Dampferzeuger

Erzeugung von Dampf im Dampfkessel

Bildbeschreibung:

In Abhängigkeit von der Nutzung wird in einem Dampfkessel Sattdampf oder Heißdampf erzeugt. Die Dampferzeuger sind im Heizkraftwerk Pforzheim als so genannte Naturumlaufkessel gebaut.

Das nebenstehende Modell zeigt den Steinkohlebefeuerten Wirbelschichtkessel, welchr als Naturumlauf-Dampferzeuger konzipiert ist:

  • 90 t/h Frischdampfmenge
  • 143 bar Frischdampfdruck
  • 234° C Speisewassertemperatur

Details Dampfkessel

Der Naturumlaufkessel besitzt eine Trommel (3), in der Wasser unter Sattdampfbedingungen vorliegt. Sie liegt oberhalb des Brennraums (b) und von ihr gehen die Fallrohre (4) und Steigrohre (6) ab. Die Trommel wird von der Speisepumpe über die Speisewasserleitung (1) mit Speisewasser befüllt. Das Wasser wird durch den Economiser (Speisewasservorwärmer) (2) geleitet, um das Wasser vorzuwärmen und den Wärmeinhalt des Rauchgases besser zu nutzen. Auf der Sohle der Trommel sind Fallrohre (4) eingesetzt, die das Wasser   zu den unten liegenden Verteilersammlern (5) leitet. Die Fallrohre sind unbeheizt und liegen ausserhalb des Brennraumes (b).

Der Verteilersammler (5) hat die Aufgabe, eine gleichmäßige Verteilung des zugeführten Wassers auf die Steigrohre (6) zu gewährleisten Entsprechend der statischen Säule in den Fallrohren vom Wasserstand der Trommel aus gerechnet, liegt der Zustand des Wassers etwas unter der Sattdampfkurve, so dass in dem Wasser der Fallrohre keine Wasserdampfblasen enthalten sind. Von den unten liegenden Verteileinrichtungen wird das Wasser zu den Verdampferheizflächen geleitet.  Diese bilden die aus aneinandergeschweißten Rohren (Memranwänden) die Rohrwände des Kessels.

Durch die Strahlung und Konvektion der Rauchgase wird das Wasser bis zur Sattdampftemperatur erhitzt und teilweise verdampft. Die Dichte des heißeren Wasser-Dampf-Gemisch in den beheizten Rohren ist deutlich geringer als die Dichte in den Fallrohren, so dass in dem beheizten Teil eine zur Trommel gerichtete Strömung initiiert wird. Die Steigrohre münden am oberen Ende in die Trommel, damit ist der Kreislauf geschlossen. Die Trommel, hat folgende Funktionen:

  • Ausgleich kurzzeitiger Schwankungen in der Dampferzeugung,
  • Erreichen einer möglichst langen Absinkdauer, wenn Speiseeinrichtungen ausfallen,
  • Trennung der Dampfes und Abscheiden von Flüssigkeitstropfen an Spritzblechen und Metalldrahteinlagen,
  • Einbauort der sicherheitstechnischen Kesselausrüstung auf der Wasserseite (Trommelsicherheitsventil, Wasserstandbegrenzer, Druckbegrenzer, Wasserstandglas).

Schema Naturumlauf-Dampferzeuger

Erklärung

a: Rauchgaskanal
b: Brennraum
c: Rauchgasreinigung

Erklärung

1: Speisewasserbehälter
2: Economiser
3: Trommel
4: Fallrohre
5: Verteilersammler
6: Steigrohre
7: Überhitzer
8: Turbine

Verfahrensschema eines Dampferzeugers

Erklärung

1: Asche, Sand
2: Kohle
3: Kalkstein
4: Aschekühler
5: Aschekühlergebläse
6: Förderluftgebläse
7: Frischluftgebläse
8: Röhren-Luvo

Erklärung

  9: Primärluftgebläse
10: Abgas-Rückführgebläse
11: Gewebefilter
12: Abgas/Heißwasser Wärmetauscher
13: Saugzugebläse
14: Kamin
15: Aschebunker
16: Fernwärmenetz

Begriffserklärung Überhitzer

Beim Überhitzer wird der Wasserdampf über seine Verdampfungstemperatur hinaus weiter erhitzt wird. Diesen Dampf nennt man überhitzten Dampf oder Heißdampf oder Frischdampf. Die Dampftemperatur liegt oberhalb der Sättigungstemperatur.

Im Falle von Wasserdampf mit einem Druck von 1,013 bar ist der Dampf dann überhitzt, wenn seine Temperatur über dem atmosphärischen Siedepunkt liegt, also über 100°C.

Warum werden Kesselanlagen mit Überhitzern ausgerüstet?

Kesselanlagen werden mit Überhitzern ausgerüstet, wenn Dampfturbinen angetrieben werden. Die Überhitzung dient der Erhöhung des Anlagenwirkungsgrad und bei dem Betrieb von Dampfturbinen ist sie erforderlich, da größere Mengen kondensierter Flüssigkeitstropfen die Turbinenschaufeln schädigen..

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