Vorwort

Das vorliegende Handbuch soll die großen Fortschritte, die in den letzten drei Jahrzehnten auf dem Gebiet des Dampferzeugerbaues erreicht wurden, aufzeigen und zusammenfassen. Es soll sowohl dem Projekt- und Betriebsingenieur als auch dem Studenten und forschend tätigen Ingenieur das Grundwissen des Fachgebietes und vor allem die engen Zusammenhänge der verschiedensten Fachdisziplinen verdeutlichen, die zum Niveau im Dampferzeugerbau beigetragen haben.

Der Dampferzeuger ist ein klassisches Beispiel dafür, wie das Wissen vieler Fachdisziplinen, u.a. Thermodynamik, Strömungsmechanik, Werkstofftechnik, Chemie, Technische Mechanik und Festigkeitslehre, Konstruktionslehre und Automatisierungstechnik, notwendig ist, um einen Dampferzeuger projektieren, fertigen und betreiben zu können, der den hohen Anforderungen an die Sicherheit und dem Umweltschutz gerecht wird. Auch jedes praxisrelevante mathematische Berechnungsmodell muß die Verknüpfung statischer und dynamischer Vorgänge fachgebietsübergreifend enthalten.

In einer Zeit, die vom Begriff "Ökologie" geprägt ist, hat es der Dampferzeugerbau schwer, seine Akzeptanz zu behalten. Alle fundierten Prognosen zur Energieerzeugung zeigen, daß über 50 % der Energie in den nächsten 2 bis 3 Jahrzehnten mit fossilen Primärenergieträgern erzeugt werden und die Kohle dabei an erster Stelle steht. Der Dampferzeuger bleibt somit im Kraftwerk ein Hauptaggregat, das mit seiner Feuerung und dem Wärmeübertragungssystem die ersten Stufen des Energieumwandlungsprozesses bis zur Dampflieferung realisiert.

Durch Erkenntnisse in der Forschung und im Betrieb wurde der Dampferzeuger in den letzten drei Jahrzehnten zu einem Aggregat entwickelt, welches höchstes technisches und ökologisches Niveau in sich vereinigt. Die heutigen Dampferzeuger haben hohe bis überkritische Dampfparameter, Leistungen bis 1000 MW_el und Feuerungen, die für jeden Brennstoff die betrieblichen und umweltrelevanten Bedingungen erfüllen. Neue Verfahren, wie die Wirbelschichtfeuerung, die Reststoff- und Biobrennstoffverbrennung, der kombinierte Kreislauf mit vorgeschalteter Gasturbine oder integrierter Kohlevergasung, die optimale Nutzung der Abgaswärme und die Schadstoffeinbindung wurden entwickelt und praktisch eingeführt. Wirkungsgrad und Verfügbarkeit sind weitere Prämissen, die gebührend beachtet wurden.

Das aus der Vorlesung "Dampferzeuger" und den beiden Lehrbüchern "Dampferzeuger" und "Dampferzeugerbetrieb und Außenanlagen" des Verfassers hervorgegangene Handbuch enthält in 12 Kapiteln Ausführungen zu Entwicklungsetappen auf dem Fachgebiet, zu Brennstoffen und ihren Eigenschaften, zur Statik (Verbrennungsrechnung) und Dynamik (zeitlicher Verbrennungsablauf) der Verbrennung in der Schicht, im Wirbelbett und in der Schwebe, zur Brennstoffaufbereitung, zu den verschiedenen Feuerungssystemen für gasförmige, flüssige und feste Brennstoffe, zu den Wasserumlaufsystemen mit Grundlagen der Wasserumlauf- und Stabilitätsberechnung, zu den Verdampfer-, Überhitzer- sowie Speisewasservorwärmer- und Luftvorwärmer-Heizflächen. In diesen, der Feuerung und dem Druckteil zugeordneten Kapiteln werden die Prinzipien, Berechnungsgrundlagen, Betriebserfahrungen und Beispiele ausgeführter Anlagen behandelt. Darlegungen zur Berechnung des Dampferzeugerwirkungsgrades, des Wärmeüberganges vom Rauchgas an Dampf im Bereich der Strahlungs- und Konvektionsheizflächen sowie des Druckverlustes vervollständigen die Kenntnisse auf dem Gebiet des eigentlichen Dampferzeugers.

Der Entwicklungstendenz geschuldet, werden auch thermische Abfallbehandlungsanlagen, Abwärmedampferzeuger, kombinierte Kraftwerksprozesse und Verfahren zur Emissionsminderung bei Dampferzeugern, zu denen die Entstaubung, Entstickung und Entschwefelung der Rauchgase gehören, behandelt. In einem weiteren Kapitel werden ausgewählte Probleme zum Bauteilverhalten im Betrieb angeführt, u.a. die Einsatzweise und Manövrierfähigkeit, Verfügbarkeit, Bauteilbeanspruchung, die Heizflächenverschlackung und -verschmutzung sowie der Verschleiß durch Erosion.

Die Fülle an Stoff machte es notwendig, auf ebensowichtige Gebiete wie Werkstoffeinsatz, Gebläse, Rauchgasabführung, Bekohlung und Entaschung sowie Speisewasseraufbereitung ganz zu verzichten. Gleiches trifft auf die Automatisierung sowie die Armaturen- und Sicherheitseinrichtungen zu. Bei der mathematischen Modellierung der Dampferzeuger- und Feuerungsberechnung wurde auf das vorhandene Schrifttum verwiesen. Zu allen Kapiteln ist ein umfangreiches Literaturverzeichnis angegeben, welches das tiefere Eindringen in Detailfragen leicht ermöglicht.

Möge das Handbuch nach seinem Erscheinen vom Praktiker wie auch vom Studierenden recht häufig "zur Hand" genommen werden, um sich über den neuen Stand im Fachgebiet "Dampferzeugung" zu informieren. Bei der Problemvielfalt ist es notwendig, in gewissen Zeitabständen das gesicherte Wissen und die Erfahrungen einer Fachdisziplin zusammenfassend darzustellen, wie es die klassischen Standardwerke von F. Münzinger, K. Schröder, M. Ledinegg und R. Dolezal vorbildlich getan haben.

Zu Dank verpflichtet bin ich Herstellerfirmen, u.a. Babcock Kraftwerkstechnik, L. & C. Steinmüller und ganz besonders ALSTOM Energy Systems (vormals EVT Stuttgart), die mir entsprechendes Bildmaterial zur Verfügung stellten.

Herrn Prof. Dr. K. Görner danke ich für seine Unterstützung und Hinweise, insbesondere für das Kapitel "Feuerungen".

Mein besonderer Dank gilt Frau Kunze, die mit großem Einsatz das Manuskript in der gewünschten Form erstellt hat.

Dem Springer-Verlag danke ich für die Förderung, Unterstützung und angenehme Zusammenarbeit bei der Herstellung und Ausstattung des Buches.