Dampferzeugertechnik

Dampfkraftwerke die mit überkritischen Dampfparametern betrieben werden, arbeiten mit Zwangumlaufdampferzeuger oder Zwangdurchlaufdampferzeuger.

Bei beiden Dampferzeugerarten wird die Durchströmung von einer Pumpe erzwungen, da bei überkritischen Dampfzuständen kein stabiler Naturumlauf zustande kommt. Naturumlaufdampferzeuger benötigen diese Pumpe nicht.

Im Unterschied zum Zwangdurchlaufdampferzeuger besitzt der Zwangumlaufdampferzeuger eine sogenannte Trommel zur Abtrennung des Dampfes vom Wasser.

Kohlekraftwerke mit überkritischen Dampfparametern besitzen meist einzugige Zwangdurchlaufdampferzeuger, mit der Brennkammer im unteren und den Konvektionsheizflächen im oberen Teil. Zwangdurchlaufkessel sind oft Benson-Kessel.

Die wesentlichen Komponenten eines Dampferzeugers sind:

• Verdampfer,
• Überhitzer- und Zwischenüberhitzerheizflächen,
• Hochdrucksammler,
• Frischdampfleitung,
• Hochdruck-Umleitventil.

Die Verdampferwände, die Endstufen von Überhitzern und Zwischenüberhitzern, sowie die Hochdrucksammler und Frischdampfleitungen sind hohen Temperaturen ausgesetzt.

Heute ist in Deutschland das 600 °C Kohlekraftwerk Stand der Technik. Es hat überkritische Dampfparameter beim Frischdampf von 600 °C und ca. 280 bar.

Mit dem 600 °C Kohlekraftwerk werden Wirkungsgrade von 46 Prozent beim Steinkohlekraftwerk und 43 Prozent beim Braunkohlekraftwerk erzielt.

Eine Steigerung der Wirkungsgrade ist durch eine weitere Anhebung der Frischdampfparameter möglich. Die heutigen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten konzentrieren sich auf die Realisierung eines 700 °C Kohlekraftwerks.

Die Frischdampftemperatur auf 700 °C anzuheben, ist allerdings mit den bisherigen Werkstoffen im Hochtemperaturbereich von Dampferzeugern nicht möglich.

Die F&E-Arbeiten für das 700 °C Kohlekraftwerk konzentrieren sich daher insbesondere auf den Dampferzeuger. Für den Dampferzeuger sind die Entwicklung und Fertigung geeigneter Werkstoffe und Verbindungstechniken zwingend erforderlich.

Bei Überhitzer- und Zwischenüberhitzerflächen sind die rauchgasseitige Hochtemperaturkorrosion und die innere Dampfoxidation zu beachten.

Mit steigenden Dampfparametern steigt die Wandstärke der dickwandigen Bauteile. Die Wanddicke begrenzt Temperaturänderungsgeschwindigkeiten und wirkt sich somit unmittelbar auf die Einsatzflexibilität eines Kraftwerks aus.

Begriffssynonyme:

• Synonym für Zwangdurchlaufdampferzeuger: Zwangsdurchlaufdampferzeuger, Zwangdurchlaufkessel, Zwangsdurchlaufkessel.
• Synonym für Zwangumlaufdampferzeuger: Zwangsumlaufdampferzeuger, Zwangumlaufkessel, Zwangsumlaufkessel.