-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines solar beheizten Dampferzeugers mit einer Anzahl von Heizflächen, bei dem einer Vorrichtung zum Einstellen des Speisewassermassenstroms Ṁ ein Sollwert Ṁs für den Speisewassermassenstrom Ṁ zugeführt wird. Sie bezieht sich weiterhin auf einen solarthermischen Dampferzeuger zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere in einem Solarturm-Kraftwerk mit direkter Verdampfung.
-
Dem stetig steigenden Energiebedarf und dem Klimawandel muss mit dem Einsatz von nachhaltigen Energieträgern entgegengetreten werden. Sonnenenergie ist solch ein nachhaltiger Energieträger. Sie ist klimaschonend, in unerschöpflichem Maße vorhanden und stellt keine Belastung für nachkommende Generationen dar.
-
Solarthermische Kraftwerke stellen deshalb eine Alternative zur herkömmlichen Stromerzeugung dar. Zurzeit werden solarthermische Kraftwerke mit Parabolrinnenkollektoren oder Fresnel-Kollektoren ausgeführt. Eine weitere Option stellt die direkte Verdampfung in sogenannten Solar-Turm Kraftwerken dar.
-
Ein solarthermisches Kraftwerk mit Solar-Turm und direkter Verdampfung besteht aus einem Solarfeld, dem Solar-Turm und aus einem konventionellen Kraftwerksteil, in dem die thermische Energie des Wasserdampfes in elektrische Energie umgewandelt wird.
-
Das Solarfeld besteht aus Heliostaten, die ihr Licht auf einen in dem Turm untergebrachten Absorber konzentrieren. Der Absorber besteht aus einer Heizfläche, in der die eingestrahlte Sonnenenergie dazu genutzt wird, um zugeführtes Speisewasser zu erwärmen, zu verdampfen und gegebenenfalls auch zu überhitzen. Der erzeugte Dampf wird anschließend in einem konventionellen Kraftwerkssteil in einer Turbine entspannt, anschließend kondensiert und dem Absorber wieder zugeführt. Die Turbine treibt einen Generator an, der die mechanische Energie in elektrische Energie wandelt.
-
In einem Solarturm-Kraftwerk ist die eingebrachte Sonnenenergie durch die Größe des Heliostatenfeldes begrenzt. Ein Teil der Einstrahlung wird vom Absorber reflektiert und ist für den thermodynamischen Kraftwerkprozess verloren. Diese Verluste wachsen mit der Größe der Heizfläche. Deshalb sind bei gegebener thermischer Leistung kompakte Absorber mit möglichst kleiner Heizfläche anzustreben. Dies führt durch die Konzentrierung der eingestrahlten Sonnenenergie auf kleine Flächen zu sehr hohen Wärmestromdichten.
-
Entsprechend der in den Absorber eingebrachten Wärmeleistung und der Wahl der Frischdampfparameter ist in diesem Zusammenhang ein geeigneter Speisewassermassenstrom zu gewährleisten. In so genannten Zwangdurchlaufsystemen stellt die Sollwertführung der Speisewasserdurchflussregelung im Anfahr- und Schwachlastbetrieb, sowie im Zwangdurchlaufbetrieb die notwendigen Speisewassermassenstromsollwerte in Abhängigkeit des Anlagenzustands bereit. Dabei muss im instationären Betrieb, z. B. bei Wolkendurchzug durch das Solarfeld, der Verdampferdurchfluss möglichst synchron zum Wärmeeintrag in die Heizfläche verändert werden.
-
In einem solarbeheizten Zwangdurchlaufdampferzeuger führt die Beheizung einer Anzahl von Dampferzeugerrohren, die zusammen eine Verdampferheizfläche bilden, zu einer vollständigen Verdampfung eines Strömungsmediums in den Dampferzeugerrohren in einem Durchgang. Das Strömungsmedium – üblicherweise Wasser – kann dabei optional vor seiner Verdampfung einem der Verdampferheizfläche strömungsmediumsseitig vorgeschalteten Vorwärmer, üblicherweise auch als Economizer bezeichnet, zugeführt und dort vorgewärmt werden.
-
Abhängig vom Betriebszustand des solar beheizten Zwangsdurchlaufdampferzeugers und damit zusammenhängend mit der aktuellen Dampferzeugerleistung wird der Speisewassermassenstrom in die Absorberheizfläche geregelt. Bei Laständerungen sollte der Durchfluss möglichst synchron zum Wärmeeintrag in die Absorberheizfläche geändert werden, weil sonst eine Abweichung der spezifischen Enthalpie des Strömungsmediums am Austritt der Absorberheizfläche vom Sollwert nicht sicher vermieden werden kann. Eine solche unerwünschte Abweichung der spezifischen Enthalpie erschwert die Regelung der Temperatur des aus dem Dampferzeuger austretenden Frischdampfes und führt darüber hinaus zu hohen Materialbelastungen und somit zu einer reduzierten Lebensdauer des gesamten Dampferzeugers.
-
Es besteht bei solarthermischen Kraftwerksanlagen der Bedarf den Ungenauigkeiten infolge z. B. Änderungen in der solaren Inzidenz mit der Vorgabe eines insbesondere bei Änderung der Gesamtwärmeaufnahme oder bei Lastwechseln besonders bedarfsgerechten Sollwerts für den Speisewassermassenstrom effektiv zu begegnen.
-
Gerade bei solarthermisch basierten Energieerzeugungssystemen können ausreichend stabile und eindeutig auf einen vor bestimmten, konstanten solaren Energieeintrag zurückführbare Systemeigenschaften insgesamt nicht vorausgesetzt werden. Zudem ist bei derartigen, als direkte Absorbersysteme ausgestalteten Anlagen eine solare Primärleistung auf den Heliostaten und damit auf dem Receiver im Turm nicht im selben Maße als freier Parameter nutzbar wie bei konventionell gefeuerten Kesseln.
-
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines solar beheizten Zwangdurchlaufdampferzeugers der oben genannten Art anzugeben, der sich vor allem bei instationärem Betrieb durch eine besonders hohe Zuverlässigkeit und der Qualität der Regelbarkeit auszeichnet. Des Weiteren soll ein für die Durchführung des Verfahrens besonders geeigneter solarthermischer Dampferzeuger angegeben werden.
-
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines solarbeheizten Durchlaufdampferzeugers mit einer Anzahl von Heizflächen, bei dem einer Vorrichtung zum Einstellen des Speisewassermassenstroms ein Sollwert für den Speisewassermassenstrom zugeführt wird, wobei bei der Erstellung des Sollwerts für den Speisewassermassenstrom ein für die zeitliche Ableitung der Enthalpie oder der Dichte eines solarbeheizten Strömungsmediums am Eingang einer oder am Eingang mehrerer Heizflächen jeweils charakteristischer Korrekturwert berücksichtigt wird.
-
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, ein Konzept einer so genannten prädiktiven oder vorausschauenden Massenstromregelung für einen solar beheizten Durchlaufdampferzeuger zur Verbesserung der Ansteuerqualität bei der Einstellung des Speisewassermassenstroms anzuwenden. Dabei werden konsequent als einschlägig erkannte Korrekturwerte bei der Ermittlung eines geeigneten Sollwerts für den Speisewassermassenstrom berücksichtigt.
-
Um Abweichungen der spezifischen Enthalpie am Absorberaustritt vom Sollwert und daraus resultierende unerwünscht große Temperaturschwankungen in allen Betriebszuständen des Dampferzeugers, also insbesondere auch in transienten Zuständen oder bei Lastwechseln, möglichst gering zu halten, wird die Speisewasserdurchflussregelung in der Art der prädiktiven Auslegung ausgestaltet. Dabei werden insbesondere auch bei Lastwechseln die notwendigen Speisewassersollwerte in Abhängigkeit vom aktuellen oder für die nächste Zukunft zu erwartenden Betriebszustand bereitgestellt.
-
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird in Abhängigkeit des vorhandenen Wärmeangebots der Solarstrahlung immer genau der erforderliche Speisewassermassenstrom durch die Absorberheizfläche zur Verfügung gestellt, um den geforderten/gewünschten Fluidzustand am Absorberaustritt (Frischdampftemperatur) auch während instationärer Vorgänge insbesondere bei Wolkendurchzug durch das Solarfeld zu gewährleisten.
-
Das erfindungsgemäße Konzept sieht vorteilhafterweise eine vorgesteuerte Berechnung der Speisewassermenge als Funktion der Sonneneinstrahlung vor. Derartige Kennwerte können anhand aktuell vorliegender Messdaten geeignet ermittelt und insbesondere unter Rückgriff auf hinterlegte Speicherkennwerte geeignet bereitgestellt werden. Eine besonders zuverlässige Auswertung der Wärmestrahlung und somit die Ermittlung eines besonders genau vorausberechneten Speisewasser-Sollwerts ist aber ermöglicht, indem vorteilhafterweise als charakteristischer Kennwert ein aktuell erfasster Messwert berücksichtigt wird. Wird hierbei die Intensität der Sonneneinstrahlung messtechnisch erfasst und über ein geeignetes Berechnungsverfahren in eine an den Absorber übertragene Wärmeleistung umgerechnet, kann der Wärmeeintrag der Absorberheizfläche direkt bestimmt werden. Wird jeder Heliostat des Solarfelds mit einer entsprechenden Messeinrichtung ausgestattet, ist schlussfolgernd die Gesamtwärmeaufnahme der Absorberheizfläche bekannt. Neben dieser Gesamtwärmeaufnahme, die aufgrund der instationären Wärmeleitung in der Rohrwand unter Umständen geringfügig über beispielsweise ein PT3-Glied verzögert werden sollte, wird für die Ermittlung des Speisewassermassenstromes zusätzlich die Aufwärmspanne (Soll-Enthalpieerhöhung) des Strömungsmediums in der Absorberheizfläche benötigt. Der Ermittlung der Soll-Enthalpieerhöhung des Strömungsmediums in der Absorberheizfläche wird vorteilhafterweise einerseits anhand geeigneter Messwerte wie beispielsweise des Drucks und der Temperatur des Strömungsmediums am Eintritt der Absorberheizfläche die ermittelte Ist-Enthalpie zugrunde gelegt. Zusätzlich wird in Abhängigkeit oder unter Berücksichtigung des gewünschten Dampfzustands, beispielsweise der spezifizierten Dampfparameter oder auch des Dampfgehalts am Austritt der Absorberheizfläche, unter Berücksichtigung des aktuellen Drucks des Strömungsmediums am Austritt der Absorberheizfläche ein Sollwert für dessen Enthalpie am Austritt der Absorberheizfläche vorgegeben. Wird die Differenz beider Werte gebildet, ist die Soll-Enthalpieerhöhung bekannt.
-
Wird im Anschluss das absorberseitige Wärmeangebot durch diese mediumsseitige Enthalpiedifferenz (Soll-Enthalpieerhöhung) dividiert, ist zumindest für den stationären Lastbetrieb der benötigte Speisewassermassenstrom für jeden Betriebszustand bekannt. Auf diese Weise ist eine besonders bedarfsgerechte, am Anlagen-Ist Zustand orientierte vorgesteuerte Berechnung der erforderlichen Speisewassermenge auf der Grundlage einer Wärmestrombilanzierung der Absorberheizfläche, die gegebenenfalls sowohl vorausgeschaltete Vorwärmer-Absorberflächen als auch nachfolgende Überhitzer-Absorberheizflächen optional mit einbeziehen kann, ermöglicht.
-
Auf dieses Basiskonzept aufbauend, sind im instationären Betrieb darüber hinaus zusätzliche physikalische Mechanismen, die sich temporär auf die Durchströmung durch die Absorberheizfläche auswirken und somit in Abweichungen der Enthalpie am Austritt der Absorberheizfläche zum vorgegebenen Sollwert resultieren, zu berücksichtigen. Ändert sich bei instationären Vorgängen der Systemdruck und somit simultan die Sättigungstemperatur des Fluids im Absorber, ändert sich ebenfalls die Materialtemperatur der Absorberheizflächenrohre. Resultierend wird thermische Energie in die Rohrwände ein- oder aus den Rohrwänden ausgespeichert. Verglichen mit der aus der gemessenen Intensität der Sonneneinstrahlung ermittelten Gesamtwärmeaufnahme steht demnach für die Enthalpie-Erhöhung des Strömungsmediums je nach Richtung der Druckänderung temporär mehr (Druckabsenkung) oder weniger Wärme (Druckerhöhung) zur Verfügung. Bei vorgegebenem Enthalpie-Sollwert am Austritt der Absorberheizfläche ist daher zur Vorausberechnung des benötigten Speisewassermassenstromes dieser nicht unerhebliche Einfluss im Regelungskonzept unbedingt zu berücksichtigen.
-
Durch ein Differenzierglied erster Ordnung (DT1-Element) lässt sich dieser physikalische Effekt regelungstechnisch abbilden. Dabei wird näherungsweise vorausgesetzt, dass bei einer Modifizierung des Systemdrucks die zeitliche Änderung sowohl der Siedetemperatur des Strömungsmediums als auch die der Rohrwand identisch sind. Als Eingang des Differenzierglieds wird demnach die aus dem gemessenen Absorberdruck berechnete Sättigungstemperatur des Strömungsmediums verwendet. Wird der Ausgang dieses Differenzierglieds mit der Masse der gesamten Absorberheizflächenrohre und der spezifischen Wärmekapazität des Materials der Absorberheizfläche multipliziert, können die in der Rohrwand ein- bzw. ausgespeicherten Wärmemengen quantifiziert werden. Durch die Wahl einer geeigneten Zeitkonstanten dieses Differenzierglieds lässt sich das zeitliche Verhalten der beschriebenen Speichereffekte relativ genau nachbilden, so dass dieser auf instationären Vorgängen beruhende zusätzliche Effekt des Ein- bzw. Ausspeicherns von Wärme der Metallmassen direkt berechnet werden kann.
-
Da für überkritische Systeme eine druckabhängige Sättigungstemperatur nicht mehr zu bestimmen ist, kann das Eingangsignal des Differenzierglieds über eine druckabhängige Funktion für die Fluidtemperatur (z. B. Polynom) berechnet werden, so dass die Ein- und Ausspeichereffekte der Absorberheizflächenrohre auch für überkritische Systeme ermittelt werden können. Denkbar wäre auch eine direkte Messung der Metalltemperatur an charakteristischen Stellen der Absorberheizflächenrohre, um unmittelbar eine Änderung der Metalltemperatur berücksichtigen zu können. In diesem Fall wäre sowohl die Anzahl der Differenzierglieder als auch deren entsprechende Verstärkungsfaktoren (im Wesentlichen Masse der Absorberheizflächenrohre) der Anzahl der Metalltemperaturmessungen anzupassen. Neben dem Vorteil sowohl für überkritische als auch unterkritische Systeme geeignet zu sein, könnten auf diesem Weg auch die Temperaturänderungen der Absorberheizflächenrohre mit überhitztem Dampf genau bestimmt werden, für deren Metalltemperaturermittlung die eingangs erwähnten Verfahren nur unzureichend genau wären.
-
Darüber hinaus ändern sich bei transienten Vorgängen im Wasser-Dampfkreislauf thermodynamische Zustandswerte wie z. B. Druck und Temperatur. Mit diesen Änderungen sind zwangsläufig in jeder Absorberheizfläche Änderungen des spezifischen Volumens bzw. der Dichte des Strömungsmediums verknüpft. Nimmt z. B. aufgrund eines Lastwechsels das spezifische Volumen des Strömungsmediums in der gesamten Heizfläche ab (Dichte nimmt zu), kann diese temporär mehr Fluid aufnehmen (Masse einspeichern). Derartige, auf Dichteänderungen des Fluids oder Strömungsmediums zurückgehende Speichereffekte bedingen Massenstromschwankungen am Ausgang der jeweiligen Heizflächen, so dass der von der jeweiligen Heizfläche abströmende Massenstrom nicht der gleiche wie der einströmende und insbesondere nicht der gleiche wie der von der Speisewasserpumpe geförderte Massenstrom ist, was bei zugehöriger Beheizung unmittelbar in einer schwankenden Enthalpie am Heizflächenaustritt mündet. Um diese Schwankungen zu reduzieren, sind die auftretenden Massenspeichereffekte durch die Speisewassersollwertermittlung wirkungsvoll zu kompensieren. Insbesondere bei unterkritischen Systemen sind die großen Dichteänderungen im Verdampfungsbereich der Strömung entsprechend zu berücksichtigen. Hier wird die Dichteverteilung im Heizflächenrohr maßgeblich durch den Verdampfungsbeginn charakterisiert. Dieser ist sehr stark mit der Unterkühlung am Heizflächeneintritt verknüpft. Hat die Verdampfung im Rohr erst eingesetzt, reduziert sich stromabwärts die Gemischdichte sehr stark. Ändert sich nun aufgrund transienter Vorgänge die Eintrittsunterkühlung, verschiebt sich simultan der Verdampfungsbeginn und somit die gesamte Dichteverteilung im Rohr. Massenein- bzw. -ausspeichereffekte sind die Folge. Dabei resultieren steigende Eintrittsunterkühlungen kurzfristig in einer Erhöhung der Enthalpie am Austritt der Heizfläche. Dies lässt sich dadurch erklären, dass sich mit steigender Eintrittsunterkühlung der Verdampfungsbeginn Richtung Heizflächenaustritt schiebt (die Absorberheizfläche wird mit kälterem Fluid bespeist). Infolge der lokalen Dichteerhöhungen (insbesondere im Bereich des Versatzes des Verdampfungsbeginns) wird verstärkt Fluid eingespeichert und reduziert im Umkehrschluss den Austrittsmassenstrom, was unmittelbar bei zugehöriger Beheizung in einer erhöhten Austrittsenthalpie münden muss. Bei einer Verringerung der Eintrittsunterkühlung stellt sich der umgekehrte Vorgang ein. Die beschriebenen Mechanismen sind vom Grundsatz her auch für überkritische Systeme beobachtbar. Hier lassen sich ebenfalls temporäre Änderungen der Fluidtemperatur bzw. der spez. Fluidenthalpie am Heizflächeneintritt für die entsprechenden Massenein- und -ausspeichereffekte verantwortlich machen.
-
Für eine regelungstechnische Berücksichtigung dieser strömungsmediumsseitigen Ein- und Ausspeichervorgänge ist dabei als besonders vorteilhaftes Mittel die Erfassung von für die zeitliche Ableitung geeigneter Parameter wie insbesondere der Enthalpie, der Temperatur oder der Dichte des Strömungsmediums am Eintritt der jeweiligen Heizfläche vorgesehen.
-
Wird daher in der Speisewassersollwertermittlung ein weiteres Differenzierglied erster Ordnung (DT1-Element) implementiert, lassen sich bei Wahl eines geeigneten Eingangssignals, einer dazu passenden Zeitkonstanten und einer geeigneten Verstärkung die eingangs beschriebenen Enthalpieschwankungen am Heizflächenaustritt abermals effektiv vermindern. Je nach Heizflächendesign und Systemanforderung könnte als Eingangssignal beispielweise die Eintrittsunterkühlung (unterkritisch) oder allgemeiner die Eintrittstemperatur bzw. Eintrittsenthalpie verwendet werden.
-
Tritt das Speisewasser mit einer relativ geringen Fluidtemperatur aus der regenerativen Speisewasservorwärmung aus (Vorwärmung durch die Turbinenanzapfungen ist gering), bzw. ist keine regenerative Speisewasservorwärmung vorgesehen, ist eine Nutzung einer weiteren Absorberheizfläche zur zusätzlichen Vorwärmung des Speisewassers denkbar (vergleichbar mit Economizerheizflächen typischer fossil befeuerter Kraftwerke). Ist eine gesonderte Berücksichtigung der in diese zusätzliche Absorberheizfläche eingebrachten Wärmeleistung in der prädiktiven Speisewasserdurchflussregelung nicht vorgesehen, so ist eine Anordnung der wasserseitigen Druck und Temperaturmessung hinter diese ”EconomizerAbsorberheizfläche” für einen optimalen Betrieb der Speisewasserdurchflussregelung erstrebenswert. Neben einer größeren Stabilität der Regelung trägt diese Maßnahme zur Erhöhung der Regelgüte bei. Eine ausreichende Eintrittsunterkühlung ist an dieser Stelle zur Sicherstellung eines korrekten Messsignals allerdings zu gewährleisten.
-
In dieser als Economizer genutzten Absorberheizfläche treten bei transienten Vorgängen ebenfalls fluidseitige Ein- und Ausspeichereffekte auf. Bei einer Massenstrommessstelle am Eintritt des Economizers und einem Speisewasserregler, der sich auf diese Messstelle bezieht, wirken sich die aus den Speichereffekten resultierenden Massenstromschwankungen am Economizeraustritt unmittelbar auf die Frischdampfenthalpie (Austritt des solar beheizten Dampferzeugers) aus. Unter diesen Umständen laufen erneut Durchfluss und Wärmeeintrag der Absorberheizflächen des solarbeheizten Durchlaufdampferzeugers nicht mehr synchron zueinander.
-
Durch zusätzliche Messungen von Temperatur und Druck am Eintritt bzw. am Austritt der Economizerheizfläche des Absorbers lässt sich die Fluiddichte an diesen Stellen ermitteln. Eine Änderung dieser Dichten kann als Maß fluidseitiger Ein- und Ausspeichereffekte betrachtet werden (unter Umständen ist eine geeignete Mittelwertbildung vorzunehmen), die durch die Implementierung eines weiteren Differenzierglieds bzw. die Implementierung weiterer Differenzierglieder erster Ordnung quantitativ erfasst werden können. Wird eine geeignete Verstärkung und eine geeignete Zeitkonstante für diese(s) Differenzierglied(er) gewählt, kompensier(t) (en) das/die so generierte(n) Korrektursignal(e) optimalerweise die fluidseitigen Speichereffekte im Economizer. Weist die Economizer Absorberheizfläche hierbei beispielsweise ein lineares Dichteprofil auf, ist vorzugsweise das arithmetische Mittel aus der am Heizflächenein- und austritt bestimmten Dichte zu ermitteln und als Eingangssignal eines nachgeschalteten DT1-Glieds zu verwenden. Vorteilhafterweise wird dabei für die Verstärkung des DT1-Glieds das vollständige Medienvolumen der Economizer-Absorberheizfläche, also entsprechend dem totalen Wasserinhalt in der Economizer-Absorberheizfläche, und für die Zeitkonstante die halbe Durchlaufzeit des Strömungsmediums durch die Economizer-Absorberheizfläche gewählt. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann dabei die Zeitkonstante entsprechend dem aktuellen Lastzustand des solarbeheizten Durchlaufdampferzeugers angepasst werden, wobei zweckmäßigerweise der Umstand berücksichtigt wird, dass sich bei geringerer Last des solarbeheizten Durchlaufdampferzeugers die Durchlaufzeit des Strömungsmediums durch die Vorwärmer-Absorberheizfläche entsprechend erhöht.
-
Falls nun beispielsweise bei einer Laständerung die Wärmezufuhr in die Economizer-Absorberheizfläche absinken sollte, so wird dort temporär Strömungsmedium eingespeichert. Bei konstantem Förderstrom der Speisewasserpumpe würde somit der Massenstrom am Austritt dieser Economizer-Absorberheizfläche oder am Eintritt einer nachgeschalteten Verdampfer-Absorberheizfläche absinken. Durch das über das DT1-Glied ermittelte Korrektursignal für den Sollwert des Speisewassermassenstroms erhöht sich temporär zur Kompensation vorzugsweise der Förderstrom der Speisewasserpumpe, so dass der Speisewassermassenstrom am Eintritt der nachgeschalteten Verdampfer-Absorberheizfläche und somit resultierend auch die Enthalpie am Austritt derselbigen nahezu konstant gehalten werden kann.
-
Der mit der prädiktiven Speisewassersollwertermittlung bestimmte Verdampferdurchfluss kann (falls erforderlich) durch überlagerte Regelkreise zusätzlich korrigiert werden, so dass die geforderten Sollwerte am Heizflächenaustritt auch tatsächlich dauerhaft zu erreichen sind.
-
Bezüglich des solar beheizten Durchlaufdampferzeugers wird die genannte Aufgabe gelöst, indem eine einer Vorrichtung zum Einstellen des Speisewassermassenstroms zugeordnete Speisewasserdurchflussregelung zur Vorgabe des Sollwerts für den Speisewassermassenstrom anhand des genannten Verfahrens ausgelegt ist. Der solarthermische Dampferzeuger ist dabei nach besonders vorteilhafter Ausgestaltung mit seiner Absorberheizfläche in ein Solarturm-Kraftwerk integriert und zur Dampferzeugung durch fokussierte solare Inzidenz direkt beaufschlagbar.
-
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Berücksichtigung der zeitlichen Ableitung der Enthalpie, Temperatur oder der Dichte des Strömungsmediums am Eingang einer oder mehrerer Heizflächen des Durchlaufdampferzeugers eine Korrektur des im Rahmen einer prädiktiven Massenstromregelung ermittelten Sollwerts für den Speisewassermassenstrom ermöglicht ist, bei der u. a. den Ein- und Ausspeichervorgängen von thermischer Energie des Rohrmaterials als auch den fluid- oder strömungsmediumsseitigen Ein- oder Ausspeichervorgängen in den Heizflächen geeignet Rechnung getragen werden kann. Damit ist gerade bei auftretenden Lastwechseln oder sonstigen transienten Vorgängen, bei denen mit derartigen Ein- oder Ausspeichervorgängen gerechnet werden muss, eine qualitativ besonders hochwertige Ermittlung eines bedarfsgerechten Sollwerts für den Speisewassermassenstrom ermöglicht.
-
In den 1 bis 6 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
-
Darin zeigt
-
1 ein Solarturm-Kraftwerk,
-
2 ein solarthermischer Dampferzeuger,
-
3 eine schematische Darstellung eines solarbeheizten Dampferzeugers mit zugeordneter Speisewasserdurchflussregelung,
-
4 eine schematische Darstellung einer Speisewasserdurchflussregelung eines solarbeheizten Dampferzeugers in einer Weiterentwicklung für den instationären Betrieb mit prädiktiver Speisewassermassenstromsollwertermittlung,
-
5 eine schematische Darstellung einer Speisewasserdurchflussregelung mit prädiktiver Speisewassermassenstromsollwertermittlung für jede einzelne Absorberheizfläche,
-
6 eine schematische Darstellung einer optimierten Speisewasserdurchflussregelung mit prädiktiver Speisewassermassenstromsollwertermittlung.
-
1 zeigt ein Solarturm-Kraftwerk 129. Das Solarturm-Kraftwerk 129 umfasst einen Solarturm 143, an dessen vertikal oberem Ende ein Receiver 133 angeordnet ist. Der Receiver 133 umfasst einen Absorber 134, beispielsweise in Form eines Rohrbündelabsorbers 135 (siehe 2). Ein Heliostatenfeld 141 mit einer Anzahl von Heliostaten 131 ist am Boden um den Solarturm 143 herum platziert. Das Heliostatenfeld 141 mit den Heliostaten 131 ist für eine Fokussierung der direkten Solarstrahlung Is ausgelegt. Dabei sind die einzelnen Heliostaten 131 so angeordnet und ausgerichtet, dass die direkte Solarstrahlung Is von der Sonne in Form von konzentrierter Solarstrahlung Ic auf den Receiver 133 fokussiert werden. Bei dem Solarturm-Kraftwerk 129 wird somit die Sonnenstrahlung durch ein Feld einzeln nachgeführter Spiegel, den Heliostaten 131, auf die Spitze des Solarturmes 132 konzentriert. In der Turmspitze befindet sich ein Absorber, beispielsweise eine Rohrbündelabsorber 135, welche über Wärmestrahlung aufgenommene Wärme über Wärmeleitung und Konvektion an ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Wasser, überträgt.
-
In 2 ist ein solarthermischer Durchlaufdampferzeuger 1 dargestellt, wie er in vorteilhafter Ausführung als Rohrbündelabsorber 135 in den Receiver 133 des Solarturmkraftwerks 129 der 1 integriert ist. Konzentrierte Solarstrahlung Ic trifft fokussiert auf eine Vielzahl von Wärmeübertragenden Rohren, die so genannten Dampferzeugerrohre 140. Die Dampferzeugerrohre 140 sind eingangsseitig am Heizflächeneintritt 138 mit einem Verteiler 137 strömungstechnisch verbunden. Am Heizflächenaustritt 139 sind die Dampferzeugerrohre 140 mit einem Sammler 136 verbunden. Im Betrieb des solarbeheizten Durchlaufdampferzeuger 1 werden die Dampferzeugerrohre 140 durch die konzentrierte Solarstrahlung Ic aufgeheizt, wobei die Dampferzeugerrohre 140 die Wärme an ein Strömungsmedium, beispielsweise Wasser, abgeben. Das Strömungsmedium wird dabei in den Dampferzeugerrohren 140 durch die konzentrierte Solarstrahlung Ic direkt vorgewärmt, verdampft und gegebenenfalls überhitzt. Das verdampfte bzw. gegebenenfalls überhitzte Strömungsmedium verlässt als Nutzdampf den Heizflächenaustritt 139 und kann gegebenenfalls nach weiterer Überhitzung in einer nicht dargestellten Heizfläche in einem nicht näher dargestellten konventionellen Kraftwerksteil zur Entspannung in einer Dampfturbine benutzt werden. Am Heizflächeneintritt 138 tritt kaltes Strömungsmedium, insbesondere kaltes Wasser, in den Verteiler 137 ein und wird auf die Vielzahl der Dampferzeugerrohre 140 verteilt. Im Betrieb des solarthermischen Durchlaufdampferzeugers ist es besonders kritisch in Abhängigkeit des vorhandenen Wärmeangebots der primären Solarstrahlung immer genau den erforderlichen Speisewassermassenstrom durch die Absorberheizfläche, respektive den Rohrbündelabsorber 135, zur Verfügung zu stellen, um den geforderten bzw. gewünschten Fluidzustand am Absorberaustritt, respektive am Heizflächenaustritt 139 auch während instationärer Vorgänge, insbesondere bei Wolkendurchzug durch das Heliostatenfeld 141 zu gewährleisten. Das am Heizflächenaustritt 139 zur Verfügung stehende Wasser-/Dampfgemisch kann bei entsprechender Überhitzung als Frischdampf mit einer Frischdampftemperatur der nicht näher dargestellten Dampfturbine zur Erzeugung von elektrischer Energie zugestellt werden.
-
In 3 ist schematisch ein solarbeheizter Durchlaufdampferzeuger 1 für überwiegend stationären Betrieb dargestellt.
-
Der solarbeheizte Durchlaufdampferzeuger 1 gemäß der 3 weist einen Absorber 5 für als Strömungsmedium vorgesehenes Speisewasser auf. Dem Absorber 5 ist strömungsmediumsseitig eine Speisewasserpumpe 3 vor- und eine hier nicht näher dargestellte Dampfturbine nachgeschaltet. Der Absorber 5 weist eine hier nicht im Detail gezeigte Absorberheizfläche auf, die mit solarer Wärmestrahlung beaufschlagbar ist, so dass ein Wärmeeintrag durch Bestrahlung der Absorberheizfläche erfolgt.
-
Der solarbeheizte Durchlaufdampferzeuger 1 ist für eine geregelte Beaufschlagung mit Speisewasser ausgelegt. Dazu ist der Speisewasserpumpe 3 ein von einem Stellmotor 20 angesteuertes Drosselventil 22 nachgeschaltet, so dass über geeignete Ansteuerung des Drosselventils 22 die von der Speisewasserpumpe 3 in Richtung des Absorbers 5 geförderte Speisewassermenge oder der Speisewassermassenstrom einstellbar ist. Zur Ermittlung eines aktuellen Kennwerts für den zugeführten Speisewassermassenstrom ist dem Drosselventil 22 eine Messeinrichtung 24 zur Ermittlung des Speisewassermassenstroms Ṁ durch die Speisewasserleitung vorgeschaltet. Der Stellmotor 20 ist über ein Regelelement 28 angesteuert, das eingangsseitig mit einem über eine Datenleitung 30 zugeführten Sollwert Ṁs für den Speisewassermassenstrom Ṁ und mit dem über eine Messeinrichtung 24 ermittelten aktuellen Istwert des Speisewassermassenstroms Ṁ beaufschlagt ist. Durch Differenzbildung zwischen diesen beiden Signalen wird an den Regler 28 ein Nachführungsbedarf übermittelt, sodass bei einer Abweichung des Ist- vom Sollwert eine entsprechende Nachführung des Drosselventils 22 über die Ansteuerung des Motors 20 erfolgt.
-
Zur Ermittlung eines Sollwerts Ṁs für den Speisewassermassenstrom Ṁ ist die Datenleitung 30 eingangsseitig mit einer zur Vorgabe des Sollwerts Ṁs für den Speisewassermassenstrom Ṁ ausgelegten Speisewasserdurchflussregelung 32 verbunden. Diese ist dafür ausgelegt, den Sollwert Ṁs für den Speisewassermassenstrom Ṁ anhand einer Wärmestrombilanz in dem Absorber 5 zu ermitteln, wobei der Sollwert Ṁs für den Speisewassermassenstrom Ṁ anhand des Verhältnisses aus dem aktuell in den Absorber 5 durch konzentrierte Solarstrahlung auf das Strömungsmedium übertragenen Wärmestrom einerseits und einer im Hinblick auf den gewünschten Frischdampfzustand vorgegebenen Soll-Enthalpieerhöhung des Strömungsmediums in dem Absorber 5 andererseits vorgegeben wird. Eine Nutzung eines derartigen Konzepts der Bereitstellung eines Sollwerts für den Speisewassermassenstrom Ṁ auf der Grundlage einer Wärmebilanz selbst für einen solar beheizten Durchlaufdampferzeuger 1 in Bauweise als Absorberrohrwand zur Direktverdampfung in einem Solarturm-Kraftwerk ist im Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch erreicht, dass der durch die konzentrierte Sonneneinstrahlung auf das Strömungsmedium übertragene Wärmestrom vorzugsweise durch einen für die aktuelle Situation besonders repräsentativen Kennwert oder in besonders vorteilhafter Weise über einen aktuell erfassten Messwert ermittelt wird.
-
Die Speisewasserdurchflussregelung 32 weist dazu ein Dividierglied 34 auf. Als Zähler wird dem Dividierglied 34 ein Kennwert für den aktuell in dem Absorber 5 auf das Strömungsmedium übertragenen Wärmestrom zugeführt. Dieser Kennwert wird dem Dividierglied 34 durch ein Funktionsmodul 130 bereitgestellt. Das Funktionsmodul 130 erhält dazu von einer Auswerteeinheit 128 Daten über die in den Absorber eingebrachte Wärmeleistung Q .. Nicht näher dargestellt ist hier eine Verbindung der Auswerteeinheit 128 mit Messeinrichtungen, die an jedem Heliostat des Solarfelds angebracht sind. Durch die Messeinrichtungen wird die Intensität der Sonneneinstrahlung messtechnisch erfasst und in der Auswerteeinheit 128 über ein geeignetes Berechnungsverfahren in eine an den Absorber übertragene Wärmeleistung Q . umgerechnet. In dem Funktionsmodul 130 erfolgt zudem noch eine Verzögerung des Kennwertes, aufgrund der instationären Wärmeleitung in der Absorberrohrwand. Diese Verzögerung kann regelungstechnisch beispielsweise durch ein PT3-Glied erfolgen.
-
Zur Bereitstellung des Nenners, also des Kennwerts für die gewünschte Soll-Enthalpieerhöhung auf der Wasser-Dampf- oder Strömungsmediumsseite, ist das Dividierglied 34 eingangsseitig mit einem Subtrahierglied 70 verbunden.
-
Das Subtrahierglied 70 ist eingangsseitig mit einem von einem Funktionsglied 72 bereitgestellten Kennwert für den gewünschten Sollwert für die Enthalpie des Strömungsmediums am Austritt des Absorbers beaufschlagt. Dieser Kennwert wird im Funktionsmodul 72 ermittelt aus der gewünschten Frischdampftemperatur (Frischdampftemperatursollwert) und dem gemessenen Druck am Austritt des Absorbers 5. Die Daten über den Druck am Austritt des Absorbers 5 werden dem Funktionsmodul 72 durch einen Drucksensor 47 bereitgestellt.
-
Des Weiteren ist das Subtrahierglied 70 eingangsseitig mit einem von einem Funktionsmodul 74 bereitgestellten Kennwert oder Istwert für die aktuelle Enthalpie des Strömungsmediums am Absorbereintritt beaufschlagt, der im Subtrahierglied 70 vom genannten Kennwert für den Sollwert der Enthalpie am Austritt des Absorbers 5 abgezogen wird. Eingangsseitig ist das Funktionsmodul 74 dabei zur Bildung des genannten Kennwerts für die Ist-Enthalpie am Absorbereintritt mit dem Drucksensor 46 und mit einem Temperatursensor 76 verbunden.
-
Durch die Differenzbildung im Subtrahierglied 70 wird somit die in Abhängigkeit vom gewünschten Frischdampfzustand erforderliche Enthalpieerhöhung des Strömungsmediums im Absorber 5 ermittelt, die als Nenner im Dividierglied 34, welches das erforderliche Massenstromsignal errechnet, verwendet werden kann.
-
4 zeigt den in 3 schematisch dargestellten solarbeheizten Durchlaufampferzeuger 1 in einer für den instationären Betrieb optimierten Weiterentwicklung.
-
Im instationären Betrieb sind zusätzliche physikalische Mechanismen zu berücksichtigen, die sich temporär auf die Durchströmung durch die Absorberheizfläche 5 auswirken und somit in Abweichungen der Enthalpie am Heizflächenaustritt 139 zum vorgegebenen Sollwert resultieren. Ändert sich bei instationären Vorgängen der Systemdruck und somit simultan die Sättigungstemperatur des Fluids in der Absorberheizfläche 5, ändert sich ebenfalls die Materialtemperatur der Dampferzeugerrohre des Absorbers 5. Resultierend wird thermische Energie in die Rohrwände ein oder aus den Rohrwänden ausgespeichert. Verglichen mit der aus der gemessenen Intensität der Sonneneinstrahlung ermittelten Gesamtwärmeaufnahme steht demnach für die gewünschte Enthalpieerhöhung des Strömungsmediums in der Absorberheizfläche 5 je nach Richtung der Druckänderung temporär mehr (Druckabsenkung) oder weniger Wärme (Druckerhöhung) zur Verfügung. Bei vorgegebenem Enthalpiesollwert am Heizflächenaustritt 139 ist daher zur Vorausberechnung des benötigten Speisewassermassenstromes dieser nicht unerhebliche Einfluss im Regelungskonzept unbedingt zu berücksichtigen. Da für überkritische Systeme eine druckabhängige Sättigungstemperatur nicht mehr zu bestimmen ist, kann ebenso ein charakteristischer Temperaturkennwert über eine druckabhängige Funktion für die Fluidtemperatur (z. B. Polynom) berechnet werden, so dass die Ein- und Ausspeichereffekte der Heizflächenrohre des Absorbers 5 auch für überkritische Systeme ermittelt werden können.
-
Um den Einfluss der Änderungen der Materialtemperatur des Absorbers 5 auf die in das Strömungsmedium eingebrachte Wärme zu berücksichtigen, wird erfindungsgemäß der durch das Funktionsmodul 130 bereitgestellte Kennwert für den aktuell an den Absorber 5 extern durch konzentrierte Solarstrahlung übertragenen Wärmestrom zunächst einem Subtrahierglied 71 zugeführt, welches von den bereitgestellten Daten einen Korrekturwert KT, der die Änderungen der Materialtemperatur des Absorbers 5 abbildet, abzieht. Dieser Korrekturwert KT kann dabei entweder für unterkritische Systeme aus der Sättigungstemperatur des Strömungsmediums oder für überkritische Systeme mit Hilfe des über den Druck des Strömungsmediums am Absorberaustritt ermittelten charakteristischen Temperaturkennwerts ermittelt werden.
-
Zudem ist das Subtrahierglied 71 über ein Differenzierglied erster Ordnung 122 mit einer Messeinrichtung 25 verbunden. Aus Daten über den Druck am Austritt des Absorbers 5 berechnet die Messeinrichtung 25 die Sättigungstemperatur bzw. den charakteristischen Temperaturkennwert des Strömungsmediums. Die berechnete Sättigungstemperatur bzw. der charakteristische Temperaturkennwert wird an das Differenzierglied 122 übertragen. Durch die Wahl einer geeigneten Zeitkonstanten dieses Differenzierglieds 122 lässt sich das zeitliche Verhalten der beschriebenen Speichereffekte relativ genau nachbilden, sodass dieser auf instationären Vorgängen beruhende zusätzliche Effekt des Ein- bzw. Ausspeicherns von Wärme der Metallmassen direkt berechnet werden kann. Dabei wird näherungsweise vorausgesetzt, dass bei einer Modifizierung des Systemdrucks die zeitliche Änderung sowohl der Temperatur des Strömungsmediums als auch die der Rohrwand identisch sind. Wird der Ausgang des Differenzierglieds 122 mit der Masse der gesamten Verdampferrohre und der spezifischen Wärmekapazität des Verdampfermaterials multipliziert, können die in der Rohrwand ein- bzw. ausgespeicherten Wärmemengen durch den Korrekturwert KT quantifiziert werden, und somit Änderungen der Materialtemperatur des Absorbers durch eine gezielte Beeinflussung des Speisewassermassenstromsollwerts Ṁs ausgeglichen werden.
-
Zur weiteren Verbesserung der Regelungsqualität bei der prädiktiven Massenstromregelung des solar beheizten Durchlaufdampferzeugers 1 ist bei der Erstellung des Sollwerts Ṁs für den Speisewassermassenstrom Ṁ noch weiterhin die Berücksichtigung eines Korrekturwerts KF vorgesehen. Durch den Korrekturwert KF, der beispielsweise mit Hilfe der Speisewasserunterkühlung am Eintritt des Absorbers 5 ermittelt werden kann, ist eine Regelung des Speisewassermassenstroms Ṁ zum Ausgleich von Dichteänderungen des Fluids in der Absorberheizfläche 5 für den instationären Betrieb gewährleistet.
-
Der Korrekturwert KF wird dem Ausgangssignal des Dividierglieds 34 durch ein Addierglied 106 überlagert. Ermittelt wird der Korrekturwert KF in einem zusätzlichen Differenzierglied erster Ordnung 126, was einem Funktionsmodul 110 nachgeschaltet ist, welches über eine Verbindung mit dem Drucksensor 46 und dem Temperatursensor 76 verfügt. Aus den gemessenen Druck- und Temperaturdaten ermittelt das Funktionsmodul 110 in diesem Beispiel zunächst die Unterkühlung des Speisewassers am Eintritt des Absorbers 5, die als Eingangsignal des nachgeschalteten Differenzierglieds (DT1-Glied) 126 verwendet wird. Bei der Wahl einer geeigneten Verstärkung und einer geeigneten Zeitkonstanten dieses zusätzlichen Differenzierglieds 126 kann der so erzeugte Korrekturwert KF die im Absorber 5 auftretenden strömungsmediumsseitigen Ein- und Ausspeichervorgänge, die aus Dichteänderungen resultieren, wirksam kompensieren.
-
In Erweiterung zu 4 zeigt 5 die einzelnen Absorberheizflächen des Absorbers 5. In Flussrichtung des Fluids sind eine Vorwärmerheizfläche (Economizer) 2, eine Verdampferheizfläche 4 und eine Überhitzerheizfläche 8 angeordnet.
-
Im Unterschied zu 4 ist der aktuell auf das Strömungsmedium übertragene Wärmestrom in 5 nun für jede einzelne Absorberheizfläche 2, 4, 8 zu bestimmen. Dazu ist dem Funktionsmodul 130 ein Addierglied 92 vorgeschaltet, welches von den Auswerteeinheiten 128a, 128b und 128c Daten über die in die jeweilige Absorberheizfläche 2, 4, und 8 eingebrachte Wärmeleistung Q . erhält. Nicht näher dargestellt sind hier Verbindungen der Auswerteeinheiten 128a, 128b und 128c mit Messeinrichtungen, die an jedem Heliostat des Solarfelds angebracht sind.
-
Zudem werden in diesem konkreten Beispiel zur Abschätzung der ein- und ausgespeicherten Wärmeenergien der kompletten Durchlaufdampferzeugerrohre die Rohrwandtemperaturen der jeweiligen Absorberheizflächen 2, 4 und 8 einzeln ausgewertet. Dazu ist dem Subtrahierglied 71 ein Addierglied 93 vorgeschaltet, welches Werte von den drei Differenziergliedern 122a, 122b und 122c addiert. Das Differenzierglied 122a ist dabei verbunden mit einer Messeinrichtung 25a, das Differenzierglied 122b mit einer Messeinrichtung 25b und das Differenzierglied 122c mit einer Messeinrichtung 25c. Nicht dargestellt sind Verbindungen der Messeinrichtungen 25a, 25b und 25c mit Temperatursensoren an den jeweiligen Absorberheizflächen 2, 4 und 8.
-
Das Funktionsmodul 110 ist im Unterschied zu 4 eingangsseitig über eine Verbindungsleitung mit dem Drucksensor 46a und dem Temperatursensor 76a verbunden, die zwischen der Vorwärmerheizfläche 2 und der Verdampferheizfläche 4 angeordnet sind.
-
Alternativ zu 5 zeigt 6 eine weitere Optimierung der prädiktiven Speisewassermassenstromsollwertermittlung 32 für den instationären Betrieb. Da auch in der Vorwärmerheizfläche 2 strömungsmediumsseitige Ein- und Ausspeichereffekte im instationären Betrieb auftreten, diese aber durch die Schaltung aus 5 noch nicht berücksichtigt werden, sind diese durch einen weiteren Bestandteil des Korrektursignals KF zu kompensieren. Hierzu werden im Beispiel der 6 Druck und Temperatur am Ein- und Austritt der Vorwärmer-Absorberheizfläche 2 gemessen und im Funktionsmodul 108a bzw. 108b in eine entsprechende Fluiddichte umgerechnet. Im nachgeschalteten Funktionsmodul 109 wird eine geeignete Mittelwertbildung der beiden einzelnen Dichten aus den Funktionsmodulen 108a und 108b durchgeführt. Diese mittlere Dichte wird als Eingangssignal des nachfolgenden Differenzierglieds erster Ordnung 142 verwendet. Auch hier ist eine geeignete Verstärkung (vorzugsweise das komplette Wasservolumen der Vorwärmerheizfläche 2) und eine geeignete Zeitkonstante (vorzugsweise die halbe Durchlaufzeit des Strömungsmediums durch die Vorwärmerheizfläche 2) zur korrekten Vorausberechnung des zusätzlichen Korrektursignals zu wählen. Das Signal aus dem Differenzierglied 142 wird in einem weiteren Addierglied 113 zum Ausgangssignal des Differenzierglieds (DT1 Glied) 126 addiert bevor es als gesamt Korrekturmassenstrom KF im Addierglied 106 dem aus dem Dividierglied 34 berechneten Speisewassermassenstrom aufgeschlagen wird.
-
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung und des solar beheizten Durchlaufdampferzeugers 1 wird in Abhängigkeit des vorhandenen Wärmeangebots der Solarstrahlung immer genau der erforderliche Speisewassermassenstrom durch die Absorberheizfläche 134 zur Verfügung gestellt, um den geforderten/gewünschten Fluidzustand am Absorberaustritt (Frischdampftemperatur) auch während instationärer Vorgänge insbesondere bei Wolkendurchzug durch das Solarfeld zu gewährleisten. Durch die konzeptionelle Berücksichtigung entsprechender physikalischer Mechanismen kann dieser Austrittszustand mit geringstmöglicher Schwankungsbreite auch ohne zusätzliche Einspritzeinrichtungen sichergestellt werden.
-
Ist ein Endeinspritzkühler zur Verbesserung der Regelgüte der Frischdampftemperatur vorgesehen, kann dieser problemlos mit der beschriebenen Speisewasserregelung kombiniert werden. In diesem Fall könnte beispielsweise die Temperatur vor Einspritzkühler durch das Speisewasserregelkonzept eingestellt werden und der Endeinspritzkühler sorgt aufgrund seiner sehr schnellen Regeleigenschaften für eine nahezu schwankungsfreie Frischdampfendtemperatur (vorteilhaft für die Turbine). Denkbar wäre auch, dass bei Berücksichtigung des Temperatursollwerts des Frischdampfes der mit der prädiktiven Speisewassersollwertermittlung bestimmte Durchfluss geringfügig reduziert wird (z. B. um 5–10%). Unter diesen Umständen wäre die Frischdampfendtemperatur zu hoch. Hier sorgt erneut der Endeinspritzkühler für die gewünschte Frischdampftendtemperatur. Auch ein zusätzlicher Einsatz eines Zwischeneinspritzkühlers wäre denkbar (je nach Heizflächendesign und aus materialtechnischen Gesichtspunkten kann eine Zwischeneinspritzung notwendig sein). Durch den Umstand, dass mit einer faktoriellen Bewertung des Durchflusses (Faktor geringfügig kleiner als 1) in Bezug auf die Frischdampfendtemperatur eine zu geringe Speisewassermenge bereitgestellt wird, kann der/können die Einspritzkühler unabhängig vom Einspritzregelsystem in ihrem Regelbereich gehalten werden. Der Korrekturregler der Speisewasserregelung könnte in diesem Fall dafür Sorge tragen, dass sich die Einspritzmenge grundsätzlich und unabhängig von Messungenauigkeiten der Gesamtwärmeaufnahme auf gewünschtem Sollwertniveau einpendelt. Ein weiterer Vorteil dieses Gesamtkonzeptes (mit oder ohne Einspritzeinrichtung) besteht in der Möglichkeit einer modularen Anwendung. Sind aus Designgründen beispielsweise unterschiedliche und voneinander abgekoppelte Heizflächensegmente mit unter Umständen unterschiedlichen Beheizungen vorzusehen, kann für jedes einzelne Segment die Speisewasserregelung individuell angewendet werden. Die Durchströmung eines Segmentes kann unter diesen Umständen von der eines anderen Segmentes stark abweichen. Aufgrund der modularen Anwendung ist aber eine materialschonende und aus wirkungsgradtechnischer Sicht günstige Betriebsweise realisierbar.
