Vorrichtung und Verfahren zur Heißgaserzeugung mit integrierter Erhitzung eines Wärmeträgermediums

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger umfassend einen ersten Zug mit einer Brennkammer und einem Verdampfer und wenigstens einen zweiten Zug mit wenigstens einem Überhitzer und/oder wenigstens einem Economiser. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Dampferzeugung sowie ein Dampfkraftwerk. Solche Dampferzeuger sind aus den Druckschriften US7229833 B1, US2003/185718 A1, DE202007005195 U1 und US2008/251952 A1 bekannt. Dampferzeuger kommen bei verschiedenen industriellen Anwendungen zum Einsatz, bei denen Dampf zum Antrieb von Maschinen, zur Erzeugung elektrischer Energie, als Wärmeträgermedium oder als Prozessdampf benötigt wird. Bei einem Dampferzeuger sind Druck, Temperatur und Menge des produzierten Dampfes so ausgelegt, dass sie auf den Dampfverbraucher, z. B. eine Kraftwerksturbine, abgestimmt sind. Wesentliche Komponenten eines Dampferzeugers sind der Verdampfer zur Erzeugung des Dampfes, der Überhitzer, in dem der Dampf auf die für den Verbraucher benötigte Temperatur erhitzt wird, der Speisewasser- und Luftvorwärmer, in denen Wasser und Verbrennungsluft vorgewärmt werden sowie die Feuerung, die die für den Verbraucher benötigte Wärme mit Brennstoffen wie Kohle, Öl oder Gas erzeugt.
Aus der Praxis sind verschiedene Konstruktionen für Dampferzeuger bekannt. Ein bekannter Dampferzeuger umfasst einen ersten Zug mit einer Brennkammer mit Rostfeuerung und darüber angeordnetem Verdampfer. Die aufwärts durch den Verdampfer strömenden Rauchgase der Rostfeuerung werden um 180° in den zweiten Zug des Dampferzeugers umgelenkt ("Leerzug"), den sie abwärts durchströmen. An dessen unterem Ende werden die Rauchgase in einem Umlenkabscheider, in welchem grobe Partikel abgeschieden werden, erneut um 180° in einen dritten Zug des Dampferzeugers umgelenkt. In diesem strömen die Rauchgase aufwärts durch eine Mehrzahl von Überhitzern und werden anschließend ein letztes Mal um 180° in einen vierten Zug des Dampferzeugers umgelenkt, wo sie in Abwärtsrichtung eine Mehrzahl von Economisern durchströmen.

[0002] Der vorstehend beschriebene Dampferzeuger weist eine insgesamt technisch sehr aufwändig zu realisierende Konstruktion auf. Insbesondere ist es nicht möglich, mit dem vorgesehenen Umlenkabscheider neben groben Aschepartikeln auch Aerosole aus den Rauchgasen abzuscheiden, die vorwiegend an den Rohren auskondensieren/aushärten und diese damit in problematischer Weise verschmutzen (Anbackungen, Verglasungen, ..). Die nicht abgeschiedenen feinen Aschepartikel müssen aufwändig, beispielsweise durch in Strömungsrichtung hinter dem Dampferzeuger angeordnete Abscheider, aus dem Rauchgasstrom entfernt werden. Die im Dampferzeuger vorhandenen Komponenten, wie Überhitzer und Economiser, sind hingegen der schädigenden Wirkung nicht abgeschiedener Aerosole permanent ausgesetzt.

[0003] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der eingangs genannten Art anzugeben, welcher sich durch eine vereinfachte Konstruktion ebenso wie durch die Möglichkeit, auch kleinste Partikel, insbesondere Aerosole und feine Flugaschepartikel, aus dem Rauchgasstrom zu entfernen, auszeichnet.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Dampferzeuger nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Dampferzeugers besteht darin, dass es durch die Integration eines Zyklons zwischen den ersten und den zweiten Zug möglich ist, grobe ebenso wie sehr feine Partikel bzw. Aerosole bereits im Dampferzeuger aus dem Rauchgas abzuscheiden und somit ein annähernd partikelfreies Gas für weitere Anwendungen, wie den Einsatz in einem Trockner, bereitzustellen. Weiterhin erweist sich die annähernd vollständige Reinigung der Rauchgase auch dahingehend als vorteilhaft, dass beispielsweise in den zweiten Zug eingebaute Verdampfer-, Überhitzer-, Economiser- und Luftvorwärmerbündel, welche die Wärme der Rauchgase zur Speisewasser- und/oder Luftvorwärmung nutzen, in Rippenbauweise und somit wesentlich kompakter ausgeführt werden können, da die abgereinigten Rauchgase die Flächen der Überhitzer und/oder Economiser nicht belasten.
Insgesamt zeichnet sich der erfindungsgemäße Dampferzeuger durch eine sehr einfache und kompakte und somit kostengünstig zu realisierende Konstruktion aus.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Verdampfer des ersten Zuges des Dampferzeugers eine Wasser-/Dampf-durchströmbare Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion. Diese auch als "Membranwand" bezeichnete Konstruktion ermöglicht eine effiziente Ausnutzung der maximalen Temperatur der Rauchgase, so dass eine maximale Speisewassermenge in Dampf umgesetzt werden kann.
Konstruktiv lässt sich der erfindungsgemäße Dampferzeuger beispielsweise dadurch realisieren, dass der erste und der zweite Zug des Dampferzeugers mit der dazwischen angeordneten Abscheidevorrichtung die Form eines umgedrehten U annehmen, derart, dass der erste Zug von den Rauchgasen der Rostfeuerung aufwärts durchströmt wird und der zweite Zug von den Rauchgasen abwärts durchströmt wird.

[0005] Nach dem erfindungsgemäßen Dampferzeuger ist der Ausströmbereich des zweiten Zuges über eine Rezirkulationsgasleitung mit der Brennkammer verbunden, so dass zumindest ein Teil der im zweiten Zug des Dampferzeugers abgekühlten Rauchgase als Rezirkulationsgas in die Brennkammer des ersten Zuges rückführbar ist. Dies erlaubt eine präzise Einstellung der Brennkammertemperatur und somit einen optimierten Verbrennungsprozess.
Hinsichtlich der Verbrennungsleistung des Dampferzeugers ist dieser bevorzugt derart ausgelegt, dass die Feuerungsleistung ≤ 100 MW beträgt. Oberhalb dieses Leistungsbereichs werden aus dem Stand der Technik bekannte Dampferzeuger üblicherweise mit einer Wirbelschichtfeuerung betrieben, in denen ein derartiger "Heißgas"-Zyklon zum Verfahrenskonzept gehört.
Die Rostfeuerung des Dampferzeugers wird im Betrieb mit Verbrennungsluft, bevorzugt mit primärer und sekundärer Verbrennungsluft, versorgt. Bevorzugt ist in der Verbrennungsluftzuführung für die Rostfeuerung wenigstens ein Wärmetauscher zur Vorwärmung der Verbrennungsluft über die thermische Energie des im Dampferzeuger erzeugten Dampfes und/oder des zum Dampferzeuger rückgeführten Speisewassers vorgesehen. Hierdurch wird eine weitere Effizienzsteigerung durch eine optimierte Prozesswärmeausnutzung erreicht.

[0006] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anlage zur Dampferzeugung umfassend wenigstens einen Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6. Die vorstehend genannten Vorteile gelten in analoger Weise auch für die Anlage zur Dampferzeugung.

[0007] Nach einer Ausgestaltung umfasst die Anlage eine Trocknungsvorrichtung. Mit dieser kann in optimaler Weise die Restwärme der gereinigten Rauchgase zur Trocknung von beispielsweise granularen, faserförmigen oder allgemein partikelförmigem Gut, insbesondere von gehacktem Holz, Sägespänen, Hobelspänen, Holzfasern, Tierfutter, Getreide und dgl. genutzt werden. Bevorzugt ist hierzu der Ausströmbereich des zweiten Zuges des Dampferzeugers über eine Rauchgasleitung mit der Trocknungsvorrichtung verbunden.

[0008] Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Heißgasleitung vor der Eintrittsöffnung der Trocknungsvorrichtung eine Aufgabeeinheit zur Aufgabe von festem, partikel- oder faserförmigem Brennstoff in den in die Trocknungsvorrichtung einströmenden Rauchgasstrom vorgesehen. Der in den Rauchgasstrom aufgegebene Brennstoff wird somit von diesem durch die Trocknungsvorrichtung transportiert und dabei getrocknet. Hierdurch wird die Restwärme der Rauchgase genutzt, um die in der Rostfeuerung eingesetzten Brennstoffe vorzutrocknen und somit den Energieeinsatz beim Betrieb der Anlage zur Dampferzeugung zu optimieren, da für die notwendige Trocknung des Brennstoffes keine separate Energie aufgewendet werden muss.

[0009] Praktisch umgesetzt werden kann dies dadurch, dass in Strömungsrichtung der Rauchgase gesehen hinter der Trocknungsvorrichtung eine zweite Abscheidevorrichtung, insbesondere ein Zyklon, zur Abscheidung des getrockneten Brennstoffes angeordnet ist und ferner eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, mittels derer der getrocknete Brennstoff zur Rostfeuerung des Dampferzeugers transportierbar ist. Die Fördereinrichtung kann beispielsweise als pneumatische Fördereinrichtung ausgebildet sein.

[0010] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Anlage einen Kondensator-Wärmetauscher, in welchem ein weiteres Wärmeträgermedium, insbesondere Thermalöl, erwärmt wird. Auch dies trägt zu einer optimierten Prozesswärmeausnutzung bei.

[0011] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Dampfkraftwerk umfassend wenigstens eine Dampfturbine und einen angeschlossenen Generator und eine Anlage zur Dampferzeugung nach einem der Ansprüche 7 bis 12. Für das erfindungsgemäße Dampfkraftwerk gelten die vorstehend genannten Vorteile in analoger Weise.

[0012] Nach einer Ausgestaltung umfasst die Dampfkraftanlage zusätzlich wenigstens eine Trocknungsvorrichtung von partikelförmigem Gut, insbesondere Holzfasern und -späne, wobei die wenigstens eine Trocknungsvorrichtung durch wenigstens einen mit Dampf durchströmbaren Wärmetauscher, insbesondere einen Kondensator-Wärmetauscher, beheizbar ist. Hierdurch wird die im Dampf enthaltene Wärme, beispielsweise die Restwärme des in der Turbine des Dampfkraftwerkes teilentspannten Dampfes, optimal genutzt und die Prozesseffizienz somit weiter gesteigert.

[0013] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Dampferzeuger mit ersten und zweiten Zug sowie zwischen erstem und zweitem Zug angeordnetem Zyklonabscheider in schematisierter Seitenansicht,

Fig. 2

eine Anlage zur Dampferzeugung mit einem Dampferzeuger aus Fig. 1 und

Fig. 3

ein Dampfkraftwerk mit einer Anlage zur Dampferzeugung aus Fig. 2.

[0014] Der in Fig. 1 in schematischer Form dargestellte Dampferzeuger umfasst einen ersten Zug 1 und einen zweiten Zug 2. Der erste Zug 1 umfasst eine Brennkammer 11, die ihrerseits eine Rostfeuerung 12 aufweist, und einen Verdampfer 13. Der Verdampfer 13 ist vorliegend - wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt - als eine wasser-/dampfdurchströmte Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion ausgeführt, was in Fig. 1 schematisch durch eine Mehrzahl paralleler Rohre 13a dargestellt ist. Durch die im Bereich des Verdampfers 13 aufsteigenden sehr heißen Rauchgase wird das durch die Rohre 13a strömende Speisewasser teilweise (~20%) verdampft und in eine Dampftrommel 14 geleitet, wo eine Abscheidung zwischen Wasser und Dampf erfolgt. In Fig. 1 wie auch in den Fig. 2 und 3 sind dampfdurchströmte Leitungen jeweils als gestrichelte Linien dargestellt, während die speisewasserdurchströmten Linien als durchgezogene Linien dargestellt sind.

[0015] Der zweite Zug 2 des Dampferzeugers der Fig. 1 seinerseits umfasst zwei untereinander angeordnete Dampfüberhitzer 21 sowie zwei darunter angeordnete Economiser 22. Es versteht sich, dass die Anzahl der Überhitzer 21 und Economiser 22 in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzfall variiert werden kann. In den Überhitzern 21 wird der im Verdampfer erzeugte Dampf durch die durch den zweiten Zug 2 des Dampferzeugers strömenden Rauchgase auf eine Temperatur je nach Brennstoffqualität von typischerweise 450°C - 540°C überhitzt.

[0016] Zwischen dem ersten und dem zweiten Zug 1,2 ist eine Abscheidevorrichtung für die aus dem ersten Zug 1 des Dampferzeugers ausströmenden partikelbelasteten Rauchgase angeordnet, der vorliegend als Abscheidezyklon 3 ausgebildet ist. Mithilfe des Abscheidezyklons lassen sich nicht nur grobe Partikel, sondern auch Aerosole wirksam (bis 98 %) aus den Rauchgasen entfernen, und der Zyklon hat einen positiven Effekt zum Ausbrennen von mitströmenden, unverbrannten Partikeln und von Kohlenmonoxid (CO). Hierdurch sinkt die Belastung der Wärmetauscheroberflächen der Überhitzer 21 und Economiser 22 im Betrieb deutlich, was zu einer signifikant erhöhten Standzeit der eingesetzten Komponenten führt. Ferner sinkt der Anteil von unverbranntem Brennstoff in der Asche ebenso wie die CO-Emissionen.

[0017] Wie in Fig. 1 erkennbar, ist der Abscheidezyklon 3 zwischen dem oberen Auslassende des ersten Zuges 1 und dem oberen Einlass des zweiten Zuges 2 angeordnet, so dass der erste und der zweite Zug 1,2 des Dampferzeugers mit dem dazwischen angeordneten Abscheidezyklon 3 die Form eines umgedrehten U annehmen. Entsprechend wird der erste Zug 1 von den Rauchgasen der Rostfeuerung aufwärts und der zweite Zug 2 von den Rauchgasen abwärts durchströmt.

[0018] Wie erwähnt, umfasst die Brennkammer 11 des ersten Zuges 1 eine Rostfeuerung 12 für feste Brennstoffe. Diese werden über die Leitung 7 in die Brennkammer 11 aufgegeben. Die für die Verbrennung notwendige Verbrennungsluft wird als Primärluft über eine Leitung 15 in die Brennkammer 11 unterhalb des Rostes der Rostfeuerung 12 eingeblasen und als Sekundärluft über eine Leitung 16 in die Brennkammer 11 oberhalb des Rostes eingeleitet. Wie in Fig. 1 erkennbar, sind in der Primärluftleitung 15 Wärmetauscher 15a,b vorgesehen, mittels derer die Primärluft vorgeheizt werden kann. Beispielsweise kann im Wärmetauscher 15a die Restwärmeenergie des in einem dem Dampferzeuger nachgeschalteten Dampfkraftwerk (vgl. Fig. 3) kondensierten Speisewassers genutzt werden, während im Wärmetauscher 15b die Wärmeenergie eines Teilstroms des teilentspannten Dampfes zur Erwärmung des Primärluftstromes genutzt wird. In ganz analoger Weise kann der Sekundärluftstrom über Wärmetauscher 16a,b, die wiederum durch Wasser bzw. teilentspannten Dampf gespeist werden, erwärmt werden.

[0019] Schließlich ist im ersten Zug 1 des Dampferzeugers ein (nicht im Detail dargestellter) Brenner vorgesehen, welcher im Bereich des Verdampfers 13 angeordnet ist und über die Leitung 13b mit gasförmigem Brennstoff gespeist wird. Ebenso ist eine Speisung dieses Brenners mit staubförmigem Brennstoff möglich.

[0020] Am trichterförmigen Ausgang 2a des zweiten Zuges 2 sind zwei Leitungen 23, 24 angesetzt, über welche mittels der Gebläse 23a, 24a der auf typischerweise unter 160° C abgekühlte Rauchgasstrom aus dem zweiten Zug 2 ausgeleitet werden kann. Im Einzelnen ist es möglich, einen Teil des Rauchgasstroms über die Leitung 23 als Rezirkulationsgas in die Brennkammer 11 wieder einzuleiten, um dort präzise die Verbrennungstemperatur einzustellen und insbesondere Überhitzungen zu vermeiden. Über die Leitung 24 ist es möglich, die Rauchgase weiteren Anwendungen zuzuführen, wie im Folgenden im Zusammenhang mit Fig. 2 noch im Detail beschrieben wird.

[0021] Fig. 2 zeigt eine Anlage zur Dampferzeugung in schematischer Darstellung. Diese umfasst zunächst einen Dampferzeuger, wie er vorstehend im Detail beschrieben ist. Wie in Fig. 2 erkennbar, wird der im Verdampfer 13 erzeugte Dampf zu einem Teil durch die Überhitzer 21 geleitet, vorliegend jedoch zu einem anderen Teil einem Wärmtauscher 4 zugeführt, in welchem der Dampf ein weiteres Wärmeträgermedium, insbesondere Thermalöl, erhitzt, wobei er kondensiert. Das rückströmende unter sehr hohem Druck (bsp. 90 bar) stehende Wasser wird sodann wieder der Dampftrommel 14 zugeführt.

[0022] Die über die Leitung 24 aus dem zweiten Zug 2 des Dampferzeugers ausströmenden Rauchgase durchströmen vorliegend eine Trocknungsvorrichtung 5. Vor der stirnseitigen Einlassöffnung der zylindrischen Trocknungsvorrichtung 5, wird der für die Rostfeuerung 12 vorgesehene partikelförmige Festbrennstoff über eine in Fig. 2 lediglich als Pfeil 5a dargestellte Aufgabeeinheit in den Rauchgasstrom aufgegeben, woraufhin er zusammen mit dem Rauchgasstrom die Trocknungsvorrichtung 5 durchströmt und dabei seine Restfeuchte abgibt. Nach dem Ausströmen aus der Trocknungsvorrichtung 5 gelangt der nunmehr optimal getrocknete Brennstoff zusammen mit dem Rauchgasstrom in einen weiteren Zyklonabscheider 6, wo er aus dem Rauchgasstrom abgeschieden und in einem Behälter 6a gesammelt wird. Sodann gelangt der abgeschiedene getrocknete Brennstoff mittels einer, bevorzugt pneumatischen, Förderung (Pfeil 7) zur Brennkammer 11, um dort auf den Rost der Rostfeuerung 12 aufgegeben zu werden. Mittels dieser Vortrocknung des Brennstoffes kann der Energieeinsatz beim Betrieb der Anlage zur Dampferzeugung weiter reduziert werden, da die notwendige Trocknung des Brennstoffes nicht mehr unter separatem Energieaufwand erfolgen muss, sondern unter Ausnutzung der Restwärme der Rauchgase durchgeführt wird. Die aus dem Zyklon 6 ausströmenden auf typischerweise unter 90° C abgekühlten Rauchgase werden sodann einem nasselektrostatischen Filter 8 (vgl. Fig. 3) zugeführt.

[0023] Fig. 3 zeigt ein Dampfkraftwerk unter Einsatz der vorstehend beschriebenen Anlage zur Dampferzeugung in schematischer Ansicht. Wie dargestellt, strömt der überhitzte Dampf aus den Überhitzern 21 des Dampferzeugers zu einer Dampfturbine 9, welche durch den sehr heißen Dampf (ca. 470° C, 85 bar) angetrieben wird. Die Rotationsenergie der Dampfturbine 9 wird in bekannter Weise über einen angeschlossenen Generator 9a in elektrische Energie umgewandelt. Der vollständig entspannte Nassdampf (0,2 bar, 60° C) wird einem Luftkondensator 90 zugeführt, wo er kondensiert. Anschließend gelangt das Kondensat in einen Speisewassertank 92. Parallel zum Kondensator 90 ist ein Wärmetauscher 91 angeordnet, in welchem die Restenergie des Nassdampfes an einen Warmwasserstrom (55° C) abgegeben wird. Dieser Warmwasserstrom kann zur Erwärmung der Primär- und Sekundärluft für die Rostfeuerung 12 des Dampferzeugers über die Wärmetauscher 15a, 16a dienen, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits beschrieben.

[0024] Das Speisewasser wird schließlich über Pumpen 92a zu den Economisern 22 des Dampferzeugers zurückgeführt, um von dort in den Verdampfer eingeleitet zu werden, wodurch der WasserDampf-Kreislauf geschlossen ist.

[0025] Wie in Fig. 3 ferner dargestellt, kann an der Turbine 9 ferner teilentspannter Dampf (255° C, 12 bar) entnommen werden, welcher über eine Leitung 94 den Wärmetauschern 95a, 95b weiterer Trocknungsvorrichtungen 95 (in Fig. 3 ist der Übersichtlichkeit halber nur eine dargestellt) zugeführt wird. In den Wärmetauschern der Trocknungsvorrichtungen 95 kondensiert der teilentspannte Dampf und wird anschließend über Wärmetauscher/Entspanner-Register 96,97 wieder dem Speisewassertank 12 zugeführt. Durch die Trocknungsvorrichtungen 95 strömt bevorzugt ein Förderluftstrom, welcher zu trocknendes partikelförmiges Gut durch die Trocknungsvorrichtungen 95 transportiert, wobei das getrocknete Gut anschließend einer Abscheiderkolonne 98 zugeführt wird.

[0026] Wie in Fig. 3 ebenfalls dargestellt, kann der aus den Überhitzern 21 strömende überhitzte Dampf auch unter Umgehung der Turbine 9 in die Wärmetauscher 95a,95b der Trocknungsvorrichtungen 95 geleitet werden, wobei er ein Entspannungsventil 940 passieren muss, um beispielsweise von einem Druck von 85 bar auf 12 bar entspannt zu werden. Von dem entspannten Dampf der Leitung 94 kann schließlich ein weiterer Teilstrom abgezweigt werden (nicht dargestellt), welcher zur Erwärmung des Speisewassers in einem weiteren Wärmetauscher 93 eingesetzt werden kann.

[0027] Das vorstehend beschriebene Dampfkraftwerk zeichnet sich durch eine hohe Prozesseffizienz infolge einer optimierten Ausnutzung der Prozesswärme aus. Sämtliche angegebenen Prozesskenndaten, insbesondere Druck- und Temperaturangaben, sind dabei jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Es versteht sich, dass auch andere Parameterbereiche gewählt werden können, um die beschriebenen Vorteile zu erzielen.

Ansprüche

1. Dampferzeuger umfassend einen ersten Zug (1) mit einer Brennkammer (11) und einem Verdampfer (13) und wenigstens einen zweiten Zug (2) mit wenigstens einem Wärmetauscher, insbesondere einem Verdampfer, Überhitzer (21), Luftvorwärmer und/oder einem Economiser (22), wobei die Brennkammer (11) eine Rostfeuerung (12) umfasst und zwischen dem ersten und dem wenigstens einen zweiten Zug (1,2) eine Abscheidevorrichtung (3), insbesondere ein Zyklon, zur Abscheidung von Partikeln und Aerosolen angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmbereich des zweiten Zuges (1) über eine Rezirkulationsgasleitung (23) mit der Brennkammer (11) verbunden ist, so dass zumindest ein Teil der im zweiten Zug (2) des Dampferzeugers abgekühlten Rauchgase als Rezirkulationsgas in die Brennkammer (11) des ersten Zuges (1) rückführbar ist.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (13) des ersten Zuges (1) des Dampferzeugers eine Wasser-/Dampf-durchströmbare Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion (13) umfasst.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Zug (1,2) des Dampferzeugers mit der dazwischen angeordneten Abscheidevorrichtung (3) die Form eines umgedrehten U annehmen, derart, dass der erste Zug (1) von den Rauchgasen der Rostfeuerung (12) aufwärts durchströmt wird und der zweite Zug (2) von den Rauchgasen abwärts durchströmt wird.

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbrennungsluftzuführung (15,16) für die Rostfeuerung (12) des Dampferzeugers wenigstens ein Wärmetauscher (15a,15b,16a,16b) zur Vorwärmung der Verbrennungsluft über die thermische Energie des im Dampferzeuger erzeugten Dampfes und/oder des zum Dampferzeugers rückgeführten Speisewassers vorgesehen ist.

5. Anlage zur Dampferzeugung umfassend wenigstens einen Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

6. Anlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Trocknungsvorrichtung (5) umfasst.

7. Anlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmbereich (2a) des zweiten Zuges (2) des Dampferzeugers über eine Rauchgasleitung (24) mit der Trocknungsvorrichtung (5) verbunden ist.

8. Anlage nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass an der Heißgasleitung vor der Eintrittsöffnung der Trocknungsvorrichtung (5) eine Aufgabeeinheit (5a) zur Aufgabe von festem, partikel- oder faserförmigem Brennstoff in den in die Trocknungsvorrichtung (5) einströmenden Rauchgasstrom vorgesehen ist.

9. Anlage nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Trocknungsvorrichtung (5) eine zweite Abscheidevorrichtung (6), insbesondere ein Zyklon, zur Abscheidung des getrockneten Brennstoffes angeordnet ist und ferner eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, mittels derer der getrocknete Brennstoff zur Rostfeuerung des Dampferzeugers transportierbar ist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage einen Kondensator-Wärmetauscher (4) umfasst, in welchem ein weiteres Wärmeträgermedium, insbesondere Thermalöl, erwärmt wird.

11. Dampfkraftwerk umfassend wenigstens eine Dampfturbine (9) und einen angeschlossenen Generator (9a) und eine Anlage zur Dampferzeugung nach einem der Ansprüche 5 bis 10.

12. Dampfkraftanlage nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfkraftanlage zusätzlich wenigstens eine Trocknungsvorrichtung (95) von partikelförmigem Gut, insbesondere Holzfasern und -späne umfasst, wobei die wenigstens eine Trocknungsvorrichtung (95) durch wenigstens einen mit Dampf durchströmbaren Wärmetauscher (95a,95b), insbesondere einen Kondensator-Wärmetauscher, beheizbar ist.

Claims

1. Steam generator comprising a first flue (1) with a combustion chamber (11) and a vaporiser (13) and at least one second flue (2) with at least one heat exchanger, in particular a vaporiser, superheater (21), air pre-heater and/or an economiser (22), wherein the combustion chamber (11) has a grate stoker furnace (12) and a separation device (3), in particular a cyclone is arranged between the first and the at least one second flue (1, 2) to separate particles and aerosols, characterised in that the outflow region of the second flue (1) is connected to the combustion chamber (11) via a recirculating gas line (23) such that at least one part of the flue gas cooled in the second flue (2) of the steam generate can be fed back into the combustion chamber (11) of the first flue (1) as recirculation gas.

2. Steam generator according to Claim 1, characterised in that the vaporiser (13) of the first flue (1) of the steam generator has a tube-web-tube construction (13) through which water/steam can flow.

3. Steam generator according to Claim 1 or 2, characterised in that the first and second flue (1, 2) of the steam generator adopt the shape of a rotated U with the separation device (3) arranged therebetween such that the flue gases from the grate stoker furnace (12) flow upwards through the first flue (1) and the flue gases flow downwards through the second flue (2).

4. Steam generator according to any one of Claims 1 to 3, characterised in that at least one heat exchanger (15a, 15b, 16a, 16b) is provided in the combustion air supply line (15, 16) for the grate stoker furnace (12) of the steam generator to pre-heat the combustion air via the thermal energy of the steam generated in the steam generator and/or of the feed water fed back to the steam generator.

5. Unit for generating steam comprising at least one steam generator according to any one of Claims 1 to 4.

6. Unit according to Claim 5, characterised in that the unit has a drying device (5).

7. Unit according to Claim 6, characterised in that the outflow region (2a) of the second flue (2) of the steam generator is connected to the drying device (5) via a flue gas line (24).

8. Unit according to Claim 7, characterised in that a feeding unit (5a) is provided at the hot gas line before the inlet opening of the drying device (5) to feed solid, particle or fibre-shaped fuel into the flue gas flow flowing into the drying device (5).

9. Unit according to Claim 8, characterised in that a second separation device (6), in particular a cyclone, is arranged behind the drying device (5) to separate the dried fuel and a delivery device is also provided by means of which the dried fuel can be transported to the grate stoker furnace of the steam generator.

10. Unit according to any one of Claims 5 to 9, characterised in that the unit has a condenser/heat exchanger (4) in which an additional heat-carrying medium, in particular thermal oil, is heated.

11. Steam power plant comprising at least one steam turbine (9) and a connected generator (9a) and a unit for generating steam according to any one of Claims 5 to 10.

12. Steam power plant according to Claim 11, characterised in that the steam power plant also has at least one drying device (95) for particle-shaped products, in particular wood fibres and shaving, wherein the at least one drying device (95) can be heated by at least one heat exchanger (95a, 95b) through which steam can flow, in particular a condenser/heat exchanger.

Revendications

1. Générateur de vapeur comportant un premier carneau (1) pourvu d'une chambre à combustion (11) et d'un évaporateur (13) et au moins un deuxième carneau (2) avec au moins un échangeur thermique, en particulier un évaporateur, un surchauffeur (21), un préchauffeur d'air et/ou un économiseur (22), où la chambre à combustion (11) comporte un feu à grille (12) et entre le premier et le au moins deuxième carneau (1, 2) est agencé un dispositif séparateur (3), en particulier un cyclone pour la séparation de particules et aérosols, caractérisé en ce que la zone d'écoulement du deuxième carneau (1) est reliée à l'aide d'une conduite de gaz de recirculation (23) à la chambre à combustion (11), de sorte qu'au moins une partie des gaz de fumée refroidis dans le deuxième carneau (2) du générateur de vapeur est susceptible de pouvoir être amenée en tant que gaz de recirculation dans la chambre à combustion (11) du premier carneau (1).

2. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaporateur (13) du premier carneau (1) du générateur de vapeur comporte une construction de type tube-traverse-tube pouvant être parcourue par l'eau/la vapeur (13).

3. Générateur de vapeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier et le deuxième carneaux (1, 2) du générateur de vapeur muni du dispositif séparateur (3) agencé entre eux prenne la forme d'un U inversé, de telle sorte que le premier carneau (1) est traversé vers le haut par les gaz de fumée du feu à grille (12) et le deuxième carneau (2) est traversé vers le bas par les gaz de fumée.

4. Générateur de vapeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on prévoit dans l'alimentation d'air de combustion (15, 16) pour le feu à grille (12) du générateur de vapeur au moins un échangeur thermique (15a, 15b, 16a, 16b) pour le préchauffage de l'air de combustion à l'aide de l'énergie thermique de la vapeur générée dans le générateur de vapeur et/ou de l'eau d'alimentation reconduite au générateur de vapeur.

5. Installation de génération de vapeur comportant au moins un générateur de vapeur selon l'une des revendications 1 à 4.

6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'installation comporte un dispositif de séchage (5).

7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la zone d'écoulement (2a) du deuxième carneau (2) du générateur de vapeur est reliée à l'aide d'une conduite de gaz de fumée (24) au dispositif se séchage (5).

8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'on prévoit sur la conduite de gaz chaud devant l'orifice d'entrée du dispositif de séchage (5) une unité d'alimentation (5a) pour l'alimentation de combustible sous forme solide, ou en forme de fibres ou particules dans le courant de gaz de fumée s'écoulant dans le dispositif de séchage (5).

9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'en aval du dispositif de séchage (5) est agencé un deuxième dispositif séparateur (6), en particulier un cyclone, pour la séparation d'un produit combustible séché et que l'on prévoit en outre un dispositif de transport à l'aide duquel le produit combustible séché est susceptible de pouvoir être transporté vers le feu à grille du générateur de vapeur.

10. Installation selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que l'installation comporte un condensateur-échangeur de chaleur (4), dans lequel un autre fluide caloporteur, en particulier de l'huile thermique, est réchauffé.

11. Centrale thermique comportant au moins une turbine à vapeur (9) et un générateur raccordé (9a) et une installation de génération de vapeur selon l'une des revendications 5 à 10.

12. Installation motrice à vapeur selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'installation motrice à vapeur comporte en outre au moins un dispositif de séchage (95) de matière particulaire, en particulier des fibres ou copeaux de bois, où le au moins un dispositif de séchage (95) peut être chauffé à l'aide d'au moins un échangeur de chaleur (95a, 95b) pouvant être traversé par la vapeur, en particulier un condensateur-échangeur de chaleur.

Zeichnung