JPH04214101A - 蒸気発生器 - Google Patents

蒸気発生器

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JPH04214101A
JPH04214101A JP3032294A JP3229491A JPH04214101A JP H04214101 A JPH04214101 A JP H04214101A JP 3032294 A JP3032294 A JP 3032294A JP 3229491 A JP3229491 A JP 3229491A JP H04214101 A JPH04214101 A JP H04214101A
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エバーハルト、ウイトコウ
Joachim Franke
ヨアヒム、フランケ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は蒸気発生器、特にその
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドレツァル（Ｄｏｌｅｚａｌ　）著「蒸
気発生（Ｄａｍｐｆｅｒｚｅｕｇｕｎｇ）」シュプリン
ゲル出版社、１９８５年の第７ページ、図１．４及び第
２６２ページ、図３２．７から、自然循環ボイラであっ
てドラムボイラとも呼ばれる蒸気発生器が知られている
。気密な管壁の管のための出口側管寄せは自然循環蒸気
発生器のドラムである。このドラムの出口側には過熱器
が再熱面として流れ方向に後置接続されている。制御装
置は電動操作器付き調節弁を有し、この弁はエコノマイ
ザからドラムへ通じる給水管路中に設けられている。更
に制御装置は制御量センサとしてドラム中の水位のため
の水位計を有するので、制御装置は制御量としてこのド
ラム中の水位を検出する。ドラム中の所定の水位を越え
るときには、制御装置において給水管路中の調節弁の流
路断面積が小さくなる。ドラム中の所定の水位を下回る
ときには、この流路断面積が大きくなる。ドラム中では
臨界蒸気圧力への到達は行われず、例えばドラムに取り
付けられた圧力逃がし弁により防止される。
【０００３】それによりドラム中には常に水位が生じ、
水の蒸発終端が常にドラム中に存在するということが達
成される。蒸発は専ら気密な管壁の管中で行われ、これ
らの管へは水がドラムから下降管を通って自然循環によ
り供給される。ドラムの出口側に流れ方向に後置接続さ
れた再熱面の中では、専らドラムから流出する蒸気の過
熱が行われる。
【０００４】部分負荷域での負荷変動の際にはこの自然
循環蒸気発生器の場合に、蒸気温度の著しい変動が再熱
面の蒸気出口に発生する。この負荷変動が速くかつ大き
いほど、蒸気温度の変動もまた一層速くかつ大きい。そ
れゆえに再熱面の蒸気出口に接続された管寄せは高い熱
応力を受ける。これらの管寄せは高い蒸気温度ばかりで
なく高い蒸気圧力にもさらされるので、十分な強度を得
るために特に壁を厚く構成しなければならない。熱応力
はこの壁の厚さゆえに管寄せの損傷を極めて招きやすい
。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、特
に蒸気発生器の再熱面から流出する蒸気の温度の速くか
つ大きい変動を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題はこの発明に基
づき、化石燃料用バーナと気密な管壁とを有する煙道と
、気密な管壁の管のための入口側管寄せと出口側管寄せ
とを備え、これらの管寄せのうち出口側管寄せが入口側
管寄せより高い位置レベルを有し、煙道の外部に出口側
管寄せを入口側管寄せに貫流結合する下降管を配置し、
蒸気管路中に出口側管寄せの流出側に流れ方向に出口側
管寄せに後置接続された少なくとも一つの再熱面を備え
るとともにエコノマイザを有する給水管路を備え、この
給水管路が出口側管寄せ又は下降管又は前置管寄せへ導
かれ、前置管寄せは入口側管寄せより位置的に低いレベ
ルを有し、気密な管壁の補助管が前置管寄せから分岐し
、各補助管が入口側管寄せに接続された気密な管壁の管
へ移行するようにし、更に給水管路中の給水流に作用す
る制御装置を備え、この制御装置が下記の量すなわち、
ａ）再熱面中の又は再熱面の後方の蒸気管路中の蒸気エ
ンタルピ、ｂ）再熱面中の又は再熱面の後方の蒸気管路
中の蒸気温度、ｃ）気密な管壁の管で伝達される熱仕事
率、ｄ）給水管路中の給水流と蒸気管路中の蒸気流との
比、ｅ）蒸気管路中に設けられた噴射式過熱低減器への
噴射水流と給水管路中の給水流との比、ｆ）蒸気管路中
の蒸気の残留湿り度、のうちの少なくとも一つを制御量
として検出する蒸気発生器により解決される。
【０００７】
【作用効果】この発明に基づく蒸気発生器においては、
ドラムでの公知の水位制御の代わりに量ａ）〜ｆ）のう
ちの少なくとも一つに対する制御が実施される。
【０００８】亜臨界圧力の場合にはこの蒸気発生器では
、水の蒸発終端が出口側管寄せ中の水位によって固定さ
れないので、負荷変動が自動的に発生蒸気の過熱のため
に利用される伝熱面の長さの変化をもたらし、再熱面か
ら流出する蒸気の温度が負荷変動にかかわらず一定に保
たれる。
【０００９】制御量ａ）〜ｅ）のうちの一つを検出する
制御装置は、水と蒸気との物理的状態の間の差異が周知
のようにもはや存在しないような、蒸気発生器内の圧力
が臨界又は超臨界状態にあるときでさえ働き続ける。
【００１０】臨界又は超臨界圧力による蒸気発生器の運
転は、蒸気発生器が従属する発電所の高い熱効率を得る
ために有利である。この高い熱効率により発電所の少な
い燃料消費量、従って少ない有害物質特に炭酸ガスの排
出が達成される。
【００１１】蒸気発生器の下降管は、蒸気発生器中に亜
臨界又は臨界又は超臨界圧力が生じているかどうかには
無関係に、気密な管壁の管を経由する循環、必要な場合
には更に強制循環をも可能にする。蒸気発生器に比較的
少ない給水流が供給されるにすぎないときにも、この循
環は気密な管壁の管中の大きいマスフロー、従ってこれ
らの管の良好な冷却をもたらす。それゆえに蒸気発生器
を比較的小さい蒸気出力に対して設計することができ、
このことは例えば環境に有利な熱電併給プラントにおい
て有利である。
【００１２】請求項２に記載のこの発明に基づく蒸気発
生器の構成は、速やかに応答しかつ特に正確な給水管路
中の給水流の制御をもたらす。
【００１３】蒸気発生器の気密な管壁の管は請求項３に
基づき垂直に配置することができるので、蒸気発生器を
特に経済的に製造することができる。管壁の垂直に配置
されたこれらの管を経由する循環は、管中の最適に少な
い流路抵抗のために自然循環とすることができる。
【００１４】請求項４〜１１は、下降管及び気密な管壁
の管を経由する大きい循環が高い圧力特に超臨界圧力の
場合にも蒸気発生器中で発生するような、有利な実施態
様を指向している。請求項１２は蒸気発生器の始動を容
易にする実施態様を指向している。請求項１３、１４は
重畳された及び／又は分離した制御に言及している。
【００１５】
【実施例】次にこの発明に基づく蒸気発生器の複数の実
施例を示す図面により、この発明を詳細に説明する。
【００１６】方形断面を有する図１に示す垂直な煙道は
気密な管壁２により形成され、これらの管壁は煙道の下
端で漏斗形の底３へ移行する。底３の傾斜した側面では
管４が煙道の長手方向断面上に延び、そのほかのところ
では管壁２の管４は垂直に配置されている。更に管壁２
及び底３のすべての管４の長手側面は気密に相互に溶接
されている。底３は灰のための図示されていない搬出口
を形成する。
【００１７】垂直な煙道の管壁２の下部には６個の化石
燃料用バーナがそれぞれ管壁２の孔９９中に取り付けら
れている。これらの孔のところでは管壁２の管４が曲げ
られ垂直な煙道の外面上に延びる。同様な孔を空気ノズ
ル、煙道ガスノズル、スートブロアなどのためにも形成
することができる。
【００１８】管壁２の管４はその下端に形成された流入
端を入口側管寄せ６に接続され、上端により形成された
流出端を出口側管寄せ７に接続されている。出口側管寄
せ７及び入口側管寄せ６は煙道の外部に設けられている
。出口側管寄せ７は入口側管寄せ６より位置的に高いレ
ベルを有する。更に各出口側管寄せ７は同様に煙道の外
部に設けられた垂直な下降管８により入口側管寄せ６に
貫流結合され、入口側管寄せ６には出口側管寄せ７に合
流する管壁２の管４も接続されている。
【００１９】図２に示すように、エコノマイザ（給水予
熱器）４８を備える給水管路４７が出口側管寄せ７へ通
じている。このエコノマイザ４８は入口側管寄せ、出口
側管寄せ及びこれらの両管寄せを貫流結合する伝熱面管
により形成されているがこれらの管は図１には示されて
おらず、図１に示す煙道の上端に接続する別の煙道内に
伝熱面として配置されている。エコノマイザ４８の前に
は給水管路４７中に電動操作器１０を備える調節弁９が
設けられている。
【００２０】出口側管寄せ７の上側から蒸気管路１１が
分岐し、この蒸気管路は流れ方向に直列に接続された二
つの再熱面１２、１３及びこれらの両再熱面１２と１３
の間に接続された汽水分離器１４を備える。それにより
出口側管寄せ７、蒸気管路１１、再熱面１２、１３及び
汽水分離器１４が流れ方向に相互に結合され直列に接続
されている。図１に示されていない再熱面１２、１３は
入口側管寄せ及び出口側管寄せを備える伝熱面管を有し
、図１に示す煙道の上端に接続する別の煙道内に配置さ
れている。
【００２１】電動操作器１７を備える流出調節弁１６を
有する流出管路１５が、汽水分離器１４の下部から図２
に示されていない容器又はポンプへ通じている。
【００２２】出口側管寄せ７はこの管寄せ中の水位を測
定する水位計２１（例えばフロート）を備える。
【００２３】蒸気管路１１中で出口側管寄せ７に流れ方
向に直接後置接続された再熱面１２の流出端は、この流
出端での蒸気温度又はこの流出端での蒸気温度に相応す
る材料温度を測定する装置２２（例えば熱電対）を有す
る。更に再熱面１２のこの流出端はこの流出端での蒸気
圧力を測定する装置２３（例えば圧力センサとしてのば
ね式圧力計）を備える。
【００２４】給水管路４７中には給水流量計２４（単位
時間当たりの給水量）が設けられ、この流量計は流れ方
向にエコノマイザ４８の前にかつ調節弁９の後ろに接続
されている。
【００２５】電動操作器１０を備える調節弁９、蒸気温
度又は蒸気温度に相応する材料温度を測定する装置２２
、蒸気圧力を測定する装置２３及び給水流量計２４は、
蒸気発生器への給水流に作用する蒸気発生器用制御装置
に従属する。この制御装置は更に、蒸気温度又は蒸気温
度に相応する材料温度を測定する装置２２のための測定
変換器２５（信号変換器）、蒸気圧力を測定する装置２
３のための測定変換器２６及び給水流量計２４のための
測定変換器２７を有する。
【００２６】測定変換器２５、２６は、装置２２、２３
の測定する蒸気温度及び蒸気圧力の値から蒸気エンタル
ピを算定するためのコンピュータを備える装置２８へ出
力信号を供給する。蒸気エンタルピを算定する装置２８
はその出力端で更に、目標値調整器３０を備える調節器
２９へ信号を供給する。
【００２７】調節器２９の出力信号と目標値調整器３５
の出力信号とは最大値選択器３６へ導かれ、最大値選択
器３６の出力信号は調節器３７へ導かれる。調節器３７
へは更に測定変換器２７の出力信号が導かれる。
【００２８】汽水分離器１４は汽水分離器１４中の水位
を測定する水位計３１を備える。水位計３１の測定変換
器３２から出力信号が調節器３３へ導かれ、調節器３３
は目標値調整器３４を備え流出調節弁１６の電動操作器
１７へ作用する。
【００２９】蒸気発生器の始動の場合には図１に示す孔
９９中のバーナの点火の前に、まずエコノマイザ４８を
備える給水管路４７、入口側管寄せ６、管壁２の管４及
び下降管８が、出口側管寄せ７中で水位計２１により水
位が測定されるまで給水を充填される。それによりバー
ナの点火の直後に管壁２の強く加熱される管４を確実に
冷却する自然循環を開始できるということが達成される
。第１のバーナの点火の時点では調節器２９はまだ遮断
されているので、調節器２９は有効な出力信号を有しな
い。給水流量計２４により測定される給水流のための所
定の目標値が目標値調整器３５によりあらかじめ与えら
れ、この目標値は最大値選択器３６を介して調節器３７
に作用し、電動操作器１０を介して調節弁９により目標
値調整器３５からあらかじめ与えられた出口側管寄せ７
への給水流を調整する。
【００３０】孔９９中の一つ又は複数のバーナの点火の
後に管壁２の管４中で蒸気発生が始まる。それにより管
壁２の管４及び下降管８中で自然循環が始まる。管壁２
の管４中で発生した蒸気は水を管４から放出する。この
放出された水は、水が管４中に発生した蒸気と共に蒸気
管路１１中へそして再熱面１２中へそしてついには汽水
分離器１４中に達するに至るまで、水位を出口側管寄せ
７を越えて上昇させる。汽水分離器１４中では水が蒸気
から分離される。それゆえに水位が目標値調整器３４に
よりあらかじめ与えられた目標値を超えるまで、水位が
汽水分離器１４中で上昇する。それにより調節器３３の
出力信号が変化し、汽水分離器１４中の水位が上昇する
場合には流出調節弁１６の流路断面積が大きくなり、ま
た水位が低下する場合には流出調節弁１６の流路断面積
が小さくなるように、電動操作器１７を介して流出調節
弁１６に作用するので、目標値調整器３４によりあらか
じめ与えられた水位が所定の限界以内に維持される。そ
れにより、管壁２の管４中での蒸気発生によりこれらの
管から放出され発生蒸気と共に出口側管寄せ７から流出
する比較的低温の水が、既に強く加熱された再熱面１３
へ達しこの再熱面を衝撃的に冷却するということが避け
られる。
【００３１】バーナにより蒸気発生器へ供給される燃焼
熱仕事率の上昇と共に、汽水分離器１４中へ流入する水
流はますます少なくなりついにはゼロとなる。そのとき
給水管路４７を通って供給される給水が管壁２の管４及
び再熱面１２中で完全に蒸発される。その際汽水分離器
１４中の水位は流出調節弁１６が閉じられてしまうまで
低下する。
【００３２】この始動期中に例えば手動で調節器２９が
投入されると、この調節器が最大値選択器３６へ導かれ
る出力信号を供給する。しかしながら装置２８により算
定される蒸気エンタルピが目標値調整器３０によりあら
かじめ与えられた蒸気エンタルピよりなお小さいので、
調節器２９の出力信号は給水流量計２４により測定され
る給水流のための目標値としては著しく小さい。従って
最大値選択器３６は給水供給に作用するために、調節器
２９の出力信号より大きい目標値調整器３５の出力信号
を選択する。流出調節弁１６が閉じ、給水管路４７を通
る給水供給が所定の一定値のまま管壁２の孔９９中のバ
ーナの燃焼熱仕事率が更に高められると、装置２２によ
り測定された蒸気温度と装置２３により測定された蒸気
圧力従って装置２８により算定される蒸気エンタルピが
上昇する。調節器２９の出力信号は、蒸気エンタルピを
算定する装置２８の出力信号が目標値調整器３０により
あらかじめ与えられた出力信号より高くなる瞬間に、最
大値選択器３６が衝撃無く調節器３７のための目標値と
しての調節器２９の出力信号へ切り換わるように導かれ
る。それにより目標値調整器３５からあらかじめ与えら
れた給水流による給水管路４７を通る給水供給の制御は
遮断され、目標値調整器３０からあらかじめ与えられた
蒸気管路１１中の蒸気エンタルピによるこの給水供給の
制御が投入される。
【００３３】蒸気発生器のこの始動過程の終了後に蒸気
発生器中の蒸気圧力は多くの場合まだ臨界圧力未満であ
る。それゆえに蒸気圧力は続いて、蒸気発生器により蒸
気を供給される発電所の蒸気タービンが必要とするよう
な値に高められる。
【００３４】最終的に蒸気発生器は臨界圧力又は超臨界
圧力で運転される。それにもかかわらず管壁２の管４及
び下降管８を経由する自然循環が維持され、蒸気管路１
１中では給水管路４７を通る給水供給を目標値調整器３
０からあらかじめ与えられた蒸気エンタルピにより制御
することができる。そのうえ管４及び下降管８中の自然
循環のゆえに、管壁２の管４の冷却が損なわれることな
しに、蒸気発生器には比較的少ない給水流を供給するこ
とができる。
【００３５】給水管路４７を通る給水供給を図２に示す
ように所定の蒸気エンタルピにより制御することは、負
荷に比例する蒸気圧力による蒸気発生器の運転（変圧運
転）の場合には有利であるのに対して、一定の蒸気圧力
による蒸気発生器の運転（定圧運転）の場合には蒸気温
度を測定する装置２２に付設された図２の測定変換器２
５の出力信号が直接に調節器２９に与えられ、測定変換
器２６を備え蒸気圧力を測定する装置２３及び蒸気エン
タルピを算定する装置２８が省略されても十分である。 そのとき目標値調整器３０により再熱面１２の流出端で
の蒸気温度の目標値があらかじめ与えられる。
【００３６】図３では同じ部品が図２と同じ符号を備え
る。汽水分離器１４には図２と同様に構成された制御装
置が付設されている。図３に示す蒸気発生器は主として
、再熱面１２の流出端での蒸気温度及び蒸気圧力を測定
する装置２２、２３の代わりに、管壁２の管４にこの管
４での管壁温度を測定する装置６９が設けられていると
いうことにより図２に示す蒸気発生器とは異なっている
。
【００３７】図３に示すように、この装置６９は主とし
て二つの熱電対７０、７１を有する。この場合管４は図
４に部分断面図で示されている管壁２内に煙道の内部空
間に向かって偏心的に厚くされた管片４ａを備え、この
管片は管壁２中に組み込み溶接されている。偏心的に厚
くされた管片４ａは煙道の内部空間内に二つの横穴７０
ａ、７１ａを備え、これらの横穴は相互に平行でありか
つ相互に半径方向に間隔を有する。これらの横穴７０ａ
、７１ａ中にはそれぞれ熱電対７０又は７１が配置され
ている。これらの両熱電対７０、７１の接続導線は同様
に管壁２中に組み込み溶接されたＵ字形材７２により覆
われ、管壁２の外面上でそこに設けられた保護管７３中
へ導かれている。
【００３８】偏心的に厚くされた管片４ａの異なる二つ
の箇所で管壁温度を測定する熱電対７０、７１には、図
３に示す測定変換器７２又は７３が従属する。出力信号
はこれらの測定変換器７２、７３からコンピュータを備
える装置７４へ導かれる。この装置７４は、熱電対７０
、７１により測定された偏心壁厚の管片４ａの温度並び
にこの管片４ａの壁厚及び伝熱抵抗から、蒸発する水に
伝達される熱仕事率を算定する。複数の管４及びこの管
壁２の異なる箇所で蒸発する水に伝達される熱仕事率を
測定するために、この種の複数の装置６９が管壁２に取
り付けられるのが有利である。測定された量からの平均
値算出により測定の精度を高めることができる。
【００３９】こうして求められた熱仕事率が装置７４で
更に煙道の内面上の管壁２の表面積を乗算されるので、
装置７４からの出力信号は管壁２全体に伝達される熱仕
事率に比例する。熱仕事率を算定する装置７４からの出
力信号は目標値調整器７６を備える調節器７５へ導かれ
る。
【００４０】調節器７５及び目標値調整器３５の出力信
号は最大値選択器７７へ導かれ、最大値選択器７７の出
力信号は更に調節器３７へ導かれる。この調節器３７に
は図２と同様に給水流量計２４に付設された測定変換器
２７の出力信号も与えられる。
【００４１】図３に示す調節器７５、目標値調整器７６
、最大値選択器７７及び目標値調整器３５の作動方式は
、図２に示す蒸気発生器の調節器２９、目標値調整器３
０、最大値選択器３６及び目標値調整器３５の作動方式
に相応する。
【００４２】図３に示す蒸気発生器は、給水供給に作用
する制御装置が管壁２の管４中で蒸発する水に伝達され
る熱仕事率の変動に非常に速やかに反応することができ
るという長所を有する。それにより伝達される熱仕事率
の変動は再熱面１２、１３中の蒸気温度へごく僅かしか
影響しない。
【００４３】図５でも同じ部品が図２と同じ符号を備え
る。汽水分離器１４には図２と同様に構成された制御装
置が付設されている。図５に示す蒸気発生器は主として
、再熱面１２の流出端で蒸気温度及び蒸気圧力を測定す
る装置２２、２３の代わりに、蒸気流量計４５が蒸気管
路１１中に取り付けられこの蒸気流量計は再熱面１３に
流れ方向に後置接続されているということにより、図２
に示す蒸気発生器と異なっている。この蒸気流量計４５
には測定変換器４５ａが付設されている。測定変換器４
５ａの出力信号と給水流量計２４に付設された測定変換
器２７の出力信号とは、給水管路４７中の給水流と蒸気
管路１１中の蒸気流との比を算定するコンピュータを備
える装置４６へ導かれ、これらの流量は給水流量計２４
又は蒸気流量計４５により測定される。給水管路４７中
の給水流と蒸気管路１１中の蒸気流との比を算定する装
置４６は、目標値調整器１４７を備える調節器１４８に
出力信号を与える。
【００４４】汽水分離器１４には蒸気管路１１中に更に
噴射式過熱低減器５０が流れ方向に後置接続され、この
過熱低減器には噴射水管路５１が接続されている。この
噴射水管路５１中には電動操作器５２ａを備える調節弁
５２が設けられている。この電動操作器５２ａへは目標
値調整器３３０が付設された調節器３２９が作用する。 再熱面１３の流出端には、この流出端での蒸気温度又は
この流出端での蒸気温度に相応する材料温度を測定する
装置３２２（例えば熱電対）が取り付けられている。こ
の装置３２２には測定変換器３２５（信号変換器）が付
設され、この測定変換器は出力信号を調節器３２９に供
給する。
【００４５】調節器３２９は再熱面１３の流出端での所
定の蒸気温度を超えるときには調節弁５２の流路断面積
を大きくし、この所定の蒸気温度を下回るときにはこの
流路断面積を小さくする。
【００４６】調節器１４８の出力信号と目標値調整器３
５の出力信号とは最大値選択器１４９へ導かれ、その出
力信号は更に調節器３７へ導かれる。この調節器３７に
は図２と同様に給水流量計２４に付設された測定変換器
２７の出力信号も与えられる。
【００４７】図５に示す調節器１４８、目標値調整器１
４７、最大値選択器１４９及び目標値調整器３５の作動
方式は、図２に示す蒸気発生器の調節器２９、目標値調
整器３０、最大値選択器３６及び目標値調整器３５の作
動方式に相応する。
【００４８】給水管路４７を通る給水流は常に所定の割
合だけ蒸気管路１１を通る蒸気流より小さい。給水管路
４７を通る給水流と蒸気管路１１を通る蒸気流との所定
の比が１より小さい場合に、再熱面１３の蒸気出口での
蒸気温度を事故の場合にさえ一定値に保つために、噴射
水管路５１を通る十分に大きい噴射水流を常に噴射式過
熱低減器５０中への噴射のために利用することができる
。
【００４９】図６では同様に同じ部品が図２と同じ符号
を備える。汽水分離器１４には図２と同様に構成された
制御装置が付設されている。図６に示す蒸気発生器は特
に、再熱面１２の流出端での蒸気温度及び蒸気圧力を測
定する装置２２、２３が省略されていることにより、図
２に示す蒸気発生器とは異なる。その代わりに蒸気管路
１１中に汽水分離器１４と再熱面１３との間に噴射水を
噴射するために流れ方向に接続された噴射式過熱低減器
５０には、調節弁５２及び従属する電動操作器５２ａを
備える噴射水管路５１が接続され、この管路は図示され
ていない給水ポンプから分岐されている。噴射水管路５
１は流れ方向に噴射式過熱低減器５０と調節弁５２との
間に噴射水流量計５３を有する。再熱面１３の流出端は
、この流出端での蒸気温度又はこの蒸気温度に相応する
この流出端での材料温度を測定する装置３２２（例えば
熱電対）を備える。この装置３２２には測定変換器３２
５（信号変換器）が付設され、この測定変換器は出力信
号を電動操作器５２に作用する調節器３２９に与える。 調節器３２９は目標値調整器３３０を備える。調節器３
２９は再熱面１３の流出端での所定の一定の蒸気温度を
超えるときには調節弁５２の貫流断面積を大きくし、再
熱面１３の流出端での所定の一定の蒸気温度を下回ると
きにはこの貫流断面積を小さくする。
【００５０】噴射水流量計５３には測定変換器５４が従
属する。この測定変換器５４から出力信号がコンピュー
タを備える装置５５へ導かれ、この装置へは給水流量計
２４のための測定変換器２７の出力信号も導かれる。装
置５５は噴射水管路５１を通り噴射式過熱低減器５０へ
の噴射水流と給水管路４７を通る給水流との比を算定す
る。装置５５からの出力信号は目標値調整器５６を備え
る調節器５７へ導かれる。
【００５１】調節器５７及び目標値調整器３５の出力信
号もまた最大値選択器５８へ導かれ、最大値選択器５８
の出力信号は更に調節器３７へ導かれる。この調節器３
７には図２と同様に給水流量計２４に付設された測定変
換器２７の出力信号が供給される。
【００５２】図６に示す蒸気発生器における調節器５７
、目標値調整器５６、最大値選択器５８及び目標値調整
器３５の作動方式は、図２に示す蒸気発生器の調節器２
９、目標値調整器３０、最大値選択器３６及び目標値調
整器３５の作動方式に相応する。
【００５３】図６に示す蒸気発生器は、噴射水管路５１
を通る噴射水流と給水管路４７を通る給水流との所定の
比が例えば０．０５の場合に、噴射水管路５１を通り噴
射式過熱低減器５０への十分に大きい噴射水流が常に得
られるという長所を有する。それにより再熱面１３の蒸
気出口での蒸気温度を一定値に保つことができる。蒸気
管路１１では蒸気流量計を必要としないので、再熱面１
３の後方のこの蒸気管路１１は相互に並列な複数の部分
管路から成ることができる。
【００５４】図７に示すように、エコノマイザ４８を備
える給水管路４７は下降管８へ合流することもできる。 下降管８へ導入される給水の比較的高い密度に基づき下
降管８中の静水圧は比較的高い。それにより入口側管寄
せ６中の比較的高い圧力が得られるので、下降管８及び
管壁２の管４を経由する自然循環は管４中の蒸気圧力が
比較的高い場合でさえ維持される。
【００５５】入口側管寄せ６と出口側管寄せ７との間の
大きい圧力差、従って下降管８及び管壁２の管４を経由
する良好な自然循環を達成するために、給水管路４７は
図７に示す蒸気発生器の場合に下降管８への合流箇所で
、図８に示すようにジェットポンプ８０の駆動ノズル８
１として構成されるのが有利である。ジェットポンプ８
０の駆動媒体接続口の駆動ノズル８１は給水管路４７を
介してエコノマイザ４８に接続されるのに対し、各下降
管８は入口側管寄せ６に接続された吐出し口を備えるジ
ェットポンプ８０のディフューザ８３、及び出口側管寄
せ７に接続された吸込み口８４を備えるジェットポンプ
８０の頭部８５を形成する。
【００５６】エコノマイザ４８からジェットポンプ８０
へ流入する水流８６は出口側管寄せ７からの水流８７を
吸引する。両水流８６、８７はディフューザ８３中で単
一の水流８８へまとまり、この水流は比較的高い圧力を
保って入口側管寄せ６中へ流入する。
【００５７】吸込み口８４から流出する水が圧力低下の
ために蒸発しそれによりジェットポンプの作用が低下す
ることのないようにするために、ジェットポンプ８０が
入口側管寄せ６のそばに配置されるか、又はエコノマイ
ザ４８から流出する水流の一部が吸込み口８４の前で下
降管８中へ導入されるのが合目的である。両手段のそれ
ぞれは水流８７の過冷却をもたらし、それによりジェッ
トポンプ８０中での蒸気発生を防止する。
【００５８】図７の各下降管８の内部断面積は管壁２の
各管４の内部断面積より大きいのが有利であり、その結
果下降管８中の摩擦圧力損失は管壁２の管４中よりも著
しく小さい。それによっても下降管８及び管壁２の管４
を通る自然循環の促進が達成される。
【００５９】図７に示す蒸気発生器の場合に、管壁２の
出口側管寄せ７へ合流する各管４は管壁２に設けられた
成形片９６を有し、この成形片を介して当該の管４が管
壁２の補助管９０に取り付けられている。この補助管９
０は結合管９１を介して出口側管寄せ７に接続されてい
る。補助管９０は管壁２の構成部分であり、補助管９０
の上端は終端管寄せ９２に接続されている。蒸気発生器
の垂直な煙道の外面上に出口側管寄せ７より位置的に高
いレベルに設けられた終端管寄せ９２からは、最後に再
熱面１２、１３を備える蒸気管路１１が分岐する。
【００６０】管壁２の補助管９０は補助伝熱面を形成す
る。この補助伝熱面により、管４及び下降管８によって
決定される自然循環系が図１に示す管壁２の孔９９中の
化石燃料用バーナのそばに来る。これらのバーナにより
特に管壁２の管４が特に強く加熱されるので、これらの
管４中の水は蒸気発生器の煙道の外面上の加熱されない
下降管８中の水より著しく小さい密度を有する。このこ
とは蒸気発生器が非常に高い圧力例えば超臨界圧力によ
り運転されるときでさえ、管壁２の管４及び下降管８を
経由する自然循環を助長する。
【００６１】同じ部品が図７と同じ符号を備える図９に
示す蒸気発生器は前置管寄せ９３を有する。この前置管
寄せ９３にはエコノマイザ４８を備える給水管路４７が
接続されている。この前置管寄せ９３は入口側管寄せ６
より位置的に低いレベルを有する。前置管寄せ９３から
は補助管９４が分岐し、これらの補助管は管壁２に従属
しかつこの管壁２中に補助伝熱面を形成する。これらの
補助管９４の各上端は入口側管寄せ６に接続された管壁
２の管４へ移行する。
【００６２】図９に示す蒸気発生器の出口側管寄せ７に
は、入口側管寄せ６に通じる下降管８並びに気密な管壁
２の管４が接続されている。更に再熱面１２を備える蒸
気管路１１が直接に出口側管寄せ７に接続されている。
【００６３】補助管９４により形成される補助伝熱面も
、管壁２の管４の全長が管壁２の孔９９中の化石燃料用
バーナにより特に強く加熱されるということをもたらす
。それにより管壁２の管４中の水は蒸気発生器の煙道の
外面上の加熱されない下降管８中の水より著しく小さい
密度を有するので、管壁２の管４及び下降管８を経由す
る自然循環は、蒸気発生器が非常に高い圧力従って例え
ば超臨界圧力により運転されるときでさえ助長される。
【００６４】蒸気発生器は気密な管壁２中に、図７に示
すような終端管寄せ９２に通じる補助管９０を備える補
助伝熱面ばかりでなく、図９に示すような前置管寄せ９
３に通じる補助管９４を備える補助伝熱面をも形成する
ことができる。
【００６５】このために管壁２の管４及び成形片９６を
通る図１０に示す縦断面図が示すように、管壁２の管４
はその端部４ａ、４ｂを入口側管寄せ６又は出口側管寄
せ７に接続された範囲では、前置管寄せ９３から分岐す
る補助管９４並びに出口側管寄せ７から終端管寄せ９２
へ通じる補助管９０及び結合管９１より大きい内部断面
積を有するのが有利である。それにより管４中の特に低
い抵抗圧力損失が得られ、これらの管４及び下降管８を
経由する自然循環が促進される。
【００６６】図１０に示す管４を通る図１１の縦断面図
が示すように、管壁２のこれらの管４は螺旋形に配置さ
れた内側フィン１０４を有することができる。これらの
内側フィン１０４は、管４中に存在する水・蒸気混合体
（湿り蒸気）の水部分が有利にも管４の壁の内面に沿っ
て流れ、蒸気部分がこれらの管４の中心部を流れるとい
うことをもたらす。それによりこれらの管４はマスフロ
ー密度の低い場合、例えば部分負荷運転及び亜臨界圧力
の場合にもなお良好に冷却される。
【００６７】図１０では、管壁２の管４をこの管壁の補
助管９０に取り付けるときに仲介する成形片９６が、中
間壁１０５により管４を補助管９０に対して密に閉鎖す
るのに対して、この成形片９６が中間壁１０５に図１２
の縦断面図に示すように、管４から補助管９０への貫通
孔９７を形成することもできるので有利であり、この孔
の貫通断面積は管４の内部断面積より小さい。この貫通
孔９７は出口側管寄せ７を経由する流量従ってこの出口
側管寄せ７中での圧力損失を低減し、管４及び下降管８
を経由する自然循環を助長する。
【００６８】貫通孔９７のそばの管壁２の管４の側で中
間壁１０５に形成され貫通孔９７を囲むカラー９８は、
管４中の湿り蒸気の水部分が貫通孔９７を通って補助管
９０中へ達するのを防止することができる。
【００６９】図１３に示す出口側管寄せ７を通る断面が
示すように、管壁２の管４は接線方向に出口側管寄せ７
の中空円筒形壁に合流し、また管壁２の補助管９０はこ
の壁から半径方向に分岐する。それで管４を通って出口
側管寄せ７中へ流入する湿り蒸気が旋回し、この旋回は
特に亜臨界圧力の際に蒸気発生器の部分負荷運転の場合
に出口側管寄せ７中での汽水分離をもたらす。更に補助
管９０を半径方向に導出することにより、出口側管寄せ
の上側では出口側管寄せ７中で分離された水がこの補助
管９０中へ連行されることがほぼ避けられるので有利で
ある。下降管８は出口側管寄せ７の中空円筒形の壁から
同様に半径方向に分岐する。
【００７０】図１４でも同じ部品が図２と同じ符号を備
える。汽水分離器１４には図２と同様に構成された制御
装置が付設されている。図１４に示す蒸気発生器は主と
して、再熱面１２の流出端での蒸気温度及び蒸気圧力を
測定する装置２２、２３の代わりに、図１４に示す蒸気
管路１１には出口側管寄せ７と再熱面１２との間に、図
１５の縦断面図に示すように管内部断面積の狭隘部２１
０を備えるベンチュリ管が設けられているということに
より、図２に示す蒸気発生器とは異なっている。ベンチ
ュリ管２０９についてはベンチュリ狭隘部２１０に電気
コンデンサの二つの電極２１１ａ、２１１ｂが取り付け
られ、これらの電極は電気絶縁性材料から成る被膜を備
え、これらの被膜の間にはベンチュリ狭隘部２１０に沿
ったベンチュリ管２０９の内部空間が存在する。電極２
１１ａ、２１ｂには測定変換器２１１ｃが接続され、こ
の測定変換器はコンデンサキャパシタンスに相応する出
力信号を与える。
【００７１】図１５の縦断面図が更に示すように、ベン
チュリ狭隘部２１０の直前には蒸気管路１１の管中に、
測定変換器２１２ｃへ通じている蒸気温度を測定する装
置２１２（例えば熱電対）が設けられている。
【００７２】管路１１のベンチュリ管２０９からは横方
向に圧力測定管２１３がベンチュリ狭隘部２１０の最小
管内部断面から分岐し、また圧力測定管２１４が蒸気管
路１１の流れ方向に見てベンチュリ狭隘部２１０の前の
最大管内部断面を有する箇所で分岐する。圧力測定管２
１３、２１４は差圧計２１５（例えばばね式差圧計）へ
通じ、この差圧計には測定変換器２１３ｃが接続され、
この測定変換器は最大管内部断面の箇所と最小管内部断
面の箇所との蒸気圧力の差に相応する出力信号を与える
。圧力測定管２１４は更に圧力計２１６（例えばばね式
圧力計）へ通じ、この圧力計には測定変換器２１４ｃが
接続され、この測定変換器は最大管内部断面積の箇所で
の蒸気圧力に相応する出力信号を与える（アメリカ合衆
国特許第４８２９８３１　号明細書参照）。
【００７３】測定変換器２１１ｃ、２１２ｃ、２１３ｃ
、２１４ｃはそれぞれ蒸気管路１１中を流れる蒸気の残
留湿り度を算定する装置２４０に出力信号を与える。
【００７４】この装置２４０は図１４の蒸気管路１１中
の蒸気の残留湿り度に相応する出力信号を目標値調整器
２４２を備える調節器２４１に与える。
【００７５】調節器２４１の出力信号及び目標値調整器
３５の出力信号は最大値選択器２４３へ導かれ、その出
力信号は調節器３７に送られる。調節器３７には更に給
水流量計２４に付設された測定変換器２７の出力信号が
送られる。
【００７６】調節器２４１、目標値調整器２４２、最大
値選択器２４３及び目標値調整器３５の作動方式は、図
２に示す蒸気発生器の調節器２９、目標値調整器３０、
最大値選択器３６及び目標値調整器３５の作動方式に相
応する。
【００７７】図１４に示す蒸気発生器は、給水供給に作
用する制御装置が管壁２及び底３の管４中で蒸発する水
に伝達される熱仕事率の変動に非常に速やかに反応する
ことができるという長所を有する。なぜならば蒸気管路
１１中の蒸気の残留湿り度を算定するための測定量が、
管壁２を備え孔９９中の化石燃料用バーナが設けられて
いる煙道のすぐ後方で測定されるからである。
【００７８】蒸気管路１１中の蒸気の残留湿り度は、図
１４に示す蒸気発生器内の圧力が臨界圧力以下である間
だけ制御量として適している。臨界圧力に達すると、蒸
気管路１１中の蒸気の残留湿り度に相応する出力信号を
与え蒸気の残留湿り度を測定する装置２４０は遮断すべ
きであり、図２、３、５又は６に示すような制御装置の
うちの一つを投入すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に基づく蒸気発生器の一実施例の煙道
の斜視図である。
【図２】図１に示す煙道を有する蒸気発生器とその制御
装置との一実施例のブロック線図である。
【図３】図１に示す煙道を有する蒸気発生器とその制御
装置との異なる実施例のブロック線図である。
【図４】図３に示す管壁温度測定装置の要部断面図であ
る。
【図５】図１に示す煙道を有する蒸気発生器とその制御
装置との異なる実施例のブロック線図である。
【図６】図１に示す煙道を有する蒸気発生器とその制御
装置との異なる実施例のブロック線図である。
【図７】この発明に基づく蒸気発生器の異なる変形例の
部分図である。
【図８】図７に示す下降管と給水管との接続部の一実施
例の縦断面図である。
【図９】この発明に基づく蒸気発生器の異なる変形例の
部分図である。
【図１０】管壁の管と補助管との接続部の一実施例の縦
断面図である。
【図１１】管壁の管の変形例の部分縦断面図である。
【図１２】管壁の管と補助管との接続部の異なる実施例
の縦断面図である。
【図１３】出口側管寄せと給水管との接続部の一実施例
の縦断面図である。
【図１４】図１に示す煙道を有する蒸気発生器とその制
御装置との異なる実施例のブロック線図である。
【図１５】図１４に示すベンチュリ管の縦断面図である
。
【符号の説明】
２　　管壁 ４　　管 ６　　入口側管寄せ ７　　出口側管寄せ ８　　下降管 １１　　蒸気管路 １２　　再熱面 １４　　汽水分離器 ２９、３７、５７、７５、１４８、２４１　　調節器４
７　　給水管路 ４８　　エコノマイザ ８０　　ジェットポンプ ８３　　ディフューザ ８４　　吸込み口 ８５　　頭部 ９０、９４　　補助管 ９２　　終端管寄せ ９３　　前置管寄せ ９６　　成形片 ９７　　貫通孔 １０４　　内側フィン

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　化石燃料用バーナと気密な管壁（２）
    とを有する煙道と、気密な管壁の管のための入口側管寄
    せ（６）と出口側管寄せ（７）とを備え、これらの管寄
    せのうち出口側管寄せが入口側管寄せより高い位置レベ
    ルを有し、煙道の外部に出口側管寄せを入口側管寄せに
    貫流結合する下降管（８）を配置し、蒸気管路（１１）
    中に出口側管寄せの流出側に流れ方向に出口側管寄せに
    後置接続された少なくとも一つの再熱面（１２）を備え
    るとともにエコノマイザ（４８）を有する給水管路（４
    ７）を備え、この給水管路が出口側管寄せ（７）又は下
    降管（８）又は前置管寄せ（９３）へ導かれ、前置管寄
    せは入口側管寄せ（６）より位置的に低いレベルを有し
    、気密な管壁（２）の補助管（９４）が前置管寄せ（９
    ３）から分岐し、各補助管（９４）が入口側管寄せ（６
    ）に接続された気密な管壁（２）の管（４）へ移行する
    ようにし、更に給水管路（４７）中の給水流に作用する
    制御装置を備え、この制御装置が下記の量すなわち、 ａ）再熱面（１２）中の又は再熱面（１２）の後方の蒸
    気管路（１１）中の蒸気エンタルピ、 ｂ）再熱面（１２）中の又は再熱面（１２）の後方の蒸
    気管路（１１）中の蒸気温度、 ｃ）気密な管壁（２）の管（４）で伝達される熱仕事率
    、 ｄ）給水管路（４７）中の給水流と蒸気管路（１１）中
    の蒸気流との比、 ｅ）蒸気管路（１１）中に設けられた噴射式過熱低減器
    （５０）への噴射水流と給水管路（４７）中の給水流と
    の比、 ｆ）蒸気管路（１１）中の蒸気の残留湿り度、のうちの
    少なくとも一つを制御量として検出することを特徴とす
    る蒸気発生器。
  2. 【請求項２】　　制御装置が量ｃ）及び量ａ）、ｂ）、
    ｄ）、ｅ）、ｆ）のうちの少なくとも一つを制御量とし
    て検出することを特徴とする請求項１記載の蒸気発生器
    。
  3. 【請求項３】　　給水管路（４７）が下降管（８）への
    合流箇所で、エコノマイザ（４８）に接続された駆動媒
    体接続口を備えるジェットポンプ（８０）の駆動ノズル
    として構成され、下降管（８）がこの合流箇所で、入口
    側管寄せ（６）に接続された吐出し口を備えるジェット
    ポンプ（８０）のディフューザ（８３）、及び出口側管
    寄せ（７）に接続された吸込み口（８４）を備えるジェ
    ットポンプ（８０）の頭部（８５）を形成することを特
    徴とする請求項１又は２記載の蒸気発生器。
  4. 【請求項４】　　下降管（８）の内部断面積が気密な管
    壁（２）の各管（４）の内部断面積より大きいことを特
    徴とする請求項１ないし３の一つに記載の蒸気発生器。
  5. 【請求項５】　　気密な管壁（２）の管（４）が螺旋形
    に配置された内側フィン（１０４）を有することを特徴
    とする請求項１ないし４の一つに記載の蒸気発生器。
  6. 【請求項６】　　管壁（２）の補助管（９０）が出口側
    管寄せ（７）に接続され、これらの補助管が出口側管寄
    せ（７）より位置的に高いレベルを備える終端管寄せ（
    ９２）へ通じることを特徴とする請求項１ないし５の一
    つに記載の蒸気発生器。
  7. 【請求項７】　　気密な管壁（２）の管（４）が、出口
    側管寄せ（７）から終端管寄せ（９２）へ通じる補助管
    （９０）より大きい内部断面積を有することを特徴とす
    る請求項６記載の蒸気発生器。
  8. 【請求項８】　　気密な管壁（２）の管（４）が前置管
    寄せ（９３）から分岐する補助管（９４）より大きい内
    部断面積を有することを特徴とする請求項１ないし７の
    一つに記載の蒸気発生器。
  9. 【請求項９】　　出口側管寄せ（７）に合流する気密な
    管壁（２）の管（４）が、気密な管壁（２）中に設けら
    れた成形片（９６）を介して気密な管壁（２）の補助管
    （９０）に取り付けられ、この補助管が出口側管寄せ（
    ７）に接続されていることを特徴とする請求項６記載の
    蒸気発生器。
  10. 【請求項１０】　　成形片（９６）中には管壁の管（４
    ）から補助管（９０）へ貫通孔（９７）が形成され、こ
    の孔の貫通断面積が管（４）の内部断面積より小さいこ
    とを特徴とする請求項９記載の蒸気発生器。
  11. 【請求項１１】　　出口側管寄せ（７）が中空円筒形の
    壁を有し、気密な管壁（２）の管（４）がこの壁の中へ
    少なくともほぼ接線方向に合流し、及び／又はこの壁か
    ら管壁の補助管（９０）が半径方向に分岐することを特
    徴とする請求項１ないし１０の一つに記載の蒸気発生器
    。
  12. 【請求項１２】　　水を分離する汽水分離器（１４）が
    再熱面（１２）に流れ方向に後置接続されていることを
    特徴とする請求項１ないし１１の一つに記載の蒸気発生
    器。
  13. 【請求項１３】　　重畳された及び／又は分離した制御
    が行われることを特徴とする請求項１ないし１２の一つ
    に記載の蒸気発生器。
  14. 【請求項１４】　　給水流量に作用する調節器（３７）
    が設けられ、この調節器には目標値として重畳された調
    節器（２９、５７、７５、１４８、２４１）の出力量が
    あらかじめ与えられ、重畳された調節器には更に制御量
    ａ）〜ｆ）のうちの一つが実際値として供給されること
    を特徴とする請求項１５記載の蒸気発生器。
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