FI124799B

FI124799B - Method for Controlling Steam Boiler Injection Water Flow for Steam Boiler System, Steam Boiler Control System and Computer Program.

Info

Publication number: FI124799B
Application number: FI20115543A
Authority: FI
Inventors: Tero Joronen; Pekka T Niemi
Original assignee: Metso Automation Oy
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2015-01-30
Also published as: FI20115543A; FI20115543L; FI20115543A0

Description

MENETELMÄ HÖYRYKATTILAJÄRJESTELMÄN HÖYRYKATTILAN RUISKUTUSVEDEN VIRTAUKSEN SÄÄTÄMISEKSI, HÖYRYKATTILAN OHJAUSJÄRJESTELMÄ JA TIETOKONEOHJELMAMETHOD FOR ADJUSTING THE STEAM BOILER INJECTION WATER FLOW, STEAM BOILER CONTROL SYSTEM AND COMPUTER PROGRAM

Keksinnön kohdeObject of the invention

Keksintö kohdistuu menetelmään höyrykattilaan syötettävän aineen määrän säätämiseksi. Aine voi olla syötettävää tai ruiskutettavaa vettä tai höyry-kattilassa poltettavaa palavaa materiaalia. Keksintö kohdistuu lisäksi tietokoneohjelmaan menetelmän toteuttamiseksi. Keksintö kohdistuu lisäksi höyrykattilan ohjausjärjestelmään höyrykattilaan syötettävän aineen määrän säätämiseksi. Keksintö kohdistuu lisäksi höyrykattilajärjestelmään, joka käsittää höyrykattilan ja ohjausjärjestelmän höyrykattilaan syötettävän aineen määrän säätämiseksi.The invention relates to a method for controlling the amount of material fed to a steam boiler. The material may be feed or spray water or combustible material burned in a steam boiler. The invention further relates to a computer program for implementing the method. The invention further relates to a boiler control system for controlling the amount of material fed to the boiler. The invention further relates to a steam boiler system comprising a steam boiler and a control system for controlling the amount of material fed to the steam boiler.

Keksinnön taustaa Höyrykattiloissa poltetaan palavaa materiaalia energian tuottamiseksi. Tyypillisesti polttoprosessin tuottamaa lämpöenergiaa otetaan talteen veteen, jota höyrystetään. Eräs esimerkki tunnetun tekniikan mukaisesta höyrykattilasta 100 on esitetty sivukuvantona kuvassa 1. Kuvassa 1 esitetty höyrykattila 100 on tyypiltään läpivirtauskattila. Höyrykattilalla 100 kuumennetaan syöttövettä 101 höyryksi 190. Palamisilmaa 102 syötetään esilämmittimen 104 kautta tulipesään 106, jossa palavaa materiaalia 105 poltetaan. Tulipesään ohjataan palavaa materiaalia 105, jota on havainnollistettu nuolella, ja materiaalia voidaan ohjata esimerkiksi kuljettimella 107. Tulipesässä, yleensä tulipesän yläosassa, on ensimmäinen tulistin 150 ja toinen tulistin 160 höyryn tulista-miseksi, eli höyryn kuumentamiseksi yli kylläisen höyryn paineen määräämän lämpötilan. Tulipesän jälkeisessä savukaasukanavassa 108 on höyrystin 130 veden höyrystämiseksi ainakin osittain. Läpivirtauskattilassa höyrystimellä 130 pyritään höyrystämään vesi kokonaan höyryksi. Edelleen savukaasujen virtaussuunnassa myöhemmin on veden esilämmitin 110 syöttöveden 101 esilämmittämiseksi.BACKGROUND OF THE INVENTION Combustion boilers burn combustible material to produce energy. Typically, the thermal energy produced by the incineration process is recovered in water, which is evaporated. An example of the prior art steam boiler 100 is shown in side view in Figure 1. The steam boiler 100 shown in Figure 1 is of the flow-through type. Steam boiler 100 is used to heat feed water 101 to steam 190. Combustion air 102 is supplied through preheater 104 to furnace 106 where combustible material 105 is burned. The furnace is guided by combustible material 105 illustrated by an arrow, and the material may be guided, for example, by a conveyor 107. The furnace, generally at the top of the furnace, has a first superheater 150 and a second superheater 160 for superheating the vapor, i.e. heating the vapor over The post-furnace flue gas conduit 108 includes a vaporizer 130 for at least partially evaporating the water. In a flow-through boiler, the vaporizer 130 is intended to completely vaporize the water. Still further downstream of the flue gases is a water preheater 110 for preheating the feed water 101.

Veden höyrystämistä ajatellen syöttövettä 101 syötetään höyrykattilaan 100, jossa vettä kuumennetaan ensin esilämmittimen 110 lämmönvaihdinputkissa 112. Esilämmittimeltä lämmitetty vesi johdetaan putkea 114 tai vastaavaa pitkin höyrystimeen 130. Tarvittavia lämmönvaihdinputkia ei ole selkeyden vuoksi esitetty. Höyrystimeltä höyryä ja mahdollisesti vettä johdetaan putkea 135 pitkin pulloon 140, jossa vesi voidaan erottaa höyrystä. Tästä höyryä johdetaan putkea 145 pitkin ensimmäiseen tulistimeen 150 ja edelleen toiseen tulistimeen 160. Ensimmäisen ja toisen tulistimen välissä höyryyn voidaan ruiskuttaa vettä 155 höyryn tulistusasteen säätämiseksi. Tulistus-asteella tarkoitetaan höyryn lämpötilan eroa vastaavassa paineessa olevaan kylläisen höyryn lämpötilaan. Edelleen toisen tulistimen jälkeen höyry-kattilassa voi olla useampia tulistimia, ja vettä voidaan ruiskuttaa prosessiin myös muiden tulistimien välissä.For water evaporation, feed water 101 is supplied to steam boiler 100 where water is first heated in heat exchanger tubes 112. In preheater 110, water heated from the preheater is led through conduit 114 or the like to evaporator 130. The required heat exchanger tubes are not shown for clarity. From the evaporator, steam and possibly water are led along tube 135 to bottle 140, where water can be separated from the steam. From this, steam is led along line 145 to the first superheater 150 and further to the second superheater 160. Between the first and second superheater, water may be injected into the steam 155 to adjust the superheat rate of the steam. The degree of superheat refers to the difference in the temperature of the vapor to the saturated vapor temperature at the corresponding pressure. Still after the second superheater, the steam boiler may have multiple superheaters, and water may be injected into the process between other superheaters.

Prosessissa on toivottavaa, että pullon 140 lämpötila on jokin verran yli vastaavaa painetta vastaavan kylläisen höyryn lämpötilan. Lisäksi on toivottavaa, että höyryn 190 lämpötila on riittävän suuri tarvittavia sovelluksia ajatellen. Sovelluksia voivat olla esimerkiksi höyryturbiinit, joilla tuotetaan sähköä. Höyryn lämpötila ei saa myöskään olla liian korkea, jotta materiaalien lujuudesta voidaan varmistua. Liian kuuma höyry on myös riskitekijä työturvallisuuden kannalta. Näistä seikoista johtuen ulostulevan höyryn lämpötilaa säädetään. Säätäminen voi tapahtua ruiskutettavan veden 155 ja syöttöveden 101 määriä säätämällä. Säätäminen voi tapahtua myös tai vaihtoehtoisesti palavan materiaalin 105 määrää säätämällä. Säätäminen perustuu prosessissa vallitseviin lämpötiloihin.In the process, it is desirable that the temperature of the bottle 140 be slightly above the saturated vapor temperature corresponding to the corresponding pressure. Further, it is desirable that the temperature of the steam 190 be high enough for the applications required. Applications may include, for example, steam turbines that generate electricity. Also, the temperature of the steam must not be too high to ensure the strength of the materials. Too hot steam is also a risk factor for occupational safety. Due to these factors, the temperature of the outgoing steam is controlled. Adjustment can be made by adjusting the amount of water sprayed 155 and feed water 101. Adjustment can also be made, or alternatively, by adjusting the amount of combustible material 105. The adjustment is based on the temperatures in the process.

Höyrykattila voi olla myös kiertovesi katti la (ei esitetty kuvassa). Kierto-vesikattila käsittää lieriön veden ja höyryn erottamiseksi. Lieriössä erotettua vettä kierrätetään laskuputkia pitkin höyrystimeen höyrystettäväksi. Vastaavasti lieriössä erotettua höyryä johdetaan tulistimiin tulistettavaksi. Läpi-virtauskattila ei käsitä laskuputkia pullosta 140 höyrystimeen. Eräissä kattilatyypeissä pullosta voidaan poistaa pieniä määriä vettä epäpuhtauksien poistamiseksi prosessista.The steam boiler can also be a circulating water boiler la (not shown). The circulating water boiler comprises a cylinder for separating water and steam. The water separated in the cylinder is circulated through the downpipes to the evaporator for evaporation. Correspondingly, the steam separated in the cylinder is led to superheaters for superheat. The through-flow boiler does not include the downpipes from the bottle to the 140 evaporators. In some types of boilers, small amounts of water can be removed from the flask to remove impurities from the process.

Tunnetun tekniikan mukaan prosessia säädetään mittaamalla lämpötiloja prosessin eri vaiheissa. Tunnetun tekniikan eräs ongelma on, että säätö prosessi on epälineaarinen. Joillakin lämpötila-arvoilla poikkeama säätö-arvosta vaikuttaa merkittävästi syötettävän tai ruiskutettavan veden määrään, kun taas joillakin toisilla lämpötila-arvoilla poikkeama säätöarvosta vaikuttaa vähemmän. Eräs toinen tunnetun tekniikan ongelma on säätöprosessin hitaus. Jos ulostulevan höyryn 190 lämpötilan avulla säädetään syöttöveden 101 tai palavan materiaalin 105 määrää, näkyvät nämä säätötoimenpiteet vasta viiveen kuluttua höyryn 190 lämpötilassa.In the prior art, the process is controlled by measuring temperatures at various stages of the process. One problem with the prior art is that the adjustment process is non-linear. At some temperature values, the deviation from the setpoint significantly influences the amount of water to be fed or injected, while at other temperature values the deviation from the setpoint is less affected. Another problem with the prior art is the slowness of the adjustment process. If the temperature of the outgoing steam 190 is used to control the amount of feed water 101 or combustible material 105, these adjustment steps will not be visible until after a delay in the steam 190 temperature.

Keksinnön lyhyt yhteenvetoBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

On keksitty, että höyrykattilan ainakin ensimmäistä sisäänmenosuuretta voidaan säätää määrittämällä höyry-vesivirtauksen entalpia ja käyttämällä entalpiaa sisäänmenosuureen säätämiseksi. Sisäänmenosuureella tarkoitetaan höyrykattilaan syötettävän syöttöveden, ruiskutusveden, tai palavan materiaalin virtaa. Keksintö on kuvattu itsenäisissä patenttivaatimuksissa 1, 8 ja 16.It has been found that at least the first inlet size of a steam boiler can be controlled by determining the enthalpy of the steam-water flow and using the enthalpy to adjust the inlet size. Inlet size refers to the flow of feed water, spray water, or combustible material to a boiler. The invention is described in the independent claims 1, 8 and 16.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa määritetään mainitun ensimmäisen sisäänmenosuureen säätimen ohjaustieto ja säädetään toista sisäänmenosuuretta mainitun ohjaustiedon avulla.In one embodiment of the invention, the control information of said first input quantity controller is determined and the second input quantity is controlled by said control information.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa määritetään höyrylle tavoite-entalpia tulistimen jälkeen, määritetään tulistimessa höyryyn siirtyvä lämpöteho, määritetään tulistimeen menevän höyryn virtaus ja säädetään ruiskutusveden virtausta mainitun höyryn tavoite-entalpian, mainitun höyryyn siirtyvän lämpötehon ja mainitun toiseen tulistimeen menevän höyryn virtauksen avulla.In one embodiment of the invention, the target enthalpy of steam after the superheater is determined, the thermal power transmitted to the steam in the superheater is determined, the vapor flow to the superheater is determined, and the target water enthalpy,

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa määritetään virtauksen entalpia höyrystimen jälkeen, määritetään tavoitearvo virtauksen entalpialle höyrystimen jälkeen ja säädetään ainakin yhden sisäänmenosuureen arvoa mainitun virtauksen entalpian ja mainitun tavoitearvon avulla.In one embodiment of the invention, the enthalpy of flow after the evaporator is determined, the target value for the enthalpy of flow after the evaporator is determined, and the value of at least one input quantity is determined by said flow enthalpy and said target value.

Keksintö koskee lisäksi ohjausjärjestelmää, jolla mainittu menetelmä voidaan toteuttaa, höyrykattilajärjestelmää, joka käsittää mainitun ohjausjärjestelmän, ja tietokoneohjelmaa mainitun menetelmän toteuttamiseksi.The invention further relates to a control system by which said method may be implemented, a steam boiler system comprising said control system, and a computer program for implementing said method.

Piirustusten kuvausDescription of the drawings

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää erään tunnetun tekniikan mukaisen höyrykattilan sivu- kuvantona, kuva 2 esittää erästä toisen syöttöveden, ruiskutusveden, säätö- prosessia, kuva 3 esittää erästä kattilan syöttöveden määrän säätöprosessia, kuva 4 esittää kattilan syöttöveden määrän säätöprosessia, jossa ruiskutusveden säätimen ohjaustiedon avulla säädetään syöttöveden määrää, kuva 5 esittää prosessia, jossa virtauksen entalpian tavoitearvon muutoksen avulla säädetään syöttöveden määrää, kuva 6 esittää prosessia, jossa virtauksen entalpian tavoitearvon muutoksen avulla säädetään palavan aineen määrää tuli-pesässä, kuva 7a esittää erään suoritusmuodon, jossa prosessin säätö tapahtuu keskitetysti, kuva 7b esittää suoritusmuodon, jossa palavan aineen määrän ja syöttöveden määrän säätö tapahtuu keskitetysti, ja syöttö-veden jakaminen ensimmäiseksi ja toiseksi syöttövedeksi tapahtuu keskitetysti ja kuva 8 esittää höyry-vesivirtauksen entalpian kasvua höyrykattilassa.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a side view of a prior art steam boiler, Figure 2 illustrates a process for regulating another feed water, spray water, Figure 3 illustrates a process for adjusting boiler feed water Fig. 5 illustrates a process for adjusting the amount of flammable material in a fire chamber by means of a change in the target value of flow enthalpy, Fig. 6a illustrates an embodiment, wherein process control is centrally controlled, Figure 7b illustrates an embodiment where control of the amount of combustible material and the amount of feed water is performed centrally, and the first and second feed water occurs centrally and Figure 8 shows an increase in the enthalpy of steam-water flow in the steam boiler.

Kuvissa 1 - 8 on käytetty vastaavista osista vastaavia numeroita tai symboleja.Figures 1-8 use numbers or symbols corresponding to the corresponding parts.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvausDetailed Description of the Invention

Viitaten kuvaan 1 höyrykattilaan syötetään syöttövettä 101 ja ruiskutetaan ruiskutusvettä 155, ja prosessissa poltetaan palavaa materiaalia 105. Näillä aineilla on jokin virtaus prosessiin, jota virtausta nimitetään sisäänmeno-suureeksi. Virtauksella tarkoitetaan massavirtausta, jolloin sen yksikkönä on Sl-järjestelmän mukaisesti kg/s. Esitettävä menetelmä perustuu kahteen hyvin koeteltuun periaatteeseen: massan häviämättömyyteen ja energia-taseeseen.Referring to Figure 1, a steam boiler is supplied with feed water 101 and injected with spray water 155, and combustible material 105 is burned in the process. These substances have a flow to a process called a flow quantity. The flow rate is the mass flow rate which is expressed in kg / s in accordance with the Sl system. The method presented is based on two well-proven principles: mass loss and energy balance.

Massan häviämättömyys tarkoittaa sitä, että oleellisesti kaikki prosessiin syötettävä ja ruiskutettava vesi (101, 155) höyrystyy ja tulistetaan tulistetuksi höyryksi 190. Joissakin höyrykattilatyypeissä pullosta 140 poistetaan häviävän pieniä määriä vettä. Läpivirtauskattiloissa höyrystyksellä on läpimenoaika, eli syöttövesien lisäys ei näy välittömästi ulostulevan höyryn määrässä, vaan läpimenoaikaa vastaavan ajan kuluttua. Kiertovesikattiloissa osa vedestä voi varastoitua lieriöön, jolloin syötettävän veden ja saatavan höyryn määrä vastaavat toisiaan vasta jollakin aikavälillä, joka voi olla selvästi pitempi kuin läpivirtauskattiloilla.Mass loss means that substantially all of the water fed and injected into the process (101, 155) is vaporized and superheated to superheated steam 190. In some steam boiler types, a negligible amount of water is removed from bottle 140. In flow-through boilers, evaporation has a lead time, i.e. the addition of feed water is not immediately visible in the amount of steam leaving, but after a time corresponding to the lead time. In circulating boilers, some of the water may be stored in the cylinder, whereby the amount of water to be fed and the vapor obtained correspond to each other only for a time interval which may be significantly longer than for flow-through boilers.

Energiatase puolestaan tarkoittaa sitä, että lämmönvaihtimilla talteen otettu lämpö siirtyy syöttöveteen 101, höyryyn tai ruiskutusveteen 155. Tällöin vesi-ja/tai höyryvirtauksen energia kasvaa lämmönvaihtimissa. Virtausta, jossa syötetty vesi vähitellen höyrystyy ja tulistuu kutsutaan tässä selostuksessa höyry-vesivirtaukseksi. Virtaavan aineen olomuoto riippuu lämpötilasta ja paineesta.The energy balance, in turn, means that the heat recovered by the heat exchangers is transferred to the feed water 101, steam, or injection water 155. Thus, the energy of the water and / or steam flow in the heat exchangers increases. The stream in which the feed water is gradually evaporated and superheated is referred to herein as the steam-water stream. The state of the fluid depends on temperature and pressure.

Viitaten kuviin 1 ja 2 höyrykattilasta saatavan höyryn lämpötilaa ja tulistus-astetta voidaan säätää ruiskuttamalla (tulistetun) höyryn joukkoon vettä 155 ensimmäisen tulistimen 150 jälkeen ennen toista tulistinta 160. Tulistus-asteella tarkoitetaan höyryn lämpötilan eroa vastaavassa paineessa olevaan kylläisen höyryn lämpötilaan. Tulistusastetta voidaan säätää erityisesti ruiskutettavan veden määrällä. Kuvassa 2 esitetyssä suoritusmuodossa ruiskutettavan veden määrää säädetään prosessissa kiertävän höyryn entalpioiden perusteella. Entalpia on systeemin energiaa ilmaiseva suure. Entalpia on paineen ja tilavuuden tulo lisättynä sisäenergialla. Yhtälö- muodossa tämä voidaan esittää: h=pV+U. Erityisesti entalpialla tässä hakemuksessa tarkoitetaan ominaisentalpiaa, eli entalpiaa höyryn tai veden massayksikköä kohti, jolloin sen Sl-järjestelmän mukainen yksikkö on kJ/kg.Referring to Figures 1 and 2, the temperature and superheat degree of steam from a steam boiler can be adjusted by injecting water into the (superheated) steam 155 after the first superheater 150 before the second superheater 160. The superheat degree refers to the difference in steam temperature to saturated steam. The degree of superheat can be adjusted especially by the amount of water sprayed. In the embodiment shown in Figure 2, the amount of water injected is controlled by the enthalpies of the steam circulating in the process. Enthalpy is a system expressing the energy of a system. Enthalpy is the product of pressure and volume plus internal energy. In equation form, this can be represented by: h = pV + U. In particular, in this application, enthalpy refers to the specific enthalpy, i.e., the enthalpy per unit mass of steam or water, whereby its S1 system unit is kJ / kg.

Viitaten kuvaan 2 ensimmäisen tulistimen 150 läpi virtaa höyryä. Tulistimen jälkeen höyryn virtaus on Fi ja höyryn entalpia on hi. Virtauksella tarkoitetaan massavirtausta, jolloin sen yksikkö on kg/s. Koska tulistimessa ei ole lähdettä, on selvää, että virtaus myös ennen ensimmäistä tulistinta on Fi. Höyryvirtauksen entalpiaa voidaan säätää ruiskuttamalla höyryn joukkoon vettä 155. Vettä voidaan ruiskuttaa soveltuvilla välineillä 156, kuten suutti-milla. Ruiskutettavan veden entalpiaa kuvaa suure hsw ja ruiskutettavan veden massavirtausta suure Fsw Entalpiaa säädettäessä höyryvirtauksessa voi muuttua ainakin toinen suureista lämpötila ja paine. Entalpia ruiskutuksen jälkeen on /?2, ja massavirtaus ruiskutuksen jälkeen on F2· Koska prosessissa ei häviä massaa, on kuvan 2 mukaisesti F2=Fi+Fsw. Ruiskutuksessa ei myöskään häviä energiaa, jolloin F2h2=Fihi+Fswhsw· Höyryä tulistetaan toisessa tulistimessa 160, jossa höyryvirtauksen entalpia nousee arvoon h3. Virtaus tulistimen jälkeen on F3, joka virtaus myös säilyy, eli F3-F2. Toisessa tulistimessa höyryyn siirtyvää lämpötehoa kuvaa suure PSh Mainittakoon lisäksi, että jos prosessiin syötetään syöttövettä virralla Ffw ja ruiskutusvettä virralla Fsw, niin kuvien 2 ja 3 mukaisille virroille pätee Fi=Ffw, F2=Fi+Fsw ja F3-F2· Tällöin F3=FSw+Ffw, eli prosessista saatavan höyryn määrä (kg/s) on sama kuin prosessiin syötettävän veden määrä. Voi olla, että virtaus pullon jälkeen on hivenen pienempi kuin syöttöveden virtaus pullosta 140 juoksutettavan veden vuoksi. Säädön kannalta tämä on kuitenkin merkityksetöntä. Lisäksi voi olla, että em. yhtälöt eivät päde jokaisena ajan hetkenä, sillä prosessissa voi olla viivettä.Referring to Figure 2, steam flows through the first superheater 150. After the superheater, the vapor flow is Fi and the enthalpy of the vapor is hi. Flow means a mass flow rate in kg / s. Since the superheater does not have a source, it is clear that the flow before the first superheater is Fi. The enthalpy of the vapor flow can be adjusted by injecting water 155 into the steam. The water may be injected by suitable means 156, such as nozzles. The enthalpy of the water being injected is represented by hsw and the mass flow rate of the water to be injected is Fsw. The enthalpy after injection is /? 2, and the mass flow after injection is F2 · Since there is no mass loss in the process, as shown in Figure 2, F2 = Fi + Fsw. Injection also does not lose energy, whereby F2h2 = Fihi + Fswhsw · Steam is superheated at another superheater 160, where the enthalpy of the steam flow rises to h3. The flow after the superheater is F3, which also remains, i.e. F3-F2. In the second superheater, the heat transferring to steam is represented by PSh It should also be noted that if feed water is fed by flow Ffw and injection water by flow Fsw, then Fi = Ffw, F2 = Fi + Fsw and F3-F2 = F3 + Fw. Ffw, ie the amount of steam (kg / s) from the process is the same as the amount of water fed into the process. It may be that the flow after the bottle is slightly less than the flow of feed water from the bottle 140 due to the run-off water. However, from a regulatory point of view this is irrelevant. In addition, the above equations may not be valid at every point of time, as there may be a delay in the process.

Säätöprosessissa yleisesti jollakin säädettävällä suureella U on arvo u ja tavoitearvo ifp. Suureen U arvo on yleensä määritettävissä esimerkiksi mittaamalla. Tavoitetilanteessa u=ifp, ja tähän pyritään säätämällä prosessia. Tavoitearvo voidaan saada prosessiin esimerkiksi lopputuotteen käyttötarkoituksen mukaan. Keksintöön liittyen erityisesti prosessista saatavalla höyryllä 190 voi olla tavoite-entalpia h3sp. Lisäksi prosessista saatavalla höyryllä 190 voi olla tavoitevirtaus F3sp.In the adjustment process, in general, any variable U has a value u and a target value ifp. The value of U can usually be determined, for example, by measurement. In the target situation u = ifp, and this is achieved by adjusting the process. The target value can be obtained in the process, for example, depending on the intended use of the final product. In particular, steam 190 obtained from the process in connection with the invention may have a target enthalpy h3sp. In addition, process steam 190 may have a target flow F3sp.

Viitaten kuvaan 2, höyrykattilasta pyritään saamaan ulos höyryä, jonka entalpia olisi tavoite-entalpia h3sp. Eräässä suoritusmuodossa ulostulevan höyryn entalpiaa Λ3 kuitenkin säädetään ruiskutusveden määrällä jo ennen toista tulistinta 160.Referring to Figure 2, it is sought to obtain steam having a target enthalpy of h3sp from the steam boiler. However, in one embodiment, the enthalpy Λ3 of the outgoing steam is controlled by the amount of water for injection even before the second superheater 160.

Ulostulevan höyryn entalpian tavoitearvo voidaan muuttaa ruiskutuksen jälkeisen, mutta toista tulistinta edeltävän, entalpian tavoitearvoksi h2sp esimerkiksi seuraavalla päättelyllä: koska massavirtaus säilyy toisessa tulisti-messa, on F3=F2. Lisäksi, koska entalpia lisääntyy tunnetulla tavalla toisessa tulistimessa, on h2F2+PSh=h3F3· Tavoitearvoja vastaavassa tilanteessa tämä on: h2spF2+PSh=h3spF3. Näiden yhtälöiden avulla voidaan tavoite-entalpiaksi ruiskutuksen jälkeen laskea:The target value of the enthalpy of the output steam may be changed to the target value of the enthalpy h2sp after injection but before the second superheater, for example by the following reasoning: since the mass flow remains in the second superheater, F3 = F2. In addition, since the enthalpy increases in a known manner in the second superheater, h2F2 + PSh = h3F3 · In a situation corresponding to the target values, this is: h2spF2 + PSh = h3spF3. The following equations can be used to calculate target enthalpy after injection:

(1)(1)

Edelleen, koska ruiskutuksessa yhdistyvät ensimmäisen tulistimen jälkeisen höyryn entalpia ja ruiskutusveden entalpia, on edellä kuvatusti F2h2=Fih 1 +FswhSw· Näin ollen ruiskutusveden tavoite-entalpiavirraksi (Fswhsw)sp voidaan laskea: (Fswhsw)s” = hh? - FA (2)Further, since the injection enters the enthalpy of steam after the first superheater and the enthalpy of the injection water, as described above, F2h2 = Fih 1 + FswhSw · Therefore, the target enthalpy current (Fswhsw) sp of the injection water can be calculated as: - FA (2)

Ruiskutusveden entalpiavirtaa (FswhSw) voidaan säätää kohti ruiskutusveden tavoite-entalpiavirtaa (FswhSw)sp säätämällä joko ruiskutusveden virtausta Fsw tai ruiskutusveden entalpiaa hsw, eli esimerkiksi lämpötilaa. Näistä ensimmäinen vaihtoehto on tyypillisesti helpompi toteuttaa, sillä virtauksen säätö on huomattavasti helpompaa ja nopeampaa kuin syöttöveden lämpötilan säätö. Kuvan mukaisessa suoritusmuodossa säädetään juuri ruiskutusveden määrää Fsw. Edellä esitetystä yhtälöstä (2) voidaan laskea ruiskutusveden virtauksen tavoitearvoksi: FSwsp=(F2h2sp-Fihi)/hsw Edelleen tavoitearvon laskemisessa voidaan käyttää yhtälöä (1), jos tunnetaan höyryn tavoite-entalpia /?3sp, toisessa tulistimessa talteen otettava lämpö PSh ja virtaus toisessa tulistimessa F2.The injection water enthalpy current (FswhSw) can be adjusted towards the target water injection enthalpy current (FswhSw) sp by adjusting either the injection water flow rate Fsw or the injection water enthalpy hsw, e.g., temperature. Of these, the first option is typically easier to implement, since flow control is much easier and faster than feed water temperature control. In the embodiment shown in the figure, the amount of injection water Fsw is precisely controlled. From the above equation (2), the target value for the spray water flow can be calculated as follows: FSwsp = (F2h2sp-Fihi) / hsw Equation (1) can still be used to calculate the target value, if the target vapor enthalpy /? 3sp is known in superheater F2.

Edellä esitetyllä tavalla ulostulevan höyryn tavoite-entalpiasta h3sp voidaan päätellä ruiskutusveden tavoitevirta Fswsp. Tällöin virtauksen säätö voidaan toteuttaa esimerkiksi myöhemmin esitettävällä PID-säätimellä.From the target enthalpy of the output steam h3sp as described above, the target injection water stream Fswsp can be deduced. The flow control can then be implemented, for example, with the PID controller shown below.

Ruiskutusveden tavoitevirtaa ei välttämättä tarvita. Menetelmässä voidaan esimerkiksi määrittää virtaus F2 ja entalpia h2. Vertaamalla entalpiaa h2 tavoite-entalpiaan h2sp voidaan ruiskutusveden virtausta Fsw lisätä tai vähentää. Tällöin virtauksen säätö voidaan toteuttaa esimerkiksi myöhemmin esitettävällä muutosalgoritmilla, jota kutsutaan tässä selostuksessa dPID-säätimeksi.The target spray water flow may not be needed. For example, the method may determine the flow F2 and the enthalpy h2. By comparing enthalpy h2 with target enthalpy h2sp, the injection water flow Fsw can be increased or decreased. In this case, the flow control can be implemented, for example, by a change algorithm described below, referred to herein as a dPID controller.

Koska ruiskutettavaa vettä 155 syötetään höyrykattilaan, voidaan ruiskutettavaa vettä kutsua myös syöttövedeksi. Keksinnön eräässä toisessa suoritusmuodossa säädetään myös syöttöveden 101 määrää. Tällöin ruiskutettavaa vettä 155 voidaan kutsua toiseksi syöttövedeksi ja syöttövettä 101 ensimmäiseksi syöttövedeksi. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa säädetään vain syöttöveden 101 määrää. Tällöin syöttövedellä tarkoitetaan syöttövettä 101.Because the injected water 155 is fed to a steam boiler, the injected water can also be referred to as the feed water. In another embodiment of the invention, the amount of feed water 101 is also controlled. In this case, the water for injection 155 may be called the second feed water and the feed water 101 for the first feed water. In one embodiment of the invention, only the amount of feed water 101 is controlled. In this case, the feed water is the feed water 101.

Esitetyllä menetelmällä voidaan siis säätää ruiskutettavan syöttöveden virtausta. Menetelmässä - määritetään höyryn 190 tavoite-entalpia h3sp - määritetään toisessa tulistimessa höyryyn siirtyvä lämpöteho PSh - määritetään toiseen tulistimeen menevän höyryn virtaus F2 ja - säädetään syöttöveden 155 virtausta höyryn tavoite-entalpian, höyryyn siirtyvän lämpötehon ja toiseen tulistimeen menevän höyryn virtauksen avulla.Thus, the method described can be used to control the flow of the feed water to be injected. The method comprises: - determining the target enthalpy of steam 190 for the vapor in the second superheater PS3; - determining the flow rate F2 of the steam in the second superheater and adjusting the flow of feed water 155 by the target enthalpy for steam and the vapor transmitted to steam.

Menetelmässä voidaan lisäksi - määrittää toiseen tulistimeen menevän höyryn tavoite-entalpia h2sp - mitata toiseen tulistimeen menevän höyryn virtaus F2 tai - määrittää toiseen tulistimeen menevän höyryn entalpia h2In addition, the method may: - determine the target enthalpy of steam to one superheater, h2sp, - measure the vapor flow to another superheater, F2, or - determine the enthalpy of steam to another superheater, h2sp

Toiseen tulistimeen menevän höyryn tavoite-entalpia h2sp voidaan määrittää esimerkiksi kaavalla (2). Vihaavan aineen entalpian määrittämiseksi voidaan määrittää mainitun aineen lämpötila ja paine. Erityisesti voidaan määrittää höyryn lämpötila ja paine ruiskutuksen jälkeen. Lämpötilan tai paineen määrittäminen voi tapahtua esimerkiksi mittaamalla.The target enthalpy h2sp of the steam entering the second superheater can be determined, for example, by formula (2). To determine the enthalpy of the hating agent, the temperature and pressure of said agent may be determined. In particular, the steam temperature and pressure after injection may be determined. Temperature or pressure can be determined, for example, by measurement.

Syöttöveden 155 määrää voidaan säätää esimerkiksi PID-säätimellä (Proportional integral derivative -säädin). Säätimen ulostulona voi olla esimerkiksi syöttöveden virtaus Fsw. PID -säätimen ulostuloa ohjataan seuraavasti:The amount of feed water 155 can be controlled, for example, with a PID (Proportional integral Derivative) controller. The output of the controller may be, for example, feed water flow Fsw. The PID controller output is controlled as follows:

(3) missä F on säätimen ulostulo, esimerkiksi syöttöveden virtaus Fsw, Kp on säätimen suhdeosa, K\ on säätimen integroiva osa ja KD on säätimen derivoida osa. Yhtälössä esiintyvä e on erosuure, eli mitatun suureen poikkeama tavoitearvosta. Esimerkiksi e voi olla tavoite-entalpian h2sp ja määritetyn entalpian h2 ero h2sp-h2. Erosuure riippuu ajasta. Numeerisessa säätö-prosessissa, kun suureiden arvot tunnetaan vain tiettyinä ajan hetkinä, integraali ja derivaatta korvataan sopivilla diskreeteillä vastineilla.(3) where F is the output of the controller, for example feed water flow Fsw, Kp is the ratio of the controller, K1 is the integrating part of the controller and KD is the derivative part of the controller. The e in the equation is the difference, that is, the deviation of the measured quantity from the target value. For example, e may be the difference between the target enthalpy h2sp and the determined enthalpy h2 h2sp-h2. The difference depends on time. In the numerical control process, when values of quantities are known only at certain points in time, the integral and the derivative are replaced by appropriate discrete equivalents.

On myös mahdollista säätää suoraan säätimen ulostulon muutosta. Tätä muutosalgoritmiin perustuvaa säätötapaa kutsutaan tässä selostuksessa dPID -säädöksi. Eräässä keksinnön suoritusmuodossa säätimestä käytetään vain suhdeosaa ja integroivaa osaa, jolloin Kd=0. Tällöin säätimen ulostulon muutos voidaan laskea derivoimalla yhtälö (3):It is also possible to directly adjust the change in the output of the controller. This adjustment algorithm-based control method is referred to as dPID control in this specification. In one embodiment of the invention, only the ratio part and the integrating part of the controller are used, where Kd = 0. Then the change in the output of the controller can be calculated by derivating equation (3):

(4) jolloin ulostulon, kuten syöttöveden virtauksen Fsw, muutos dF voidaan määrittää erosuureen muutoksen de ja erosuureen e avulla. Tällöin erityisesti voidaan määrittää ruiskutusveden muutostarve dFsw yhtälön 4 avulla. Yhtälön (4) esittämää muotoa voidaan käyttää säädettäessä syöttöveden virtauksen määrää. On ilmeistä käyttää yhtälön (4) diskreettiä vastinetta.(4) wherein the change dF of the outlet, such as feed water flow Fsw, can be determined by the difference change de and the difference variable e. In particular, the dFsw equation 4 can be used to determine the need to change the spray water. The form represented by equation (4) can be used to control the amount of feed water flow. It is obvious to use the discrete equivalent of equation (4).

Esitetyssä menetelmässä säädetään syöttöveden 155 virtausta höyryn tavoite-entalpian, höyryyn siirtyvän lämpötehon ja toiseen tulistimeen menevän höyryn virtauksen avulla. Yhtälön (4) mukaisesti tämä säätö voi käsittää seuraavia vaiheita: - määritetään erosuure tavoite-entalpian h2sp ja entalpian h2 avulla, - määritetään erosuureen muutos ajan suhteen ja - määritetään syöttöveden virtauksen muutos erosuureen muutoksen ja erosuureen avullaIn the disclosed method, the flow of feed water 155 is controlled by means of target vapor enthalpy, heat transfer to steam, and steam flow to another superheater. According to equation (4), this adjustment may comprise the following steps: - determining the difference by the target enthalpy h2sp and enthalpy h2, - determining the difference in difference with time, and - determining the change in feed water flow by means of the difference and difference

Esitetty menetelmä voidaan toteuttaa ainakin osin tietokoneella. Mainitut tavoitearvot voidaan esimerkiksi antaa syötteenä ohjelmalle, ja ohjelma voi vastaanottaa mittaustietoa, esimerkiksi entalpia- ja virtaustietoa vastaavilta antureilta. Vaihtoehtoisesti entalpiatieto voidaan välittää ohjelmalle paine- ja lämpötilatietona. Vastaavasti mainitut anturit voivat lähettää tietoa mainitulle tietokoneohjelmalle. Tietokoneohjelma voi olla järjestetty laskemaan tavoite-entalpia h2sp edellä kuvatulla tavalla. Lisäksi ohjelma voi sisältää PID tai dPID mukaisen säätöalgoritmin jonkin sisäänmenosuureen, kuten ruiskutusveden virtauksen säätämiseksi. Mainittu säätö voidaan tehdä käyttäen mainittua tavoite-entalpiaa h2sp.The disclosed method can be implemented at least in part by a computer. For example, said target values may be input to the program and the program may receive measurement data, such as enthalpy and flow information, from corresponding sensors. Alternatively, the enthalpy information can be transmitted to the program as pressure and temperature information. Similarly, said sensors may transmit information to said computer program. The computer program may be arranged to calculate the target enthalpy h2sp as described above. In addition, the program may include a PID or dPID control algorithm for controlling an input quantity such as spray water flow. Said adjustment can be made using said target enthalpy h2sp.

Eräänä ongelmana säätöprosessissa voi olla suureiden laadullinen ero. Esimerkiksi prosessista voidaan mitata tunnetun tekniikan mukaisesti lämpötilaa tai keksinnön mukaisesti määrittää entalpia. Tämän suureen avulla voidaan säätää virtauksia, joko syöttövesien virtauksia tai polttoaineen virtausta. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa entalpian erosuure, eli määritetyn entalpian poikkeama tavoite-entalpiasta muutetaan laskennallisesti syöttö-veden virtausta vastaavaksi massavirtaussuureeksi.One problem with the adjustment process may be the qualitative difference between the quantities. For example, the process can measure temperature according to the prior art or determine enthalpy according to the invention. This quantity can be used to regulate flows, either feed water flows or fuel flow. In one embodiment of the invention, the difference in enthalpy, i.e., the deviation of the determined enthalpy from the target enthalpy, is computed to a mass flow rate corresponding to the feed water flow.

Viitaten kuvaan 3 eräässä keksinnön suoritusmuodossa hyödynnetään laskennallista höyrystimen jälkeen ruiskutettavaa vesimäärää prosessin syöttöveden määrän tai tulitehon säädössä. Prosessiin tuodaan syöttövettä 101. Syöttöveden virtaus on F/w, jonka yksikkönä on kg/s. Syöttöveden entalpia on hfw. Esilämmittimessä 110 ja höyrystimessä 130 veden entalpia kasvaa, vesi höyrystyy, ja höyrystimen jälkeen höyryn entalpia on hp. Höyrystimen jälkeen höyry voidaan johtaa esimerkiksi pulloon 140. Seuraavassa oletetaan, että höyrykattila käsittää pullon 140. Jos höyrykattila ei käsitä pulloa, on ilmeistä, että vastaavalla entalpialla tarkoitetaan höyrystimen 130 ja ensimmäisen tulistimen 150 välisen höyryvirtauksen entalpiaa.Referring to Figure 3, an embodiment of the invention utilizes a computational amount of water injected after the evaporator to control the amount of feed water or the power of the process. The process water is supplied with feed water 101. The feed water flow rate is F / w, in kg / s. The enthalpy of the feedwater is hfw. In the preheater 110 and evaporator 130, the enthalpy of water increases, the water evaporates, and after the evaporator the enthalpy of steam is hp. Following the evaporator, the vapor may be introduced, for example, into a bottle 140. In the following, it is assumed that the steam boiler comprises a bottle 140. If the steam boiler does not comprise a bottle, it is obvious that corresponding enthalpy refers to the enthalpy of vapor flow between evaporator 130 and first superheater 150.

Entalpian tavoitearvo höyrystimen jälkeen voi olla esimerkiksi hpsp. On ilmeistä, että entalpiavirta on ominaisentalpian ja massavirtauksen tulo. Näin ollen entalpiavirran poikkeama tavoitearvosta höyrystimen jälkeen on Ffw(hp-hpsp). Jos poikkeama on positiivinen, tulisi entalpiavirtaa vähentää. Entalpiavirtaa voisi vähentää esimerkiksi pienentämällä syöttöveden 101 virtausta. Jos virtauksen höyrystimessä halutaan kuitenkin vastaavan todellista virtausta, voidaan ajatella, että osa FDsh virtauksesta ruiskutettaisiin vasta höyrystimen jälkeen sen sijaan, että se syötetään syöttövetenä prosessiin. Tällöin höyrystimen jälkeen ruiskuttaminen lisäisi entalpiavirtaa määrällä FosHhfn, sillä ruiskutettavalla vedellä olisi syöttöveden entalpia. Vastaavasti tällainen syöttövirtauksen siirto vähentäisi entalpiavirtaa höyrystimen jälkeen arvolla FDsHhp, sillä syötettävän veden määrä pienenisi. Tavoitetilanteessa entalpiavirta pullossa pienenisi arvolla Fdsh^psp. Tällöin entalpiavirta kokonaisuudessaan muuttuisi arvolla FDSH(hfw-hpsp). Näin ollen entalpiavirran poikkeama tavoitearvosta voitaisiin korvata laskennallisella ruiskutuksella höyrystimen jälkeen: -FDsH(hfW-hpsp)=FfW{hp-hpsp). Tällöin voidaan kirjoittaa laskennalliselle höyrystimen jälkeen tarvittavalle ruiskutusmäärälle yhtälö:The target value for enthalpy after the evaporator can be, for example, hpsp. It is obvious that enthalpy current is the product of specific enthalpy and mass flow. Therefore, the deviation of the enthalpy current from the target value after the evaporator is Ffw (hp-hpsp). If the deviation is positive, the enthalpy current should be reduced. The enthalpy current could be reduced, for example, by reducing the flow of feed water 101. However, if the flow evaporator is to correspond to the actual flow, it is contemplated that a portion of the FDsh flow would be injected only after the evaporator rather than being fed as feed to the process. In this case, spraying after the evaporator would increase the enthalpy current by the amount of FosHhf, since the water to be injected would have the enthalpy of the feed water. Similarly, such a feed stream transfer would reduce the enthalpy current after the evaporator by FDsHhp, since the amount of water to be fed would be reduced. In the target scenario, the enthalpy current in the bottle would decrease by Fdsh ^ psp. This would change the total enthalpy current by FDSH (hfw-hpsp). Thus, the deviation of the enthalpy current from the target value could be replaced by a computational injection after the evaporator: -FDsH (hfW-hpsp) = FfW {hp-hpsp). In this case, the equation for the calculated amount of spraying required after the evaporator can be written:

(5)(5)

Saatua tulosta voidaan käyttää laskettaessa syöttövedelle uutta asetusarvoa tai tulitehon korjaustarpeen arvioinnissa. Se voidaan myös lisätä korjaus-terminä kattilan höyrymääränmittaukseen ennakoimaan höyrymäärän muutosta, joka aiheutuu höyrystimeltä tulevan höyryn tilan muutoksen aiheuttamasta ruiskutusvesimäärän muutoksesta.The result obtained can be used to calculate a new setpoint for the feed water or to estimate the need to correct the fire power. It can also be added as a repair term to the boiler steam measurement to anticipate a change in steam due to a change in the amount of spray water caused by a change in steam from the evaporator.

Esitetyn suuren käyttäminen säätöprosessissa on edullista, sillä se on laadultaan sama kuin syöttövesivirtauksen laatu, kg/s. Kyseistä suuretta voidaan hyödyntää kattilan säädössä esimerkiksi korjaamaan ensimmäisen, toisen tai molempien syöttövesien (syöttövesi 101 ja ruiskutettava vesi 155) virtausta. Kyseistä tulosta käyttämällä voidaan kompensoida höyrystimen jälkeisen paineen ja syöttöveden entalpian vaikutus ulostulevaan höyryyn 190. Yleisesti höyry-vesivirtauksen entalpia höyrystimen jälkeen riippuu sekä lämpötilasta että paineesta. Höyrystin voi olla kylläisen höyryn määräämässä pisteessä, jolloin lämpötila ja paine riippuvat toisestaan. Tällöin höyrystimen entalpia voidaan määrittää pelkästään paineen tai lämpötilan avulla. Lämpötila höyrystimen jälkeen voi olla myös korkeampi kuin kylläisen höyryn lämpötila vastaavassa paineessa.It is advantageous to use the indicated high in the control process as it is of the same quality as the feedwater flow quality, kg / s. This quantity can be used for boiler control, for example, to correct the flow of the first, second or both of the feed water (feed water 101 and spray water 155). By using this result, the effect of the post-evaporator pressure and the enthalpy of the feed water on the outgoing steam 190 can be compensated for. In general, the enthalpy of the steam-water flow after the evaporator depends on both temperature and pressure. The evaporator may be at a point determined by saturated steam, whereby temperature and pressure are dependent on each other. In this case, the enthalpy of the evaporator can be determined solely by pressure or temperature. The temperature after the evaporator may also be higher than the temperature of the saturated steam at the corresponding pressure.

Esitetyllä menetelmällä voidaan siis säätää syöttöveden 101 virtausta, ruiskutettavan veden 155 virtausta tai palavan materiaalin 105 virtausta. Menetelmässä - määritetään tavoite-entalpia höyrystimen jälkeen hpsp - määritetään entalpia höyrystimen jälkeen hp - määritetään syöttöveden virtaus F/w - määritetään syöttöveden entalpia hfw - säädetään syöttöveden tai palavan materiaalin virtausta käyttäen tavoite-entalpiaa höyrystimen jälkeen hpsp, entalpiaa höyrystimen jälkeen hp, syöttöveden virtausta, F^ja syöttöveden entalpiaa, h^Thus, the method described can be used to control the flow of feed water 101, the flow of water for injection 155 or the flow of combustible material 105. In the method: - determination of target enthalpy after evaporator hpsp - determination of enthalpy after evaporator hp - determination of feedwater flow F / w - determination of feedwater enthalpy hfw - adjustment of feedwater or combustible material flow using target enthalpy after vaporizer hpsp, enthalpy after vaporization, F ^ and the enthalpy of the feed water, h ^

Menetelmässä voidaan lisäksi - määrittää laskennallinen pullossa tarvittava ruiskutusmäärä FdshIn addition, the method can: - determine the calculated amount of spray Fdsh required in the bottle

Vaikka kuvassa 3 ei ole esitetty palavan materiaalin 105 määrän säätöä, on ilmeistä, että entalpiaa höyrystimen jälkeen hp ja tavoite-entalpiaa höyrystimen hpsp jälkeen voidaan käyttää myös palavan materiaalin määrän säädössä.Although Figure 3 does not show the control of the amount of combustible material 105, it is obvious that the enthalpy after the evaporator hp and the target enthalpy after the evaporator hpsp can also be used to control the amount of combustible material.

Esitetty menetelmä voidaan toteuttaa ainakin osin tietokoneella. Mainitut tavoitearvot voidaan esimerkiksi antaa syötteenä ohjelmalle, ja ohjelma voi vastaanottaa mittaustietoa, esimerkiksi entalpia- ja virtaustietoa vastaavilta antureilta. Vaihtoehtoisesti entalpiatieto voidaan välittää ohjelmalle paine- ja lämpötilatietona. Vastaavasti mainitut anturit voivat lähettää tietoa mainitulle tietokoneohjelmalle. Tietokoneohjelma voi olla järjestetty laskemaan laskennallinen pullossa tarvittava ruiskutusmäärä Fdsh edellä kuvatulla tavalla. Lisäksi ohjelma voi sisältää PID tai dPID mukaisen säätöalgoritmin jonkin sisäänmenosuureen, kuten ensimmäisen tai toisen syöttöveden virtauksen säätämiseksi. Mainittu säätö voidaan tehdä käyttäen mainittua laskennallista höyrystimen jälkeen tarvittavaa ruiskutusmäärää FdshThe disclosed method can be implemented at least in part by a computer. For example, said target values may be input to the program and the program may receive measurement data, such as enthalpy and flow information, from corresponding sensors. Alternatively, the enthalpy information can be transmitted to the program as pressure and temperature information. Similarly, said sensors may transmit information to said computer program. The computer program may be arranged to calculate the computed amount of spray Fdsh required in the bottle as described above. In addition, the program may include a PID or dPID control algorithm for controlling an input quantity such as the first or second feedwater flow. Said adjustment can be made using said calculated amount of injection required after the evaporator Fdsh

Viitaten kuvaan 4 keksinnön eräässä suoritusmuodossa toisen syöttöveden (ruiskutusveden) 155 säädin 420 ohjaa myös syöttövesimäärää 101. Eräässä suoritusmuodossa toisen syöttöveden (ruiskutusveden) 155 säädin 420 ohjaa höyrykattilan tulitehoa (ei esitetty kuvassa). Höyrykattilan tulitehoa voidaan ohjata esimerkiksi ohjaamalla kattilan tulipesässä poltettavan polttoaineen määrää, eli polttoainevirtaa polttoainesäiliöstä tulipesään; yksikkönä kg/s. Viitaten kuvaan 1, palavan materiaalin 105 virtaa tulipesään voidaan ohjata ohjaamalla esimerkiksi polttoaineen kuljetinta 107. Kuljetin voi olla esimerkiksi ruuvi- tai hihnakuljetin. Eräässä keksinnön suoritusmuodossa käytetään ruuvikuljetinta.Referring to Figure 4, in one embodiment of the invention, the second feed water (injection water) controller 155 also controls the feed water amount 101. In one embodiment, the second supply water (injection water) controller 155 controls the boiler firing power (not shown). The firing power of a steam boiler can be controlled, for example, by controlling the amount of fuel burned in the boiler furnace, i.e., the fuel flow from the fuel tank to the furnace; in kg / s. Referring to Figure 1, the flow of combustible material 105 into the furnace may be controlled by controlling, for example, the fuel conveyor 107. The conveyor may be, for example, a screw or belt conveyor. In one embodiment of the invention, a screw conveyor is used.

Kuvassa 4 säädin 420 ohjaa toisen syöttöveden 155 virtausta Fsw, jonka virtauksen arvo mitataan ja syötetään takaisin säätimelle. Säädin 420 vastaanottaa mainitun arvon. Säädin 420 ohjaa virtauksen määrää ohjaamalla pumppua 425, joka pumppaa toista syöttövettä 155. Vettä voitaisiin syöttää myös paineistetusta säiliöstä esimerkiksi avaamalla venttiiliä tai vastaavaa. Virtaus ennen pumppua 425 ja pumpun jälkeen on oleellisesti sama.In Figure 4, controller 420 controls the flow of second feed water 155, Fsw, whose flow value is measured and fed back to the controller. The controller 420 receives said value. Controller 420 controls the flow rate by controlling pump 425, which pumps a second supply water 155. Water could also be supplied from a pressurized container, for example by opening a valve or the like. The flow before and after pump 425 is substantially the same.

Säädin 420 vastaanottaa tai sille on tallennettu myös virtauksen tavoitearvo Fswsp. Toisen syöttöveden säädin 420 on järjestetty ohjaamaan myös ensimmäisen syöttöveden säädintä 410. Ensimmäisen syöttöveden säädin 410 on järjestetty ohjaamaan ensimmäisen syöttöveden määrää Ffw. Ensimmäisen syöttöveden säädin 410 on järjestetty ohjaamaan ensimmäisen syöttöveden määrää F^ esimerkiksi pumpulla 415. Toisen syöttöveden säädin 420 voi lähettää ruiskusummasäätimen ohjaustiedon Fdshc ensimmäisen syöttö-veden säätimelle 410. Ensimmäisen syöttöveden säädin voi vastaanottaa mainitun ohjaustiedon. Mainittu ohjaustieto voidaan esimerkiksi vähentää ensimmäisen syöttöveden virtauksen tavoitearvosta Ffwsp. Ensimmäisen syöttöveden ohjain on lisäksi järjestetty vastaanottamaan tieto ensimmäisen syöttöveden virtauksesta Ffw. Ensimmäisen syöttöveden säädin on järjestetty säätämään ensimmäisen syöttöveden 101 virtausta ruiskusummasäätimen ohjaustiedon FDsch, ensimmäisen syöttöveden virtauksen tavoitearvon Ffwsp ja ensimmäisen syöttöveden virtauksen arvon Ffw avulla.The controller 420 receives or stores a target flow value Fswsp. The second feed water regulator 420 is also arranged to control the first feed water regulator 410. The first feed water regulator 410 is arranged to control the amount of the first feed water Ffw. The first feed water regulator 410 is arranged to control the amount of the first feed water F ^ by, for example, a pump 415. The second feed water regulator 420 can send the syringe totalizer control information Fdshc to the first feed water regulator 410. The first feed water regulator can receive said control data. For example, said control information may be subtracted from the target value of the first feedwater flow Ffwsp. The first feed water controller is further arranged to receive information on the first feed water flow Ffw. The first feed water regulator is arranged to control the flow of the first feed water 101 by means of the syringe totalizer control information FDsch, the target value of the first feed water flow Ffwsp and the value of the first feed water flow Ffw.

Erityisesti toinen säädin 410 voi olla järjestetty käyttämään eroterminä e (vrt. yhtälö 4) termiä e={Ffwsp-FDsch)-Ffw. Perinteisesti säätöprosessissa käytetään eroterminä eroa Ffwsp-Ffw. Tällaisella ratkaisulla on se tekninen etu, että sää-timet 410 ja 420 säätävät prosessia nopeasti. Joissakin tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa syöttöveden määrää säädetään ulostulevan höyryn lämpötilatiedon perusteella, jolloin säätöprosessi on epälineaarinen ja voi olla hidas. Erityisesti ohjaustieto Fosch voi olla juuri toisen syöttöveden virtaus Fsw, jolloin ensimmäisen syöttöveden määrää korjataan ruiskutettavan veden määrällä. Tällöin ensimmäisen syöttöveden virtauksen tavoitearvo ja toisen syöttöveden virtauksen yhteenlaskettu arvo vastaa kokonaisvirtauksen tavoitetta. Tällöin toisin sanoen FfWsp=FfWsp0-Fsw, missä Ffwsp0 on alkuperäinen ensimmäisen syöttöveden virtauksen tavoitearvo, joka voi vastata esimerkiksi höyryvirtauksen tavoitetta /Vp.In particular, the second controller 410 may be arranged to use the term e = {Ffwsp-FDsch) -Ffw as the difference term e (cf. equation 4). Traditionally, the adjustment process uses the difference Ffwsp-Ffw as the difference term. Such a solution has the technical advantage that controllers 410 and 420 adjust the process quickly. In some prior art solutions, the amount of feed water is controlled based on the output steam temperature information, whereby the adjustment process is non-linear and may be slow. In particular, the control information Fosch may be the flow of the second feed water Fsw, whereby the amount of the first feed water is corrected by the amount of water to be injected. In this case, the target value for the first feed water flow and the combined value for the second feed water flow correspond to the target for the total flow. That is, in other words, FfWsp = FfWsp0-Fsw, where Ffwsp0 is the initial target value for the first feedwater flow, which may correspond, for example, to the steam flow target / Vp.

Yllä kuvatussa suoritusmuodossa: - määritetään ensimmäisen syöttöveden virtauksen tavoitearvo Ffwsp - määritetään ensimmäisen syöttöveden virtaus Ffw - vastaanotetaan ruiskusummasäätimen ohjaustieto Fosch - säädetään ensimmäisen syöttöveden 101 virtausta ruiskusummasäätimen ohjaustiedon FDsch, ensimmäisen syöttöveden virtauksen tavoitearvon FfJp ja ensimmäisen syöttöveden virtauksen arvon F^ avulla.In the above-described embodiment: - determining a target first feed water flow rate Ffwsp - determining a first feed water flow Ffw - receiving a syringe regulator control information Fosch - adjusting a first feed water 101 flow using a syringe regulator control data FDsch, a first feed water flow rate F f and

Lisäksi järjestelmätasolla menetelmässä voidaan lähettää ruiskusummasäätimen ohjaustieto FDsch-In addition, at the system level, the method can send FDsch control information for the syringe amount controller.

Mainittu korjaus ensimmäisen syöttöveden virtauksessa voidaan huomioida vaihtoehtoisesti höyrystimen jälkeisen entalpian tavoitearvossa. Mainittu korjaus ensimmäisen syöttöveden virtauksessa voidaan huomioida höyrystimen jälkeisen entalpian tavoitearvossa esimerkiksi laskemalla ensimmäisen syöttöveden korjauksen aiheuttama entalpiavirtauksen muutos höyrystimen jälkeen, joka on FDSHc(hPsp-hfw)· Vastaava entalpiavirtauksen muutos höyrystimen jälkeen voidaan saada aikaan suoraan höyrystimen jälkeisen entalpian tavoitearvon muutoksen dhpsp avulla, jolloin mainittu entalpiavirtauksen muutos on Ffwdhpsp. Näin ollen toisen säätimen 420 lähettämä ruiskusummasäätimen ohjaustieto voidaan korjata höyrystimen jälkeisen entalpian tavoite-arvossa seuraavasti:Alternatively, said correction for the flow of the first feedwater may be taken into account in the target value for enthalpy after the evaporator. Said correction for the first feedwater flow may be taken into account in the target enthalpy value after the evaporator, for example, by calculating the change in the enthalpy flow caused by the first feedwater repair after the evaporator, which is FDSHc (hPsp-hfw). the change in enthalpy flow is Ffwdhpsp. Thus, the injection amount control information transmitted by the second controller 420 can be corrected at the target value for enthalpy after the evaporator as follows:

(6)(6)

Viitaten kuvaan 5 ensimmäisen syöttöveden säädin 410 voi olla järjestetty säätämään ensimmäisen syöttöveden määrää höyrystimen jälkeisten entalpiatietojen perusteella. Kuvassa 5 ensimmäisen syöttöveden säädin 410 on järjestetty vastaanottaman tieto höyrystimen jälkeisestä entalpiasta hp. Säädin voi olla järjestetty vastaanottamaan entalpian tavoite-arvo hpsp tai säätimelle voi olla syötetty entalpian tavoitearvo hpsp. Säädin on järjestetty muuntamaan ruiskusummasäätimen ohjaustieto virtauksen entalpian tavoite-arvon muutokseksi. Säädin voi olla järjestetty muuntamaan ruiskusummasäätimen ohjaustieto virtauksen entalpian tavoitearvon muutokseksi dhpsp käyttämällä yhtälöä (6). Säädin on järjestetty säätämään ensimmäisen syöttöveden virtausta virtauksen entalpian tavoitearvon hpsp, virtauksen entalpian hp, ensimmäisen syöttöveden virtauksen F^, ensimmäisen syöttö-veden entalpian htw ja ruiskusummasäätimen ohjaustiedon FDshc avulla. Säädin voi olla järjestetty laskemaan virtauksen entalpian tavoitearvon muutos dhpsp ja säätämään ensimmäisen syöttöveden virtausta virtauksen entalpian tavoitearvon hpsp, virtauksen entalpian hp, virtauksen entalpian tavoitearvon muutoksen dhpsp avulla.Referring to Figure 5, the first feed water regulator 410 may be arranged to adjust the amount of the first feed water based on the enthalpy data after the evaporator. In Fig. 5, the first feed water regulator 410 is arranged to receive the received enthalpy hp after the evaporator. The controller may be arranged to receive the enthalpy target value hpsp or the controller may be provided with an enthalpy target value hpsp. The controller is arranged to convert the injection sum controller control information into a change in the flow enthalpy target value. The controller may be arranged to convert the injection sum controller control information into a change in the flow enthalpy target value dhpsp using equation (6). The controller is arranged to control the first feed water flow by means of the target flow enthalpy value hpsp, the flow enthalpy hp, the first feed water flow F ^, the first feed water enthalpy htw, and the injection sum controller control information FDshc. The regulator may be arranged to calculate the change in flow enthalpy target dhpsp and to adjust the flow of the first feedwater by the flow enthalpy target hpsp, flow enthalpy hp, flow enthalpy change dhpsp.

Yllä kuvatussa suoritusmuodossa: - määritetään virtauksen entalpian tavoitearvo höyrystimen jälkeen hpsp - määritetään virtauksen entalpia höyrystimen jälkeen hp - määritetään ensimmäisen syöttöveden virtaus Ffw - määritetään ensimmäisen syöttöveden entalpia hfw - vastaanotetaan ruiskusummasäätimen ohjaustieto Fosch - säädetään ensimmäisen syöttöveden 101 virtausta virtauksen entalpian tavoitearvon hpsp, virtauksen entalpian hp, ensimmäisen syöttö-veden virtauksen F^, ensimmäisen syöttöveden entalpian ja ruiskusummasäätimen ohjaustiedon FDSHc avulla.In the above embodiment: - determining the target flow enthalpy value after the evaporator hpsp - determining the flow enthalpy after the evaporator hp - determining the first feeding water flow Ffw - determining the first feeding water enthalpy hfw - receiving the injection sum regulator flow information fpch - adjusting the first feeding flow flow , the first feed water flow F ^, the first feed water enthalpy, and the injection sum controller control information FDSHc.

Yllä kuvatussa toisessa suoritusmuodossa lisäksi: - muunnetaan ruiskusummasäätimen ohjaustieto vastaamaan virtauksen entalpian tavoitearvon muutosta dhpsp ja - säädetään ensimmäisen syöttöveden 101 virtausta lisäksi virtauksen entalpian tavoitearvon muutoksen dhpsp avulla.In the second embodiment described above, in addition: - converting the injection sum controller control information to a change in flow enthalpy target value dhpsp, and - adjusting the flow of the first feed water 101 further by a change in flow enthalpy target value dhpsp.

Menetelmässä voidaan lisäksi suorittaa ainakin yksi seuraavista vaiheista: - käyttää yhtälöä (6) muunnettaessa ruiskusummasäätimen ohjaustieto vastaamaan virtauksen entalpian tavoitearvon muutosta dhpsp, - mitata lämpötila höyrystimen jälkeen virtauksen entalpian hp määrittämiseksi, - mitata paine höyrystimen jälkeen virtauksen entalpian hp määrittämiseksi tai - mitata syöttöveden lämpötila syöttöveden entalpian hfw määrittämiseksiThe method may further comprise at least one of the following steps: - using equation (6) to convert the injection sum controller control information to the change in target flow enthalpy dhpsp, - measure the temperature after the evaporator to determine the flow enthalpy hp, - measure the flow enthalpy hp, or to determine enthalpy hfw

Viitaten kuvaan 6 menetelmän eräässä suoritusmuodossa säädetään palavan materiaalin 105 virtaa Ff tulipesään 106 (kuvat 1 ja 6). Palavan materiaalin virtaa säädetään säätimellä 610, joka ohjaa palavan materiaalin kuljetinta 107, kuten ruuvikuljetinta. Palavan materiaalin virtauksen lisääminen vaikuttaa energiataseeseen siten, että tulistimissa 150 ja 160 sekä höyrystimessä 130 ja esilämmittimessä 110 talteen otettavan lämpöenergian määrä kasvaa. Tällöin, jos syöttövesien virtaus pidetään samana, ulos tulevan höyryn 190 entalpia kasvaa. Kuvan 6 suoritusmuodolla ensimmäisellä syöttövedellä on tavoitearvo Ffwsp ja toisella syöttövedellä on tavoitearvo Fswsp· Mikäli näissä tavoitearvoissa pysytään, prosessista saatavan höyryn määrä on säädetty syöttövesien määräksi. Tuotettavan höyryn entalpialla on tavoitearvo h3sp (vrt. kuva 2), johon prosessin säädöllä pyritään. Kuvan 6 suoritusmuodossa prosessiin syötettävän palavan materiaalin virtaa säädetään höyry-vesivirtauksen entalpian hp, höyrystimen jälkeisen tavoite-entalpian hpsp ja entalpian tavoitearvon muutoksen dhpsp avulla.Referring to Fig. 6, in one embodiment of the method, the flow Ff of the combustible material 105 is adjusted into the furnace 106 (Figs. 1 and 6). The flow of combustible material is controlled by a regulator 610 which controls a combustible material conveyor 107, such as a screw conveyor. Increasing the flow of combustible material affects the energy balance by increasing the amount of heat energy recovered in superheaters 150 and 160, evaporator 130 and preheater 110. In this case, if the flow of feed water is kept constant, the enthalpy of vapor 190 will increase. In the embodiment of Figure 6, the first feed water has a target value Ffwsp and the second feed water has a target value Fswsp · If these target values are maintained, the amount of steam from the process is set to the feed water. The enthalpy of the vapor produced has a target value h3sp (cf. Figure 2), which the process control aims to achieve. In the embodiment of Figure 6, the flow of combustible material introduced into the process is controlled by the enthalpy hp of the steam-water flow, the target enthalpy after the evaporator hpsp, and the change in target enthalpy dhpsp.

Yllä kuvatussa suoritusmuodossa: - määritetään virtauksen entalpian tavoitearvo höyrystimen jälkeen hpsp - määritetään virtauksen entalpia höyrystimen jälkeen hp - määritetään ensimmäisen syöttöveden virtaus Ffw - määritetään ensimmäisen syöttöveden entalpia - vastaanotetaan ruiskusummasäätimen ohjaustieto FDsch - muunnetaan ruiskusummasäätimen ohjaustieto vastaamaan virtauksen entalpian tavoitearvon muutosta dhpsp\a - säädetään palavan materiaalin 105 virtausta Ff höyry-vesivirtauksen entalpian tavoitearvon hpsp, virtauksen entalpian hp, ensimmäisen syöttöveden virtauksen Ffw, ensimmäisen syöttöveden entalpian ja virtauksen entalpian tavoitearvon muutoksen dhpsp avulla.In the above embodiment: - determining the target flow enthalpy value after the evaporator hpsp - determining the flow enthalpy after the evaporator hp - defining the first feed water flow Ffw - determining the first feed water enthalpy - receiving the injection sum controller control data FDsch - converting the injection volume control to a the flow 105 of material 105, Ff, by the change in the vapor-water flow enthalpy target value hpsp, the flow enthalpy hp, the first feedwater flow rate Ffw, the first feedwater enthalpy and the flow enthalpy target change dhpsp.

Menetelmässä voidaan lisäksi suorittaa ainakin yksi seuraavista vaiheista: - käyttää yhtälöä (6) muunnettaessa ruiskusummasäätimen ohjaustieto vastaamaan virtauksen entalpian tavoitearvon muutosta dhpsp, - mitata lämpötila höyrystimen jälkeen virtauksen entalpian hp määrittämiseksi, - mitata paine höyrystimen jälkeen virtauksen entalpian hp määrittämiseksi, - mitata syöttöveden lämpötila syöttöveden entalpian määrittämiseksi tai - määrittää palavan materiaalin 105 virtaus Ff.The method may further comprise at least one of the following steps: - using equation (6) to convert the injection sum controller control information to a change in target flow enthalpy dhpsp, - measure the temperature after the evaporator to determine the flow enthalpy hp, - measure the flow enthalpy hp, to determine enthalpy, or - determine the flow Ff of the combustible material 105.

Lisäksi järjestelmätasolla menetelmässä voidaan lähettää ruiskusummasäätimen ohjaustieto Fosch- Lisäksi on selvää, että palavan materiaalin virtaa voidaan säätää ruiskusummasäätimen ohjaustiedon avulla muuntamatta ohjaustietoa vastaamaan virtauksen entalpian tavoitearvon muutosta.In addition, at the system level, the method can send a Fosch control data for the injector control. Furthermore, it is clear that the flow of combustible material can be controlled by the control information for the injector controller without converting control information to a change in target flow enthalpy.

On selvää, että myös muita ohjaustietoja voidaan hyödyntää höyrykattilan ohjausmenetelmässä tai höyrykattilan ohjausjärjestelmässä vastaavasti. Voidaan esimerkiksi käyttää syöttöveden määrän ohjaustietoa säädettäessä ruiskutusveden määrä. Voidaan myös tai vaihtoehtoisesti käyttää syöttö-veden ohjaustietoa säädettäessä palavan materiaalin määrää. Lisäksi ohjaustietoa palavan materiaalin määrästä voidaan käyttää säädettäessä syöttöveden tai ruiskutusveden määrää.It is obvious that other control information can also be utilized in the boiler control method or the boiler control system respectively. For example, feed water control data can be used to adjust the amount of spray water. Also, or alternatively, feed water control information can be used to adjust the amount of combustible material. In addition, control information on the amount of combustible material can be used to adjust the amount of feed water or spray water.

Viitaten kuvaan 7a keksinnön eräässä suoritusmuodossa syöttövesi-pumppuja 415 ja 425 sekä palavan materiaalin kuljetinta 107 ohjataan keskitetysti prosessin keskusyksiköllä 710. Tällöin menetelmässä ei väittä mättä lähetetä jonkin säätimen (410, 420, 610) ohjaustietoa jollekin toiselle säätimelle. On mahdollista, että keskusyksiköllä 710 on tieto ensimmäisen säätimen tilasta. On myös mahdollista käyttää ensimmäisen säätimen tilaa muodostettaessa ohjaussignaali toiselle säätimelle. Keskusyksikkö 710 voi käsittää yhden tai useampia säätimiä, kuten säätöpiirejä, jotka on järjestetty ohjaamaan välineitä (107, 415, 425) jonkin sisäänmenosuureen säätämiseksi.Referring to Figure 7a, in one embodiment of the invention, the feed water pumps 415 and 425 and the combustible material conveyor 107 are centrally controlled by the process central unit 710. In this case, the method does not necessarily transmit control information to any other controller (410, 420, 610). It is possible that the central unit 710 has information about the status of the first controller. It is also possible to use the state of the first controller to generate a control signal for the second controller. The central unit 710 may comprise one or more controllers, such as control circuits, arranged to control means (107, 415, 425) for adjusting an input quantity.

Keskusyksikköön voi olla asetettu tavoitearvoja, kuten tavoitemäärä höyrylle F3sp, tavoite-entalpia höyrylle h3sp, tavoitevirtaus ruiskutettavalle vedelle Fswsp, tavoitevirtaus syöttövedelle Ffwsp, tavoite-entalpia virtaukselle höyrystimen jälkeen hpsp tai polttoaineen tavoitevirtaus F*p. Keskusyksikkö voi olla myös järjestetty vastaanottamaan ainakin yksi mainituista tavoitearvoista.Target values such as target amount for steam F3sp, target enthalpy for steam h3sp, target flow for injected water Fswsp, target flow for feed water Ffwsp, target enthalpy for flow after evaporator hpsp or fuel target may be set in the CPU. The central unit may also be arranged to receive at least one of said target values.

Keskusyksikköön voi olla asetettu eräitä tunnettuja materiaaliarvoja, kuten palavan materiaalin lämpöarvo Qf ja höyrykattilan hyötysuhde q. Hyötysuhteella tarkoitetaan veteen saatavan lämpöenergian suhdetta palavasta materiaalista vapautuvaan lämpöön. Keskusyksikkö voi olla myös järjestetty vastaanottamaan ainakin yhden mainituista materiaaliarvoista. Tämä voi olla hyödyllistä, jos esimerkiksi polttoaineen lämpöarvo muuttuu.Certain known material values may be set in the central unit, such as the calorific value Qf of the combustible material and the boiler efficiency q. Efficiency is defined as the ratio of the heat energy received in water to the heat released from the combustible material. The central unit may also be arranged to receive at least one of said material values. This can be useful if, for example, the calorific value of the fuel changes.

Keskusyksikkö 710 voi olla järjestetty vastaanottamaan prosessia kuvaavia suureita, kuten ruiskutusveden virtaus Fsw, syöttöveden virtaus F/w, palavan materiaalin virtaus Ff, ruiskutusveden entalpia hsw, syöttöveden entalpia hfw, virtauksen entalpia höyrystimen jälkeen hp ja virtauksen entalpia kahden tulistimen välissä h2. Usein syöttöveden ja ruiskutusveden entalpia ovat samat, sillä vesi syötetään prosessiin oleellisesti saman lämpöisenä riippumatta syöttövaiheesta. Lisäksi syöttöveden lämpötila voi olla oleellisesti vakio, jolloin keskusyksikköön voi olla ennalta syötetty syöttöveden entalpia materiaaliarvona.The central unit 710 may be arranged to receive process describing variables such as injection water flow Fsw, feed water flow F / w, combustible material flow Ff, injection water enthalpy hsw, feed water enthalpy hfw, flow enthalpy after evaporator hp and flow enthalpy between two superheaters. Often, the enthalpies of feedwater and spray water are the same, since the water is fed to the process at substantially the same temperature, regardless of the feed stage. Further, the temperature of the feed water may be substantially constant, whereby the enthalpy of feed water as a material value may be pre-fed to the central unit.

Tällaisessa prosessissa muodostuu lämpöä Qff, josta veteen siirtyy määrä qQfFf. Vastaavasti prosessissa syöttövesien lämpömäärä lisääntyy määrällä (Ffw+Fsw)(h3-hfw), eli kokonaisvirtaama kerrottuna lopputuotteen (höyry) ja syöttövesien entalpiaerolla. Massan häviämättömyyden mukaan (FfW+Fsw)(h3-hfW)=(h3-hfW)F3, eli höyryn virtaus on sama kuin syöttövesien virtaus. Lisäksi energiataseen perusteella Fsfh^h^^QfFf. Näin ollen palavan materiaalin virtaukselle voidaan määrittää eräs tavoitearvo melko yksinkertaisesti höyryn tavoitevirtauksen F3sp ja tavoite-entalpian h3sp avulla:Such a process generates heat Qff, which transfers qQfFf to water. Similarly, in the process, the heat content of the feed water increases by the amount (Ffw + Fsw) (h3-hfw), i.e. the total flow rate multiplied by the enthalpy difference between the final product (steam) and the feed water. According to the mass loss (FfW + Fsw) (h3-hfW) = (h3-hfW) F3, ie the steam flow is the same as the feed water flow. In addition, based on the energy balance, Fsfh ^ h ^^ QfFf. Thus, a target value for the flow of combustible material can be determined quite simply by the target vapor flow F3sp and target enthalpy h3sp:

(7) Näin lasketulla palavan aineen syöttövirralla Ffp prosessiin tulee melko helposti viivettä, ja edellä esitetyissä suoritusmuodoissa on esitetty eräitä tapoja ohjauksen parantamiseksi.(7) With the Ffp feed rate so calculated, the process is relatively easily delayed, and some of the ways to improve control are shown in the above embodiments.

Viitaten edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, keskusyksikkö 710 voi olla järjestetty laskemaan ainakin yksi seuraavista välituloksista: - entalpian tavoitteen korjaustermi höyrystimen jälkeen dhpdp, - ruiskusummasäätimen ohjaustieto Fosch, - laskennallinen höyrystimen jälkeen tarvittava ruiskutusmäärä FDsc ja - entalpian tavoitearvo ennen viimeistä (esim. toista) tulistinta h2p.With reference to the above embodiments, CPU 710 may be arranged to compute at least one of the following intermediate results: - enthalpy target correction term after evaporator dhpdp, - syringe totalizer control information Fosch,

Lisäksi keskusyksikkö 710 voi olla järjestetty, käyttämällä ainakin yhtä mainittua välitulosta, säätämään ainakin yhtä seuraavista virtauksista: - ensimmäisen syöttöveden virtaus Ffw, - toisen syöttöveden virtaus Fswja - palavan materiaalin virtaus Ff.Further, the central processing unit 710 may be arranged, using at least one of said intermediate inputs, to control at least one of the following streams: - first feedwater flow Ffw, - second feedwater flow Fsw and - flammable material flow Ff.

Virtauksen säätämiseksi keskusyksikkö on voitu järjestää lähettämään hetkellistä tavoitearvoa kuvaava tieto suoraan vastaavalle virtausta säätävälle pumpulle 415, 425 tai kuljettimelle 107. Hetkellistä tavoitearvoa ensimmäisen syöttöveden virtaukselle on kuvassa 7a merkitty symbolilla Ffwsp'. Hetkellistä tavoitearvoa toisen syöttöveden virtaukselle on kuvassa 7a merkitty symbolilla Fswsp Hetkellistä tavoitearvoa palavan aineen virtaukselle on kuvassa 7a merkitty symbolilla Ffsp. Hetkittäiset arvot voivat poiketa pitkän aikavälin tavoitteista, ja hetkittäisissä arvoissa voidaan huomioida esimerkiksi virtauksen entalpia höyrystimen jälkeen, virtauksen entalpia kahden tulisti-men välissä tai jokin muu entalpia. Erityisesti hetkittäisten tavoitearvojen Ffwsp ja Fswsp summa voi poiketa höyryn tavoitemäärästä F3sp. Vastaavasti polttoaineen hetkellinen tavoitearvo Ffp voi poiketa yhtälön 7 antamasta arvosta.To control the flow, the central unit may be arranged to send the instantaneous target value information directly to the respective flow control pump 415, 425 or conveyor 107. The instantaneous target value for the flow of the first feedwater is denoted by the symbol Ffwsp 'in Figure 7a. The instantaneous target value for the flow of the second feedwater is indicated by the symbol Fswsp in Fig. 7a The instantaneous target value for the flow of the combustible material is indicated by the symbol Ffsp in Fig. 7a. Instantaneous values may deviate from long-term objectives, and instantaneous values may include, for example, enthalpy of flow after evaporator, enthalpy of flow between two superheaters, or other enthalpy. In particular, the sum of the instantaneous target values Ffwsp and Fswsp may deviate from the target steam amount F3sp. Similarly, the instantaneous target value of the fuel Ffp may deviate from the value given by equation 7.

Viitaten kuvaan 7b, keskusyksikkö voi olla myös hajautettu. Eräässä suoritusmuodossa ensimmäinen keskusyksikkö 710 ohjaa energiataseen ja massavirtauksen häviämättömyyden avulla toisaalta palavan aineen virtausta, eli energian muodostamista ja toisaalta syöttövesien virtausta, eli energian talteenottoa. Toinen keskusyksikkö 720 on järjestetty jakamaan syöttöveden kokonaismäärä ruiskutusvedeksi 155 ja syöttövedeksi 101, joiden määrää ohjaavat säätimen 410 ja 420 vastaavasti. Säätimet 410 ja 420 voivat ohjata esimerkiksi pumppuja 415 ja 425. Pumpuilla 415 ja 425 voidaan säätää ensimmäisen ja toisen syöttöveden virtausta Ffw ja Fsw, vastaavasti. Ensimmäinen keskusyksikkö 710 on järjestetty ohjaamaan säädintä 610, joka ohjaa palavan materiaalin kuljetinta 107, kuten ruuvi-kuljetinta palavan materiaalin virtauksen Ff säätämiseksi.Referring to Figure 7b, the central processing unit may also be distributed. In one embodiment, the first central processing unit 710 controls the flow of combustible material, i.e., energy generation, and, on the other hand, the flow of feed water, i.e., energy recovery, through the loss of energy balance and mass flow. The second central unit 720 is arranged to divide the total amount of feed water into injection water 155 and feed water 101, the amount of which is controlled by the regulators 410 and 420, respectively. Controllers 410 and 420 may control pumps 415 and 425, for example. Pumps 415 and 425 may control the flow rates of the first and second feed water Ffw and Fsw, respectively. The first central processing unit 710 is arranged to control a controller 610 which controls a combustible material conveyor 107, such as a screw conveyor, for controlling the flow Ff of the combustible material.

Esitetty menetelmä voidaan toteuttaa ainakin osin tietokoneella. Mainitut tavoitearvot voidaan esimerkiksi antaa syötteenä ohjelmalle, ja ohjelma voi vastaanottaa mittaustietoa, esimerkiksi entalpia- ja virtaustietoa vastaaavilta antureilta. Vastaavasti mainitut anturit voivat lähettää tietoa mainitulle tietokoneohjelmalle. Tietokoneohjelma voi olla järjestetty määrittämään erään ensimmäisen säätimen (610, 410, 420) ohjaustieto Fdshc mainittu ensimmäinen säädin on järjestetty säätämään erästä ensimmäistä sisäänmeno-suuretta, kuten ruiskutusveden virtausta. Määrittäminen voi olla tapahtua käyttämällä säätöalgoritmin välitulosta tai määrittäminen voi tapahtua vastaanottamalla mainittu arvo mainitulta ensimmäiseltä säätimeltä. Mainittu ensimmäinen säädin voi olla järjestetty lähettämään ohjaustieto toiselle säätimelle tai keskusyksikölle. Lisäksi ohjelma voi sisältää PID-säätimen tai dPID-säätimen mukaisen säätöalgoritmin jonkin toisen sisäänmenosuureen, kuten syöttöveden virtauksen tai palavan aineen määrän säätämiseksi. Mainittu säätö voidaan tehdä käyttäen mainittua ohjaustietoa Fdshc-The disclosed method can be implemented at least in part by a computer. For example, said target values may be input to the program and the program may receive measurement data, such as enthalpy and flow data, from corresponding sensors. Similarly, said sensors may transmit information to said computer program. A computer program may be arranged to determine the control information Fdshc of one of the first controllers (610, 410, 420), said first controller being arranged to control a first input quantity, such as a spray water flow. The determination may be by using an intermediate result of the control algorithm or the determination may be by receiving said value from said first controller. Said first controller may be arranged to transmit control information to the second controller or central processing unit. In addition, the program may include a control algorithm according to the PID controller or dPID controller to control another input quantity, such as feed water flow or flammable amount. Said adjustment can be made using said control data Fdshc-

On selvää, että edellä esitettyjä suoritusmuotoja voidaan yhdistää. Voidaan esimerkiksi säätää ruiskutusveden Fsw virtausta höyryn tavoite-entalpian h3sp, höyryyn siirtyvän lämpötehon PSh ja toiseen tulistimeen menevän höyryn virtauksen F2 avulla, ja tästä saatavalla ohjaustiedolla voidaan ohjata ensim mäisen syöttöveden määrää F^. Lisäksi tai vaihtoehtoisesti voidaan mitata entalpiaa höyrystimen jälkeen, ja vertaamalla tätä entalpian tavoitearvoon voidaan säätää palavan aineen virtausta.It will be understood that the above embodiments may be combined. For example, the flow of injection water Fsw can be controlled by the target steam enthalpy h3sp, the heat transfer to the steam PSh, and the steam flow F2 to the second superheater, and the resulting control information can control the amount of first feedwater F ^. Additionally or alternatively, enthalpy can be measured after the evaporator, and by comparing this to the target enthalpy, the flow of combustible material can be adjusted.

Kuvassa 8 on vielä havainnollistettu entalpian kasvua höyry-vesivirtauksessa eräissä suoritusmuodoissa. Kahta eri höyrystysprosessia on kuvattu viitenumeroin 810 ja 820. Oheiset, suuntaa-antavat, lukuarvot koskevat prosessia, joka on esitetty viitenumerolla 810. Höyrykattilaan syötetään syöttövettä, jonka entalpia on hfw. Tyypillisesti hfw on noin 1000 kJ/kg. Esi-lämmittimessä 110 vesi lämpenee, jolloin sen entalpia nousee esimerkiksi arvoon 1400 kJ/kg (ei esitetty kuvassa). Edelleen höyrystimessä 130 vesi ainakin osittain höyrystyy, jolloin höyrystimen jälkeen höyryn entalpia hp voi olla esimerkiksi 2800 kJ/kg. Höyrystimen jälkeen ensimmäisessä tulistimessa 150 höyryä tulistetaan, jolloin tulistetun höyryn entalpia h-ι voi olla esimerkiksi 3100 kJ/kg. Kun tulistetun höyryn joukkoon ruiskutetaan vettä 155, virtauksen entalpia massayksikköä kohti laskee arvoon /?2, joka voi olla esimerkiksi 3000 kJ/kg. On selvää, että virtauksen kokonaisentalpia nousee, koska höyry-virtauksen joukkoon ruiskutetaan vettä, jonka entalpia on noin h^. Ruiskutuksen jälkeen höyry ohjataan toisen tulistimen 160 läpi, jolloin sen entalpia nousee arvoon /73. Tuotettavalle höyrylle on yleensä asetettu tavoitetaso h3sp, joka voi olla esimerkiksi 3500 kJ/kg.Figure 8 further illustrates the increase in enthalpy in the steam-water flow in some embodiments. The two different evaporation processes are described by reference numerals 810 and 820. The following numerical values are indicative of the process represented by reference numeral 810. The steam boiler is supplied with feed water having an enthalpy of hfw. Typically, hfw is about 1000 kJ / kg. In the pre-heater 110, the water heats up, increasing its enthalpy, for example, to 1400 kJ / kg (not shown). Further, in the evaporator 130, the water is at least partially vaporized, whereupon the vapor enthalpy hp may be, for example, 2800 kJ / kg. After the evaporator, in the first superheater, 150 vapors are superheated, whereby the enthalpy h-ι of the superheated steam may be, for example, 3100 kJ / kg. When water 155 is injected into the superheated steam, the enthalpy of flow per unit mass decreases to? 2, for example 3000 kJ / kg. It is clear that the total enthalpy of the flow increases because water with an enthalpy of about h 2 is injected into the vapor flow. After injection, the steam is passed through a second superheater 160, thereby increasing its enthalpy to / 73. The steam produced is usually set at a target level of h3sp, for example 3500 kJ / kg.

Vertailtaessa kahta eri prosessia 810 ja 820, voidaan havaita, että eri prosesseissa entalpian kehitys voi poiketa toisistaan. Esimerkinomaisesti prosessissa 820 voi syöttöveden määrä Ffw olla pienempi kuin prosessissa 810. Toisaalta prosessissa 820 voi vastaavasti ruiskutusveden määrä olla suurempi. Tällöin entalpia ruiskutuksessa, eli tulistimien 150 ja 160 välissä, voi laskea voimakkaammin kuin prosessissa 810. Prosesseista voidaan saada yhtä suuri höyryvirtaus ja sama entalpia, vaikka välivaiheet olisivat hieman erilaiset. Höyrystimen jälkeen virtaus voi olla kylläinen, jolloin entalpia hp voidaan määrittää kylläisen höyryn paineesta. Kylläisen höyryn entalpia voidaan määrittää vaihtoehtoisesti lämpötilasta. Höyrystimen jälkeen virtauksen lämpötila voi olla myös suurempi, kuin painetta vastaavan kylläisen höyryn lämpötila. Tällöin entalpia voidaan määrittää lämpötilan ja paineen avulla.Comparing the two different processes 810 and 820, it can be seen that the development of enthalpy may differ from one process to another. By way of example, in process 820, the amount of feed water Ffw may be smaller than in process 810. On the other hand, in process 820, the amount of injection water may be higher. In this case, the enthalpy in the injection, i.e. between the superheaters 150 and 160, may be reduced more strongly than in process 810. The processes may yield the same vapor flow and the same enthalpy, even if the intermediate steps are slightly different. After the evaporator, the flow may be saturated so that the enthalpy hp can be determined from the saturated vapor pressure. Alternatively, the enthalpy of saturated vapor can be determined from temperature. After the evaporator, the flow temperature may also be higher than the saturated vapor temperature corresponding to the pressure. The enthalpy can then be determined by temperature and pressure.

Alalla termistö ei ole täysin vakiintunut. Höyrykattilalla voidaan esimerkiksi tarkoittaa höyrystintä ilman säätövälineitä. Tässä selostuksessa höyrykattila käsittää ainakin tulipesän ja yhden seuraavista: veden esilämmitin 110, höyrystin 130, ensimmäinen tulistin 150 ja toinen tulistin 160. Yleisesti höyry-kattilaan syötetään syöttövettä, ruiskutusvettä, palavaa materiaalia ja palamisilmaa. Keksinnön mukaisella menetelmällä ei säädetä palamisilmaa. Muita mainituista aineista virtaa höyrykattilaan jokin määrä, jota kuvaa vastaava virtaus. Näiden aineiden virtauksia voidaan nimittää höyrykattilan sisäänmenosuureiksi.The terminology in the field is not fully established. For example, a steam boiler can mean a vaporizer without adjusting means. In this specification, a steam boiler comprises at least a furnace and one of a water preheater 110, a vaporizer 130, a first superheater 150 and a second superheater 160. Generally, the steam boiler is supplied with feed water, injection water, combustible material and combustion air. The combustion air is not controlled by the method of the invention. The other substances mentioned are flowing into the steam boiler in an amount represented by a corresponding flow. The flows of these substances can be called the inlet quantities of the boiler.

Erään suoritusmuodon mukainen höyrykattilajärjestelmä käsittää edellä mainitun höyrykattilan. Höyrykattilajärjestelmä käsittää lisäksi välineet ainakin yhden sisäänmenosuureen säätämiseksi. Tällaisia välineitä voidaan kutsua säätövälineiksi. Välineet voivat olla esimerkiksi syöttöveden pumppu 415, ruiskutusveden pumppu 425 tai palavan materiaalin kuljetin 107. On myös mahdollista, että välineet käsittävät venttiilin tai vastaavan. Välineet voivat olla osa höyrykattilajärjestelmän ohjausjärjestelmää tai olla osa höyrykattilaa. Höyrykattilajärjestelmä käsittää lisäksi säätimen mainittujen välineiden ohjaamiseksi. Esimerkiksi säädin 410 voi ohjata pumppua 415, säädin 420 voi ohjata pumppua 425 tai säädin 610 voi ohjata kuljetinta 107. Säädintä voidaan pitää osana höyrykattilajärjestelmän ohjausjärjestelmää.The steam boiler system according to one embodiment comprises the above-mentioned steam boiler. The steam boiler system further comprises means for adjusting at least one inlet quantity. Such means may be referred to as adjustment means. The means may be, for example, a feed water pump 415, an injection water pump 425 or a combustible material conveyor 107. It is also possible that the means comprise a valve or the like. The means may be part of the control system of the boiler system or be part of the boiler. The steam boiler system further comprises a controller for controlling said means. For example, the controller 410 may control the pump 415, the controller 420 may control the pump 425, or the controller 610 may control the conveyor 107. The controller may be considered as part of the control system of the boiler system.

Edellä esitetyt suoritusmuodot ovat esimerkkejä keksinnöstä. Keksinnön eräitä suoritusmuotoja voidaan käyttää läpivirtauskattilassa ja eräitä suoritusmuotoja voidaan käyttää kiertovesikattilassa. Keksintöä voidaan soveltaa laajemminkin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The above embodiments are examples of the invention. Some embodiments of the invention may be used in a flow-through boiler and some embodiments may be used in a circulating boiler. The invention may be more widely practiced within the scope of the appended claims.

Claims

A method for controlling the flow of water for injection of a steam boiler system steam boiler (100), the steam boiler system comprising: - a first superheater (150), - a second superheater (160), - means for conducting steam from the first superheater (150) to the second superheater (160). means (156) for injecting injection water (155) into said steam between said first (150) and second superheater (160), characterized in that the method - determines a target enthalpy (h3sp) for the steam (190) after said second superheater (160), - determining the thermal power (Ps /) transmitted to the steam in the second superheater (160), - determining the flow (F2) of steam entering the second superheater (160), and adjusting the flow of said injection water (155) to said vapor target enthalpy (h3sp) the thermal power (PSh) and the steam flow (F2) of said second superheater (160) using said means.

A method according to claim 1, characterized by: - determining the target flow (Fswsp) for the spray water (155), - determining the flow (Fsw) of the spray water (155), - determining the difference (e) using said spray water flow (Fsw) (Fswsp) and - Calculate the change in injection water flow rate (dFsw) using the difference.

The method according to claim 1 or 2, wherein the steam boiler system comprises an evaporator (130), characterized in that the steam boiler system comprises means for determining the flow enthalpy (hp) after said evaporator, and wherein the method - determines the flow enthalpy (hp) after said evaporator, determining a target value for the enthalpy of flow (hpsp) after said evaporator; and - adjusting the amount of feed water and / or flowing material after said enthalpy evaporator (hp) and a target value of said enthalpy after the evaporator (hpsp).

The method according to claim 3, characterized in that the method further comprises: - determining the feedwater flow rate (F ^), - determining the feedwater enthalpy (hfj), and - determining the calculated amount of injection (Fdsh) required after the evaporator.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the steam boiler system comprises: - a first regulator for controlling the flow (Fsw) of said injection water (155), - a second means (107, 415, 425) for regulating a second inlet quantity; 410, 420) for controlling said second means, and for the method: - determining control information (FDshc) for said first controller and - adjusting said second input size by said second means by said control information (Fdshc).

A method according to claim 5, characterized in that said second means - regulate the flow of feed water (Ffw) or - regulate the flow (Ff) of the combustible material.

A method according to claim 5 or 6, characterized in that the steam boiler system comprises an evaporator (130), and the method: - converting said control data to correspond to a change in flow enthalpy target value (dhpsp) after the evaporator, - determining the enthalpy of flow after the evaporator (hp), - adjusting said second input quantity by said other means using said target enthalpy value (hpsp) after the evaporator, said change in enthalpy target value (dhpsp) after the evaporator and said flow enthalpy after vaporizer (hp).

A steam boiler (100) control system for controlling a steam boiler injection water (155), comprising: - a first regulator for controlling the flow (Fsw) of said injection water (155), characterized in that the steam boiler (100) control system is configured to enthalpy {h3sp), - the thermal power transmitted to the vapor in the superheater (PSh), and - the vapor flow into the superheater (F2), and the system is arranged to adjust the flow (Fsw) of the injecting water (155) to the vapor stream (F2) of said superheater. h3sp) and by means of the Steam Transfer Thermal Power (PSh) using said first controller.

System according to claim 8, characterized in that the system is arranged to: - determine the target flow (Fswsp) for the spray water (155), - determine the flow (Fsw) of the spray water (155), - determine the difference (e) using said spray water flow (Fsw) said spray water target flow rate (Fswsp); and - determine the injection water flow change requirement (dFsw) using said difference value.

A system according to claim 8 or 9, characterized in that the system - comprises an evaporator (130), - comprises means for determining a target flow enthalpy value (hpsp) after said evaporator, - comprises means for determining a flow enthalpy (hp) after said evaporator, and arranged to control the amount of feed water and / or flammable material flow after said flow enthalpy evaporator (hp) and said target enthalpy value after evaporator (hpsp) using said first regulator.

System according to Claim 10, characterized in that the system is arranged to determine - the feedwater flow (F ^), - the feedwater enthalpy (hfw), and - the calculated amount of injection (Fdsh) required in the bottle.

A control system according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the system comprises: - a second controller (610, 410, 420) for controlling second input variable control means (107, 415, 425), - means for determining control information (FDshc) of means for using said control information in said second controller.

13. A control system according to claim 12, characterized in that said second regulator is arranged to regulate the feed water flow (Ffw) or the combustible material flow (Ff) by means of said second inlet control means.

System according to claim 12 or 13, characterized in that the system is arranged to: - convert said control data to correspond to a change in the flow enthalpy target value (dhpsp), - determine a target enthalpy value (hpsp) after the evaporator, controlling said second controller using said enthalpy target value (hpsp) after the evaporator, said change in enthalpy target value (dhpsp) after the evaporator, and said flow enthalpy after the evaporator (hp).

A steam boiler system comprising a steam boiler (100), characterized in that the steam boiler system comprises a control system according to any one of claims 8 to 14.

A computer program, characterized in that the computer program is arranged to implement a method according to any one of claims 1 to 7.