Dampferzeugung: Verbrennung, Feuerung, Dampferzeuger

ISBN-13: 9783540137719 / Niemiecki / Miękka / 1985 / 362 str.

Richard Dolezal

Spis treści

I Einleitung.- 1. Entwicklung der Dampferzeugung.- 1.1 Formen der Energielieferung.- 1.2 Verdampfungsverfahren.- 1.3 Brennstoff und Abwärme als Wärmequellen.- 1.4 Belastungsweise.- 1.5 Dynamisches Verhalten.- 1.6 Computer und Kesselberechnung.- 2. Entwicklung des Kraftwerk-Wärmeschaltbildes.- 2.1 Kondensationskraftwerk.- 2.1.1. Der Grundkreislauf.- 2.1.2. Maßnahmen zur Verbesserung des Dampfkreislaufes.- 2.2 Heizkraftwerk.- 2.3 Kombianlagen.- 3. Schaltung der Untersysteme des Dampfkraftwerkes und die Turbinenregelung.- 3.1 Blockschaltung.- 3.2 Bypasse.- 3.3 Fest- und Gleitdruckbetrieb.- 3.3.1 Regelung der Kondensationsdampfturbinen.- 3.3.2 Gleitdruck mit Überstrom-Drosselventil.- 3.4 Sammelschienenschaltung.- II Verbrennung und Feuerung.- 4. Grundbegriffe der Verbrennungstechnik.- 4.1 Verbrennung und deren Teilvorgänge.- 4.2 Feuerung und deren Leistung.- 4.3 Brennstoffe und ihre feuerungstechnisch wichtigen Eigenschaften.- 4.4 Verbrennungsreaktionen.- 4.5 Massenbilanz der Verbrennung.- 4.5.1 Sauerstoffbedarf und Brennstoffoxidation.- 4.5.2 Luftbedarf und Verbrennungsgasvolumen.- 4.5.3 Umrechnung der Dimensionen.- 4.5.4 Rauchgasanalyse und Luftzahlbestimmung.- 4.6 Stoffwerte von Luft und Rauchgasen.- 4.7 Optimale Luftzahl.- 4.8 Brennwert und Heizwert.- 5. Grenzschicht. Turbulenz und Mischung.- 5.1 Turbulente Strömung.- 5.2 Turbulenz und Wärmeübertragung aus der Sicht der Wärmetechnik.- 5.3 Turbulenz im Kanal (Rohrströmung).- 5.4 Scherströmung an der Ablaufkante eines Flügels.- 5.5 Scherströmung am Freistrahl.- 5.6 Doppelfreistrahl.- 5.7 Rückführung der Turbulenz.- 5.8 Freistrahl quer zum Hauptstrom (Querstrahl).- 5.9 Gegeneinander geneigte Strahlen und Stoffströme und die dabei entstehenden Flammen.- 5.10 Scherströmung mit Drall.- 5.11 Flammen- und Turbulenzmodelle.- 6. Zündung der Flamme.- 6.1 Zündtemperatur.- 6.2 Flammenfront.- 6.3 Flammengeschwindigkeit und Zündgrenzen.- 6.4 Turbulente Flammenfront.- 6.5 Zufuhr der Zündwärme.- 6.6 Stabilisierung der Zündung.- 7. Verbrennungsvorgang.- 7.1 Homogene und heterogene Reaktionen.- 7.2 Reaktionskinetik.- 7.3 Massenwirkungsgesetz und Gleichgewichtskonstante.- 7.4 Zwischenstufenreaktionen.- 7.5 Dissoziation.- 8. Schadstoffe.- 8.1 Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid.- 8.2 Schwefel und Niedertemperaturkorrosion.- 8.2.1 Verhalten des Schwefels in Feuerungen.- 8.2.2 Taupunkterhöhung und Niedertemperaturkorrosion.- 8.3 Stickoxide.- 8.4 Feste Luftverunreinigungen.- 8.4.1 Ruß.- 8.4.2 Flugasche.- 9 Brennraum.- 9.1 Auftrieb der Flamme.- 9.2 Lage der Brenner im Feuerraum.- 9.3 Brenneranzahl und Teillastverhalten.- 9.4 Flammenwächter und Fernsehkameras.- 9.5 Druck im Feuerraum.- 10. Vergleichszahlen für Dampferzeuger-Feuerräume.- 11. Merkmale der Kohlenstaubverbrennung.- 11.1 Eigenschaften der Kohle.- 11.2 Asche.- 12. Kohlenstaubmühlen und Mahlkreise.- 12.1 Eigenschaften des Kohlenstaubes.- 12.2 Mahlkreis.- 12.3 Trocknungsmedium.- 12.4 Mühle und Sichter.- 12.5 Zuteiler.- 12.6 Einblasemühlen im geschlossenen Mahlkreis.- 12.7 Mühlenanzahl.- 13. Teilvorgänge der Kohlenstaubverbrennung.- 13.1 Mischen, Entmischen und Strähnenbildung.- 13.2 Wärmetransport und -bedarf.- 13.2.1 Wärme- und Stoffübergang bei Kohleteilchen.- 13.2.2 Temperaturausgleich in den Turbulenzballen der Flamme.- 13.2.3 Zündtemperatur, Flammengeschwindigkeit und Zündwärme.- 13.3 Chemisches Gleichgewicht und heterogene Verbrennung.- 13.3.1 Umwandlungsvorgänge der Kohle.- 13.3.2 Chemisches Gleichgewicht einer heterogenen Reaktion.- 13.3.3 Sauerstoffbedarf und Vermischung des Brennstoff-Luft-Gemisches mit der Flamme.- 13.3.4 Heterogene Verbrennung des Koksteilchens.- 13.4 Verminderung des NOX-Gehaltes.- 13.5 Vermutlicher Ablauf der Kohlenstaubverbrennung.- 13.6 Flamme als Kohlenstaubspeicher.- 14. Kohlenstaubbrenner.- 14.1 Strahlbrenner.- 14.2 Mischbrenner.- 14.3 Untere Zündgrenze der Kohlenstaubflamme.- 15. Kohlenstaubfeuerungen.- 15.1 Asche und Schlacke.- 15.2 Trockenfeuerung.- 15.3 Emissionsverhältnis der Kohlenstaubflamme.- 15.4 Schmelzfeuerung.- 15.4.1 Großraum-Schmelzfeuerung.- 15.4.1.1 Aufbau der Schmelzkessel.- 15.4.1.2 Mindestlast mit Schmelzfluß.- 15.4.1.3 Schlackenabfuhr.- 15.4.1.4 Anwendungsbereich der Großraum-Schmelzfeuerung.- 15.4.2 Kleinraum-Zyklonfeuerung (Wirbelfeuerung).- 16. Verbrennung stückiger Kohle.- 17. Wirbelschichtfeuerung.- 17.1 Eigenschaften einer Wirbelschicht.- 17.2 Kessel mit Wirbelschichtfeuerung.- 17.3 Einfluß der Wirbelschichtfeuerung auf den Kesselaufbau.- 17.4 Regelung.- 17.5 Zirkulierende Wirbelschicht.- 17.6 Aufgeladene Wirbelschichtfeuerung.- 18. Rostfeuerung.- 18.1 Merkmale und Wirkungsweise.- 18.2 Wanderrost.- 18.3 Schürrost.- 18.3.1 Vorschubrost.- 18.3.2 Rückschubrost.- 19. Vorgänge bei der Ölverbrennung.- 20. Ölzerstäubung. Ölbrenner und Ölfeuerung.- 20.1 Druckzerstäuber.- 20.2 Injektionszerstäuber.- 20.3 Drehzerstäuber.- 20.4 Blaubrenner.- 20.5 Ölfeuerung.- 21. Luftvorwärmung.- 21.1 Zweck der Luftvorwärmung.- 21.2 Luvo mit beweglichem Wärmespeicher.- 21.3 Luvo mit festem Wärmespeicher.- 21.4 Zweistromluvo.- 21.5 Dampfluvo.- III Dampferzeuger.- 22. Wärmezufuhr in den Kessel.- 22.1 Wärmebilanz des Kessels.- 22.1.1 Zugeführter Wärmestrom.- 22.1.2 Bestimmung des Kesselwirkungsgrades.- 22.2 Wärmeübertragung im Feuerraum.- 22.2.1 Abstrahlung der Flamme.- 22.2.2 Beheizungsprofil.- 22.2.3 Formfaktor des Feuerraumes.- 22.2.4 Abstand der Brennerebenen.- 22.2.5 Rauchgasumwälzung.- 22.3 Wärmeübertragung an Rohrbündel.- 22.4 Beziehungen zwischen der Kesselgröße und Feuerraumgeometrie.- 23 Wasser im Kesselbetrieb.- 23.1 Sinn der Wasseraufbereitung.- 23.2 Bewertungsmaßstäbe für Wassergüte /46/.- 23.2.1 Härte.- 23.2.2 pH-Wert.- 23.2.3 Salzgehalt.- 23.3 Anforderungen an Dampf und Wasser.- 23.4 Herstellung des Zusatzwassers für den Dampfkreis.- 23.5 Konditionierung — alkalische und neutrale Betriebsweise.- 24. Trommelkessel mit Naturumlauf.- 24.1 Großwasserraumkessel und Entstehung des Trommelkessels.- 24.2 Schrägrohrkessel.- 24.3 Steilrohrkessel.- 24.3.1 Industrie-Steilrohrkessel.- 24.3.2 Kraftwerk-Steilrohrkessel.- 25. Vorgänge im Verdampfer.- 25.1 Strömungsformen, Wärmeübergang und Druckabfall im Siederohr.- 25.1.1 Strömungsformen.- 25.1.2 Der Schlupf.- 25.1.3 Wärmeübergangskoeffizienten.- 25.1.4 Siedekrisen.- 25.1.5 Druckverlust bei Blasenströmung in den beheizten Siederohren.- 25.2 Der Naturumlauf.- 25.2.1 Dampfleistung des Verdampfers.- 25.2.2 Einfluß der Brennerlage.- 25.2.3 Ermittlung der Lage des Verdampfungsanfanges.- 25.2.4 Größe des Naturumlaufes.- 25.2.5 Analyse des Naturumlaufes.- 25.2.6 Teillastverhalten und ungleiche Rohrbeheizung.- 25.3 Verhalten der Salze.- 25.3.1 Salze und Gase im Trommelkessel.- 25.3.2 Auflösen der Salze im Dampf.- 26. Verdampfer.- 26.1 Rauchgasseitige Vorgänge als Randbedingung für die Gestalt von Kesselheizflächen.- 26.2 Berohrung des Verdampfers.- 26.3 Kesseltrommel.- 26.3.1 Aufgabe der Trommel.- 26.3.2 Rohranschlüsse an die Trommel und die Speisewasserzufuhr.- 26.3.3 Feuchtigkeitsabscheidung.- 26.3.4 Statische und dynamische Beanspruchung der Trommel.- 27. Überhitzer.- 27.1 Temperaturstreuung am Uberhitzeraustritt.- 27.2 Schaltung der Uberhitzerstufen.- 27.3 Überhitzer-Bauformen.- 27.3.1 Liegender Überhitzer.- 27.3.2 Hängender Überhitzer.- 27.3.3 Wandüberhitzer.- 28. Zwischenüberhitzer (ZÜ).- 29. Ekonomiser (Wasservorwärmer).- 30. Einfluß der Dampfparameter auf den Kesselaufbau.- 30.1 Wärmeübertragung entlang des Rauchgasweges.- 30.2 Auslegung und Lage der Heizfläche im Kessel.- 31. Steilrohrkessel im Kernkraftwerk.- 32. Dynamik und Regelung.- 32.1 Naturumlaufverdampfer.- 32.1.1 Verhalten bei Druckänderung.- 32.1.2 Speicherwert des Verdampfers.- 32.2 Überhitzer.- 32.2.1 Einspritzkühler.- 32.2.2 Uberhitzer als Regelstrecke.- 32.2.3 Dynamisch optimale Schaltung der Überhitzerstufen.- 32.3 Zwischenüberhitzer.- 32.3.1 Lastabhängigkeit der Zwischenüberhitzung.- 32.3.2 Regelung.- 32.3.3 Zwischenüberhitzer als Dampfspeicher.- 32.3.4 Schaltung der ZÜ-Stufen.- 32.4 Regelkreise des Trommelkessels.- 33. Zwangsumlauf.- 33.1 Grenzen des Naturumlaufes.- 33.1.1 Einfluß der Kesselgröße.- 33.1.1.1 Dampfgehalt am Siederohraustritt.- 33.1.1.2 Kritische Wärmezufuhr.- 33.1.2 Einfluß des Druckes und der Beheizung.- 33.2 Merkmale des Zwangsumlaufverdampfers.- 33.3 Druckverlust beim Zwangsumlauf.- 33.3.1 Reibungsverlust im Rohr.- 33.3.2 Zusammensetzung des Reibungsverlustes.- 33.3.3 Einfluß der Drosselung.- 33.3.4 Senkrechte Siederohre.- 33.4 Mindestumlaufzahl beim Zwangsumlauf.- 33.5 Zwangsumlauf-Verdampfer.- 33.6 Anwendungsgebiete.- 34. Anfahren von Trommelkesseln.- 34.1 Ablauf des Anfahrvorganges.- 34.2 Natur- und Zwangsumlauf beim Anfahren — ein Vergleich.- 34.3 Amerikanische Anfahrweise.- 35. Durchlaufdampferzeuger.- 35.1 Arbeitsweise und Aufbau.- 35.2 Innere Vorgänge im Durchlaufverdampfer.- 35.2.1 Wärmeübergang in den Durchlauf-Siederohren.- 35.2.2 Druckabfall im Siederohr.- 35.3 Stabilisierung der Durchlaufströmung.- 35.3.1 Stabilitätsfaktor als Kriterium der Strömungsstabilität.- 35.3.2 Siederohre mit Drossel.- 35.3.3 Einfluß des statischen Druckes.- 35.3.4 Einfluß von Druck und Eintrittsenthalpie.- 35.4 Die Rohrströmung beeinträchtigende Faktoren.- 35.4.1 Ungleiche Rohrbeheizung.- 35.4.2 Rohrdurchmesser und Rohrrauhigkeit.- 35.5 Einfluß des Verdampferaufbaues.- 35.6 Auswirkung des Druckabfalls im Kessel auf den spezifischen Wärmeverbrauch des Blockes.- 35.7 Verhalten der Salze im Durchlauf-Siederohr.- 35.8 Verdampfer mit überkritischem Druck.- 36. Aufbau des Durchlaufkessels.- 36.1 Entwicklung der Verdampferausführung.- 36.2 Derzeitiger Durchlaufkessel.- 36.2.1 Turmkessel.- 36.2.2 Schraubenförmig gewickelter vollverschweißter Verdampfer.- 36.2.3 Wasserabscheider.- 36.2.4 Anfahr- und Schwachlastumwälzung.- 36.3 Gleitdruckbetrieb des Durchlaufkessels.- 37. Dynamik des Durchlaufverdampfers.- 37.1 Charakteristische Merkmale des Durchlaufverdampfers.- 37.2 Verdampfer als Regelstrecke.- 37.3 Regelung.- 38. Sonderbauarten des Durchlaufkessels.- 38.1 Durchlaufkessel mit überlagertem Umlauf.- 38.1.1 Anlagen mit unterkritischem Druck.- 38.1.2 Überkritische Variante.- 38.2 Geradrohrkessel für Kernkraftwerke.- 39. Abwärme verwertende Kessel.- 39.1 Abhitzekessel.- 39.1.1 Aufgaben eines Abhitzekessels.- 39.1.2 Verbesserte Nutzung der Abwärme.- 39.1.2.1 Abhitzekessel mit Zusatzbrennern.- 39.1.2.2 Anlage mit Zweidruckturbine.- 39.2 Abhitzekessel mit Zusatzfeuerung.- 39.2.1 Kombinierte Gas-Dampf-Anlagen (Kombiblöcke).- 39.2.1.1 Eigenschaften des GT-Abgases und.- dessen Verwendung.- 39.2.1.2 Verbrennung des Kesselbrennstoffes.- 39.2.1.3 Konvektiver Verdampfer und das Betriebsverhalten des Kombikessels.- 39.2.2 Kombianlage mit Kohlenstaub und Wirbelschichtfeuerung.- 39.3 Wirkungsgrad des Kombiblockes.- 40. Großwasserraumkessel.- 40.1 Aufbau, Einsatzweise und Brennstoff.- 40.2 Salzbilanz und Absalzung.- 40.3 Heißwasserkessel.- 41. Belastung. Bemessung und Erschöpfung von Kesselbauteilen.- 41.1 Belastungsfälle bei einem Dampfkessel.- 41.2 Dauer- und Zeitfestigkeit.- 41.3 Zügige Beanspruchung.- 41.3.1 Kennwerte der Zeitfestigkeit.- 41.3.2 Rohrbemessung nach zügiger Belastung.- 41.4 Wechselbeanspruchung.- 41.4.1 Natur der Lastspiele bei Kesseln.- 41.4.2 Kennzahlen der Wechselfestigkeit.- 41.5 Erschöpfung der Kesselelemente.- 41.6 Durch den Werkstoff gestellte Parametergrenzen.- Anhang 1 Sinnbilder in Wärmekraftanlagen.- Anhang 2 Verzeichnis der verwendeten Symbole.