Verdampfer

• Im Dampferzeuger (DE) wird die im Primärenergieträger gespeicherte Energie freigesetzt und Dampf mit festgelegten Parametern erzeugt

• Konventionelle Kraftwerke: Verbrennung von Kohle/Gas/Öl, d.h -> Dampferzeuger besteht aus Brennkammer und Wärmeübertrager

• AKW: Wärme kommt aus dem Reaktor - Dampferzeuger ist entsprechend nur ein reiner Wärmeübertrager

• GuD - Gas und Dampfkraftwerke - Nutzung der Abwärme der Gasturbine

• Großwasserraumkessel: Großes Wasservolumen mit innenliegenden Flamm und Rauchrohren, Dampfdrücke sind begrent durch Wandstärken und Volumen

• Wasserrohr-Dampferzeuger: umgekehrtes Prinzip; großes Volumen des Feuerungsraum, kleines Wasservolumen, Speisewasser wird in Rohren in der Brennkammer und im Rauchgas geführt, Leistungs ist nur durch die Feuerung und die Turbinen-Austrittsfläche begrenzt -> Sehr hohe Drücke möglich (überkritische Prozess bei 250-300 bar)

• Vollständige Ausbrand muss gewährleistet sein

• Möglichst gleichmäßgies TEmperaturprofil über den Querschnitt

• DIe Flammen dürfen die Brennkammerwände nicht berühren, da sonst Hitzeschäden und Korrosion auftreten können

• Keine ungewollte Verschlackung und Verschmutzung (Ruß) - Brennkammern werden mit Rußblässern gereinigt - Einblasung von Dampf oder Wasser

• 30-50% der feigesetzten Wärme wird in der Brennkammer übertragen

• Rauchgastemperatur am Austritt der BK sollte under der Ascheerwichungstemperatur liegen (1100 bis 1200°C)

  
  

  
  

BK-Volumenbelastung: -> Kriterium für den Ausbrand und die Verschlackungsneigung

BK-Querschnittsbelastung:

• Wandfläche bestimmt übertragene Wärmemenge

• Beeinflusst Zündstabilität

• Maß für die Flammenlänge ( Korrosionsneigung)

Brennergürtel-Flächenbelastung:

(Länge+Breite)*Höhe der Brennerzone

q_A: 3-5,5 -> Auf 5,5 MW mindestens 1m^2 Wandfläche Brennergürtel

q_V: 0,22- 0,05 -> Auf 1 MW mindestens 20 m^3 Raumvolumen

Je höher thermische Leistung/Dampfmassenstrom desto höher die Brennkammer

• bewirkt dass die Volumenbelastung absinkt und die Flächenbelastung steigt

Verschiedene Möglichkeiten:

1. Trockener Ascheabzug, Temperatur der Verbrennung bleibt unterhalb der Ascheerweichungstemperatur

   Nachteil: Asche wird als Staub ausgetragen und kommt in Kontakt mit den Heizflächen (Erosionsgefahr) (Staub erosiert die Heizflächen und trägt diese langsam ab)

2. Schmelzfeuerung: Temperatur wird soweit erhöht, dass die Asche schmilzt und flüssig abgezogen wird

   Nachteil: Brennkammer muss speziel gestaltet werden

   Höhere Temperatur= mehr No_x

   Vorteil: Aschegranulat kann verwertet werden

Verdampferrohre sind in die Brennkammerwand integriert bzw. liegen auf der Wand auf

Antwort: Innengerillte Verdampferrohre

Brennkammern mit großer Leistung (d.h. mit Staubfeuerung) werden hängend aufgebaut (Wie in Kraftwerk in Rothenburgsort)

Dient der erleichterung der Wärmedehnung

1. Naturumlauf

2. Zwangumlauf (Umlauf mit Umwälzpumpe)

3. Zwangdurchlauf (Zulauf mit Speisepumpe) - Wasser läuft nur durch und wird durch die Pumpe gespeist

Vorteile:

1. EInfacher Aufbau

2. Vergleichsweise geringer Leistungsbedarf

3. Auch schlechtere Speisewasserqualität zulässig

Nachteile:

1. Relativ schlechtes Transientenverhalten (einschwingverhalten)

2. Empfindlichkeit gegen schnelle Druckabsenkung

3. Abnahme der Frischdampftemperatur bei Teillast wegen Festdruck

• Massestrom entspricht im Verdampfer theoretisch dem für die aktuelle leistung notwendigen Massestrom - kein mehrfacher Umlauf, geringe Trägheit, hohe Flexibilität

• geeignet für überkritische Prozesse

• Wenn man einen Stoff über seinen kritischen Punkt hinaus erhitzt und den Druck entsprechend anpasst, kann er in einen überkritischen Zustand übergehen. In diesem Zustand existieren die klaren Unterscheidungen zwischen den flüssigen und gasförmigen Phasen nicht mehr, und der Stoff zeigt Mischverhalten. Der Begriff wird oft im Zusammenhang mit überkritischen Fluiden verwendet, die in einem Zustand existieren, der zwischen flüssig und gasförmig liegt.

Vorteile:

1. Keine Physikalische Grenze für den Dampfdruck

2. über weiten Bereich konstante Frischdampftemperatur

3. Keine dickwandigen Bauteile, geeignet für Gleitdruck und schnelles Anfahren

4. relativ unempfindlich gegen VErschmutzung

Nachteile:

1. Aufwendige Konstruktion

2. Höherer Leistungsbedarf der Speisepumpe

3. Empfind. Speisewasserregelung

• zwischen Verdampfer und Economizer geschaltet

• am höchsten belastetes Bauteil wegen hoher Dampftemperatur und Druck

• Beim anfahren sehr hoch belastet weil kein Dampf zur Kühlung vorhanden

Durch EInspritzung von Speisewasser