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1、(10)申请公布号 CN 103620303 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103620303 A (21)申请号 201280018777.X (22)申请日 2012.02.03 102011004277.6 2011.02.17 DE F22B 1/00(2006.01) F22B 35/00(2006.01) F22D 5/00(2006.01) F22B 35/10(2006.01) F22B 37/38(2006.01) (71)申请人 西门子公司 地址 德国慕尼黑 (72)发明人 J. 伯恩鲍姆 J. 布罗德瑟 J.布鲁克纳 M.艾弗特 J.弗兰克 G. 施。
2、伦德 T. 舒尔策 F. 托马斯 G. 齐默尔曼 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 侯宇 (54) 发明名称 用于运行直接加热的太阳热式蒸汽发生器的 方法 (57) 摘要 本发明涉及一种用于运行直接加热的太阳热 式蒸汽发生器 (3) 的方法和一种直接加热的太阳 热式蒸汽发生器 (3)， 其包括蒸发器和多个抛物 形槽 (2)。通过用于调节给水质量流的设备 (5) 预测地调节给水质量流为此向所述设备 (5) 输入额定值对于额定值考虑修正值 KT， 通过所述修正值修正存入或者放出的热能的 热存储效果。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.。
3、10.16 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/051834 2012.02.03 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/110328 DE 2012.08.23 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书8页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103620303 A CN 103620303 A 1/1 页 2 1. 一种用于运行直接加热的太阳热式蒸汽发生器 (3) 的方法， 其中， 向用于调节给水 质量流的设备 (5) 输入用于给水质量流的额定值。
4、， 其中， 在调节用于给水质量流 的额定值时考虑修正值KT， 通过所述修正值KT修正存入蒸发器内或者从蒸发器放出的热 能的热存储效果。 2. 按权利要求 1 所述的方法， 其中， 通过所述修正值 KT修正存入所述太阳热式蒸汽发 生器 (3) 的蒸发器的管壁内或者从所述管壁放出的热能的热存储效果。 3. 按权利要求 1 或 2 所述的方法， 其中， 在调节所述额定值时还考虑修正值 KF， 其 中， 通过所述修正值 KF修正存入太阳热式蒸汽发生器 (3) 的蒸发器管内或者从所述蒸发器 管放出的流体量。 4. 按权利要求 1 至 3 之一所述的方法， 其中， 通过所述修正值 KF还修正存入设置在蒸 。
5、发器之前的省煤器内或者从所述省煤器放出的流体量。 5.按权利要求3或4所述的方法， 其中， 通过利用给水入口过冷或者给水入口焓或者给 水温度或者给水密度确定所述修正值 KF。 6.按权利要求1至5之一所述的方法， 其中， 所述太阳热式蒸汽发生器(3)包括多个抛 物形槽 (4)， 给水在所述抛物形槽内直接通过太阳热蒸发。 7. 一种直接加热的太阳热式蒸汽发生器 (3)， 具有用于调节给水质量流的设备 (5)， 所述设备 (5) 根据用于给水质量流的额定值被操控， 其中， 对应的给水流量调节装置 (11) 设计用于根据按权利要求 1 至 6 之一所述的方法预设额定值。 8. 按权利要求 7 所述的。
6、直接加热的太阳热式蒸汽发生器 (3)， 包括多个能够由聚焦的 太阳入射光直接加载的抛物形槽 (2)。 9. 一种太阳热式抛物形槽发电站， 具有按权利要求 7 或 8 所述的直接加热的太阳热式 蒸汽发生器 (3)。 权 利 要 求 书 CN 103620303 A 2 1/8 页 3 用于运行直接加热的太阳热式蒸汽发生器的方法 0001 本发明涉及一种用于运行直接加热的太阳热式蒸汽发生器的方法， 其中， 向用于 调节给水质量流的设备输入用于给水质量流的额定值。 本发明还涉及一种直接加热 的太阳热式蒸汽发生器， 其具有用于调节给水量流的设备， 本发明还涉及一种太阳热式 抛物形槽发电站， 其具有直接。
7、加热的太阳热式蒸汽发生器。 0002 不断增长的能量需求和气候变化需要通过使用可持续的能量载体来应对。 太阳能 是这种可持续的能量载体。太阳能不破坏气候、 取之不尽并且对后代不造成负担。 0003 太阳热发电站是传统发电的备选方案。当前， 太阳热发电站设计具有抛物形槽集 热器和间接蒸发装置。未来的可选方案是抛物形槽集热器或者菲涅尔集热器内的直接蒸 发。 具有抛物形槽集热器或者菲涅尔集热器和直接蒸发装置的太阳热发电站由太阳场和传 统的发电站部分构成， 给水在太阳场中预加热、 蒸发和过热， 水蒸气的热能在传统发电站部 分中转化为电能。 0004 在不稳定运行 ( 例如载荷变换 ) 中， 在具有直接。
8、蒸发装置的强制流量的抛物形槽 集热器或者菲涅尔集热器中， 蒸汽流量必须尽可能地与引入到蒸发器加热面内的热量同步 地改变。 给水流量调节装置的额定值操控在启动和较弱负载运行以及在强制直流运行中根 据设备状态提供所需的给水额定值。所述额定值操控在太阳场性能不稳定时的作用是， 在 流动介质侧确保期望的蒸发器出口焓并且由此相关地尤其防止在蒸发器出口处的蒸汽出 现较大的温度波动以及所有重叠的效果 ( 例如新鲜蒸汽温度波动 )。 0005 引入太阳场蒸发器加热面内的热量的变化和 / 或蒸发器入口焓的干扰在给定的 流量中直接影响蒸发器出口焓。 蒸发器流量的适配在最快的情况下也只能在调节偏差之后 进行， 这在。
9、某些情况下特别是对于迅速的负载瞬变 ( 例如云飘过 ) 可能太迟钝而不能确保 无波动的出口温度。在这种情况下， 调节基本上在太阳侧的热供应改变之后进行。由此导 致了热动力状态值的强烈干扰 ( 尤其是太阳场的水 - 蒸汽 - 循环的较大温度波动 )。 0006 在当今的具有直接蒸发装置的抛物形槽发电站中， 过量地供给蒸发器。通过相应 的设备(水-蒸汽-分离装置)将蒸发器出口处过量而未蒸发的水与蒸汽分离。 蒸汽流入之 后的过热器集热器中。 过量的水收集在分离装置本身内或者后接的瓶子(水收集容器)内， 接下来通过净化排放结构排出并且在最优选情况下又在蒸发器入口处混入主流 ( 混合 )。 0007 在。
10、这些前提下， 为了调节形成所需的蒸发器流量， 通常使用所谓的三组分调节， 其 根据所产生的蒸汽质量流在最优选情况下准确地补给相同量的给水。 如果真实的水位与预 设的额定值有偏差 ( 例如在动态过程中并且为了考虑净化排放期间所需的排出质量流 )， 例如调节水收集容器内的水位的修正调节器修正由此确定的给水量。 0008 所述方法的优点是蒸发器出口处的介质温度波动较小， 因为该温度相当于饱和温 度。 此外， 相比通常在蒸发器出口处存在过热的流动介质的直流方案， 很有可能实现更稳定 的流动形式， 即使对于直流方案没有采取附加的稳定流体的措施。然而因为蒸发终点在位 置上固定在蒸发器出口上， 取消了具有可。
11、变蒸发终点的强制直流式蒸汽发生器的运行灵活 性的优点， 如在较宽负载范围上确保尽可能恒定的新鲜蒸汽温度。在此提高了对新鲜蒸汽 温度调节系统的要求。 此外， 由于较小的水收集容器容积和被控系统较大的时间延迟特性， 说 明 书 CN 103620303 A 3 2/8 页 4 恰恰用于较快负载瞬变的水收集容器中的水位的合理调节很难实现或者甚至不能实现。 0009 本发明所要解决的技术问题在于， 提供一种用于运行直接太阳加热的强制直流式 蒸汽发生器的方法， 所述方法的突出特征在于尤其在不稳定过程中特别高的可靠性和可调 节性的质量。此外， 应提供一种特别适用于实施这种方法的太阳热式蒸汽发生器。 001。
12、0 本发明的涉及方法的技术问题通过权利要求 1 的特征解决。 0011 在此， 本发明从这样的考虑出发， 即， 将预测或者预先调节质量流的方案用于直接 加热的太阳热式蒸汽发生器， 以改善调节给水质量流时的控制质量。本发明的核心在于， 在确定用于给水质量流的适当额定值时， 持续地考虑被认为相关的修正值。通过考虑 修正值 KT能够补偿热存储效果， 所述热存储效果尤其出现在形式为存入或者放出热能的不 稳定过程中。 0012 预测式给水流量调节的方式能够使蒸发器出口处的比焓与额定值的偏差和由此 在蒸汽发生器的所有运行状态下(尤其是瞬变状态或者载荷变换时)形成的不期望大的温 度波动保持得尽可能小。在此，。
13、 尤其在载荷变换时也根据当前的或者接下来预期的运行状 态提供所需的给水额定值。 0013 在所述方法的一种有利设计方案中， 通过修正值 KT修正存入所述太阳热式蒸汽发 生器的蒸发器的管壁内或者从所述管壁放出的热能的热存储效果。 0014 在所述方法的另一种有利的设计方案中， 在调节所述额定值时还考虑太阳热 式蒸汽发生器的总热量。以此方式能够根据热流平衡特别符合需求地按照设备实际状态 预控地计算所需的给水量。 0015 在所述方法的一种特别有利的扩展设计中， 在调节额定值时还考虑修正值 KF， 其中， 在第一步骤中通过修正值 KF修正太阳热式蒸汽发生器的蒸发器的水 - 蒸汽侧或者流 动介质侧的存。
14、储效果。 0016 如果给水以相对较大的入口过冷进入太阳集热器场， 则可以考虑使用一个或多个 用于附加地预加热给水的太阳集热器 ( 与典型的燃烧化石燃料的发电站的省煤器加热面 类似 )。在这些用作省煤器的太阳集热器中在瞬变过程中也会出现流体方面的存入和放出 效果。在太阳集热器场入口处的质量流测量部位和与该测量部位有关的给水调节器中， 由 存储效果产生的省煤器出口 ( 或蒸发器入口 ) 处的质量流波动直接影响蒸发器出口焓。在 这种情况下， 蒸发器流量和引入加热面的热不在彼此同步地运行， 因此预期在蒸发器出口 处会或多或少地出现较强的焓波动。因此还有利的是， 通过修正值 KF在第二步骤中附加地 修。
15、正连接在蒸发器之前的省煤器中的给水存入或者排出的量。 0017 此外， 通过预测式给水额定值确定过程确定的蒸发器流量可以通过叠加的控制回 路附加地修正， 从而也能真正持久地达到蒸发器出口处要求的焓额定值。然而为了对预先 计算的给水质量流进行修正调节需要考虑的是， 这个过程由于调节器稳定性的原因只能非 常慢地并且以较小的调节器放大率进行。 由于加热的太阳热蒸汽发生器不稳定的运行方式 导致的物理机理产生的与预设额定值的较强瞬时偏差只能够通过该修正控制回路小幅度 地减小或者甚至不能减小。 因此， 需要通过附加措施改善预测式给水额定值确定过程， 从而 在较快的瞬变过程期间也能够将与预设额定值的瞬时偏差。
16、减至最小。 0018 从该目标出发， 在按照本发明方法的一种特别的扩展设计中， 除了修正值 KT， 还通 说 明 书 CN 103620303 A 4 3/8 页 5 过修正值KF考虑到蒸发器管内部和必要时省煤气管内部的流体方面的存入和放出过程。 通 过应用两个修正值 KT和 KF， 能够以适当方式对在不稳定运行中暂时影响蒸发器流量并且因 此导致蒸发器出口处的实际焓与预设额定值产生偏差的物理机理做出响应。 0019 在不稳定的过程中， 蒸发器内流动介质侧一般的热动力学状态值如蒸发器出口温 度、 ( 针对次临界情况因此也针对流动介质的沸点温度的 ) 压力以及蒸发器入口温度发生 改变。这些改变使得。
17、蒸发器管的材料温度也不是恒定的， 并且按照方向更大或者更小。因 此热能存入蒸发器管壁中或者由管壁排出。 与总计的通过太阳入射传递到蒸发器管上的总 热功率相比， 在蒸发器内按照材料温度变化方向暂时地具有或多或少的热量可供蒸汽产 生过程使用。 因此， 对于太阳热式蒸汽发生器的蒸发器出口处的预设焓额定值， 为了预先计 算所需的给水质量流额定值， 必须考虑这个在控制方案中不可忽视的影响。 0020 通过一阶差分元件 (DT1- 元件 ) 可以在控制技术上描绘这种物理效果。作为差分 元件的输入信号可定义并且使用所有蒸发器管的平均材料温度。在此， 例如可以通过由过 程已知的参数确定蒸发器出口温度、 系统压。
18、力、 蒸发器入口温度和必要时也在考虑最大可 能热流密度的情况下确定平均材料温度。 如果该平均材料温度变化并且如果将差分元件的 输出与所有蒸发器管的质量和蒸发器材料的比热容相乘， 则可以量化存入管壁内或者从管 壁放出的热量。通过选择该差分元件的适当时间常量， 可以相对准确地模拟所述储存效果 的时间特性， 从而能够直接计算出这个基于不稳定过程的将热量存入金属质量中或从中取 出的附加效果。这同样可以用于次临界和超临界的系统。 0021 备选地， 也可以考虑直接测量蒸发器管特征部位处的材料温度。在此情况下能够 直接考虑金属温度的变化。在这种情况下， 差分元件的数量和其相应的放大因数 ( 基本上 是蒸汽。
19、发生器管的质量 ) 均需要与金属温度测量的数量适配。这种在测量技术上反而更耗 费的变型方案的优点是可能使存入或放出的热量的确定更加准确。 0022 通过以此方式确定的蒸发器管存热量或放热量， 已知修正值 KT， 从结算的总热功 率中减去所述修正值以确定给水质量流额定值。 0023 此外， 通过直接修正地作用在给水质量流额定值上的第二修正值 KF， 有效地补 偿由于不稳定运行而产生的太阳热式蒸汽发生器的水 - 蒸汽 - 循环中的其它干扰因素。在 此， 原则上可以根据设备配置区分两个不同的效果。 0024 与热动力学状态值(如压力和温度)的变化必然相关的是每个集热器加热面中流 动介质的比容或密度的。
20、变化。 如果例如由于载荷变换使整个蒸发器加热面中的流动介质比 容减小 ( 密度增大 )， 则蒸发器加热面能够暂时地承接更多流体 ( 存入质量 )。由此在入口 和出口处形成极为不同的质量流， 这在对应的加热中直接通入波动的蒸发器出口焓。为了 减小这些波动， 可以通过确定给水额定值有效地补偿所出现的流体方面质量存储效果。 0025 蒸发器管内的密度分布主要通过蒸发起点表征。 这与蒸发器入口处的过冷紧密相 关。如果蒸发在蒸发器管中才开始， 则下游的混合物密度大幅减小。如果由于瞬变过程使 入口过冷改变， 则蒸发起点同时推移， 并且因此使管中的整体密度分布改变。 由此产生质量 存入或者放出的效果。 00。
21、26 在此， 上升的入口过冷短时间地形成蒸发器出口焓的提高。这能够通过以下方式 解释， 即随着上升的入口过冷， 蒸发起点向蒸发器出口方向推移 ( 为蒸发器供应较冷的流 说 明 书 CN 103620303 A 5 4/8 页 6 体 )。由于局部密度增大 ( 尤其在蒸发起点错移的区域内 )， 流体更多地存入并且反过来减 小出口质量流， 这一点直接结合对应的加热一定会导致蒸发器出口焓的增大。在蒸发器入 口过冷减小时， 形成相反的过程。 0027 如果在给水额定值确定过程中使用附加的一阶差分元件， 则在选择适当的输入信 号、 与其匹配的时间常量和适当的放大率时能够有效地防止蒸发器出口处的焓波动。 。
22、0028 如果给水以相对较高的入口过冷进入太阳集热器场 ( 通过涡轮机接头的给水预 加热较小 )， 则可以考虑使用一个或多个用于附加地预加热给水的太阳集热器 ( 与典型的 燃烧化石燃料的发电站的省煤器加热面相似)。 对于这种情况， 水侧的压力和温度测量(用 于确定蒸发器入口焓 ) 从太阳集热器场入口处到 “省煤器集热器加热面” 之后的移动是为 了改善给水流量调节所期望的。 除了调节稳定性更大， 这种措施还有助于提高调节档次。 但 是需要重新确保测量部位具有充分的入口过冷。 0029 在这个用作省煤器的太阳集热器中， 也会在瞬变过程中出现流体方面的存入和放 出效果。 对于太阳集热器场入口处的质量。
23、流测量部位和在与该测量部位相关的给水调节器 中， 由存储效果形成的省煤器出口 ( 或蒸发器入口 ) 处的质量流波动直接影响蒸发器出口 焓。 在这种情况下， 蒸发器流量和引入加热面的热不再彼此同步地运行， 因此需要重新计算 蒸发器出口处更强或更弱的焓波动。 0030 通过附加地测量第一个省煤器集热器加热面入口处或者最后一个省煤器集热器 加热面出口处的温度和压力， 能够确定这些位置上的流体密度。 通过适当换算， 可以确定具 有代表性的密度平均值。 因此该密度平均值的变化必然是流体方面存入和放出效果的指示 标， 通过另一个一阶差分元件能够量化地检测所述存入和放出效果。如果为该差分元件选 择适当的放大。
24、率 ( 优选是省煤器集热管的总容积 ) 和适当的时间常量 ( 优选是流动介质通 过省煤器集热管的运行时间的一半 ( 与负载有关 ) 则由此产生的修正信号以最佳的方式 补偿省煤器内的流体方面存放效果。 0031 根据设备配置 ( 具有或者不具有省煤器加热面 )， 修正值 Kf要么由蒸发器内流体 方面的存入或放出的流体量的单一确定得出， 要么由蒸发器和省煤器内流体方面的存入或 放出的流体量的和得出。 0032 在一种按照本发明的优选实施形式中， 太阳热式蒸汽发生器集成在具有多个直接 蒸发的抛物形槽的太阳热式抛物形槽发电站中。如果按照本发明的给水额定值确定过程 用在直接蒸发的太阳热式蒸汽发生器中， 。
25、对于如在太阳热发电站中越来越多地出现的非常 不稳定的运行状态 ( 例如云飘过 ) 也能够确保恒定的新鲜蒸汽温度。除了由此在变化的天 气条件下更加可靠的行驶方式， 通过节省材料的方案还能够改善整个发电站设备的可使用 性。此外， 按照本发明的方案也适于在单独的抛物形槽发电站的多个太阳热式蒸汽发生器 内的模块化使用。附加地， 所述方案也可以在没有较大变化的情况下与其它部件 ( 如喷射 冷却器 ) 结合使用。 0033 本发明的涉及装置的技术问题通过权利要求 7 的特征解决。 0034 按照本发明的给水流量调节方案的特殊优点在于较高的运行灵活性。 根据总热量 在不同抛物形槽集热器上的相对分布， 可在强。
26、制直通运行中通过选择蒸发器出口处适当的 焓额定值恰恰在新鲜蒸汽温度调节方面将太阳热式蒸汽发生器保持在最佳运行点上。 如果 过热器集热器例如吸热非常小 ( 如云飘过 )， 可以通过选择蒸发器出口处的更高焓额定值 说 明 书 CN 103620303 A 6 5/8 页 7 将蒸发器不小的一部分用于使流动介质过热并且因此用作过热器。 在喷入量不明显减小的 情况下， 也可以保持新鲜蒸汽温度稳定， 因此新鲜蒸汽温度调节的有效范围可以对于新的 动力学要求保持不变。 0035 而如果相对吸热更多地朝过热器集热器的方向移动 ( 因为蒸发器集热器完全或 者部分处于阴影中 )， 则需要减小蒸发器出口处的焓额定值。
27、。由此， 流动介质以更低的温度 进入过热器集热器， 这又对新鲜蒸汽温度调节产生有利影响。 甚至可以考虑， 对于这种情况 在相应地过量供应蒸汽的情况下， 流动介质的剩余蒸发过程可以在剧烈加热的过热器集热 器中进行。 在这种情况下， 蒸发器出口处多余的水不需要分离， 而是必须与蒸汽一起进一步 导引至接下来的过热器集热器内。 0036 恰恰对于极端的临界情况， 即蒸发器集热器完全处于云的阴影中并且过热器集热 器处于最大太阳照射下， 则可以通过灵活的蒸发终点 ( 所述蒸发终点的位置在此不局限于 蒸发器集热器的范围 ) 重新使新鲜蒸汽温度调节保持在其调节范围内。在这种情况下不需 要将喷射冷却器的尺寸设计。
28、得过大。附加地， 所述系统即使在不利的边界条件下也能以较 高效率运行。然而对此的前提条件是适当的设计， 其也可以在不对其余水蒸气循环产生明 显影响的情况下允许分离器的过量供应。 0037 此外， 通过本发明提供了模块化调节各集热器链的可能性。因为在具有抛物形槽 集热器或者菲涅尔集热器的太阳热式发电站中， 抛物集热器的数量局限于一目了然的程 度， 所以每个单独链的给水流量可以单独地通过所述方案调节， 因此对于每个链存在相同 的调节方案。 每个单独链所产生的新鲜蒸汽以相应的压力水平汇集在蒸汽收集汇流排内并 且提供给涡轮机用于减压。在这种情况下， 每个单独链按照太阳的热量供应产生具有期望 的新鲜蒸汽。
29、温度并且因此具有尽可能大的效率的最大可能蒸汽量。 0038 对于在云飘过时集热器链不同地加热的情况， 整个系统也能以非常高的效率运 行。在需要情况下为了保护设备将各个单独的集热器从直接阳光照射下 “转出” 的装置的 介入可以通过按照该方案地实现给水调节而限制到最小。 0039 通过基于预控制产生的质量流信号， 蒸发器出口处的焓波动或者温度波动在非常 不稳定的运行情况下也保持在适中范围内。除了保护材料的行驶方式， 这种效果同样特别 有利地影响新鲜蒸汽温度及其调节， 因此在较大的运行范围内涡轮机入流处于较小的温度 波动下。 0040 在图 1 至图 4 中进一步阐述本发明的实施例。在附图中 ： 0。
30、041 图 1 示出直接加热的太阳热式蒸汽发生器 3 的示意图， 其具有用于稳定运行的给 水流量调节装置 ； 0042 图 2 示出直接加热的太阳热式蒸汽发生器 3 的示意图， 其用于非稳定运行并且具 有预测式给水额定值确定装置 ； 0043 图 3 示出直接加热的太阳热式蒸汽发生器 3 的示意图， 其用于非稳定运行并且具 有扩展设计的预测式给水额定值确定装置 ； 0044 图 4 示出扩展设计的直接加热的太阳热式蒸汽发生器 3 的示意图， 其具有考虑了 附加的省煤器加热面的预测式给水额定值确定装置。 0045 图 1 示出用于抛物形槽发电站 1 中的太阳热式蒸汽发生器 3 的稳定运行的给水额。
31、 定值确定过程的示意性调节框图。所述抛物形槽发电站 1 没有详细示出。太阳热式蒸汽发 说 明 书 CN 103620303 A 7 6/8 页 8 生器只示意性地示出。太阳热式蒸汽发生器通常包括多个抛物形槽集热器 13( 或者菲涅尔 集热器 )， 它们可以用作蒸发器集热器 14、 过热器集热器 9 或者省煤器集热管 10。图 1 所示 的太阳热式蒸汽发生器 3 只包括蒸发器集热器 14 和过热器集热器 9。蒸发器集热器 14 为 了导引给水而连接在给水输入管道 15 上。 0046 此外， 图1所示的太阳热式蒸汽发生器3处于强制式直通运行中， 其中在蒸发器集 热器 13 中给水通过太阳热式的直。
32、接加热完全蒸发并且接着过热。 0047 太阳热式蒸汽发生器 3 设计用于受控地加载给水。为此， 给水泵 17 接入给水输送 管道 15 内。此外， 在给水输送管道 15 内还接有受到伺服电机 18 控制的节流阀 19。节流 阀 19 和伺服电机 18 是用于调节给水质量流 5 的设备的组成部分， 所述设备还包括设计用 于控制伺服电机18的调节元件21和测量装置20， 所述测量装置确定给水输送管道15内的 给水质量流。调节元件 21 在输入侧加载通过数据线 22 输入的用于给水质量流的额定 值和通过测量装置 20 确定的给水质量流的当前实际值。通过在这两个信号之间形成 差值传递调节要求， 因此在。
33、实际值与额定值存在偏差时通过电机 18 的控制对节流阀 19 进 行相应的调节。 0048 为了确定用于给水质量流的额定值， 数据线 22 在输入侧与设计用于预设给 水质量流的额定值的给水流量调节装置 11 相连。 0049 额定值根据太阳热式蒸汽发生器 3 的蒸发器的热流平衡通过当前在太阳热式 蒸汽发生器 3 的蒸发器内传递给给水的热流与有鉴于在蒸发器出口处预设的焓额定值所 期望的给水额定焓增的比例确定。 为了提供额定值， 给水流量调节装置11具有除法元件 23。 0050 功能模块 24 为除法元件 23 提供计数器。所述功能模块 24 确定传递到太阳热式 蒸汽发生器 3 的蒸发器加热面内。
34、或者传递到蒸发器集热器场上的热功率 。为此， 太阳热 式蒸汽发生器 3 的每个蒸发器集热器 14 均配有相应的测量装置。来自各个蒸发器集热器 14 的测量数据在功能模块 25 内汇总或相加并且由于管壁内的不稳定热传导通过例如一个 PT3 元件在时间上略微延迟。 0051 作为分母， 将蒸发器集热器 14 内的流动介质的焓差或者加热幅度输送给除法元 件 23。焓差由蒸发器集热器 14 出口处的焓额定值与蒸发器集热器 14 入口处的当前焓构 成， 所述当前焓通过经由测量参量压力和温度的换算确定。给水在进入太阳热式蒸汽发生 器 3 之前的当前焓的实际值通过评估单元 33 确定并且传递给功能模块 32。
35、。为了确定测量 数据， 评估单元 33 与压力测量设备 35 和温度测量设备 36 相连， 这两个设备分别接入给水 输送管道 15 内。 0052 太阳热式蒸汽发生器 3 的蒸发器出口处的额定焓根据设备状态和蒸发器设计进 行选择并且作为额定值预设。额定焓通过信号发送器 34 输送给功能模块 32。因此， 通过在 功能模块32内形成差值， 确定太阳热式蒸汽发生器3的蒸发器内的流动介质的根据所期望 的蒸发器出口状态所要求的焓增， 其用作除法元件 23 内的分母。除法元件 23 由此计算出 所要求的质量流信号。 0053 作为对图 1 的扩展， 图 2 示出直接加热的太阳热式蒸汽发生器 3 的调节框。
36、图， 所述 蒸汽发生器 3 具有用于不稳定运行的预测式给水额定值确定装置。 0054 在不稳定过程中， 蒸汽发生器中一般的热力学状态值发生变化， 如新鲜蒸汽温度、 说 明 书 CN 103620303 A 8 7/8 页 9 压力 ( 因此在亚临界情况下还有流动介质的沸点温度 ) 以及给水温度。由于这些变化， 蒸 发器管的材料温度也不是恒定的并且根据方向变大或者变小。 由此使热能存入管壁中或者 从管壁中放出。 因此， 与热油的平衡热相比， 根据材料温度变化方向暂时地有更多或者更少 的热量可供流动介质的蒸汽发生过程使用。 对于具有亚临界和超临界的蒸汽参数的系统同 样可以观察到这一点。 0055 。
37、因此， 对于太阳热式蒸汽发生器 3 的蒸发器出口处预设的焓额定值， 为了预先计 算所需的给水质量流， 需要在调解方案中强制考虑这种不可忽视的影响。按照本发明这通 过修正值 KT实现。所述修正值 KT指的是表征性的热流特征值， 通过该值能够确定用于亚临 界和超临界系统的蒸发器管的存入和放出效果。 0056 为了考虑修正值 KT， 作为对图 1 的扩展， 在图 2 中设有减法元件 40， 其连接在功能 模块 24 与除法元件 23 之间。所述减法或者差分元件 40 由引入蒸发器的通过功能模块 24 提供的热功率(总吸热)和修正值KT构成差值， 并且将结果作为修正后的引入热量 进一步传递给除法元件 。
38、23。 0057 修正值通过差分元件 41 提供给减法元件 40。对于差分元件 41， 需要将所有蒸发 器管的平均材料温度定义和使用为输入信号。在此， 例如可以通过由过程已知的参数即新 鲜蒸汽温度、 系统压力和给水温度确定平均材料温度。如果该平均材料温度改变并且如果 该时间变化 ( 通过差分元件 41 评估 ) 与整个蒸发器管的质量和蒸发器材料的比热容相乘， 则能够以修正值 KT的形式量化存入管壁或者从管壁放出的热量。通过选择差分元件 41 的 适当时间常量， 能够相对准确地模拟所述存放效果的时间特性， 从而可以直接计算这种基 于不稳定过程将热量存放到金属质量中和从中取出的附加效果。 0058。
39、 图 3 示出由图 2 扩展设计的直接加热的太阳热式蒸汽发生器 3 的示意图， 其中附 加地考虑了修正值 KF。 0059 太阳热式蒸汽发生器 3 的蒸发器入口处的给水温度波动对其流量产生显著影响。 具体地说这表示， 随着给水温度的降低， 太阳热式蒸汽发生器 3 的蒸发器入口区域内的流 动介质的比容减小。由于该过程， 需要附加的给水填充蒸发器管现在没有用完的容积。由 此使给水被存入。而如果给水温度上升， 则出现相反的机理。 0060 如果由于非稳定过程使太阳热式蒸汽发生器的蒸发器入口处的给水温度发生变 化， 则太阳热式蒸汽发生器 3 的蒸发器的入口质量流和出口质量流与由此形成的流体方面 的存入。
40、和放出过程并不相同。这直接影响蒸发器出口焓， 所述蒸发器出口焓在这种情况下 即使在热量引入恒定时也不能保持恒定。因此， 太阳热式蒸汽发生器 3 的蒸发器入口处的 波动的给水温度的影响同样通过确定给水额定值的应对措施 ( 提高或者降低给水质量流 ) 补偿。这通过修正值 KF进行。 0061 由图 2 出发， 在图 3 中还示出接入数据线 22 的加法元件 42， 其将额定值修正所 述修正值 KF这么多。所述修正值 KF通过差分元件 43 输送给加法元件 42。所述差分元件 43 考虑以下数据， 如蒸发器的入口过冷、 蒸发器入口焓或者给水温度本身。差分元件 43 通 过适配的时间常量和适当的放大率。
41、参数化， 以便有效地降低太阳热式蒸汽发生器 3 的蒸发 器出口处的焓波动。 在此， 差分元件43在输入侧例如得到来自评估单元48的入口过冷。 所 述评估单元 48 与压力测量设备 35 和温度测量设备 36 相连， 所述设备已经为评估单元 33 提供测量数据。 说 明 书 CN 103620303 A 9 8/8 页 10 0062 图 4 示出与图 3 相比扩展的太阳热式蒸汽发生器 3 的布局， 其具有附加的省煤器 集热器 10。 0063 为了在瞬变过程中也能够修正用作省煤器的抛物形槽集热器 13 的流体方面的存 入和放出效果， 需要确定用作省煤器的抛物形槽集热器 13 的入口和出口处的流。
42、动介质的 密度。为此， 除了修正蒸发器集热器 14 流体方面的存入和放出效果的差分元件 43 之外还 设有另一差分元件 44， 通过该差分元件 44 修正省煤器集热器 10 流体方面的存入和放出效 果。差分元件 43 和差分元件 44 的信号在加法元件 45 中叠加并且这两个单独信号的和形 成修正因数 KF。 0064 在此， 差分元件 44 在输入侧与确定流体平均密度的功能元件 51 相连。为此， 第一 个省煤器集热器 10 入口处的流体密度通过功能模块 49 输入功能元件 51， 并且最后一个省 煤器集热器 10 出口处的流体密度通过功能模块 50 输入功能元件 51。为此， 功能模块 4。
43、9 与 压力测量设备 55 和温度测量设备 56 相连， 所述设备在第一个省煤器集热器 10 的入口之前 接入给水管路 15 中。功能模块 50 与压力测量设备 35 和温度测量设备 36 相连， 所述设备 已经为评估单元 33 提供测量数据。 0065 功能模块 49 和功能模块 50 由压力和温度信息计算各测量位置上的流体密度。功 能元件 51 通过适当换算计算具有代表性的密度平均值。该密度平均值的变化必然是省煤 器集热器 10 流体方面的存入和放出效果的指示标。因此该密度平均值在功能元件 51 中形 成并且通过差分元件 44 量化地检测。如果为该差分元件 44 选择适当的放大率和适当的时。
44、 间常量， 则由此产生的修正信号以最佳方式补偿省煤气中的流体方面存放效果。对于放大 率， 优选使用省煤器集热器管的整个容积。 作为时间常量， 优选使用流体介质通过省煤器集 热器 10 的运行时间的一半， 但是所述运行时间需要与负载有关地进行选择。 0066 除了调节稳定性更大， 这种措施还有助于提高调节质量。 然而在此需要考虑， 对于 图 4 中的电路变量， 必须在省煤器集热器 10 和蒸发器集热器 14 之间确保充分的入口过冷， 以便使温度测量设备 36 能够提供有效且可评估的测量信号。 说 明 书 CN 103620303 A 10 1/4 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 103620303 A 11 2/4 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 103620303 A 12 3/4 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103620303 A 13 4/4 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 103620303 A 14 。