3.3.3 Prompt-NO.- 3.3.4 Einflußgrößen auf die NOx-Bildung.- 3.3.4.1 Flammentemperatur.- 3.3.4.2 Sauerstoffangebot.- 3.3.4.3 Verweilzeit.- 3.3.4.4 Brennstoff.- 3.3.5 Maßnahmen zur Senkung der NOx-Emission.- 4 Feuerungen.- 4.1 Charakterisierung der Feuerung.- 4.1.1 Strömungstechnik.- 4.1.2 Wärmetechnik.- 4.1.3 Reaktionstechnik.- 4.2 Gasfeuerungen.- 4.2.1 Brennkammer.- 4.2.2 Gasbrenner.- 4.2.3 Gasversorgungsanlage.- 4.3 Ölfeuerungen.- 4.3.1 Brennkammer.- 4.3.20 Ölbrenner.- 4.3.2.1 Druckzerstäuber.- 4.3.2.2 Injektionszerstäuber.- 4.3.2.3 Rotationszerstäuber.- 4.3.3 Ölversorgungsanlage.- 4.4 Rostfeuerungen.- 4.4.1 Wanderrost.- 4.4.2 Schürrost.- 4.4.3 Brennstoffaufgabe.- 4.4.4 Brennkammer.- 4.4.5 Betriebsverhalten.- 4.4.6 Kennwerte.- 4.5 Wirbelschichtfeuerungen.- 4.5.1 Stationäre Wirbelschichtfeuerung.- 4.5.1.1 Verfahrens- und apparatetechnische Aspekte.- 4.5.1.2 Betriebsanlagen und Erfahrungen.- 4.5.2 Zirkulierende Wirbelschichtfeuerung.- 4.5.2.1 Allgemeine verfahrenstechnische Aspekte.- 4.5.2.2 Verfahren, Betriebsanlagen und Erfahrungen.- 4.5.2.2.1 EVT-Verfahren.- 4.5.2.2.2 Lurgi-Verfahren.- 4.5.2.2.3 Babcock-CIRCOFLUID-Verfahren.- 4.5.2.2.4 Steinmüller- und Thyssen-Verfahren.- 4.5.3 Druck-Wirbelschichtfeuerung.- 4.5.4 Umweltschutz bei Wirbelschichtfeuerungen.- 4.5.4.1 SO2-Emission.- 4.5.4.2 NOx-Emission.- 4.5.4.3 CO-Emission.- 4.5.4.4 Halogenwasserstoff-Emission.- 4.5.4.5 Feste Rückstände und Verwertungsmöglichkeiten.- 4.6 Staubfeuerungen.- 4.6.1 Kohlenstaubmahlanlage.- 4.6.1.1 Direkte Einblasung.- 4.6.1.2 Staubzwischenbunkerung.- 4.6.1.3 Sicherheitstechnische Anforderungen.- 4.6.2 Kohlenstaubmühlen.- 4.6.2.1 Schläger- und Schlagradmühlen.- 4.6.2.2 Wälzmühle.- 4.6.2.3 Rohrmühle.- 4.6.2.4 Mühlenbetrieb.- 4.6.2.4.1 Mahlfeinheit, Sichtung, Arbeitsbedarf.- 4.6.2.4.2 Trocknung.- 4.6.2.4.3 Teillast, Kohledurchsatz, Zustandsänderungen.- 4.6.2.4.4 Verschleiß.- 4.6.2.4.5 Mühlenantrieb.- 4.6.3 Staubfeuerungsbauarten.- 4.6.3.1 Staubfeuerung mit trockenem Ascheabzug.- 4.6.3.2 Staubfeuerung mit flüssigem Ascheabzug.- 4.6.3.3 Brennkammer und Staubzuführung.- 4.6.4 Kohlenstaubbrenner.- 4.6.4.1 Anforderungen.- 4.6.4.2 Bauarten.- 4.6.4.3 Strömungsfeld.- 4.6.4.4 Brennerauslegung.- 4.6.5 Primärentstickung.- 4.7 Thermische Reststoffbehandlungsanlagen.- 4.7.1 Gesetzesvorschriften.- 4.7.2 Abfallstoffe.- 4.7.3 Thermische Verfahren.- 4.7.3.1Verbrennungssysteme.- 4.7.3.2Pyrolyse-Verbrennungs-Systeme.- 4.7.3.3Vergasungssysteme.- 4.7.3.4Verbrennung von Klärschlamm, Industrierückständ und Sonderabfall.- 4.7.4 Betriebserfahrungen.- 4.8 Brennkammerdimensionierung.- 4.8.1 Problemstellung.- 4.8.2 Kenngrößen.- 4.8.3 Wärmeübertragung und Brennkammertemperatur.- 4.8.4 Wärmestromdichte.- 4.8.5 Mathematische Brennkammermodelle.- 5 Dampferzeuger-Druckteil.- 5.1 Gesetzliche Bestimmungen.- 5.2 Speisewasserqualität.- 5.3 Naturumlauf-Dampferzeuger.- 5.3.1 Prinzip.- 5.3.2 Zweiphasenströmung.- 5.3.3 Siedekrise, Wärmeübertragung und Druckverlust der Zweiphasenströmung.- 5.3.4 Naturumlaufströmung.- 5.3.5 Zuverlässigkeit der Umlaufströmung.- 5.3.6 Dampferzeuger mit Naturumlauf.- 5.3.7 Betriebsverhalten.- 5.4 Zwangumlauf-Dampferzeuger.- 5.4.1 Prinzip.- 5.4.2 Umlaufströmung.- 5.4.3 Dampferzeuger mit Zwangumlauf.- 5.4.4 Betriebsverhalten.- 5.5 Zwangdurchlauf-Dampferzeuger.- 5.5.1 Durchlaufströmung.- 5.5.1.1 Druckverlust.- 5.5.1.2 Strömungsstabilität.- 5.5.1.3 Siedekrise, Wärmeübertragung.- 5.5.2 Durchlaufverdampfer-Ausführungen.- 5.5.3 Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit variablem Verdampfungsendpunkt.- 5.5.3.1 Prinzip.- 5.5.3.2 Ausgeführte Dampferzeuger.- 5.5.3.3 Betriebsverhalten.- 5.5.4 Zwangdurchlauf-Dampferzeuger mit festem Verdampfungsendpunkt.- 5.5.4.1 Prinzip.- 5.5.4.2 Ausgeführte Dampferzeuger.- 5.5.4.3 Betriebsverhalten.- 5.6 Überhitzer.- 5.6.10 Strahlungsüberhitzer.- 5.6.2 Konvektionsüberhitzer.- 5.6.3 Überhitzeranordnung.- 5.6.4 Überhitzerauslegung.- 5.6.5 Betriebsverhalten.- 5.6.6 Dampftemperatur-Regelung.- 5.6.6 Anforderungen, dynamisches Verhalten.- 5.6.6.2Regelungsverfahren.- 5.7 Speisewasservorwärmer.- 5.7.1 Bauarten.- 5.7.2 Betriebsverhalten.- 6 Luftvorwärmer.- 6.1 Rekuperativ-Luftvorwärmer.- 6.2 Regenerativ-Luftvorwärmer.- 6.3 Betriebsverhalten.- 7 Abwärme-Dampferzeuger.- 7.1 Bauarten.- 7.2 Auslegung.- 7.3 Ausgeführte Anlagen.- 8 Wirkungsgrad und Verluste.- 8.1 Bedeutung des Wirkungsgrades.- 8.2 Dampferzeuger-Wirkungsgrad.- 8.3 Einzelverluste.- 8.4 Wirkungsgradmessung.- 9 Wärmeübertragung und Druckverlust.- 9.1 Wärmeübertragung in der Brennkammer.- 9.1.1 Gasstrahlung.- 9.1.2 Festkörperstrahlung.- 9.1.3 Berechnung der Brennkammer.- 9.2 Wärmeübertragung im Schottraum.- 9.3 Wärmeübertragung in Konvektionsheizflächen.- 9.3.1 Wärmeübertragung bei erzwungener Strömung durch Rohre.- 9.3.2 Wärmeübertragung bei erzwungener Strömung um Rohreund Rohrbündel.- 9.3.3 Gasstrahlung.- 9.3.4 Wärmeübertragung in Regeneratoren.- 9.3.5 Wärmeübertragung an Rippenrohren.- 9.4 Berechnung der Heizfläche.- 9.5 Druckverlust.- 9.5.1 Druckverlust bei der Strömung durch Rohre und Kanäle.- 9.5.2 Druckverlust bei der Strömung quer zu Rohrbündeln.- 10 Bauteilverhalten im Betrieb.- 10.1 Einsatzweise und Manövrierfähigkeit.- 10.2 Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit.- 10.3 Bauteilbeanspruchung.- 10.4 Verschlackung und Verschmutzung der Heizflächen.- 10.4.1 Untersuchungsmethoden.- 10.4.2 Mechanismus der Ansatzbildung.- 10.4.3 Gegenmaßnahmen.- 10.4.4 Heizflächen-Reinigungsverfahren.- 10.4.4.1 Reinigungsverfahren während des Betriebes.- 10.4.4.2 Reinigungsverfahren bei Stillstand.- 10.5 Abtragverschleiß.- 10.5.1 Theoretische Grundlagen.- 10.5.2 Verschleißerscheinungsformen.- 10.5.3 Verschleißbekämpfung.- 11 Verfahren zur Emissionsminderung bei Dampferzeugern.- 11.1 Emissionen.- 11.1.1 Gesetzliche Regelungen.- 11.1.2 Grenzwerte.- 11.1.3 Emissionskontrolle.- 11.2 Feststoffabscheidung.- 11.2.1 Mechanische Abscheider.- 11.2.1.1 Grundlagen.- 11.2.1.2 Technische Anlagen.- 11.2.1.3 Betriebsverhalten.- 11.2.2 Filternde Abscheider.- 11.2.2.1 Grundlagen.- 11.2.2.2 Textile Filtermaterialien.- 11.2.2.3 Technische Anlagen.- 11.2.3 Elektrische Abscheider.- 11.2.3.1 Grundlagen.- 11.2.3.2 Technische Anlagen.- 11.2.3.3 Betriebsverhalten.- 11.3 Schadgasabscheidung.- 11.3.1 Rauchgasentschwefelung.- 11.3.1.1 Naßverfahren.- 11.3.1.1.1 Absorptionsprinzip.- 11.3.1.1.2 Technische Anlagen.- 11.3.1.1.3 Betriebserfahrungen.- 11.3.1.2 Halbtrockenverfahren.- 11.3.1.3 Trockenverfahren.- 11.3.2 Rauchgasentstickung.- 11.3.2.1 Selektive katalytische Reduktion.- 11.3.2.2 Selektive nichtkatalytische Reduktion.- 12 Kombinierte Kraftwerksprozesse.- 12.1 Energieerzeugung und Umwelt.- 12.2 Kraftwerksprozesse.- 12.2.1 Gas- und Dampfturbinen-Prozeß.- 12.2.2 Gas- und Dampfturbinenprozeß mit Zusatzfeuerung (Kombiprozeß).- 12.2.3 Gas- und Dampfturbinenprozeß mit wasser-/dampfseitiger Kopplung (Verbundprozeß).- 12.2.4 Gas- und Dampfturbinenprozeß bei Kohleeinsatz.- 12.2.4.1 Gas- und Dampfturbinenprozeß mit integrierter Kohlevergasung.- 12.2.4.1.1 Prozesse mit Druckvollvergasung.- 12.2.4.1.2 Prozesse mit Druckteilvergasung.- 12.2.4.2 Gas- und Dampfturbinenprozeß mit integrierter Kohleverbrennung.- 12.2.4.2.1 Prozesse mit Druckwirbelschichtfeuerung.- 12.2.4.2.2 Prozesse mit Druckkohlenstaubfeuerung.- 12.3 Prozeßvergleich.- Literatur.- Inserentenverzeichnis.

Blurb

Die Entwicklung im Dampferzeuger- und Feuerungsbau hat im letzten Jahrzehnt beachtliche Fortschritte erzielt. Die Flut der Einzelveröffentlichungen in Broschüren, Tagungsberichten und Fachzeitschriften zu verfolgen, ist kaum noch möglich. Aus diesem Grund ist eine zusammenfassende Darstellung wie in diesem Buch unverzichtbar. Hier werden die physikalischen Zusammenhänge und Erfahrungen aus der Praxis dargelegt. So können die komplizierten Wirkungsabläufe weiter entwickelt und in mathematische Rechenmodelle gefaßt werden. Dem Umweltschutz wird breiter Raum gewidmet, da die Verbrennung maßgeblich die Ökologie beeinflußt. Der Autor legt besonderen Wert auf anwendungsorientiertes Wissen und verbindet so Theorie und Praxis wirkungsvoll miteinander. Das Buch wendet sich an Ingenieure in der Energiewirtschaft und Kraftwerkstechnik. Es bietet eine zusammenfassende Darstellung auf aktuellem Stand der Technik und kann in der Praxis hervorragend als Nachschlagewerk genutzt werden.