帶有熱聯(lián)合的燃煤氧氣設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及帶有聯(lián)合的C02捕獲和蒸汽/水功率循環(huán)的燃煤氧氣設(shè)備的熱布置。
【背景技術(shù)】
[0002]如今煤貢獻(xiàn)了世界上的很大比例的電力產(chǎn)生，并且被期望在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)維持其支配份額。但是，顯著的環(huán)境壓力已經(jīng)導(dǎo)致排放降低系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的環(huán)境需求。作為結(jié)果，設(shè)備設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足在降低的C02、S02、NOx排放水平下的高效率操作的對(duì)立要求。
[0003]這些發(fā)展出現(xiàn)的尤其有利的設(shè)備布置是帶有C02捕獲的氧氣燃燒蒸汽設(shè)備。不操作空氣燃燒系統(tǒng)，本系統(tǒng)使用通常在空氣分離單元中產(chǎn)生的氧氣以用于初級(jí)燃料的燃燒。氧氣燃燒過(guò)程產(chǎn)生具有作為其主要組分的C02、水以及02的廢氣，其中，按體積C02濃度典型地大于大約70%。C02的高濃度允許在氣體處理單元中的相對(duì)簡(jiǎn)單的C02捕獲。
[0004]氧氣燃燒捕獲設(shè)備的典型的布置包括數(shù)個(gè)預(yù)C02取出凈化步驟。這些可包括:用于移除顆粒物質(zhì)的靜電除塵器；用于移除硫的廢氣脫硫器；以及用于水移除的廢氣冷凝器。出于熱效率的原因，可此外將廢氣熱回收系統(tǒng)定位在靜電除塵器和廢氣脫硫器之間。
[0005]在圖1中顯示了高效率氧氣燃燒蒸汽設(shè)備的典型的水蒸汽循環(huán)的實(shí)例。設(shè)備包括由來(lái)自鍋爐42的蒸汽供應(yīng)的再加熱蒸汽渦輪HP、IP、LP的三重壓力系列。來(lái)自最后的低壓蒸汽渦輪LP的廢汽在精處理4之前在冷凝器2中冷凝，并在閉合回路中在返回至鍋爐42之前被接連地栗壓3穿過(guò)一系列的低壓加熱器6、7、8、9、31、供應(yīng)水箱36以及高壓加熱器32。用于低壓和高壓加熱器的熱源典型地為從低壓/中壓以及高壓蒸汽渦輪取出的蒸汽。
[0006]由于在確保最高效率循環(huán)中的大益處，存在對(duì)下列的持續(xù)需求:發(fā)現(xiàn)更好地在蒸汽功率設(shè)備內(nèi)聯(lián)合氧氣燃燒捕獲系統(tǒng)的散熱設(shè)備的方式。這需要帶有設(shè)備循環(huán)的捕獲系統(tǒng)的散熱器的最優(yōu)化，來(lái)確保不浪費(fèi)能量。尤其是，這需要如下考慮:如何將空氣分離單元、廢氣熱回收系統(tǒng)、廢氣冷凝器以及氣體處理單元聯(lián)合入熱循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供一種帶有氧氣供應(yīng)系統(tǒng)和廢氣C02捕獲系統(tǒng)的燃煤氧氣鍋爐和蒸汽循環(huán)功率設(shè)備方案，其聯(lián)合系統(tǒng)的主要熱產(chǎn)生源，以便提供靈活的設(shè)備操作和改善的整體設(shè)備熱效率。
[0008]一方面提供了一種燃煤氧氣鍋爐功率設(shè)備，其具有燃燒系統(tǒng)、C02捕獲系統(tǒng)以及蒸汽功率設(shè)備。燃燒系統(tǒng)包括空氣分離單元，其用于從空氣移除N2來(lái)產(chǎn)生氧氣流，具有作為用于氧氣流產(chǎn)生的壓縮空氣流的部分的空氣分離單元換熱器，而蒸汽鍋爐適于使用氧氣流焚燒煤，來(lái)產(chǎn)生富C02廢氣流。
[0009]C02捕獲系統(tǒng)構(gòu)造且布置為從廢氣流移除C02。
[0010]蒸汽功率設(shè)備具有冷凝物系統(tǒng)，其包括:冷凝器，用于冷凝蒸汽；多個(gè)低壓加熱器，其連續(xù)地布置，并且構(gòu)造且布置成從冷凝器接收冷凝物。供應(yīng)水箱構(gòu)造且布置為從系列低壓加熱器接收冷凝物。
[0011]在該布置中，空氣分離單元換熱器熱且流體地連接至冷凝物系統(tǒng)，以便流體地平行于至少一個(gè)系列低壓加熱器，并且流體地平行于系列低壓加熱器中的少于總數(shù)至少一個(gè)。該布置提供用于熱源向C02捕獲系統(tǒng)的熱聯(lián)合的基礎(chǔ)，該C02捕獲系統(tǒng)包括:空氣分離單元、廢氣熱回收、廢氣冷凝器和/或氣體處理單元，以便在氧氣模式下在低達(dá)40%的部分負(fù)載(在空氣模式下，高達(dá)75%的負(fù)載)下操作設(shè)備，并且在備用模式下，帶有數(shù)個(gè)熱回收系統(tǒng)中的一個(gè)的阻礙。
[0012]本發(fā)明的又一目的在于，克服或至少改良現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足或提供有益的備選項(xiàng)。
[0013]本公開(kāi)的其它的特征和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合附圖進(jìn)行的下列描述將變得顯而易見(jiàn)，附圖借助于實(shí)例示出了本發(fā)明的示范實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0014]借助于實(shí)例，在下文中參照附圖而更加充分地描述了本公開(kāi)的實(shí)施例，其中:
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的專(zhuān)利的流程圖；以及
圖2至圖13是顯示了在燃煤氧氣鍋爐設(shè)備中的不同的C02捕獲系統(tǒng)熱聯(lián)合方案的聯(lián)合的示范實(shí)施例的流程圖，該聯(lián)合方案適于補(bǔ)充空氣分離單元向氧氣鍋爐設(shè)備的冷凝物系統(tǒng)中的熱聯(lián)合。
[0015]附圖標(biāo)記:
I冷凝器取出栗第一級(jí) 2冷凝器
3冷凝器取出栗第二級(jí) 4冷凝物精處理設(shè)備 5空氣分離單元換熱器冷凝物管線(xiàn) 6低壓加熱器#1 7低壓加熱器#2 8低壓加熱器#3 9低壓加熱器#4 11 空氣分離單元換熱器
14廢氣冷凝器冷凝物管線(xiàn)
15旁通閥
16廢氣冷凝器
19 廢氣熱回收系統(tǒng)換熱器冷凝物管線(xiàn)
22廢氣熱回收系統(tǒng)換熱器
23流體管線(xiàn)
24閥
25流體管線(xiàn)
26閥
29閥 30氣體處理單元換熱器冷凝物管線(xiàn)
31低壓加熱器#5
32高壓加熱器
33氣體處理單元換熱器 36 供應(yīng)水箱
38 控制閥 40 廢氣熱回收系統(tǒng) 42 鍋爐
HP高壓蒸汽渦輪 IP中壓蒸汽渦輪
LP低壓蒸汽渦輪。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)在參照附圖描述本公開(kāi)的示范實(shí)施例，其中，遍及附圖相同的標(biāo)號(hào)用來(lái)意指相同的元件。在下列描述中，出于說(shuō)明的目的，提出許多具體細(xì)節(jié)來(lái)提供本公開(kāi)的透徹理解。但是，本公開(kāi)可不在這些具體細(xì)節(jié)下實(shí)踐，并且不限于在本文中公開(kāi)的示范實(shí)施例。
[0017]在圖2至圖13中顯示的示范實(shí)施例應(yīng)用至具有氧氣焚燒鍋爐42的氧氣燃燒設(shè)備，該氧氣焚燒鍋爐42帶有:聯(lián)合的C02捕獲系統(tǒng)，其用于精處理從鍋爐放出的廢氣并且在氣體處理單元中從該廢氣分離C02 ;蒸汽/水蘭金循環(huán)，其構(gòu)造為產(chǎn)生電功率。蒸汽/水循環(huán)包括冷凝器取出栗布置，其具有:第一級(jí)1，其連接至冷凝器2出口 ；和第二級(jí)3，其定位在冷凝器精處理設(shè)備4的出口處。該布置定位在由連續(xù)地布置的低壓加熱器6、7、8、9、31組成的冷凝物加熱系的上游。來(lái)自低壓加熱器6、7、8、9、31的經(jīng)加熱的冷凝物被供應(yīng)入供應(yīng)水箱36。
[0018]氧氣燃燒設(shè)備還包括空氣分離單元，其用于從空氣移除氮，來(lái)產(chǎn)生將供應(yīng)至鍋爐42的富氧流。來(lái)自空氣分離單元的熱能有利地在空氣分離單元換熱器11中通過(guò)加熱從冷凝物系統(tǒng)取出的冷凝物而移除，以便旁通低壓加熱器6、7、8、9、31中的至少一個(gè)，使得空氣分離單元換熱器11流體地平行于低壓加熱器中的少于總數(shù)至少一個(gè)。
[0019]在圖2中顯示的又一示范實(shí)施例中，氧氣燃燒設(shè)備包括至少五個(gè)系列低壓加熱器6、7、8、9、31，其布置在冷凝物流系列中，并且空氣分離單元在第一個(gè)系列低壓加熱器6的上游的點(diǎn)處，并且在第三個(gè)系列低壓加熱器8和第四個(gè)系列低壓加熱器9之間的點(diǎn)處，流體地連接至冷凝物系統(tǒng)。以這種方式，行進(jìn)穿過(guò)空氣分離單元換熱器11的冷凝物旁通其中三個(gè)系列低壓加熱器6、7、8。
[0020]在圖3中顯示的又一備選示范實(shí)施例中，氧氣燃燒設(shè)備包括至少五個(gè)系列低壓加熱器6、7、8、9、31，其布置在冷凝物流系列中，并且空氣分離單元在第一個(gè)系列低壓加熱器6的上游的點(diǎn)處，并且在第四個(gè)系列低壓加熱器9和第五個(gè)系列低