Dampferzeugung

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.