(57)【要約】【課題】排熱回収ボイラとしてのボイラの運転時にも実際のまたは予期される蒸発器伝熱面への熱流入に特に良好に適合した蒸発器伝熱面を通る給水質量流量の調整を比較的少ない費用で可能にする。【解決手段】蒸発器伝熱面（４）を有する貫流ボイラの運転のための方法において、給水質量流量Mを調整するための装置に、蒸発器伝熱面（４）において加熱ガスから流動媒体に伝達される実際の熱流と蒸発器伝熱面（４）内における所望の生蒸気状態に関して予め与えられるエンタルピ上昇の目標値との比に基づいて予め与えられる給水質量流量Mの目標値Mｓが導かれる。更に、加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流が、蒸発器入口における加熱ガスの実際の温度にとって固有な温度特性値ならびに加熱ガスのその時の質量流量にとって固有の質量流量特性値の考慮のもとに求められる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器伝熱面（４）を有する貫流ボイラの運転のための方法であって、給水質量流量Mを調整するための装置に給水質量流量Mの目標値Mｓが導かれ、この目標値Mｓが、蒸発器伝熱面（４）において加熱ガスから流動媒体へ伝達される実際の熱流と、所望の生蒸気状態を考慮して予め与えられる蒸発器伝熱面（４）におけるエンタルピ上昇の目標値との比に基づいて予め与えられ、加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流が、蒸発器入口における加熱ガスの実際温度に固有な温度特性値ならびに加熱ガスの実際の質量流量に固有な質量流量特性値を考慮して求められる貫流ボイラの運転のための方法。
【請求項２】
前記固有な温度特性値および／または固有な質量流量特性値として、それぞれ実際の測定値が考慮される請求項１記載の方法。
【請求項３】
加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流が、蒸発器入口と蒸発器出口との間における加熱ガスのエンタルピ差に基づいて求められる請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流を求めるために、加熱ガスのエンタルピ差が、蒸発器構成部分における熱蓄積または放出に固有な補正値だけ補正される請求項３記載の方法。
【請求項５】
蒸発器出口における加熱ガスの実際のエンタルピが、蒸発器入口における流動媒体の圧力に基づいて固有の質量流量特性値を考慮して求められる請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
蒸発器伝熱面（４）内の流動媒体のエンタルピ上昇の目標値が、蒸発器伝熱面（４）の出口における流動媒体の実際の圧力を考慮して予め与えられる請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
蒸発器伝熱面（４）の出口における流動媒体のエンタルピの目標値設定の際に、蒸発器伝熱面（４）の後段に接続された噴射冷却器（１４，１６）におけるその時の冷却需要が考慮される請求項６記載の方法。
【請求項８】
給水質量流量Mの目標値Mｓのために液面レベル補正値が考慮され、この液面レベル補正値が蒸発器伝熱面（４）の後段に接続された貯水タンク（６）における液面レベルの実際状態の当該液面レベルに割り当てられた目標値からの偏差を特徴づけるものである請求項１乃至７の１つに記載の方法。
【請求項９】
給水質量流量Mの目標値Mｓのためにエンタルピ補正値が考慮され、このエンタルピ補正値が蒸発器伝熱面（４）の出口におけるエンタルピの実際状態の当該エンタルピに割り当てられた目標値からの偏差を特徴づける請求項１乃至８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
蒸発器伝熱面（４）と、給水質量流量Mの目標値Mｓに基づいて制御されて給水質量流量Mを調整するための装置とを備え、付設の給水流量制御装置（３２，３２'）が請求項１乃至９の１つに記載の方法に基づいて目標値Mｓを設定するように構成されている強制貫流ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器伝熱面を有する貫流ボイラの運転のための方法であって、給水質量流量Mを調整するための装置に給水質量流量Mのための目標値Mｓが供給される方法に関する。さらに、本発明は、この方法を実施するための強制貫流ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
貫流ボイラにおいては、蒸発器伝熱面を共に形成する多数の蒸気発生管の加熱は、蒸気発生管内の流動媒体を１回の貫流で完全に蒸発させる。流動媒体（通常は水）は、蒸発前にたいてい蒸発器伝熱面の流動媒体路に前置接続されている予熱器（一般にはエコノマイザとも呼ばれる。）に供給され、そこで予め加熱される。
【０００３】
貫流ボイラの運転状態およびそれに関連してその時のボイラ出力に依存して、蒸発器伝熱面への給水質量流量が調節される。負荷変動時には蒸発器流量を蒸発器伝熱面への熱流入にできるだけ同期して変化させるべきである。なぜなら、さもなければ、蒸発器伝熱面の出口における流動媒体の比エンタルピとそれの目標値との間の偏差を確実に回避することができないからである。比エンタルピのこのような好ましくない偏差は、ボイラから出る生蒸気の温度調節を阻害し、その上に材料に高い負担を招き、それにともなってボイラの寿命低下をもたらす。
【０００４】
ボイラのあらゆる運転状態において、したがって過渡状態においても、あるいは負荷変動時にも、比エンタルピの目標値からの偏差およびそれにより生じる好ましくない大きな温度変動をできるだけ少なくするためには、給水流量制御を、いわゆる予測的すなわち予想的な計算様式にて設計するとよい。この場合に、特に負荷変動時にも、実際の運転状態または直近の未来に予期される運転状態に応じて、必要な給水目標値を与えるべきである。
【０００５】
必要とされる給水量の予測計算によって給水流量が調節される貫流ボイラが公知である（例えば、特許文献１参照）。この場合に計算方法の基礎として蒸発器伝熱面の熱流収支が用いられ、この蒸発器伝熱面に、特に蒸発器伝熱面入口に給水質量流量が流入する。この場合に給水質量流量の目標値は、蒸発器伝熱面において加熱ガスから流動媒体へ伝達される実際の熱流と、所望の生蒸気状態を考慮して予め与えられる蒸発器伝熱面における流動媒体のエンタルピ上昇の目標値との比から予め与えられる。
【０００６】
しかし実際には、蒸発器伝熱面入口の直ぐ近くでの給水質量流量の測定は技術的に複雑であり、しかもあらゆる運転状態において確実に実施できるというわけではない。これではなくて代用的に予熱器入口における給水質量流量が測定されて、給水量計算の中に取り込まれるが、しかし予熱器入口における給水質量流量は、あらゆる場合に蒸発器伝熱面入口における給水質量流量に等しいというわけではない。
【０００７】
特に負荷変動時においてとりわけ要求に即応した給水質量流量目標値を設定する際に、上記に起因した不正確さを防止するために、予測的な質量流量調節の別の構想において、給水流量制御のための入力量の１つとして予熱器入口における給水密度を考慮することが公知である（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
予測的な質量流量についての両構想は、主入力量としてボイラ出力の目標値を基礎とし、ボイラ出力の目標値から、記憶された相関関係と共に特に前もって得られた較正測定または基準測定の検索に基づいて、本来の目標値決定に影響を及ぼす特性値が算定される。しかし、これは、燃焼式ボイラにおいて通常存在するような十分に安定したかつ明確に燃焼出力に起因し得るシステム特性を前提とする。他のシステム、例えば、前段に接続されたガスタービンの燃焼排ガスから熱を回収するための排熱回収ボイラとして貫流ボイラを設計する場合のような他のシステムでは、この種の関係は存在しない。しかも、排熱回収ボイラとして接続されたこの種のシステムの場合には、直接に燃焼されるボイラにおけると同じ尺度で燃焼出力を自由なパラメータとして使用することができない。なぜならば、排熱回収ボイラとしての接続構成の場合に通常は、ガスタービンの運転が、設備全体の制御の優先基準とみなされ、他の構成要素はガスタービンのシステム状態に順応させられるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許第０６３９２５３号明細書
【特許文献２】国際公開第２００６／００５７０８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、排熱回収ボイラとしてのボイラの運転時にも蒸発器伝熱面への実際のまたは予期される熱流入に特に良好に適合した蒸発器伝熱面を通る給水質量流量の調整を比較的少ない費用で可能にする上記様式のボイラの運転のための方法を提供することにある。更に、本発明は、この方法を実施するために適した強制貫流ボイラを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
方法に関する課題は、本発明によれば、加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流を、蒸発器入口における加熱ガスの実際の温度に固有な温度特性値と、加熱ガスの実際の質量流量に固有な質量流量特性値とを考慮して求めることによって解決される。
【００１２】
本発明は、排熱回収ボイラとして接続されたボイラのためにも使用可能な十分に信頼性のある予測的な質量流量制御を排熱回収ボイラの特殊性に十分に適合させるべきであるという考えに基づいている。燃焼式ボイラの場合と違ってこの場合には、燃焼出力は基礎をなす熱流収支の十分に信頼性のある推定を可能にする適切なパラメータではないことに特に注目すべきである。特に、この場合に排熱回収ボイラにとって等価な変量、すなわち実際のガスタービン出力またはこれに相関するパラメータに、更に別のガスタービン内部パラメータが付け加わるので、これらの変量からボイラの燃焼排ガス通路への加熱ガスの到来時におけるエンタルピ状態に関して容認可能な推定ができないことに留意すべきである。したがって、必要とされる給水質量流量を算定するための基礎とされる熱流収支において、特別に適した他のパラメータが用いられるべきである。このために、本発明では蒸発器への流入時の加熱ガス温度ならびに加熱ガスの質量流量が用いられる。
【００１３】
このようにして、必要な給水量の予測制御された計算が蒸発器の熱流収支に基づいて可能であり、場合によってはこの熱流収支に任意選択的に後続の過熱器伝熱面も一緒に加えることができる。特に、蒸発器入口における加熱ガスの実際の温度に固有の温度特性値は、実際の質量流量に固有な質量流量特性値に基づいて算定できる蒸発器出口における加熱ガスのエンタルピの考慮のもとに、非常に信頼性のある、それゆえ要求に即応した蒸発器入口における加熱ガスのエンタルピの特性値の算定と、それにともなって加熱ガスから給水（流動媒体）への実際の熱供給または熱伝達の非常に信頼性のあるかつ要求に即応した算定とを可能にする。他方において、所望の生蒸気パラメータの考慮のもとに求められた蒸発器出口における流動媒体の目標エンタルピと、例えば圧力および温度のような適切な測定値から求められた蒸発器入口における実際エンタルピとの間の差により、蒸発器伝熱面における流動媒体の所望のエンタルピ上昇の目標値を求めることができる。このようにして予め与えられるエンタルピ上昇の目標値を考慮して、上述の加熱ガスから流動媒体への実際の熱供給または熱伝達から、給水質量流量の目標値を求めることができる。すなわち、加熱ガスから流動媒体への実際の熱供給または熱伝達に関する変量と、蒸発器伝熱面における流動媒体の所望のエンタルピ上昇の目標値に関する変量との比から適切な給水質量流量の目標値を算定することができる。
【００１４】
蒸発器内に入る加熱ガスの適切な定量的な記述のための固有な温度特性値および／または固有な質量流量特性値としては、実際の状況を明確に描写する特性値が考慮される。この種の特性値は、実際に存在する測定データに基づいて適切に求められ、そして特に保存された記憶特性値の検索により適切に提供することができる。しかし、好ましくは固有な温度特性値および／または固有な質量流量特性値としてその都度実際に検出される測定値が考慮されることによって、非常に信頼性のある熱流収支の評価およびそれにともなう非常に正確に前もって計算された給水目標値の決定が可能になる。
【００１５】
加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流は、主入力量として蒸発器入口と蒸発器出口との間の加熱ガスのエンタルピ差を基礎とする熱流収支に基づいて求めるのが有利である。しかし、特別に信頼性のある特性値計算のために、他の実施形態では、なおも次のことが考慮される。すなわち、上記エンタルピ差によって再現される蒸発器伝熱面通過時における燃焼排ガスにおけるエネルギー含有量低下が、一方では蒸発器伝熱面内部の流動媒体におけるエンタルピ上昇をもたらし、しかし他方では蒸発器の構成部分における、すなわち、とりわけ蒸気発生管およびその他の金属製の構成要素におけるエネルギー蓄積および／または放出効果をももたらし得ることが考慮される。蒸発器伝熱面内部の流動媒体へ実際に伝達されるエンタルピ差の非常に信頼性のある算定のために、金属物体における熱のエネルギー蓄積および／または放出の状況が固有な補正値として適切に考慮され、これにより加熱ガスのエンタルピ差が適切に補正される。
【００１６】
加熱ガスのエンタルピ差の算定時に、加熱ガスの実際の質量流量の固有な質量流量特性値を考慮して蒸発器入口における流動媒体の圧力に基づいて求めることによって、蒸発器出口における加熱ガスの実際のエンタルピを考慮するのが有利である。この質量流量特性値は測定値の形で存在するのが好ましいが、しかし代替として、記憶された相関特性値またはその他の特性値の検索により間接的に他のパラメータを介して算定することもでき、その場合には質量流量特性値が、好ましくは先ず、ボイラのいわゆる「ピンチポイント」、すなわち燃焼排ガスの出口温度と蒸発器入口における流動媒体の沸騰温度との間の温度差に換算され、この温度差が蒸発器入口における圧力に基づいて求められた流動媒体の沸騰温度に加算され、この和から蒸発器出口における加熱ガスのエンタルピが求められるのがよい。
【００１７】
蒸発器伝熱面における流動媒体のエンタルピ上昇の目標値の算定には、一方において、例えば蒸発器への流入時の流動媒体の圧力および温度のような適切な測定値に基づいて算定された実際のエンタルピを基礎とするのが有利である。付加的に、例えば特定の蒸気パラメータのような所望の蒸気状態すなわち蒸発器出口における蒸気含有量に応じて、またはそれを考慮して、蒸発器伝熱面の出口における流動媒体の実際の圧力の考慮により、蒸発器出口における流動媒体のエンタルピの目標値が設定される。
【００１８】
貫流ボイラは、いわゆる「ベンソン制御モード」で運転されるとよい。「ベンソン制御モード」制御の場合、蒸発器伝熱面の出口で流動媒体が過熱状態と成る。しかし、このモードでは、蒸発器伝熱面の後段に接続された貯水タンクの過剰供給が許容され、後続の伝熱面に部分的になおも気化されていない流動媒体が供給されることがあるので、後続の伝熱面においてはじめて流動媒体の完全気化が行なわれる。このモードにおいては、特に所望の蒸気パラメータとして、流動媒体の目標温度として流動媒体の飽和温度よりも例えば３５℃という予め与えられた温度差だけ高い温度が設定されるとよい。まさにボイラのこの種の運転方法では、蒸発器伝熱面の後段に接続されている過熱器伝熱面に付設された噴射冷却器の冷却需要を給水の過剰供給に切換えることによって、噴射冷却器のその時の運転状態を適切に考慮することが望ましい。このためには、蒸発器伝熱面の出口における流動媒体のエンタルピの目標値の設定時に、蒸発器伝熱面の後段に接続されている噴射冷却器における実際の冷却需要を考慮するのが有利である。こうして、目標生蒸気温度は、噴射冷却器における付加的な冷却需要を非常に少なくすることができるように、給水流量の適切な設定によってできるだけ広く設定される。逆に、低すぎる生蒸気温度が確認される場合についても、蒸発器出口における流動媒体のエンタルピ目標値が適切に高められるので、そのような方法で変更された給水質量流量の目標値を介して、それ相応に少なく計量された給水量が供給される。
【００１９】
代替として、ボイラは、いわゆる「レベル制御モード」においても運転することができる。このモードでは、蒸発器伝熱面の後段に接続されている貯水タンクにおける液面レベルが変化されて再調節されるが、貯水タンクの過剰供給はできるだけ回避されるべきである。この場合に貯水タンク内の液面レベルはできる限り予め与えられた目標範囲に保たれ、有利な実施形態では給水質量流量の目標値のために、貯水タンク内の液面レベルの実際状態の目標値からの偏差を特徴づける液面レベル補正値が考慮される。
【００２０】
強制貫流ボイラに関する課題は、給水質量流量を調整するための装置に付設されている給水流量制御装置が、上述の方法に基づいて給水質量流量の目標値を設定するように構成されていることによって解決される。この場合に強制貫流ボイラは、特別に有利な方法で、加熱ガス路において付設のガスタービン設備からの排ガスを受け入れる排熱回収ボイラとして構成されている。
【００２１】
本発明により得られる利点は、とりわけ加熱ガス通路の入口における燃焼排ガスの実際の温度および／または燃焼排ガスの実際の質量流量の固有な特性値を的確に考慮することによって、予期される要求に非常に適合した給水質量流量目標値の予測的または予防的な決定が可能になることにある。しかも、蒸気発生器を排熱回収ボイラとして使用し、それゆえに相応のエンタルピ特性値と設備の出力特性値または要求特性値との相関が不足している場合にさえ、非常に信頼性のある安定した制御特性が達成可能である。したがって、蒸発器伝熱面への実際のまたは予期される熱流入に対する、蒸発器伝熱面を通る給水流量の非常に信頼性のある予測的な適応が、非常に簡単で信頼性のある方法にて貫流ボイラの有り得るあらゆる運転状態において可能にされている。特に、蒸発器伝熱面の出口における流動媒体の比エンタルピを目標値に対して非常に小さな偏差に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は付設の給水流量制御装置を備えた強制貫流ボイラの実施例を示すブロック図である。
【図２】図２は付設の給水流量制御装置を備えた強制貫流ボイラの他の実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。両図において同じ部分には同じ符号が付されている。
【００２４】
図１および図２による強制貫流ボイラ１，１’は、それぞれ流動媒体として用意されている給水のためのエコノマイザとも呼ばれる予熱器２を有し、これは詳しくは図示されていない煙道内に存在する。予熱器２には、流動媒体路において給水ポンプ３が前段に接続され、蒸発器伝熱面４が後段に接続されている。出力側においては、蒸発器伝熱面４が流動媒体路において貯水タンク６を介して複数の後段の過熱器伝熱面８，１０，１２に接続されている。貯水タンク６は、特に水分離器または分離容器としても構成することができる。過熱器伝熱面８，１０，１２は、蒸気温度等の適合化のために噴射冷却器１４，１６を備えることができる。強制貫流ボイラ１，１’は、それぞれ排熱回収ボイラすなわち排熱回収蒸気発生器として構成されている。これらの伝熱面、すなわち、特に予熱器２、蒸発器伝熱面４ならびに過熱器伝熱面８，１０，１２は、加熱ガス路において付設のガスタービン設備からの排ガスを受け入れる加熱ガス通路内に配置されている。
【００２５】
強制貫流ボイラ１，１’は、給水を調節して受け入れるように設計されている。このために、給水ポンプ３の後段にサーボモータ２０によって制御される絞り弁２２が接続されているので、絞り弁２２の適切な制御により、給水ポンプ３から予熱器２の方向に運ばれる給水量すなわち給水質量流量が調整可能である。供給される給水質量流量の実際の特性値を求めるために、絞り弁２２の後段に、給水管を通る給水質量流量Mを求めるための測定装置２４が接続されている。サーボモータ２０は調節要素２８を介して制御され、この調節要素２８はその入力部に、データ線３０を介して導かれる給水質量流量Mの目標値Mｓと、測定装置２４を介して求められた給水質量流量Mの実際値とが入力される。これらの両信号間の差形成によって調節器２８に調整要求が伝達されるので、実際値が目標値から外れた際には絞り弁２２の相応の調整がサーボモータ２０の操作を介して行なわれる。
【００２６】
給水質量流量の予測的、予想的な、すなわち未来または実際の需要を指向した調整様式にて給水質量流量Mのための非常に要求に即応した目標値Mｓを求めるために、データ線３０の入力部は、給水質量流量Mのための目標値Mｓを設定するように設計された給水流量制御装置３２，３２'に接続されている。給水流量制御装置３２，３２'は、蒸発器伝熱面４における熱流収支に基づいて給水質量流量Mの目標値Mｓを求めるように設計されている。給水質量流量Mの目標値Mｓは、現在蒸発器伝熱面４において加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流と、所望の生蒸気状態を考慮して予め与えられる蒸発器伝熱面４における流動媒体のエンタルピ上昇の目標値とからなる比に基づいて予め与えられる。排熱回収ボイラとしての構成形態での強制貫流ボイラ１，１'のためにさえも熱収支に基づいて給水質量流量の目標値を供給するこの種の構想は、図１、図２による実施例において、加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流を、蒸発器入口における加熱ガスの実際温度に固有な温度特性値と、加熱ガスの実際の質量流量に固有な質量流量特性値とを考慮して求めることによって達成される。
【００２７】
このために給水流量制御装置３２は割算要素３４を有し、この割算要素３４には、分子入力として現在蒸発器伝熱面４において加熱ガスから流動媒体へ伝達される熱流が導かれ、分母入力として所望の生蒸気状態を考慮して適切に予め与えられる蒸発器伝熱面４における流動媒体の所望のエンタルピ上昇の目標値の特性値が導かれる。分子側では割算要素３４が入力側において関数モジュール３６に接続されていて、この関数モジュール３６は、蒸発器入口における加熱ガスの実際温度に固有な供給される温度特性値に基づいて、出力値として、蒸発器入口における加熱ガスのエンタルピの値を出力する。この実施例においては、その温度特性値として、蒸発器入口における加熱ガスの実際温度に固有な測定値が供給される。蒸発器入口における加熱ガスのエンタルピに固有な特性値が減算要素３８に出力され、減算要素３８において、この特性値から、関数モジュール４０によって供給される蒸発器出口における加熱ガスのエンタルピの特性値が差し引かれる。
【００２８】
蒸発器出口における加熱ガスのエンタルピを求めるために、関数要素４０の入力側において加算要素４２によって２つの温度値の和が形成される。一方では、入力側を圧力センサ４６に接続されている関数要素４４を介して蒸発器入口における流動媒体の圧力に基づいて求められた流動媒体の飽和温度が考慮される。他方では、他の関数要素５０を介して加熱ガスの実際の質量流量に固有な質量流量特性値を入力される関数要素４８を介して、いわゆる「ピンチポイント」、つまり加熱ガスの質量流量から求められる温度差、すなわち、蒸発器出口における加熱ガス温度から蒸発器入口における流動媒体の沸騰温度を差し引いた温度差が考慮される。したがって、加算要素４２を介して加算されるこれらの両温度入力から、関数モジュール４０によって、場合によっては適切なテーブル、ダイアグラムなどの検索により、蒸発器出口における加熱ガスのエンタルピが提供される。こうして、減算要素３８が、加熱ガスのエンタルピ差すなわちエンタルピ収支、すなわち蒸発器入口における加熱ガスエンタルピと蒸発器出口における加熱ガスエンタルピとの差を出力する。
【００２９】
このエンタルピ差が乗算要素５２に伝達され、この乗算器５２には、更に実際に検出される測定値として存在してよい固有の質量流量特性値が同様に供給される。したがって乗算要素５２は、燃焼排ガスから蒸発器伝熱面４に放出される熱出力の特性値を出力する。
【００３０】
加熱ガスから放出されるこの熱出力に基づいて実際に流動媒体に伝達される熱流を求めることができるようにするために、先ず、蒸発器伝熱面４の構成要素、特に金属物体における熱蓄積および／または放出効果に関する補正が用意されている。このために加熱ガスから放出される熱出力の上記特性値が先ず減算要素５４に供給され、そこでは蒸発器構成部分における熱蓄積および／または放出に固有の補正値が差し引かれる。この補正値は関数要素５６から供給される。蒸発器伝熱面４の金属物体の平均温度値が求められることによって、関数要素５６の入力側に他の関数要素５８の出力値が与えられる。このために関数要素５８の入力側は、貯水タンク６内に配置された圧力センサ６０に接続されているので、関数要素５８は、金属物体の平均温度を、貯水タンク６内の流動媒体の圧力に基づいて、例えばこの圧力での沸騰温度と同一視することによって求めることができる。
【００３１】
したがって、減算要素５４は、出力側において、加熱ガスから放出される熱出力から蒸発器伝熱面４の金属内に蓄積された熱出力だけ減らした値、すなわち流動媒体に放出された熱出力に固有の特性値を発生する。
【００３２】
この特性値は割算要素３４において分子入力として使用され、そこでこの分子入力は分母入力によって割算される。分母入力は、所望の生蒸気状態を考慮して予め与えられる蒸発器伝熱面４における流動媒体のエンタルピ上昇の目標値に相当するので、この割算またはこの比から給水質量流量Mの目標値Mｓを形成することができる。分母入力、すなわち水蒸気側または流動媒体側における所望のエンタルピ上昇の目標値の特性値を供給するために、割算要素３４が入力側において減算要素７０に接続されている。減算要素７０は、関数要素７２から供給される次の特性値、すなわち蒸発器出口における流動媒体のエンタルピの所望の目標値に関する特性値を入力される。更に減算要素７０は、入力側において、関数モジュール７４から供給される特性値、すなわち蒸発器入口における流動媒体の実際のエンタルピの実際値を入力され、この実際値が減算要素７０において、蒸発器出口におけるエンタルピの目標値に関する上記特性値から差し引かれる。関数モジュール７４の入力側は、蒸発器入口における実際エンタルピに関する上記特性値を形成するために、圧力センサ４６と温度センサ７６とに接続されている。したがって、減算要素７０における差形成によって、所望の生蒸気状態に依存して蒸発器伝熱面４内の流動媒体にもたらすべきエンタルピ上昇を求め、これを割算器３４における分母入力として使用することができる。
【００３３】
図１もしくは図２による強制貫流ボイラ１および強制貫流ボイラ１’は、給水流量制御装置３２，３２’の構成に関して、特に蒸発器出口におけるエンタルピに関する目標値形成に関して、したがって関数モジュール７２の入力側の導入に関して相違する。この場合に図１による強制貫流ボイラ１は、貯水タンク６内の液面レベルが調節されるいわゆる「レベル制御モード」における運転のために設計されていて、蒸発器伝熱面４の貯水タンク６の後段に接続された過熱器伝熱面８，１０，１２には専ら蒸気が順送され、蒸発器出口側でなおも一緒に運ばれてくる水は貯水タンク６において分離される。この運転モードでは関数モジュール７２が入力側において一方で圧力センサ６０から供給される貯水タンク６内の圧力の測定値を入力される。他方で関数モジュール７２には付設の入力端７８を介して所望の生蒸気状態に固有なパラメータ、例えば蒸発器出口における所望の蒸気含有量が供給される。このパラメータと上記圧力特性値とから、関数モジュール７２において、蒸発器出口における流動媒体のエンタルピの目標値が形成される。
【００３４】
図１による構成においては、割算要素３４が上記割算に基づいて出力側において、上記熱収支に基づいて求められた給水質量流量の目標値を出力する。しかし、その後でこの目標値は、後段の加算要素８０において、望まれる貯水タンク６内のレベル状態の変化を給水流入により元に戻す補正値だけなおも補正される。このために貯水タンク６内のレベル状態が液面センサ８２を介して検出される。この液面レベル実際値が、減算要素８４において、記憶されているかまたは他の方法で予め与え得る貯水タンク６内の液面レベル目標値から差し引かれる。その際に確認された貯水タンク６内の液面レベルの実際状態の当該目標値からの偏差に基づいて、後段の操作要素８６において、貯水タンク６にそれの液面レベル補正のために受け入れさせるべき有効な給水質量流量値が求められる。この補正値は、加算要素８０において、熱流収支に基づいて求められた給水質量流量の目標値に加算されるので、給水質量流量の目標値Mｓとして、両成分から合成された値が出力される。
【００３５】
これに対して、図２による強制貫流ボイラ１’は「ベンソン制御モード」における運転のために設計されており、ここでは水分離器としても設けられている貯水タンク６への過剰供給が可能であり、かつ流動媒体の完全気化が後段の過熱器伝熱面８，１０，１２においてはじめて可能である。この運転変形例では、蒸発器出口における流動媒体のエンタルピの目標値を出力すべきである関数要素７２が、入力側において、同様に一方で圧力センサ６０によって求められた貯水タンク６内の圧力実際値を入力される。更に、関数モジュール７２の入力側には他の関数モジュール９０が前置されていて、この関数モジュール９０が、圧力センサ６０によって求められた貯水タンク６内の実際圧力を基に記憶関数または所望の生蒸気状態に基づいて貯水タンク６内の流動媒体の適切な温度目標値を求める。この場合に例えば、「ベンソン制御モード」での設備運転のために、この温度目標値として、検出圧力における流動媒体の飽和温度に例えば３５℃の予定された最少過熱温度を加算した温度を記憶しておくことができる。関数モジュール７２は、この温度目標値から実際の圧力値を考慮して蒸発器出口における流動媒体の上記エンタルピ目標値を求める。
【００３６】
図２による実施例においては、関数モジュール７２によって出力される主として流動媒体自体の特性を示すこの目標値が、ひき続いて後段の加算要素９２において他の補正値だけ変更される。関数モジュール９４から供給されるこの補正値は、主として微調整関数の様式にて、所望の生蒸気状態を考慮して本来的に望まれる生蒸気温度と、実際に確認された実際の生蒸気温度との間の偏差を考慮している。この種の偏差は、特に、高すぎる生蒸気温度の場合に噴射冷却器１４，１６において冷却需要が生じ、それゆえ噴射冷却器１４，１６への冷媒注入が必要であることによって、生じることがある。関数モジュール９４の設計意図は、噴射冷却器１４，１６でこの種の冷却需要が確認された場合に、この冷却需要を噴射冷却器１４，１６から解除して、給水供給を高める事にある。それに応じて噴射冷却器１４，１６において冷却需要が確認される場合には、この冷却需要を最小限に抑えるべく、関数モジュール９４において蒸発器出口における流動媒体の所望のエンタルピが低下させられる。他の場合、すなわち低すぎる生蒸気温度が確認される場合には、関数モジュール９４から供給される補正値および加算要素９２におけるこの補正値加算によってエンタルピ目標値が高められる。
【００３７】
安全のために、図２による強制貫流ボイラ１’の給水流量制御装置３２’は、なおも追加された直接的な制御ループを含む。この直接的な制御ループでは、関数モジュール１００において、貯水タンク６内の測定値に基づいて蒸発器出口における流動媒体のエンタルピの実際値が求められて、差動モジュール１０２において所望のエンタルピ、すなわち目標エンタルピ値と比較される。この場合に差動モジュール１０２における差形成によって、目標値と実際値との偏差が確認され、この偏差が後段の調節器１０４を介して、加算要素１０６において、割算器３４から供給される給水質量流量の目標値に重畳される。この重畳は適切に時間的遅延されかつ減衰して行なわれるので、この制御介入は必要な場合にだけ、すなわち過大な制御偏差の場合にだけ行なわれる。
【符号の説明】
【００３８】
１          強制貫流ボイラ
１’        強制貫流ボイラ
２          予熱器
３          給水ポンプ
４          蒸発器伝熱面
６          貯水タンク
８          過熱器伝熱面
１０        過熱器伝熱面
１２        過熱器伝熱面
１４        噴射冷却器
１６        噴射冷却器
２０        サーボモータ
２２        絞り弁
２４        測定装置
３０        データ線
３２        給水流量制御装置
３２’      給水流量制御装置
３４        割算要素
３６        関数モジュール
３８        減算要素
４０        関数モジュール
４２        加算要素
４４        関数要素
４６        圧力センサ
４８        関数要素
５０        関数要素
５２        乗算要素
５４        減算要素
５６        関数要素
５８        関数要素
６０        圧力センサ
７０        減算要素
７２        関数要素
７４        関数モジュール
７６        温度センサ
７８        入力端
８０        加算要素
８２        液面センサ
８４        減算要素
８６        操作要素
９０        関数モジュール
９２        加算要素
９４        関数モジュール
１００      関数モジュール
１０２      差動モジュール
１０４      調節器
１０６      加算要素
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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