(57)【要約】本発明は、煙道（２０）を形成する囲壁（２）を備え、該囲壁（２）がその下側部位が互いに気密溶接された蒸気発生管（６）で形成され、上側部位が互いに気密溶接された過熱管（６′）で形成され、該過熱管（６′）が流れ媒体側において蒸気発生管（６）に気水分離装置（１４）を介して後置接続されている貫流ボイラ（１）に関し、これを、比較的安価な製造組立費で、始動時および低負荷運転中も、特に高い運転柔軟性を有するように改良する。本発明によれば、気水分離装置（１４）が複数の気水分離要素（３０）を有し、各気水分離要素（３０）に流れ媒体側において、１０本以下の、好適には唯一の蒸気発生管（６）が前置接続され、１０本以下の、好適には唯一の過熱管（６′）が後置接続されている。
2008530493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道（２０）を形成する囲壁（２）を備え、該囲壁（２）がその下側部位が互いに気密溶接された蒸気発生管（６）で形成され、上側部位が互いに気密溶接された過熱管（６′）で形成され、該過熱管（６′）が流れ媒体側において蒸気発生管（６）に気水分離装置（１４）を介して後置接続されている貫流ボイラ（１）において、
気水分離装置（１４）が複数の気水分離要素（３０）を有し、各気水分離要素（３０）に流れ媒体側において、１０本以下の、好適には唯一の蒸気発生管（６）が前置接続され、１０本以下の、好適には唯一の過熱管（６′）が後置接続されていることを特徴とする貫流ボイラ（１）。
【請求項２】
囲壁（２）における蒸気発生管（６）の領域に複数のバーナが配置され、気水分離要素（３０）が最上位バーナの上側２０ｍを越えない高さに位置されていることを特徴とする請求項１記載の貫流ボイラ（１）。
【請求項３】
それぞれの気水分離要素（３０）が、それぞれに前置接続された蒸気発生管（６）に接続された流入管部材（３２）を有し、該流入管部材（３２）がその長手方向において排水管部材（３４）に移行し、該移行部位（３６）において、それぞれに後置接続された過熱管（６′）に接続された複数の流出管部材（３８）が分岐していることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫流ボイラ（１）。
【請求項４】
流入管部材（３２）が上方から来る湾曲管を介して供給されることを特徴とする請求項３に記載の貫流ボイラ（１）。
【請求項５】
排水管部材（３４）が移行部位（３６）において、その長手方向が水平線に対して流れ方向下向きに傾斜して配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の貫流ボイラ（１）。
【請求項６】
排水管部材（３４）がその出口部位が下向きに湾曲された湾曲管として形成されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の貫流ボイラ（１）。
【請求項７】
複数の気水分離要素（３０）が水出口側において纏めて複数の共用出口管寄せ（４０）に接続されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の貫流ボイラ（１）。
【請求項８】
複数の出口管寄せ（４０）に複数の集水タンク（４２）が後置接続されていることを特徴とする請求項７に記載の貫流ボイラ（１）。
【請求項９】
集水タンク（４２）に接続された排出管（５２）に、制御装置（６０）を介して制御可能な調整弁（６４）が接続され、前記制御装置（６０）に、気水分離装置（１４）に後置接続された過熱器伝熱面（１８）の蒸気側出口における流れ媒体のエンタルピに対応する特性値が入力されることを特徴とする請求項８に記載の貫流ボイラ（１）。
【請求項１０】
蒸気発生管（６）に付設された循環ポンプ（５４）が制御装置（６０）を介して制御されることを特徴とする請求項９に記載の貫流ボイラ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙道を形成する囲壁を備え、この囲壁がその下側部位が互いに気密溶接された蒸気発生管で形成され、上側部位が互いに気密溶接された過熱管で形成され、この過熱管が流れ媒体側において蒸気発生管に気水分離装置を介して後置接続されている貫流ボイラに関する。
【０００２】
貫流ボイラにおいて、燃焼室の気密囲壁を共に形成する多数の蒸気発生管の加熱は、蒸気発生管における一回の貫流で流れ媒体を完全に蒸発させる。流れ媒体（通常は水）は、その蒸発後に、蒸気発生管に後置接続された過熱管に導かれ、そこで過熱される。蒸発終点の位置は、即ち、未蒸発流れ媒体と蒸気流れ媒体との間の境界域は変動し、運転様式に左右される。かかる貫流ボイラの全負荷運転中、蒸発終点は例えば蒸気発生管の終端部位にあり、これにより、蒸発流れ媒体の過熱は蒸気発生管において既に始まる。貫流ボイラは、自然循環ボイラあるいは強制循環ボイラと異なって、圧力制限を受けず、従って、生蒸気圧に対して、液相と蒸気相が区別できず、従って、相分離も生じない水の臨界圧（ＰKri≒２２１bar）よりかなり高く設計できる。
【０００３】
かかる貫流ボイラは、低負荷運転中あるいは始動時、通常、蒸気発生管の確実な冷却を保証するために、蒸気発生管における最少流れ媒体流量で運転される。そのために、例えば設計負荷の４０％より低い低負荷中において、蒸気発生器を通る純粋な貫流質量流量は、通常、蒸気発生管の冷却に対して足りず、このために、蒸気発生器を通る流れ媒体貫流量に、追加的な流れ媒体貫流量が重畳される。従って、始動時あるいは低負荷運転中、運転上考慮された蒸気発生管における最少流れ媒体流量は、蒸気発生管において完全に蒸発されず、このためにかかる運転様式の際、蒸気発生管の端部になお未蒸発流れ媒体が存在し、特に水・蒸気・混合体が存在する。
【０００４】
一般に燃焼室壁の貫流後に貫流ボイラの蒸気発生管に後置接続された過熱管は、未蒸発流れ媒体の貫流に対して設計されていないので、貫流ボイラは、通常、始動時および低負荷運転中も、過熱管への水の流入が確実に防止されるように設計されている。そのために、蒸気発生管はそれに後置接続された過熱管に気水分離装置を介して接続されている。その気水分離器は、始動時あるいは低負荷運転中、蒸気発生管から流出する水・蒸気・混合体を水と蒸気とに分離する働きをする。その蒸気は気水分離器に後置接続された過熱管に導かれ、これに対して、分離された水は例えば循環ポンプを介して再び蒸気発生管に導かれるか、あるいは膨張器を介して排出される。上述した形式の貫流ボイラは例えば独国特許出願公開第１９７０２１３３号明細書で知られている。
【０００５】
かかる貫流ボイラの場合、煙道の囲壁の下部を形成する蒸気発生管は、通常、１個あるいは複数の出口管寄せに開口し、そこから、流れ媒体は後置接続された気水分離器に導かれる。そこで、流れ媒体の水と蒸気とへの分離が行われ、その蒸気は、過熱管に前置接続された分配装置に転流され、そこで、流れ媒体側に並列接続された個々の過熱管への蒸気質量流量の分配が行われる。
【０００６】
かかる構造の場合、気水分離装置の中間接続によって、始動時および低負荷運転中、貫流ボイラの蒸発終点は固定され、（全負荷運転時のように）変動しない。従って、貫流ボイラのかかる構造の場合、運転上の柔軟性は低負荷運転中においてかなり制限される。また、かかる構造の場合、気水分離装置は、一般に特に材料選択に関して、気水分離器における蒸気が純粋な貫流運転中にかなり過熱されることに対して設計されねばならない。必要な材料選択は同様に運転上の柔軟性を著しく制限する。上述の構造はまた、必要な構成要素の寸法づけおよび構造様式について、貫流ボイラの始動時に最初の始動段階で生ずる噴射水が気水分離装置で完全に受けられ、後置接続された分離タンクと排出弁とを介して膨張器に排出されねばならない、ことを条件づける。その結果生ずる分離タンクおよび排出弁の大形寸法は、高価な製造費と組立費を生じさせる。
【０００７】
本発明の課題は、比較的安価な製造組立費で、始動時および低負荷運転中も特に高い運転柔軟性を有する、冒頭に述べた形式の貫流ボイラを提供することにある。
【０００８】
この課題は、本発明によれば、気水分離装置が複数の気水分離要素を有し、各気水分離要素に流れ媒体側において、１０本以下の、好適には唯一の蒸気発生管が前置接続され、１０本以下の、好適には唯一の過熱管が後置接続されていることによって解決される。
【０００９】
本発明は、貫流ボイラが、始動時あるいは低負荷運転中も特に高い運転上の柔軟性を保証するために、変動する蒸発終点に対して設計されるようにするという考えから出発している。そのために、従来装置の場合において一般的に行われている構造上による気水分離装置における蒸発終点の固定が回避されねばならない。その固定が、主に蒸気発生管から流出する流れ媒体の集合と、続く中央気水分離装置における気水分離と、続く過熱管への蒸気の分配とによって生ずるという認識を考慮して、気水分離機能の分散が行われるようにする。その気水分離は特に、気水分離後における流れ媒体の複雑な分配が行われないように設計されねばならない。というのは、これが正に水・蒸気・混合体に対して役立たないからである。このことは、蒸気発生管および／又は過熱管に個々にあるいは小群にまとめられた気水分離要素が付設されることによって達成できる。
【００１０】
その場合、煙道の囲壁は垂直に配管敷設されるか、あるいはスパイラル状に巻回して形成される。垂直に配管敷設された燃焼室の場合、特に過熱管の数は、各過熱管が中間接続された気水分離要素を介して蒸気発生管に1対1に対応して個々に後置接続されるように選択される。かかる配置構造の場合、流れ媒体を蒸気発生管から過熱管に転流する際に何ら流れ媒体を再分配する必要がなく、特に簡単に、蒸気発生管からそれぞれ後置接続された過熱管への蒸発終点の移行が必要に応じて可能となる。特に燃焼室がスパイラル状に巻回された構造をしている場合、蒸気発生管の数は（垂直に配置された）過熱管の数より少なく選択することもできる。かかる形態の場合、気水分離要素を介して各蒸気発生管に複数の過熱管例えば３本の過熱管を後置接続することができる。
【００１１】
蒸気発生管および／又は過熱管に個々にあるいは小群の形で付属された気水分離要素によって可能とされた個別管における分散された気水分離は、定常運転状態において蒸発終点が蒸気発生管から後置接続された過熱管の中に移行されることを保証する。かかる形態によって特に、貫流ボイラの囲壁における蒸気発生管から過熱管への空間的な移行領域が比較的大きく下方に、即ち、囲壁における蒸気発生管の領域に配置されたバーナの方向に移行される。これにより、始動時あるいは低負荷運転中に重畳循環流で運転される貫流ボイラの囲壁の部分が、比較的小さくされ、特に実際必要な領域に、即ち、バーナの直ぐ近くにおける比較的高い熱流密度の領域に限定できる。これにより、全体として必要な重畳循環流が比較的安価な経費で用意できる。そのために、気水分離要素は、有利に、囲壁における最高位バーナの上側２０ｍまでの高さに置かれる。
【００１２】
高い気水分離確実性を有する気水分離要素の特に単純な構造は、それぞれの気水分離要素が流れ媒体内における蒸気からの水の慣性分離を目的として設計されていることにより達成できる。そのために、流れ媒体内における水部分が、蒸気部分に比べて高い慣性を有することから特にその流れ方向に真っ直ぐに流れ、他方で、蒸気部分が比較的良好に強制的な方向転換に従うことができる、という知見が利用される。これを気水分離要素の比較的単純な構造において高い分離効果で利用するために、これは、特に有利な実施態様において、Ｔ形部材の様式で実施される。その場合、それぞれの気水分離要素は、好適には、それぞれに前置接続された蒸気発生管に接続された流入管部材を有し、この流入管部材がその長手方向において排水管部材に移行し、この移行部位において、それぞれに後置接続された過熱管に接続された複数の流出管部材が分岐している。流入管部材に流入する流れ媒体の水部分は、その比較的大きな慣性のために、分岐箇所においてほとんど方向転換なしに長手方向に継続搬送され、これにより、排水管部材に流れ込む。これに対し、蒸気部分はその比較的小さな慣性のために容易に方向転換し、これにより、蒸気部分は1本あるいは複数の分岐した流出管部材に流れ込む。
【００１３】
好適には、流入管部材はほぼ直線的に形成され、その長手方向がほぼ水平に配置されるか、あるいは所定の傾斜角あるいは傾き角で傾斜して配置される。その傾斜は、好適には、流れ方向下向きにされる。あるいはまた、流入管部材への流入は上から来る湾曲管を介して行われ、これにより、流れ媒体は遠心力によって湾曲部の外側方向に押される。これによって、流れ媒体の水部分は有利に湾曲部の外側部位に沿って流れる。従ってこの形態の場合、好適には、蒸気部分の排出に利用される流出管部材は湾曲部の内側に向けられる。
【００１４】
排水管部材は、好適には、その出口部位が下向きに湾曲された湾曲管として形成されている。これにより、分離された水の続く系統への必要に則した供給のための方向転換が、特に単純且つ低損失で容易に行われる。
【００１５】
好適には、複数の気水分離要素は水出口側が、即ち、特にその排水管部材がまとまって複数の共用出口管寄せに接続されている。その場合、特に煙道の各側壁に対してそれぞれ出口管寄せが設けられ、その出口管寄せに、それぞれの側壁の気水分離要素が接続されている。かかる配管敷設の際、気水分離器が流れ媒体側において蒸気発生管の出口管寄せに後置接続されている従来通常の装置と異なり、本発明では、それぞれの気水分離要素が出口管寄せに前置接続されている。これにより正に、始動時あるいは低負荷運転中も、集合装置あるいは分配装置を中間接続する必要なしに、蒸気発生管から過熱管への流れ媒体の直接移動が可能となり、これにより、蒸発終点も過熱管の中に移行される。その場合、出口管寄せに有利に複数の集水タンクが後置接続されている。１個あるいは複数の集水タンクは、その出口側が例えば大気膨張器のような適当な系統に接続されるか、あるいは循環ポンプを介して貫流ボイラの循環路に接続される。
【００１６】
気水分離装置において水と蒸気とを分離する際、ほとんど全部の水部分が分離され、これにより、蒸発された流れ媒体だけが後置接続された過熱管に送られる。この場合、蒸発終点はなお蒸気発生管の中に位置する。あるいはまた、発生水の一部しか分離されず、残る未蒸発流れ媒体が蒸発流れ媒体と共に後続の過熱管に送られることがある。この場合、蒸発終点は過熱管の中に移行する。
【００１７】
気水分離装置の余剰供給とも呼ばれる後者の場合において、気水分離要素の水側に後置接続された例えば出口管寄せあるいは集水タンクのような構成要素がまず水で完全に充填されるので、相応した配管部材にさらに水が流入する際、滞留水が生ずる。この滞留水が気水分離要素に達するや否や、新たに流入する水の少なくとも部分流が、流れ媒体内を一緒に導かれる蒸気と共に、後続の過熱管に送られる。気水分離装置の上述のこの余剰供給運転モードにおいて特に高い運転柔軟性を保証するために、特に有利な実施態様において、集水タンクに接続された排出管に、制御装置を介して制御可能な調整弁が接続されている。その制御装置には、過熱器伝熱面によって形成された囲壁の燃焼ガス側端における流れ媒体のエンタルピに対応する特性値が入力されるのが有利である。
【００１８】
かかる系統によって、気水分離装置の余剰供給運転モードにおいて、集水タンクの排出管に接続された調整弁の的確な制御によって、集水タンクから流出する質量流量が調整できる。この質量流量は気水分離要素からの相応した水質量流量と置き換えられるので、気水分離要素から集合装置に達する質量流量も調整できる。これによってさらに、蒸気と一緒に過熱管に送られる部分流量も調整でき、これにより、この部分流量の相応した調整によって、例えば燃焼室壁に続く伝熱面の端部において所定のエンタルピが維持できる。その代わりにあるいはそれに加えて、蒸気と一緒に過熱管に送られる水部分流量も、重畳循環回路の相応した制御によって調整できる。そのために、他の有利な実施態様において、蒸気発生管に付設された循環ポンプが、気水分離装置に付設された制御装置を介して制御される。
【００１９】
本発明によって得られる利点は特に、貫流ボイラの配管系への気水分離の組入れによって、蒸気発生管から流出する流れ媒体の事前の集合を不要とし、過熱管に送られる流れ媒体の過熱管への後続の分配を不要として、気水分離が行われることにある。これにより、高価な集合装置および分配装置が省かれる。また、高価な分配装置の省略によって、流れ媒体の過熱管への移行が蒸気だけに限定されず、いまや、水・蒸気・混合体も過熱管に継続案内される。正にこれによって、蒸発終点が蒸気発生管と過熱管との間の分離箇所を越えて必要に応じて過熱管の中に移行される。これにより、貫流ボイラの始動時あるいは低負荷運転中も、特に高い運転柔軟性が得られる。この貫流ボイラは、電気出力１００ＭＷ以上の比較的大きな発電ユニットにも適している。
【００２０】
さらに、この気水分離要素は特に貫流ボイラのもともと存在する配管敷設を基礎とするＴ形管部材として形成することができる。このＴ形管部材は比較的薄壁で形成でき、その直径および壁厚は壁管のそれらにほぼ相当している。これにより、気水分離要素の薄壁構造によって、ボイラ始動時間が全体として、あるいは負荷変動時間もほとんど制限されず、このため、高圧蒸気の設備においても、負荷変動時に比較的短い反応時間が得られる。また、かかるＴ形管部材は特に安価に製造できる。さらに、気水分離装置のバーナ上側の比較的低い高さにおける配置によって、ボイラ始動時に水で充填される伝熱面の部分を小さくすることができ、これにより、始動時に生ずる吐出水およびそれに伴う損失が特に小さくなる。特に始動時あるいは低負荷運転中において中間的に生じる気水分離要素の余剰供給も許容され、これにより、放出すべき蒸発器水の一部は、蒸気発生管に後置接続された過熱管で受けることができる。これにより、例えば分離タンクや排出弁のような集水装置の設計は、相応した少ない排水量に対して行え、従って、安価に行える。さらに、蒸発終点の過熱管の中への移行は、場合によって必要な注水およびそれに伴う損失を限定することを可能にする。
【００２１】
以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお各図において同一部分には同一符号が付されている。
【００２２】
図１における貫流ボイラ１は竪形構造の二煙道式ボイラとして形成されている。この貫流ボイラ１は囲壁２を有し、この囲壁２は囲壁２を形成する第１煙道の下端において漏斗状底４に移行している。囲壁２は、その下側部位すなわち蒸気発生部位が蒸気発生管６で構成され、上側部位すなわち過熱部位が過熱管６′で構成されている。蒸気発生管６ないし過熱管６′はその長手側が互いに気密に結合され、例えば溶接されている。底４は詳細には図示されていない灰の取出し口８を有している。
【００２３】
流れ媒体特に水あるいは水・蒸気・混合体で下から上に貫流される囲壁２の蒸気発生管６は、その入口側端が入口管寄せ１２に接続されている。蒸気発生管６はその出口側が気水分離装置１４を介して、流れ媒体側において後続の過熱管６′に接続されている。
【００２４】
囲壁２の蒸気発生管６は、入口管寄せ１２と気水分離装置１４との間に存在する煙道区域において蒸発器伝熱面１６を形成している。この蒸発器伝熱面１６に、過熱管６′で形成された再熱器伝熱面あるいは過熱器伝熱面１８が続いている。加えて、燃焼ガスによって下向きに貫流される第２煙道２０と、燃焼ガス側において第２煙道２０を第１煙道に接続する横煙道２２とにそれぞれ、概略的に図示された他の伝熱面２４、例えばエコノマイザおよび対流式過熱器伝熱面が配置されている。
【００２５】
化石燃料用の複数のバーナが、囲壁２の下側部位において囲壁２のそれぞれ対応した開口２６に設けられている。図１において４個の開口２６が理解できる。囲壁２の蒸気発生管６はそれらの開口２６を迂回するために湾曲され、垂直煙道の外側を延びている。これらの開口は例えば空気ノズルに対しても利用できる。
【００２６】
貫流ボイラ１は、始動時あるいは低負荷運転中、運転安全性の理由から、蒸気発生管６に蒸発可能な流れ媒体質量流量に加えて、他の流れ媒体循環質量流が重畳される。この貫流ボイラ１は、その始動時あるいは低負荷運転中も、蒸発終点の位置が特に高い運転柔軟性のために変動できるように設計されている。そのために、設計上から流れ媒体が蒸気発生管６の端部でまだ完全に蒸発されていない始動時および低負荷運転中に蒸発終点が、過熱管６′の中に移行されるようにしなければならない。これを達成するために、気水分離装置１４は、水・蒸気・分離後に水・蒸気・混合体の過熱管６′への経費のかかる分配が不要であるように設計されている。これを可能にするために、気水分離装置１４は複数の気水分離要素３０を有している。この実施例においては、各蒸気発生管６ごとに、および各過熱管６′ごとに気水分離要素３０が流れ媒体側においてそれぞれ後置ないし前置接続されている。あるいはまた、それぞれ最大１０本の蒸気発生管６および／又は過熱管６′が共用気水分離要素３０に接続されるように、個々の気水分離要素３０に複数の蒸気発生管６および／又は過熱管６′をグループとして割り当てることもできる。
【００２７】
この実施例において、図１では１個しか見えていない気水分離要素３０は、各蒸気発生管６が1対1で後続の過熱管６′に接続されるように設計され、これにより、機能的および配管技術的に、気水分離が個別の管の中に移行される。これによって、水・蒸気・分離に関連して、蒸気発生管６から流出する流れ媒体を集合することも、後続の過熱管６′に継続案内すべき流れ媒体を分配することも不要となる。これによって特に簡単に、蒸発終点の過熱管６′の中への移行が可能となる。しかし明らかに分かっているように、流体力学的観点において、例えば１０本以下の過熱管６′への分配が行われるときも、過熱管６′への水・蒸気・混合体の移送が可能である。
【００２８】
図２にあらためて部分的に拡大して示された気水分離装置１４は、蒸気発生管６と過熱管６′の数に相応した数の気水分離要素３０を有し、その各気水分離要素３０はＴ形管部材の形に形成されている。そのため各気水分離要素３０は、前置接続された蒸気発生管６に接続された流入管部材３２を有し、この流入管部材３２はその長手方向に見て排水管部材３４に移行している。その移行部位３６において、後置接続された過熱管６′に接続される流出管部材３８が分岐している。この構造によって、気水分離要素３０は、前置接続された蒸気発生管６から流入管部材３２に流入する水・蒸気・混合体の慣性分離に対して設計されている。つまり、流入管部材３２内を流れる流れ媒体の水部分は、その比較的大きな慣性のために、移行部位３６で好適に流入管部材３２の軸方向延長方向に真っ直ぐに流れ、これにより、排水管部材３４に達する。これに対して、流入管部材３２内を流れる水・蒸気・混合体の蒸気部分は、その比較的小さな慣性のために、強制的に方向転換され、これにより、流出管部材３８を介して後置接続された過熱管６′に向けて流れる。
【００２９】
複数の気水分離要素３０はまとめて共用出口管寄せ４０に水出口側が、即ち、排水管部材３４を介して接続され、その場合、煙道の各側壁に対して固有の出口管寄せ４０が設けられる。出口管寄せ４０はその出口側が共用集水タンク４２に、特に分離タンクに接続されている
【００３０】
Ｔ形管部材として形成された気水分離要素３０は、その分離効果に関して最良に形成することができる。このための実施例は図３ａ〜図３ｄから理解できる。図３ａに示されているように、流入管部材３２がそれに続く排水管部材３４と共にほぼ直線的に形成され、その長手方向が水平線に対して傾斜される。また図３ａの実施例において、流入管部材３２にエルボ状に湾曲管部材５０が前置接続され、この湾曲管部材５０は、その湾曲と立体的配置とに基づいて、流入管部材３２に流入する水を遠心力により好適に流入管部材３２と排水管部材３４における流出管部材３８とは反対側の内面に押し付けるように作用する。これにより、水部分の排水管部材３４への継続搬送が助長され、これにより、分離効果が全体として向上する。
【００３１】
類似した分離効果の強化は、図３ｂに示されているように、流入管部材３２と排水管部材３４がほぼ水平に延びているときも、適切に湾曲された管部材５０が前置接続されていることにより達成できる。
【００３２】
図３ｃには、前置接続された1本の蒸気発生管６が、気水分離要素３０を介して後置接続された複数の、ここでは２本の過熱管６′に接続されている実施例が示されている。そのために、図３ｃの実施例において、流入管部材３２と排水管部材３４とにより形成された媒体通路から、２本の流出管部材３８が分岐し、その各流出管部材３８はそれぞれ後置接続された１本の過熱管６′に接続されている。分離された水の後置接続された出口管寄せ４０への流入を容易にするために、排水管部材３４は、図３ｄに示されているように、下向きに湾曲された管部材として形成されるか、あるいは相応して形成された部材を有する。
【００３３】
図１から理解できるように、集水タンク４２は出口側が蒸気発生管６に前置接続された入口管寄せ１２に、排出管５２とエコノマイザ（図示せず）を介して接続されている。これにより密閉循環回路が生じ、始動時あるいは低負荷運転中に運転安全性を高めるために、蒸気発生管６に流入する流れ媒体にその密閉循環回路を介して補助循環流量が重畳される。運転上の要件あるいは需要に応じて、気水分離装置１４は、蒸気発生管６の出口に一緒に運ばれて来た全水量が流れ媒体から分離され、蒸発された流れ媒体だけが過熱管６′に送られるように運転することができる。
【００３４】
しかし、気水分離装置１４はいわゆる余剰供給モードでも運転することができる。この場合には、流れ媒体から全水量が分離されず、運ばれて来た水の部分流が蒸気と共に過熱管６′に送られる。この運転様式の場合、蒸発終点は過熱管６′の中に移行する。かかる余剰供給モードにおいて、まず集水タンク４２並びに前置接続された出口管寄せ４０が水で完全に充填され、これにより、流出管部材３８が分岐している気水分離要素３０の移行部位３６まで滞留水が形成される。この滞留水がある場合には、気水分離要素３０に流入する流れ媒体の水部分も、少なくとも部分的に方向転換作用を受け、これにより、蒸気と共に流出管部材３８の中に達する。蒸気と共に過熱管６′に供給される部分水流の高さは、一方では、それぞれ気水分離要素３０に供給される全水量により、他方では、排水管部材３４を介して排出される部分質量流量により決まる。こうして、供給される水質量流量および／又は排水管部材３４を介して排出される水質量流量の適切な変更によって、過熱管６′に送られる未蒸発流れ媒体の質量流量が調整される。これにより、上述した一方の量あるいは両方の量の制御によって、過熱管６′に送られる未蒸発流れ媒体の分量を、例えば過熱器伝熱面１８の端部に所定のエンタルピが生ずるように調整することができる。
【００３５】
このことを可能にするために、気水分離装置１４に制御装置６０が付設されている。この制御装置６０は入力側が、過熱器伝熱面１８の燃焼ガス側端におけるエンタルピに対応する特性値を得るために形成された測定センサ６２に接続されている。制御装置６０は出力側が、集水タンク４２の排出管５２に接続された調整弁６４に作用する。これにより、調整弁６４の的確な制御によって、気水分離装置１４から取り出される水質量流量が調整できる。この水質量流量は再び気水分離要素３０で流れ媒体から取り出し、続く集合装置に送ることができる。これによって、調整弁６４の制御によって、気水分離要素３０で分岐される水流の制御および従って分離後になお流れ媒体内で過熱管６′に送られる水部分の制御がそれぞれ可能となる。その代わりにあるいはそれに加えて、制御装置６０はなお循環ポンプ５４に作用し、これにより、気水分離装置１４への媒体の流入率も相応して調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】竪形構造の貫流ボイラの概略構成図。
【図２】図１における貫流ボイラの気水分離装置の部分概略図。
【図３ａ】気水分離要素の異なった実施例の部分概略図。
【図３ｂ】気水分離要素の異なった実施例の部分概略図。
【図３ｃ】気水分離要素の異なった実施例の部分概略図。
【図３ｄ】気水分離要素の異なった実施例の部分概略図。
【符号の説明】
【００３７】
１    貫流ボイラ
２    囲壁
６    蒸気発生管
６′  過熱管
１４    気水分離装置
１８    過熱器伝熱面
２０    煙道
３０    気水分離要素
３２    流入管部材
３４    排水管部材
３６    移行部位
３８    流出管部材
４０    出口管寄せ
４２    集水タンク
５２    排出管
５４    循環ポンプ
６０    制御装置
６４    調整弁
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【国際調査報告】
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