Прямоточный парогенератор, работающий на ископаемом топливе

 

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в прямоточных парогенераторах, содержащих камеру сгорания с испарительными трубами для ископаемого топлива, к которой на стороне топочного газа через горизонтальный газоход подключен вертикальный газоход. При эксплуатации прямоточного парогенератора разницы температуры в соединительном участке, который охватывает выходную область камеры сгорания и входную область горизонтального газохода, должны поддерживаться особенно малыми. Для этого из множества выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой испарительных труб несколько испарительных труб проходит на соединительном участке в виде петли. Такое выполнение позволяет выравнить разность температур испарительных труб, возникающую при эксплуатации парогенератора. 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к прямоточному парогенератору, который содержит камеру сгорания для ископаемого топлива, к которой на стороне топочного газа через горизонтальный газоход подключен вертикальный газоход, причем ограждающие стенки камеры сгорания выполнены из газонепроницаемо соединенных друг с другом посредством сварки, вертикально расположенных испарительных труб.

В электростанции с парогенератором энергосодержание топлива используют для испарения текучей среды в парогенераторе. При этом текучая среда циркулирует обычно в испарительном контуре. Пар, находящийся в парогенераторе, может быть в дальнейшем предназначен, например, для привода паровой турбины и/или для подключенного внешнего процесса. Если пар приводит в действие паровую турбину, то через вал паровой турбины обычным образом приводится в действие генератор или рабочая машина. В случае генератора выработанный генератором ток может быть предусмотрен для запитывания в объединенную электросеть и/или автономную электросеть.

Парогенератор при этом может быть выполнен в виде прямоточного парогенератора. Прямоточный парогенератор известен из статьи J.Franke, W.Koehler и Е.Wittchow "Концепции испарителей для парогенераторов Бенсона", опубликованной в VGB Kraftwerkstechnik 73 (1993), № 4, с. 352-360. В прямоточном парогенераторе нагрев парогенераторных труб, предусмотренных в качестве испарительных труб, приводит к испарению текучей среды в парогенераторных трубах за один проход.

Прямоточные парогенераторы выполняют обычно с камерой сгорания в вертикальной конструкции. Это означает, что камера сгорания рассчитана на протекание нагревающей среды или топочного газа в примерно вертикальном направлении. При этом к камере сгорания на стороне топочного газа может быть подключен горизонтальный газоход, причем при переходе от камеры сгорания в горизонтальный газоход происходит отклонение потока топочного газа в приблизительно горизонтальное направление потока. Подобные камеры сгорания, однако, вследствие обусловленных температурой изменений длины камеры сгорания требуют каркаса, на котором подвешивают камеру сгорания. Это обуславливает значительные технические затраты при изготовлении и монтаже прямоточного парогенератора, которые тем больше, чем больше габаритная высота прямоточного парогенератора. Это имеет место, в частности, в случае прямоточных парогенераторов, рассчитанных на паропроизводительность больше чем 80 кг/с при полной нагрузке.

Прямоточный парогенератор не подлежит никакому ограничению давления так, что возможными являются давления свежего пара значительно выше критического давления воды (P_krit=221 бар), где имеется еще только малое отличие плотности между средой, подобной жидкости, и средой, подобной пару. Высокое давление свежего пара является благоприятным для достижения высокого теплового коэффициента полезного действия и тем самым низких эмиссии СO₂ электростанции, работающей на ископаемом топливе, которая, например, может сжигать в качестве топлива каменный уголь или также бурый уголь в твердом виде.

Особой проблемой поэтому является расчет параметров ограждающей стенки газохода или камеры сгорания прямоточного парогенератора относительно появляющихся там температур трубной стенки или материала. В подкритичной области давлений до порядка 200 бар температура ограждающей стенки камеры сгорания в основном определяется высотой температуры насыщения воды, если должно обеспечиваться смачивание внутренней поверхности испарительных труб. Это достигается, например, посредством использования испарительных труб, которые имеют на своей внутренней стороне поверхностную структуру. Возможными являются, в частности, испарительные трубы с внутренним оребрением, применение которых в прямоточном парогенераторе известно, например, из вышецитированной статьи. Эти так называемые ребристые трубы, то есть трубы с ребристой внутренней поверхностью, имеют особенно хорошую теплопередачу от внутренней стенки трубы к текучей среде.

Согласно опыту оказывается неизбежным, что при эксплуатации прямоточного парогенератора появляются тепловые напряжения между соседними стенками труб различной температуры, если они сварены между собой. Это имеет место, в частности, на соединительном участке камеры сгорания с подключенным после нее горизонтальным газоходом, то есть между испарительными трубами выходной области камеры сгорания и парогенераторными трубами входной области горизонтального газохода. За счет этих тепловых напряжений может заметно сокращаться срок службы прямоточного парогенератора, а в экстремальном случае могут появляться даже разрывы труб.

В основе изобретения поэтому лежит задача создания работающего на ископаемом топливе прямоточного парогенератора вышеназванного вида, который требует особенно малых затрат на изготовление и монтаж и при эксплуатации которого, кроме того, разности температур на соединении камеры сгорания с подключенным после нее горизонтальным газоходом удерживаются малыми. Это должно иметь место, в частности, для непосредственно или косвенно соседних испарительных труб камеры сгорания и парогенераторных труб подключенного после камеры сгорания горизонтального газохода.

Эта задача решается согласно изобретению за счет того, что прямоточный парогенератор содержит камеру сгорания с несколькими расположенными по высоте горизонтального газохода горелками, причем множество испарительных труб, соответственно выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой, и причем на соединительном участке, который охватывает выходную область 34 камеры 4 сгорания и входную область 32 горизонтального газохода 6, несколько выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой S испарительных труб 10, 50, 52 проходят в виде петли.

При создании изобретения исходят из того, что выполняемый с особенно малыми затратами на изготовление и монтаж прямоточный парогенератор должен иметь реализуемую простыми средствами подвешивающуюся конструкцию. Подлежащий изготовлению со сравнительно малыми техническими затратами каркас для подвески камеры сгорания может при этом сочетаться с особенно малой габаритной высотой прямоточного парогенератора. Особенно малая габаритная высота прямоточного парогенератора достигается посредством того, что камера сгорания выполнена как горизонтальная конструкция. Для этого горелки расположены в стенке камеры сгорания на высоте горизонтального газохода. Тем самым при эксплуатации прямоточного парогенератора топочный газ направляется через камеру сгорания в приблизительно горизонтальном главном направлении потока.

При эксплуатации прямоточного парогенератора с горизонтальной камерой сгорания, кроме того, разности температур в соединении камеры сгорания с горизонтальным газоходом должны быть особенно малыми, чтобы надежно избежать явлений усталости материала вследствие тепловых напряжений. Эти разности температур должны быть особенно малыми, в частности, между непосредственно или косвенно соседними испарительными трубами камеры сгорания и парогенераторными трубами горизонтального газохода с тем, чтобы в выходной области камеры сгорания и во входной области горизонтального газохода особенно надежно избежать явлений усталости материала вследствие тепловых напряжений.

Нагруженный текучей средой входной участок испарительных труб при эксплуатации прямоточного парогенератора имеет, однако, сравнительно меньшую температуру, чем входной участок парогенераторных труб подключенного после камеры сгорания горизонтального газохода. В испарительные трубы поступает сравнительно холодная текучая среда в противоположность к горячей текучей среде, которая поступает в парогенераторные трубы горизонтального газохода. Таким образом испарительные трубы на входном участке при эксплуатации прямоточного парогенератора являются более холодными, чем парогенераторные трубы на входном участке горизонтального газохода. Тем самым следует ожидать на соединении между камерой сгорания и горизонтальным газоходом явлений усталости материала вследствие тепловых напряжений.

Однако если во входной участок испарительных труб камеры сгорания поступает не холодная, а подогретая текучая среда, то температурная разница между входным участком испарительных труб и входным участком парогенераторных труб оказывается не такой большой, как это имело бы место при поступлении в испарительные трубы холодной текучей среды. То есть если текучую среду направляют сначала в первой испарительной трубе, которая расположена дальше от соединения камеры сгорания с горизонтальным газоходом, чем вторая испарительная труба, и затем вводят в эту вторую испарительную трубу, то при эксплуатации прямоточного парогенератора во вторую испарительную трубу поступает подогретая за счет нагревания текучая среда. Сложное соединение между первой и второй испарительной трубой может быть исключено, если испарительная труба имеет вход для текучей среды посредине ограждающей стенки камеры сгорания. Так как тогда эта испарительная труба может проходить в камере сгорания сначала сверху вниз и затем снизу вверх. Тем самым при эксплуатации прямоточного парогенератора за счет нагревания происходит подогрев текучей среды в ведущем сверху вниз участке испарительной трубы перед тем, как текучая среда поступит в так называемый входной участок испарительных труб из нижней области камеры сгорания. Особенно благоприятным при этом является, если некоторое количество параллельно нагружаемых текучей средой испарительных труб расположено в соответствующей ограждающей стенке камеры сгорания петлеобразно.

Боковые стенки горизонтального газохода и/или вертикального газохода выполнены предпочтительным образом из газонепроницаемых соединенных друг с другом посредством сварки, вертикально расположенных, соответственно выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой парогенераторных труб.

Предпочтительным образом перед несколькими параллельно включенными испарительными трубами камеры сгорания включена общая система впускного коллектора и после них общая система выпускного коллектора для текучей среды. Выполненный таким образом прямоточный парогенератор позволяет надежно выравнивать давление между несколькими выполненными параллельными с возможностью нагрузки текучей средой испарительных труб так, что соответственно все параллельно включенные испарительные трубы между общей системой впускного коллектора и общей системой выпускного коллектора имеют одинаковую общую потерю давления. Это означает, что в случае более нагретой испарительной трубы по сравнению с менее нагретой испарительной трубой расход должен увеличиваться. Это справедливо также для выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой парогенераторных труб горизонтального газохода или вертикального газохода, перед которыми предпочтительно включена общая система впускного коллектора для текучей среды и после которых включена общая система выпускного коллектора для текучей среды.

Испарительные трубы торцевой стенки камеры сгорания предпочтительно выполнены параллельными с возможностью нагрузки текучей средой и включены на стороне текучей среды перед испарительными трубами ограждающей стенки, которые образуют ограждающие стенки камеры сгорания. За счет этого достигается особенно благоприятное охлаждение сильно нагретой торцевой стенки камеры сгорания.

В дальнейшей предпочтительной форме выполнения изобретения внутренний диаметр трубы нескольких испарительных труб камеры сгорания выбран в зависимости от соответствующего положения испарительных труб в камере сгорания. Таким образом испарительные трубы в камере сгорания являются согласуемыми с задаваемым на стороне топочного газа профилем нагрева. С обусловленным за счет этого влиянием на обтекание испарительных труб особенно надежно поддерживаются малыми разности температур текучей среды на выходе из испарительных труб камеры сгорания.

Для особенно хорошей теплопередачи от камеры сгорания на направляемую в испарительных трубах текучую среду, несколько испарительных труб предпочтительным образом имеет соответственно на своих внутренних сторонах образующие многозаходную резьбу ребра. При этом предпочтительно угол подъема α между перпендикулярной к оси трубы плоскостью и боковыми поверхностями расположенных на внутренней стороне трубы ребер является меньше 60°, предпочтительно меньше 55°.

В обогреваемой, выполненной в виде испарительной трубы без внутреннего оребрения, так называемой гладкой трубе, а именно, начиная с определенного паросодержания, необходимое для хорошей теплопередачи смачивание стенки трубы не может больше поддерживаться. При отсутствии смачивания местами может использоваться сухая стенка трубы. Переход к подобной сухой стенке трубы приводит к так называемому кризису теплопередачи с ухудшенными характеристиками теплопередачи так, что в общем температуры стенки трубы в этом месте особенно сильно возрастают. В испарительной трубе с внутренним оребрением, однако, по сравнению с гладкой трубой этот кризис теплопередачи наступает только при массовом паросодержании более 0,9, то есть незадолго перед концом испарения. Это можно объяснить завихрением, которое претерпевает поток за счет спиралеобразных ребер. Вследствие различной центробежной силы составляющие воды и пара разделяются и транспортируются к стенке трубы. За счет этого смачивание стенки трубы сохраняется до высокого паросодержания так, что в месте кризиса теплопередачи уже имеют место высокие скорости потока. Это обуславливает, несмотря на кризис теплопередачи, относительно хороший теплопереход и, как следствие, низкие температуры стенки трубы.

Некоторое количество испарительных труб камеры сгорания содержит предпочтительным образом средства для уменьшения расхода текучей среды. При этом оказывается особенно выгодным, если эти средства выполнены в виде дроссельных устройств. Дроссельные устройства могут быть, например, встроенными в испарительные трубы деталями, которые уменьшают в одном месте внутри соответствующей испарительной трубы внутренний диаметр трубы. При этом средства для уменьшения расхода оказались благоприятными также в охватывающей несколько параллельных трубопроводов системе трубопроводов, через которую к испарительным трубам камеры сгорания является подводимой текучая среда. При этом система трубопроводов может быть включена также перед системой впускного коллектора выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой испарительных труб. В одном трубопроводе или в нескольких трубопроводах системы трубопроводов при этом могут быть предусмотрены, например, дроссельные арматуры. Такими средствами для уменьшения расхода текучей среды через испарительные трубы можно производить согласование расхода текучей среды через отдельные испарительные трубы с их соответствующим нагреванием в камере сгорания. За счет этого дополнительно разности температур текучей среды на выходе испарительных труб особенно надежно удерживаются особенно малыми.

Соседние испарительные трубы или соответственно парогенераторные трубы предпочтительным образом газонепроницаемо соединены друг с другом посредством сварки на своих продольных сторонах через металлические ленты, так называемые плавники. Эти плавники могут быть жестко соединены с трубами уже в процессе изготовления труб и образовывать с ними один узел. Этот узел, образованный из трубы и плавников обозначается так же, как плавниковая труба.

Ширина плавников оказывает воздействие на ввод тепла в испарительные или соответственно парогенераторные трубы. Поэтому ширина плавников предпочтительным образом в зависимости от положения соответствующих испарительных или соответственно парогенераторных труб в прямоточном парогенераторе согласована с задаваемым на стороне топочного газа профилем нагрева. В качестве профиля нагрева при этом может быть задан типичный профиль нагрева, определенный из опытных значений, или также грубая оценка, как, например, ступенчатый профиль нагрева. Посредством подходящим образом выбранных ширин плавников также при сильно неоднородном нагреве различных испарительных или соответственно парогенераторных труб является достижимым ввод тепла во все испарительные или, соответственно, парогенераторные трубы таким образом, что разности температур текучей среды на выходе из испарительных или соответственно парогенераторных труб удерживаются особенно малыми. Таким образом надежно предупреждают явления преждевременной усталости материалов как следствие тепловых напряжений. За счет этого прямоточный парогенератор имеет особенно большой срок службы.

В горизонтальном газоходе предпочтительно расположено некоторое количество пароперегревательных поверхностей нагрева, которые расположены приблизительно перпендикулярно к главному направлению потока топочного газа и трубы которых для протекания текучей среды включены параллельно. Эти расположенные в подвешенной конструкции пароперегревательные поверхности нагрева, обозначаемые так же, как ширмовые поверхности нагрева, в преобладающей степени нагреваются конвективно и на стороне текучей среды включены после испарительных труб камеры сгорания. За счет этого обеспечено особенно выгодное использование теплоты топочного газа.

Предпочтительным образом вертикальный газоход содержит несколько конвективных поверхностей нагрева, которые образованы из расположенных приблизительно перпендикулярно к главному направлению потока топочного газа труб. Эти трубы конвективной поверхности нагрева включены параллельно для обтекания текучей средой. Также и эти конвективные поверхности нагрева в преобладающей степени обогреваются конвективно.

Далее для обеспечения особенно полного использования теплоты топочного газа, вертикальный газоход предпочтительным образом содержит экономайзер.

Предпочтительным образом горелки расположены на торцевой стенке камеры сгорания, то есть на той боковой стенке камеры сгорания, которая противоположна выпускному отверстию к горизонтальному газоходу. Выполненный таким образом прямоточный парогенератор является особенно простым образом согласуемым с длиной выгорания ископаемого топлива. Под длиной выгорания ископаемого топлива при этом следует понимать скорость топочного газа в горизонтальном направлении при определенной средней температуре топочного газа, умноженную на время выгорания t_A пламени ископаемого топлива. Максимальная длина выгорания для соответствующего прямоточного парогенератора реализуется при этом при паропроизводительности М при полной нагрузке прямоточного парогенератора, так называемом режиме полной нагрузки. Время выгорания t_a пламени ископаемого топлива в свою очередь является временем, которое необходимо, например, частице угольной пыли среднего размера для полного выгорания при определенной средней температуре топочного газа.

Предпочтительным является то, что нижняя область камеры сгорания выполнена в виде воронки. Таким образом можно особенно легко отводить золу, скапливающуюся при эксплуатации прямоточного парогенератора, например, в устройство удаления золы, расположенное под воронкой. В случае ископаемого топлива при этом может идти речь об угле в твердом виде.

Для поддержания особенно малыми повреждений материала и нежелательного загрязнения горизонтального газохода, например, вследствие заноса расплавленной золы высокой температуры, определенная расстоянием от торцевой стенки до входной области горизонтального газохода длина камеры сгорания предпочтительным образом, по меньшей мере, равна длине выгорания ископаемого топлива в режиме полной нагрузки прямоточного парогенератора. Эта горизонтальная длина камеры сгорания будет составлять в общем, по меньшей мере, 80% высоты камеры сгорания, измеренной от верхнего края воронки, если нижняя область камеры сгорания выполнена в виде воронки, до крышки камеры сгорания.

Длина L (указанная в м) камеры сгорания для особенно благоприятного использования теплоты сгорания ископаемого топлива, выбрана предпочтительным образом в качестве функции паропроизводительности М (указанной в кг/с) прямоточного парогенератора при полной нагрузке, времени выгорания t_A, (указанного в с) пламени ископаемого топлива и выходной температуры Т_вRк (указанной в °С) топочного газа из камеры сгорания. При этом при данной паропроизводительности М прямоточного парогенератора при полной нагрузке для длины L камеры сгорания приближенно справедливо большее значение обеих функций (1) и (2):

L(M, t_A) = (C₁ + C₂ · M) · t_A, (1)

L(M, Т_вRк) = (C_{3 ·} Т_вRк + C₄)M + C₅(Т_вRк)² + C_{6 ·} Т_вRк + C₇, (2)

где C₁ = 8 м/с, С₂ = 0,0057 м/кг, С₃ = -1,905 · 10^-4(м · с)/(кг · °С), С₄ = 0,286(c · м)/кг, С₅ = 3 · 10^-4 м/(°С)², С₆ = -0,842 м/°С, С₇ = 603,41 м.

Под словом "приближенно" при этом следует понимать допустимое отклонение длины L камеры сгорания от определенного соответствующей функцией значения на +20%/-10%.

Достигаемые посредством изобретения преимущества состоят, в частности, в том, что за счет петлеобразного прохождения некоторых испарительных труб в ограждающей стенке камеры сгорания разности температур в непосредственном окружении соединения камеры сгорания с горизонтальным газоходом при эксплуатации прямоточного парогенератора оказываются особенно малыми. Вызванные разностями температур между непосредственно соседними испарительными трубами камеры сгорания и парогенераторными трубами горизонтального газохода тепловые напряжения на соединение камеры сгорания с горизонтальным газоходом остаются поэтому при эксплуатации прямоточного парогенератора значительно ниже значений, при которых имеет место, например, опасность разрыва труб. Таким образом является возможным использование горизонтальной камеры сгорания в прямоточном парогенераторе также со сравнительно большим сроком службы. За счет расчета камеры сгорания для примерно горизонтального главного направления потока топочного газа, кроме того получается особенно компактная конструкция прямоточного парогенератора. Это позволяет использовать при встраивании прямоточного парогенератора в электростанцию особенно короткие соединительные трубы от прямоточного парогенератора к паровой турбине.

Пример выполнения изобретения поясняется более подробно с помощью чертежей, на которых схематично изображено:

фиг.1 - прямоточный парогенератор, работающий на ископаемом топливе, в виде конструкции с двумя газоходами в виде сбоку;

фиг.2 - продольное сечение через отдельную испарительную трубу;

фиг.3 - систему координат с кривыми K₁-K_6;

фиг.4 - соединительный участок камеры сгорания с горизонтальным газоходом;

фиг.5 - соединительный участок камеры сгорания с горизонтальным газоходом;

фиг.6 - система координат с кривыми U₁-U₄.

Соответствующие друг другу детали на всех чертежах снабжены одинаковыми ссылочными позициями.

Работающий на ископаемом топливе прямоточный парогенератор 2 согласно фиг.1 относится к не представленной более подробно электростанции, которая содержит также паротурбинную установку. При этом прямоточный парогенератор 2 рассчитан на паропроизводительность при полной нагрузке по меньшей мере 80 кг/с. Произведенный в прямоточном парогенераторе 2 пар используют при этом для привода паровой турбины, которая со своей стороны приводит в действие генератор для выработки электроэнергии. Выработанный генератором ток при этом предусмотрен для запитывания в объединенную электросеть и/или автономную электросеть.

Работающий на ископаемом топливе прямоточный парогенератор 2 содержит выполненную в горизонтальной конструкции камеру 4 сгорания, к которой на стороне топочного газа через горизонтальный газоход 6 подключен вертикальный газоход 8. Нижняя область камеры 4 сгорания образована воронкой 5 с верхним краем соответственно вспомогательной линии с конечными точками Х и Y. Через воронку 5 при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 зола ископаемого топлива В может отводиться в расположенное под ней устройство 7 удаления золы. Ограждающие стенки 9 камеры 4 сгорания образованы из газонепроницаемо соединенных друг с другом посредством сварки, вертикально расположенных испарительных труб 10, некоторое количество N которых выполнено параллельными с возможностью нагрузки текучей средой S. При этом ограждающая стенка 9 камеры 4 сгорания является торцевой стенкой 11. Дополнительно также боковые стенки 12 горизонтального газохода 6 или соответственно 14 вертикального газохода 8 образованы из газонепроницаемо соединенных друг с другом посредством сварки, вертикально расположенных парогенераторных труб 16 или соответственно 17. При этом некоторое количество парогенераторных труб 16 или соответственно 17 также являются соответственно параллельными с возможностью нагрузки текучей средой S.

Перед некоторым количеством испарительных труб 10 камеры 4 сгорания на стороне текучей среды подключена система впускного коллектора 18 для текучей среды S и после них система выпускного коллектора 20. Система впускного коллектора 18 при этом содержит некоторое количество параллельных впускных коллекторов. При этом для подвода текучей среды S в систему впускного коллектора 18 испарительных труб 10 предусмотрена система 19 трубопроводов. Система 19 трубопроводов содержит множество параллельно расположенных трубопроводов, которые соответственно соединены с одним из впускных коллекторов системы впускного коллектора 18.

Таким же образом перед параллельно нагружаемыми текучей средой S парогенераторными трубами 16 боковых стенок 12 горизонтального газохода 6 подключена общая система впускного коллектора 21 и после них общая система выпускного коллектора 22. При этом для подвода текучей среды S в систему впускного коллектора 21 парогенераторных труб 16 также предусмотрена система 19 трубопроводов. Система трубопроводов также и здесь содержит множество параллельно расположенных трубопроводов, которые соответственно соединены с одним из впускных коллекторов системы впускного коллектора 21.

За счет такого выполнения прямоточного парогенератора 2 с системами впускных коллекторов 18, 21 и системами выпускных коллекторов 20, 22 является возможным особенно надежное уравнивание давления между параллельно включенными испарительными трубами 10 камеры 4 сгорания или соответственно параллельно включенными парогенераторными трубами 16 горизонтального газохода 6 таким образом, что соответственно все параллельно включенные испарительные или, соответственно, парогенераторные трубы 10 или соответственно 16 имеют одинаковую общую потерю давления. Это означает, что в случае более сильно нагретой испарительной трубы 10 или соответственно парогенераторной трубы 16 по сравнению с менее нагретой испарительной трубой 10 или соответственно парогенераторной трубой 16 расход должен возрастать.

Испарительные трубы 10 - как представлено на фиг.2 - имеют внутренний диаметр трубы D и содержат на своей внутренней стороне ребра 40, которые образуют подобие многозаходной резьбы и имеют высоту ребер С. При этом угол подъема α между перпендикулярной к оси трубы плоскостью 42 и боковыми поверхностями 44 расположенных на внутренней стороне трубы ребер 40 является меньше 55°. За счет этого достигается улучшенный теплопереход от внутренних стенок испарительных труб 10 на направляемую в испарительных трубах 10 текучую среду S и одновременно особенно низкие температуры стенки трубы.

Внутренний диаметр трубы D испарительных труб 10 камеры 4 сгорания выбран в зависимости от соответствующего положения испарительных труб 10 в камере 4 сгорания. Таким образом прямоточный парогенератор 2 дополнительно приспособлен к различно сильному нагреву испарительных труб 10. Этот расчет испарительных труб 10 камеры 4 сгорания особенно надежно обеспечивает то, что разности температур текучей среды S при выходе из испарительных труб 10 поддерживаются особенно малыми.

В качестве средства для уменьшения расхода текучей среды S часть испарительных труб 10 снабжена дроссельными устройствами, которые на чертежах более подробно не показаны. Дроссельные устройства выполнены в виде диафрагм с отверстиями, уменьшающими в одном месте внутренний диаметр трубы D, и при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 уменьшают расход текучей среды S в менее нагретых испарительных трубах 10, за счет чего расход текучей среды S согласуется с нагревом.

Далее в качестве средств для уменьшения расхода текучей среды S в испарительных трубах 10 один или более не представленных более подробно трубопроводов системы 19 трубопроводов снабжены 1 дроссельными устройствами, в частности дроссельными арматурами.

Соседние испарительные или соответственно парогенераторные трубы 10, 16, 17 газонепроницаемо соединены друг с другом посредством сварки на продольных сторонах не представленным более подробно на чертеже образом через плавники. Дело в том, что путем подходящего выбора ширины плавников можно влиять на нагрев испарительных или соответственно парогенераторных труб 10, 16, 17.

Соответствующая ширина плавников является поэтому согласованной с задаваемым на стороне топочного газа профилем нагрева, который зависит от положения соответствующих испарительных или соответственно парогенераторных труб 10, 16, 17 в прямоточном парогенераторе 2. Профиль нагрева при этом может быть типичным, определенным из опытных значений, профилем нагрева или также являться грубой оценкой. За счет этого разности температур на выходе испарительных или соответственно парогенераторных труб 10, 16, 17 также при сильно различном нагреве испарительных труб или соответственно парогенераторных труб 10, 16, 17 удерживаются особенно малыми. Таким образом надежно предупреждаются явления преждевременной усталости материала, как следствие тепловых напряжений, что обеспечивает большой срок службы прямоточного парогенератора 2.

В системе труб горизонтальной камеры 4 сгорания следует учитывать, что нагрев отдельных, газонепроницаемо соединенных друг с другом посредством сварки испарительных труб 10 при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 является очень различным. Поэтому расчет испарительных труб 10 относительно их внутреннего оребрения, соединения плавников к соседним испарительным трубам 10 и их внутреннего диаметра трубы D выбирают таким образом, чтобы все испарительные трубы 10 имели, несмотря на различный нагрев, приблизительно одинаковые выходные температуры текучей среды S и обеспечивалось достаточное охлаждение всех испарительных труб 10 для всех режимов эксплуатации прямоточного парогенератора 2. Недостаточный нагрев некоторых испарительных труб 10 при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 при этом дополнительно учитывают за счет встраивания дроссельных устройств.

Внутренние диаметры D испарительных труб 10 в камере 4 сгорания выбраны в зависимости от их соответствующего положения в камере 4 сгорания. При этом испарительные трубы 10, которые при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 подвергнуты более сильному нагреву, имеют больший внутренний диаметр трубы D, чем испарительные трубы 10, которые при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 нагреваются слабее. Таким образом по сравнению со случаем с одинаковыми внутренними диаметрами труб достигается то, что расход текучей среды S в испарительных трубах 10 с большим внутренним диаметром трубы D увеличивается и тем самым разности температуры на выходе испарительных труб 10 вследствие различного нагрева уменьшаются. Другой мерой согласования обтекания испарительных труб 10 текучей средой S с нагревом является встраивание дроссельных устройств в часть испарительных труб 10 и/или в предусмотренную для подачи текучей среды S систему 19 трубопроводов. Чтобы в противоположность этому согласовать нагрев с расходом текучей среды S через испарительные трубы 10, можно выбирать ширину плавников в зависимости от положения испарительных труб 10 в камере 4 сгорания. Все названные мероприятия обуславливают, несмотря на сильно отличающийся нагрев отдельных испарительных труб 10, примерно одинаковое удельное поглощение тепла направляемой в испарительных трубах 10 текучей среды S при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 и тем самым только малые разности температур текучей среды S на их выходе. Внутреннее оребрение испарительных труб 10 при этом рассчитано таким образом, что обеспечено особенно надежное охлаждение испарительных труб 10, несмотря на различный нагрев и обтекание текучей средой S, при всех уровнях нагрузки прямоточного парогенератора 2.

Горизонтальный газоход 6 содержит несколько пароперегревательных поверхностей нагрева 23, выполненных в виде ширмовых поверхностей нагрева, которые расположены в подвесной конструкции приблизительно вертикально к главному направлению 24 потока топочного газа G и трубы которых включены соответственно параллельно для обтекания текучей средой S. Пароперегревательные поверхности 23 нагрева в преобладающей степени обогреваются конвективно и на стороне текучей среды включены после испарительных труб 10 камеры 4 сгорания.

Вертикальный газоход 8 содержит некоторое количество конвективных поверхностей 26 нагрева, нагреваемых в преобладающей степени конвективно, которые выполнены из труб, расположенных приблизительно перпендикулярно к главному направлению 24 потока топочного газа G. Эти трубы включены параллельно для обтекания текучей средой S. Кроме того, в вертикальном газоходе 8 расположен экономайзер 28. На стороне выхода вертикальный газоход 8 впадает в дальнейший теплообменник, например в воздухоподогреватель и оттуда через фильтр для улавливания пыли - в дымовую трубу. Подключенные после вертикального газохода 8 детали на чертеже более подробно не представлены.

Прямоточный парогенератор 2 выполнен с горизонтальной камерой 4 сгорания с особенно малой габаритной высотой и таким образом является изготавливаемым с особенно малыми затратами на изготовление и монтаж. Для этого камера 4 сгорания прямоточного парогенератора 2 содержит некоторое количество горелок 30 для ископаемого топлива В, которые расположены на торцевой стенке 11 камеры 4 сгорания на высоте горизонтального, газохода 6. В случае ископаемого топлива В при этом может идти речь о твердых видах топлива, в частности угле.

Чтобы ископаемое топливо В, например уголь в твердом виде, для достижения особенно высокого коэффициента полезного действия выгорало особенно полно и повреждения материала первой при рассмотрении со стороны топочного газа пароперегревательной поверхности 23 нагрева горизонтального газохода 6 и ее загрязнения, например, за счет отложений расплавленной золы высокой температуры особенно надежно исключались, длина L камеры 4 сгорания выбрана таким образом, что она превосходит длину выгорания ископаемого топлива В в режиме полной нагрузки прямоточного парогенератора 2. Длина L является при этом расстоянием от торцевой стенки 11 камеры 4 сгорания до входной области 32 горизонтального газохода 6. Длина выгорания ископаемого топлива В при этом определена как скорость топочного газа в горизонтальном направлении при определенной средней температуре топочного газа, умноженная на время выгорания t_А пламени F ископаемого топлива В. Максимальная для соответствующего прямоточного парогенератора 2 длина выгорания получается в режиме полной нагрузки соответствующего прямоточного парогенератора 2. Время выгорания t_А пламени F ископаемого топлива В является в свою очередь временем, которое требуется, например, для полного выгорания частицы угольной пыли среднего размера при определенной средней температуре топочного газа.

Для достижения особенно выгодного использования теплоты сгорания ископаемого топлива В (указанная в м) длина L камеры 4 сгорания выбрана подходящей в зависимости от (указанной в °С) выходной температуры Т_BRK топочного газа G из камеры 4 сгорания, (указанного в секундах) времени выгорания t_А пламени F ископаемого топлива В и (указанной в кг/с) паропроизводительности М прямоточного парогенератора 2 в режиме полной нагрузки. Эта горизонтальная длина L камеры 4 сгорания составляет при этом, по меньшей мере, 80% высоты Н камеры 4 сгорания. Высота Н при этом измеряется от верхнего края воронки 5 камеры 4 сгорания, маркированного на фиг.1 вспомогательной линий с конечными точками Х и Y, до крышки камеры сгорания. Длина L камеры 4 сгорания определяется приближенно через функции (1) и (2):

L(M, t_A) = (C₁ + C₂ · M) · t_A, (1)

L(M, Т_вRк) = (C_{3 ·} Т_вRк + C₄)M + C₅(Т_вRк)² + C_{6 ·} Т_вRк + C₇, (2)

где C₁ = 8 м/с, С₂ = 0,0057 м/кг, С₃ = -1,905 · 10^-4(м · с)/(кг · °С), С₄ = 0,286(c · м)/кг, С₅ = 3 · 10^-4 м/(°С)², С₆ = -0,842 м/°С, С₇ = 603,41 м.

Под "приближенно" при этом следует понимать как допустимое отклонение на + 20%/-10% от значения, определенного через соответствующую функцию. При этом при расчете прямоточного парогенератора 2 для заданной паропроизводительности М прямоточного парогенератора 2 при полной нагрузке для длины L камеры 4 сгорания справедливо большее значение из функций (1) и (2).

В качестве примера для возможного расчета прямоточного парогенератора 2 для некоторых длин L камеры 4 сгорания в зависимости от паропроизводительности М прямоточного парогенератора 2 при полной нагрузке, в системе координат согласно фиг.3 показаны шесть кривых K₁-K₆. При этом кривым присвоены следующие параметры:

К₄ : T_BRK = 1200°C согласно (2),

К₅ : T_BRK = 1300°C согласно (2),

К₆ : T_BRK = 1400°C согласно (2).

Для определения длины L камеры 4 сгорания таким образом, например, для времени выгорания t_A=3c пламени F ископаемого топлива В и выходной температуры T_BRK=1200°С топочного газа G из камеры 4 сгорания должны привлекаться кривые K₁ и К₄. Отсюда следует, что при заданной паропроизводительности М прямоточного парогенератора 2 при полной нагрузке,

М=80 кг/с, длина L=29 м согласно К₄,

М=160 кг/с, длина L=34 м согласно К₄,

М=560 кг/с, длина L=57 м согласно К₄.

Таким образом всегда справедлива начерченная сплошной линией кривая К₄.

Для времени выгорания t_A=2,5 с пламени F ископаемого топлива В и выходной температуры топочного газа G из камеры сгорания T_BRK=1300°С должны привлекаться, например, кривые К₂ и К₅. Отсюда получается при заданной паропроизводительности М прямоточного парогенератора 2 при полной нагрузке:

М=80 кг/с, длина L=21 м согласно К₂,

М=180 кг/с, длина L=23 м согласно К₂ и K₅,

М=560 кг/с, длина L=37 м согласно K₅.

То есть вплоть до M=180 кг/с справедлива часть кривой К₂, которая начерчена сплошной линией, а не начерченная в этом диапазоне значений М в виде штриховой линии кривая К₅. Для значений М, которые являются больше чем 180 кг/с, справедлива часть кривой К₅, которая начерчена сплошной линией, а не начерченная в этом диапазоне значений М в виде штриховой линии кривая K₂.

Времени выгорания t_A=2 с пламени F ископаемого топлива В и выходной температуре _BRK=1400°С топочного газа G из камеры 4 сгорания присвоены, например, кривые К₃ и К₆. Отсюда получается при заданной паропроизводительности М прямоточного парогенератора 2 при полной нагрузке

М=80 кг/с, длина L=18 м согласно К₃,

М=465 кг/с, длина L=21 м согласно К₃ и К₆,

М=560 кг/с, длина L=23 м согласно К₆.

То есть для значений М до 465 кг/с справедлива кривая К₃, которая начерчена в этом диапазоне как сплошная линия, а не начерченная в этом диапазоне в виде штриховой линии кривая К₆. Для значений М, которые являются больше чем 465 кг/с, справедлива часть кривой К₆, которая начерчена сплошной линией, а не часть начерченной в виде штриховой линии кривой К₃.

Чтобы при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 между выходной областью 34 камеры 4 сгорания и входной областью 32 горизонтального газохода 6 появлялись сравнительно малые разности температур, испарительные трубы 50 и 52 маркированного на фиг.1 соединительного участка Z проходят особенным образом. Этот соединительный участок Z представлен подробно на фиг.4 и 5 в альтернативном исполнении и содержит выходную область 34 камеры 4 сгорания и входную область 32 горизонтального газохода 6. При этом испарительная труба 50 является непосредственно сваренной с боковой стенкой 12 горизонтального газохода 6 испарительной трубой 10 ограждающей стенки 9 и камеры 4 сгорания и испарительная труба 52 - непосредственно соседней с ней испарительной трубой 10 ограждающей стенки 9 камеры 4 сгорания. Парогенераторная труба 54 является непосредственно сваренной с ограждающей стенкой 9 камеры 4 сгорания парогенераторной трубой 16 горизонтального газохода 6, а парогенераторная труба 56 является непосредственно соседней с ней парогенераторной трубой 10 боковой стенки 12 горизонтального газохода 6.

Испарительная труба 50 входит согласно фиг.4 только выше входного участка Е ограждающей стенки 9 камеры 4 сгорания в эту ограждающую стенку 9. При этом испарительная труба 50 на стороне входа через систему 19 трубопроводов соединена с экономайзером 26. Тем самым достигается вентиляция испарительной трубы 50 перед запуском прямоточного парогенератора 2 и ее особенно надежное обтекание. Испарительная труба 50 предусмотрена сначала для направления текучей среды S сверху вниз. Затем направление испарительной трубы 50 изменяется в непосредственной близости системы впускного коллектора 18 на 180° так, что поток текучей среды S в испарительной трубе 50 может проходить снизу вверх. Выше места, в котором испарительная труба 50 вошла в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания, испарительная труба 50 проходит в ограждающей стенке 9 вверх, со смещением вбок на один шаг трубы в направлении горелок 30. Испарительная труба 50 таким образом на последнем участке проходит в вертикальной соосности с первым участком испарительной трубы 50.

Парогенераторная труба 54 боковой стенки 12 горизонтального газохода 6 после своего выхода из системы впускного коллектора 21 проходит сначала снаружи боковой стенки 12 горизонтального газохода 6. Только выше места, в котором испарительная труба 50 проходит со смещением вбок, парогенераторная труба 54 входит в боковую стенку 12 горизонтального газохода 6. На соединении 36 между ограждающей стенкой 9 камеры 4 сгорания и боковой стенкой 12 горизонтального газохода 6 нижняя часть относится к ограждающей стенке 9 камеры 4 сгорания, а верхняя часть - к боковой стенке 12 горизонтального газохода 6. Испарительная труба 52 или соответственно парогенераторная труба 56, как и другие испарительные трубы 10 или соответственно парогенераторные трубы 16, проложены вертикально в ограждающей стенке 9 камеры 4 сгорания или соответственно в боковой стенке 12 горизонтального газохода 6 и соединены на стороне входа с системой впускного коллектора 18 или соответственно 21 и на стороне выхода с системой выпускного коллектора 20 или соответственно 22.

Другая возможная форма выполнения для соединительного участка Z ограждающей стенки 9 камеры 4 сгорания с боковой стенкой 12 горизонтального газохода 6 представлена на фиг.5. При этом соединенная на стороне входа через систему 19 трубопроводов с экономайзером 26 испарительная труба 50 входит с боковым смещением на один шаг трубы выше входного участка Е в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания.

Смещение вбок на один шаг трубы означает здесь, что вход испарительной трубы 50 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания происходит на удалении на один слой труб от соединения 36 камеры 4 сгорания с горизонтальным газоходом 6. Прохождение испарительной трубы 50 изменяется в непосредственной близости системы впускного коллектора 18 на 90° и испарительная труба 50 проходит вне ограждающей стенки 9 камеры 4 сгорания в направлении боковой стенки 12 горизонтального газохода 6. Перед входом в боковую стенку 12 горизонтального газохода 6 прохождение испарительной трубы 50 снова изменяется в направлении к системе выпускного коллектора 22 на 90°. Испарительная труба 50 при этом проходит с удалением на один слой труб от соединения 36 камеры 4 сгорания с горизонтальным газоходом 6 вертикально в боковой стенке 12 горизонтального газохода 6. В боковой стенке 12 горизонтального газохода 6 происходит снова - ниже входа испарительной трубы 50 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания - изменение направления испарительной трубы 50 в вертикальном направлении со смещением вбок на один слой труб так, что теперь испарительная труба 50 непосредственно граничит с соединением 36 камеры 4 сгорания с горизонтальным газоходом 6. Выше высоты входа испарительной трубы 50 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания снова происходит изменение направления испарительной трубы 50, а именно от боковой стенки 12 горизонтального газохода 6 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания. В ограждающей стенке 9 камеры 4 сгорания испарительная труба 50 тогда на своем последнем участке вдоль соединения 36 камеры 4 сгорания с горизонтальным газоходом 6 проложена вертикально к системе выпускного коллектора 20.

Проводка испарительной трубы 52 при этом прилегает к проводке испарительной трубы 50. Испарительная труба 52 входит ниже входа испарительной трубы 50 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания и соединена на стороне входа через систему 19 трубопроводов с экономайзером 28. Вход испарительной трубы 52 при этом расположен в слое труб, который граничит с соединением 36 камеры 4 сгорания с горизонтальным газоходом 6. После входа испарительной трубы 52 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания испарительная труба 52 проходит вертикально сверху вниз. В непосредственной близости системы впускного коллектора 18 происходит изменение направления испарительной трубы 52 на 90° в направлении к боковой стенке 12 горизонтального газохода 6. Она еще раз изменяет свое направление на 90° на высоте первого слоя труб, который граничит с соединением 36 камеры 4 сгорания с горизонтальным газоходом 6, и входит в боковую стенку 12 горизонтального газохода 6.

На этой высоте испарительная труба 52 проходит вертикально в боковой стенке 12 горизонтального газохода 6. Она образует таким образом соединительную трубу боковой стенки 12 горизонтального газохода 6 к ограждающей стенке 9 камеры 4 сгорания. Испарительная труба 52 выходит из боковой стенки 12 горизонтального газохода 6 выше высоты входа испарительной трубы 52 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания, чтобы выше входа испарительной трубы 52 в ограждающей стенке 9 камеры 4 сгорания быть направленной в вертикальном направлении, а именно в вертикальной соосности с входом испарительной трубы 52. Выше входа испарительной трубы 50 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания направление испарительной трубы 52 снова изменяется, чтобы в вертикальной соосности с первым участком испарительной трубы 50 быть направленной вертикально в ограждающей стенке 9 камеры 4 сгорания. Последний участок испарительной трубы 52 таким образом проходит в вертикальной соосности с первым участком испарительной трубы 50. Как испарительная труба 50, так и испарительная труба 52 соединена на стороне входа с системой 19 трубопроводов между экономайзером 28 и системой впускного коллектора 18 и на стороне выхода с системой выпускного коллектора 20.

Паропроизводительная труба 54 на стороне входа соединена с системой впускного коллектора 21. После выхода паропроизводительной трубы 54 из системы впускного коллектора 21 паропроизводительная труба 54 проложена вне горизонтального газохода 6. Выше перехода испарительной трубы 50 из боковой стенки 12 горизонтального газохода 6 в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания паропроизводительная труба 54 входит в боковую стенку 12 горизонтального газохода 6. Последний участок паропроизводительной трубы 54 проложен в боковой стенке 12 горизонтального газохода 6, при этом проложен вдоль соединения 36 камеры 4 сгорания с горизонтальным газоходом 6. Таким образом боковая стенка 12 горизонтального газохода 6 образована в области соединения 36 в нижней части испарительной трубой 50, а в верхней части - паропроизводительной трубой 54.

Паропроизводительная труба 56 на фиг.5 также соединена на стороне входа с системой впускного коллектора 21. Паропроизводительная труба 56 сначала проходит снаружи горизонтального газохода 6. Паропроизводительная труба 56 входит сначала в боковую стенку 12 горизонтального газохода 6 выше места, в котором испарительная труба 50 изменила свое направление от одного слоя труб, смещенного к соединению 36, на прохождение, непосредственно граничащее с соединением 36. Паропроизводительные трубы 54 и 56 на стороне выхода соответственно связаны с системой выпускного коллектора 22.

За счет специального расположения испарительных труб 50 и 52 или соответственно паропроизводительных труб 54 и 56 при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 разности температур на соединении 36 между камерой 4 сгорания и горизонтальным газоходом 6 могут особенно надежно поддерживаться особенно малыми. Текучая среда S и тем самым также испарительная труба 50 или соответственно 52 входит в ограждающую стенку 9 камеры 4 сгорания выше входного участка Е. Дальнейшее прохождение испарительных труб 50 и 52 или соответственно паропроизводительных труб 54 и 56 происходит тогда таким образом, что при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 испарительная труба 50 и 52 и тем самым также направляемая в них текучая среда S предварительно подогреваются за счет нагрева, до того как произойдет непосредственное соединение с паропроизводительными трубами 54, 56 и дальнейшей паропроизводительной трубой 16 боковой стенки 12 горизонтального газохода 6. За счет этого испарительные трубы 50 и 52 имеют на соединении 36 при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 сравнительно более высокую температуру, чем непосредственно соседние с ними испарительные трубы 10 ограждающей стенки 9 камеры 4 сгорания.

В качестве примера для возможных температур T_S текучей среды S в испарительных трубах 10 камеры 4 сгорания или соответственно в паропроизводительных трубах 16 горизонтального газохода 6 для примера выполнения согласно фиг.5 в системе координат согласно фиг.6 для некоторых температур T_S (указанных в °С) в зависимости от относительной длины трубы R, направленной снизу вверх части испарительной трубы 10, 50, 52 или соответственно паропроизводительных труб 54, 56 (указанной в %) нанесены кривые U₁-U₄. При этом горизонтально проходящая область в начерченных кривых, то есть ступени, не учтена. U₁ описывает при этом ход температуры паропроизводительной трубы 16 горизонтального газохода 6. В противоположность этому U₂ описывает при этом ход температуры испарительной трубы 10 вдоль ее относительной длины трубы R. U₃ описывает ход температуры протекаемой снизу вверх части специально проложенной испарительной трубы 50 и U₄ описывает ход температуры направленной снизу вверх части испарительной трубы 52 ограждающей стенки 9 камеры 4 сгорания.

С помощью начерченных кривых становится ясно, что посредством специальной прокладки испарительных труб 50 и 52 во входном участке Е испарительных труб 10 в ограждающей стенке 9 камеры 4 сгорания может быть значительно уменьшена разность температур относительно паропроизводительных труб 16 ограждающей стенки 12 горизонтального газохода. В примере температура испарительных труб 50 и 52 во входном участке Е испарительных труб 50 и 52 может быть повышена на 45 градусов Кельвина. За счет этого при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 обеспечены особенно малые разности температур на входном участке Е испарительных труб 50 и 52 и паропроизводительных трубах 16 горизонтального газохода 6 на соединении 36 между камерой 4 сгорания и горизонтальным газоходом 6.

При эксплуатации прямоточного парогенератора 2 к горелкам 30 подводят ископаемое топливо В, предпочтительно уголь в твердом виде. Пламя F горелок 30 при этом направлено горизонтально. За счет конструкции камеры 4 сгорания создается поток возникающего при горении топочного газа G в приблизительно горизонтальном главном направлении 24 потока. Он попадает через горизонтальный газоход 6 в направленный приблизительно ко дну вертикальный газоход 8 и покидает его в направлении не представленной более подробно на чертеже дымовой трубы.

Поступающая в экономайзер 28 текучая среда S направляется в систему впускного коллектора 18 испарительных труб 10 камеры 4 сгорания прямоточного парогенератора 2. В расположенных вертикально, газонепроницаемо соединенных друг с другом посредством сварки испарительных трубах 10 камеры 4 сгорания прямоточного парогенератора 2 происходит испарение и, при необходимости, частично перегревание текучей среды S. Возникающий при этом пар или соответственно пароводяная смесь собирается в системе выпускного коллектора 20 для текучей среды S. Оттуда пар или соответственно пароводяная смесь попадает через стенки горизонтального газохода 6 и вертикального газохода 8 в пароперегревательные поверхности 23 нагрева горизонтального газохода 6. В пароперегревательных поверхностях 23 нагрева происходит дальнейший перегрев пара, который затем подводят для использования, например, для привода паровой турбины.

За счет специальной прокладки испарительных труб 50 и 52 разности температуры между выходной областью 34 камеры 4 сгорания и входной областью 32 горизонтального газохода 6 при эксплуатации прямоточного парогенератора 2 получаются особенно малыми. При этом за счет выбора длины L камеры 4 сгорания в зависимости от паропроизводительности М прямоточного парогенератора 2 при полной нагрузке обеспечено, что теплота сгорания ископаемого топлива В используется особенно надежно. Кроме того, за счет особенно малой габаритной высоты и компактной конструкции прямоточный парогенератор 2 может быть изготовлен с особенно малыми производственными и монтажными затратами. При этом может быть предусмотрен изготавливаемый со сравнительно малыми техническими затратами каркас. В энергетической установке с паровой турбиной и прямоточным парогенератором 2, имеющим такую малую габаритную высоту, кроме того, соединительные трубы от прямоточного парогенератора к паровой турбине могут быть спроектированы особенно короткими.

Формула изобретения

1. Прямоточный парогенератор (2) с камерой (4) сгорания для ископаемого - топлива (В), после которой на стороне топочного газа через горизонтальный газоход (6) подключен вертикальный газоход (8), причем камера (4) сгорания содержит несколько расположенных по высоте горизонтального газохода (6) горелок (30) и ограждающие стенки (9) камеры (4) сгорания выполнены из газонепроницаемосоединенных друг с другом посредством сварки, вертикально расположенных испарительных труб (10), причем множество испарительных труб (10) выполнены параллельными с возможностью нагрузки текучей средой (S), отличающийся тем, что на соединительном участке (Z), который охватывает выходную область (34) камеры (4) сгорания и входную область (32) горизонтального газохода (6), несколько выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой (S) испарительных труб (10, 50, 52) проходят в виде петли.

2. Парогенератор (2) по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки (12) горизонтального газохода (6) образованы из газонепроницаемосоединенных друг с другом посредством сварки, вертикально расположенных, выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой (S) парогенераторных труб (16).

3. Парогенератор (2) по п.1 или 2, отличающийся тем, что боковые стенки (14) вертикального газохода (8) образованы из газонепроницаемо соединенных друг с другом посредством сварки, вертикально расположенных, выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой (S) парогенераторных труб (17).

4. Парогенератор (2) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перед множеством выполненных параллельными с возможностью нагрузки текучей средой (S) испарительных труб (10) на стороне текучей среды включена общая система впускного коллектора (18) и после них общая система выпускного коллектора (20).

5. Парогенератор (2) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что перед несколькими выполненными параллельными с возможностью нагрузки текучей средой (S) парогенераторными трубами (16, 17) горизонтального газохода (6) или вертикального газохода (8) на стороне текучей среды включена общая система впускного коллектора (21) и после них общая система выпускного коллектора (22).

6. Парогенератор (2) по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что одна ограждающая стенка (9) камеры (4) сгорания является торцевой стенкой (11), причем испарительные трубы (10) торцевой стенки (9) выполнены параллельными с возможностью нагрузки текучей средой (S).

7. Парогенератор (2) по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что испарительные трубы (10) торцевой стенки (11) камеры (4) сгорания на стороне текучей среды включены перед другими ограждающими стенками (9) камеры (4) сгорания.

8. Парогенератор (2) по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что на нескольких испарительных трубах (10) на внутренних сторонах выполнены ребра (40), образующие многозаходную резьбу.

9. Парогенератор (2) по п.8, отличающийся тем, что угол подъема (а) между перпендикулярной к оси трубы плоскостью (42) и боковыми поверхностями (44) расположенных на внутренней стороне трубы ребер (40) является меньше, чем 60°, предпочтительно меньше, чем 55°.

10. Парогенератор (2) по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что несколько испарительных труб (10) содержат соответственно дроссельное устройство.

11. Парогенератор (2) по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что предусмотрена система трубопроводов (19) для подвода текучей среды (S) в испарительные трубы (10) камеры (4) сгорания, причем система трубопроводов (19) для уменьшения расхода текучей среды (S) содержит несколько дроссельных устройств, в частности дроссельных арматур.

12. Парогенератор (2) по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что соседние испарительные или соответственно парогенераторные трубы (10, 16, 17) газонепроницаемосоединены друг с другом посредством сварки через плавники, причем ширина плавников выбрана в зависимости от соответствующего положения испарительных или соответственно парогенераторных труб (10, 16, 17) камеры (4) сгорания, горизонтального газохода (6) и/или вертикального газохода (8).

13. Парогенератор (2) по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что в горизонтальном газоходе (6) в подвесной конструкции расположено несколько пароперегревательных поверхностей (23) нагрева.

14. Парогенератор (2) по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что в вертикальном газоходе (8) расположено несколько конвективных поверхностей (26) нагрева.

15. Парогенератор (2) по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что горелки (58) расположены на торцевой стенке (11) камеры (4) сгорания.

16. Парогенератор (2) по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что определенная расстоянием от торцевой стенки (11) камеры (4) сгорания до входной области (32) горизонтального газохода (6) длина (L) камеры (4) сгорания, по меньшей мере, равна длине выгорания топлива (В) в режиме полной нагрузки.

17. Парогенератор (2) по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что длина (L) камеры (4) сгорания в качестве функции паропроизводительности (М) при полной нагрузке, времени выгорания (t_A), пламени (F) топлива (В) и/или выходной температуры (Т_вrк) топочного газа (G) из камеры (4) сгорания выбрана приближенно согласно обеим функциям (1) и (2)

и

где

,

причем для заданной паропроизводительности (М) при полной нагрузке справедливо соответственно большее значение длины (L) камеры (4) сгорания.

18. Парогенератор (2) по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что нижняя область камеры (4), сгорания выполнена в виде воронки (5).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6