專利名稱：蒸汽發(fā)生設(shè)備以及用于運(yùn)行和改裝蒸汽發(fā)生設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分所述特征的蒸汽發(fā)生設(shè)
備以及一種按權(quán)利要求17或23所述的用于運(yùn)行或改裝蒸汽發(fā)生設(shè)備 的方法。
背景技術(shù)：
所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備通過(guò)化石燃料的燃燒產(chǎn)生二氧化碳，二氧化 碳則破壞大氣中的臭氧層。因此由工業(yè)部門及科研院所在發(fā)電廠領(lǐng)域 進(jìn)行共同開(kāi)發(fā)以便將二氧化碳從煙氣中分離出來(lái)。
屬于共同開(kāi)發(fā)的范疇的是，將一氧化碳用水轉(zhuǎn)換為二氧化碳和氫 并且隨后分離出二氧化碳(IGCC (整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))-方法)并且 用純氧燃燒化石燃料并且隨后進(jìn)行二氧化碳分離(氧燃料(Oxy-Fuel) 方法)。在使用氧燃料方法的情況下重新制造蒸汽發(fā)生設(shè)備，這一點(diǎn) 根據(jù)今天的估計(jì)只有在今后大約10年到20年之后的時(shí)刻才能得到實(shí) 現(xiàn)并且而后也會(huì)產(chǎn)生巨大的投資費(fèi)用。
若對(duì)既有的、按傳統(tǒng)方法燃燒的發(fā)電廠進(jìn)行改裝，則情況可能完 全更加有利，因?yàn)橥顿Y顯著減少。由于在用純氧燃燒的情況下要對(duì)二 氧化碳進(jìn)行離析，所以對(duì)于氧燃料改裝來(lái)說(shuō)出于費(fèi)用原因并且由于使 用的壓縮機(jī)單元的大小僅僅對(duì)處于較大的從100到300MW的功率范圍 內(nèi)的發(fā)電機(jī)組加以考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，如此用爐膛在使用純氧(氧燃料法)的情況下 對(duì)所述類型的蒸汽發(fā)生設(shè)備進(jìn)行改裝，使得所述蒸汽發(fā)生設(shè)備不僅可 以根據(jù)氧燃料法進(jìn)行工作，而且可以以傳統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行工作。
該任務(wù)在一種所述類型的蒸汽發(fā)生設(shè)備上并且在一種用于對(duì)這樣 的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行的方法上按本發(fā)明通過(guò)權(quán)利要求1或權(quán)利要求17或23 所述特征性特征得到解決。本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求 的主題。
按本發(fā)明進(jìn)行改裝以便使用氧燃料法，以此在按本發(fā)明的蒸汽發(fā)
生設(shè)備中將既有的再生的給水預(yù)熱以及既有的、在蒸汽發(fā)生器的煙氣 側(cè)上的空氣預(yù)熱考慮在內(nèi)并且考慮到中間過(guò)熱。如此在燃燒用空氣側(cè) 上選擇所述蒸氣發(fā)生設(shè)備的線路，從而可以繼續(xù)不受限制地利用空氣 作為唯一的氧氣栽體進(jìn)行運(yùn)行。由此在不影響傳統(tǒng)的在可能的新鮮空 氣運(yùn)行中的蒸汽發(fā)生設(shè)備的情況下改裝成氧燃料設(shè)備。在此這種改裝 可以擴(kuò)大到更大的單元。


本發(fā)明的多種實(shí)施例在附圖中示出，并且下面結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)解釋。其中
圖1是蒸汽發(fā)生設(shè)備的線路圖，其中該蒸汽發(fā)生設(shè)備已改裝到用 氧氣進(jìn)行運(yùn)行(氧燃料運(yùn)行)并且
圖2到4是按圖1的蒸汽發(fā)生設(shè)備的其它實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
所述蒸汽發(fā)生設(shè)備包括具有水-蒸汽-回路的蒸汽發(fā)生器1、汽輪機(jī) 組2以及空氣輸入系統(tǒng)、煙氣排放系統(tǒng)以及被煙氣加熱的再生的空氣 預(yù)熱器(熱風(fēng)預(yù)熱器3)。就這點(diǎn)而言，該蒸汽發(fā)生設(shè)備為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)類 型。接下來(lái)僅僅就對(duì)理解本發(fā)明所必需的方面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)短解釋。
所述汽輪機(jī)組2包括高壓部分4、中壓部分5和低壓部分6，這些 部分布置在一根共同的軸上并且驅(qū)動(dòng)著用于產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)7。
所示出的蒸汽發(fā)生器1是強(qiáng)制連續(xù)蒸汽發(fā)生器。接下來(lái)的說(shuō)明也 可應(yīng)用到圓筒鍋爐上。所述蒸汽發(fā)生器1具有燃燒室8，該燃燒室8設(shè)有用氣狀燃料運(yùn)行的爐膛。原則上，也可以在考慮使用煙氣凈化裝置 的情況下進(jìn)行在煤炭基礎(chǔ)上的運(yùn)行。在所述燃燒室8的汽化器加熱面 的后面附接一個(gè)過(guò)熱器9。連接到所述過(guò)熱器9上的高壓蒸汽管路10 通向所述汽輪機(jī)組2的高壓部分4。所述高壓部分4的排汽口通過(guò)連接 管路11與所述蒸汽發(fā)生器1的中間過(guò)熱器12相連接。所述中間過(guò)熱 器12在排汽側(cè)上通過(guò)中間蒸汽管路13與所述汽輪機(jī)組2的中壓部分5 相連接。在所述中壓部分5的后面在蒸汽側(cè)附接了所述低壓部分6。
所述低壓部分6的排汽側(cè)通向冷凝器14。在該冷凝器14上連接了 在其中布置了冷凝液泵15，的冷凝液管路15。在該冷凝液管路l5中先 后布置多個(gè)低壓給水預(yù)熱器16、 一個(gè)熱給水除氣器17、 一個(gè)高壓給水 泵18和多個(gè)高壓給水預(yù)熱器19、 19，。最后的高壓給水預(yù)熱器19，與附 加的并且煙氣加熱的給水預(yù)熱器或者與所述蒸汽發(fā)生器1的汽化器相
連接。所述給水預(yù)熱器16、 19通過(guò)所述汽輪機(jī)組2的高壓部分4、中 壓部分5和低壓部分6的廢氣得到加熱。
風(fēng)機(jī)20布置在空氣輸入管路21中，所述空氣輸入管路21則連接 到所述再生的空氣預(yù)熱器3的進(jìn)汽側(cè)的空氣部分上并且在所述空氣預(yù) 熱器3的下游通向所述燃燒室8的爐膛，用于向該爐膛供給燃燒用空 氣。在所述蒸汽發(fā)生器1的煙氣出口上連接了煙氣管路22，該煙氣管 路22則通向所述再生的空氣預(yù)熱器3的進(jìn)口側(cè)的氣體部分。出于圖示 原因，該煙氣管路22在附圖中在"b"位置上中斷。緊接在所述空氣 預(yù)熱器3后面，所述煙氣管路22通向煙囪36。
此前的說(shuō)明涉及一種傳統(tǒng)的蒸汽發(fā)生設(shè)備。現(xiàn)在對(duì)將蒸汽發(fā)生設(shè) 備改裝成氧燃料設(shè)備進(jìn)行說(shuō)明。這種改裝可以在以后在既有的蒸汽發(fā) 生設(shè)備上進(jìn)行，或者從一開(kāi)始在新的蒸汽發(fā)生設(shè)備上進(jìn)行。
空氣輸入管路23在所述空氣預(yù)熱器3的下游從所述空氣管路21 分支出來(lái)并且通向空氣壓縮機(jī)24。該空氣壓縮機(jī)24的出口通向空氣分 離設(shè)備25。該空氣分離設(shè)備25的氧氣出口通過(guò)氧氣管路26與氣體混 合器27相連接，該氣體混合器27在所述空氣輸入管路21中布置在所 述空氣預(yù)熱器3和所述蒸汽發(fā)生器1的燃燒室8的爐膛之間。
所述空氣壓縮機(jī)24通過(guò)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28來(lái)驅(qū)動(dòng)。按照?qǐng)D1向所述驅(qū) 動(dòng)汽輪機(jī)28加載蒸汽，所述蒸汽從處于所述蒸汽發(fā)生器1的中間過(guò)熱 器12和所述汽輪機(jī)組2的中壓部分5之間的中間蒸汽管路13中通過(guò)蒸 汽管路29來(lái)抽取。出于圖示原因，在附圖中所述蒸汽管路29在位置 "a，，處中斷。在進(jìn)入所述驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28的進(jìn)口之前，在所述蒸汽管 路29中布置了調(diào)節(jié)閥30。所述驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28的排汽口通向冷凝器31 ， 該冷凝器31通過(guò)在其中設(shè)有泵33的冷凝液管路32在所述低壓給水預(yù) 熱器組16的第一低壓給水預(yù)熱器的上游與所述蒸汽發(fā)生器1的冷凝液 管路15相連接。
如果在所述冷凝器14上的結(jié)構(gòu)情況允許，那么可以將所述驅(qū)動(dòng)汽 輪機(jī)28的廢汽輸送給所述蒸汽發(fā)生器1的主冷凝器14。由此可以省去 所述驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28的冷凝器31以及所屬的冷凝液泵33。
在圖2中示出了驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28，，在此沒(méi)有向該驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28，加 載中間蒸汽，而是加載廢汽。所述廢汽在所述汽輪機(jī)組2的合適的抽
汽級(jí)47上抽取并且通過(guò)蒸汽管路29，輸送給所述驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28，。
按照?qǐng)D3也可以使用驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28"，通過(guò)蒸汽管路29"向該驅(qū)動(dòng) 汽輪機(jī)28"加載來(lái)自外部蒸汽源48的蒸汽。這個(gè)外部蒸汽源可以是直 接燃燒的蒸汽發(fā)生器。
代替驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28、 28，、 28"，也可以-象在圖4中示出的一樣-使用電機(jī)49，用于驅(qū)動(dòng)所述空氣壓縮機(jī)24。
在所述空氣管路23中，在所述空氣預(yù)熱器3和空氣壓縮機(jī)24之間 布置了兩個(gè)空氣冷卻器34、 35。所述空氣冷卻器34、 35就象所述驅(qū)動(dòng) 著空氣壓縮機(jī)24的驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28 —樣被整合在所述蒸汽發(fā)生器1的 水-蒸汽-回路中。高壓給水從處于所述空氣預(yù)熱器3上游的空氣冷卻器 34中流過(guò)，所述高壓給水在所述高壓給水預(yù)熱器19的下游從所述冷凝 液管路15中提取并且在該高壓給水預(yù)熱器19的上游導(dǎo)回到所述冷凝 液管路15中。如果通過(guò)內(nèi)部的煙氣再循環(huán)對(duì)在所述蒸汽發(fā)生器1的中 間過(guò)熱器12中的蒸汽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么最后的高壓給水預(yù)熱器19， 還可以額外地整合在所述空氣冷卻器34中。低壓給水從所述處于空氣 預(yù)熱器3的下游的空氣冷卻器35中流過(guò)，所述低壓給水在所述低壓給 水預(yù)熱器組16的下游從所述冷凝液管路15中提取，并且在該低壓給 水預(yù)熱器組16的上游導(dǎo)回到所述冷凝液管路15中。
在所述煙氣管路22中，在所述再生的空氣預(yù)熱器3和通往煙自36 的支路的下游，布置了再循環(huán)風(fēng)機(jī)37。在該再循環(huán)風(fēng)機(jī)37的下游，所 述煙氣管路22分支成兩條煙氣支路38、 39。第一煙氣支路38匯入所 述氣體混合器27中。
第二煙氣支路39則通往二氧化碳?jí)嚎s機(jī)40。該二氧化碳?jí)嚎s機(jī)40 通過(guò)擴(kuò)展器42和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)41來(lái)驅(qū)動(dòng)。所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)40和 擴(kuò)展器42與所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)41 一起布置在一根軸上。
就象在圖3和4中示范性地示出的一樣，可以省去所述電動(dòng)機(jī)/發(fā) 電機(jī)42。取而代之的是，所述空氣壓縮機(jī)24、擴(kuò)展器42及二氧化碳 壓縮機(jī)40與所述驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28"或電動(dòng)機(jī)49 一起作為驅(qū)動(dòng)裝置布置在 單軸傳動(dòng)系50上。在此應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，所述在圖3和4中示出的傳動(dòng)系也 可以在按圖l和2的蒸汽發(fā)生設(shè)備中使用，這就象所述按圖l和2的傳 動(dòng)系也可以在按3和4的蒸汽發(fā)生設(shè)備中使用一樣。
在所述第二煙氣支路39中，在其進(jìn)入所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)40的進(jìn)口之前布置了用于將煙氣冷卻到水露點(diǎn)之下的換熱器43，由此將水 從煙氣中分離出來(lái)。該換熱器43通過(guò)連接管路44，通過(guò)朗肯循環(huán)過(guò)程 44與所述擴(kuò)展器42相連接，在該朗肯循環(huán)過(guò)程中作為工作介質(zhì)使用了 具有低沸點(diǎn)的致冷劑比如NH3。連接到所述擴(kuò)展器42的出口上的泵45 使所述工作介質(zhì)通過(guò)所述換熱器43及擴(kuò)展器42進(jìn)行循環(huán)。
就象在附圖中示出以及此前描述的一樣，所述經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)24 通往空氣分離設(shè)備25的并且接納著空氣冷卻器34、 35的空氣管路23 以及所述來(lái)自空氣分離設(shè)備25的氧氣管路26并行于所述通向燃燒室8 的空氣輸入管路21連接。在所述空氣輸入管路21、空氣管路23、氧 氣管路26、第一煙氣支路38以及第二煙氣支路39中的截止閥/調(diào)節(jié)閥 46用于關(guān)斷相關(guān)的管路或者用于調(diào)節(jié)流過(guò)相關(guān)的管路的介質(zhì)。
此前所描述的蒸汽發(fā)生設(shè)備按如下方式運(yùn)行。對(duì)于氧燃料過(guò)程來(lái) 說(shuō)，也就是說(shuō)對(duì)于用氧氣進(jìn)行的運(yùn)行來(lái)說(shuō)所必需的空氣在所述再生的 空氣預(yù)熱器3后面借助于汽輪機(jī)冷凝液冷卻到盡可能低的溫度上，并 且在所述空氣壓縮機(jī)24中壓縮到對(duì)所述空氣分離設(shè)備25來(lái)說(shuō)所必需 的壓力。
所述空氣壓縮機(jī)24的驅(qū)動(dòng)借助于所述驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28、 28'進(jìn)行， 向所述驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28、 28，供給來(lái)自中間過(guò)熱器12的中間蒸汽或者供 給來(lái)自所述汽輪機(jī)2的中壓部分5的抽汽級(jí)47的廢汽。所述汽輪機(jī)組 2的減低的功率在這種情況下很小，因?yàn)橥ㄟ^(guò)所述燃燒用空氣的熱量移 入所述蒸汽發(fā)生器1的冷凝液回路中這種方式在量方面部分地對(duì)中間 蒸汽或廢汽的提取進(jìn)行補(bǔ)償，方法是所述蒸汽管路的抽汽點(diǎn)在中壓側(cè) 及低壓側(cè)關(guān)閉或者僅僅部分打開(kāi)。所出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28、 28，的冷凝 液被導(dǎo)送到所述蒸汽發(fā)生器1的冷凝液回路中。由此不再需要額外的 除氣器及額外的蒸汽-冷凝液系統(tǒng)。所述燃燒用空氣的熱量從所述空氣 預(yù)熱器3移入所述蒸汽發(fā)生器1的冷凝液-給水-回路中，由此對(duì)因抽取 中間蒸汽或廢汽用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)28、 28，而減低的功率進(jìn)行最大程 度上的補(bǔ)償。
如果所述汽輪機(jī)組2的通流能力足夠并且所述發(fā)電機(jī)7還具有額 外的潛力，那就可以將所述空氣壓縮機(jī)24的驅(qū)動(dòng)裝置和所述中間蒸汽 匯流排脫耦，在此所述中間蒸汽匯流排包括所述汽輪機(jī)組2的中壓部 分5的中間蒸汽管路13以及抽汽級(jí)47。在這種情況下，為進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，不僅提供電動(dòng)機(jī)，而且提供具有直接燃燒的蒸汽發(fā)生器的純汽輪機(jī)過(guò) 程。這樣的方案的優(yōu)點(diǎn)在所述蒸汽發(fā)生器上不僅在于自由地選擇蒸汽 參數(shù)，而且在于改進(jìn)了所述蒸汽發(fā)生設(shè)備轉(zhuǎn)換到純空氣運(yùn)行的轉(zhuǎn)換過(guò)程的動(dòng)態(tài)性能，其中在用于氧燃料過(guò)程的附加的葉輪機(jī)械斷開(kāi)(Trip) 的情況下就要進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換。為了提高所述驅(qū)動(dòng)過(guò)程的效率，可以將 所述空氣壓縮機(jī)24的中間熱量及后冷卻器熱量有利地集成在改裝的設(shè) 備方案中。
用于空氣分離設(shè)備25的空氣通過(guò)所述空氣壓縮機(jī)24壓縮到必要 的、用于所述空氣分離設(shè)備25的壓力。在所述蒸汽發(fā)生設(shè)備的功率上 升時(shí)，提供軸向壓縮機(jī)和徑向壓縮機(jī)與中間冷卻器和后冷卻器的組 合。原則上，也可以使用純機(jī)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。
所述蒸汽發(fā)生設(shè)備以風(fēng)機(jī)20的100%的負(fù)荷來(lái)起動(dòng)，其中大約60% 的空氣量輸送給所述空氣分離設(shè)備25，也就是該空氣分離設(shè)備25的最 低負(fù)荷，并且大約40%的空氣量輸送給蒸汽發(fā)生器1，也就是強(qiáng)制連 續(xù)蒸汽發(fā)生器或者自然循環(huán)鍋爐的最低負(fù)荷。所說(shuō)明的數(shù)值按方法會(huì) 相應(yīng)地有所變化。所述蒸汽發(fā)生器1 一直在部分負(fù)荷-新鮮空氣運(yùn)行狀 態(tài)中運(yùn)行，直至達(dá)到空氣分離設(shè)備25中相應(yīng)的氧氣質(zhì)量。而后轉(zhuǎn)換為 從部分負(fù)荷-空氣運(yùn)行到相應(yīng)的部分負(fù)荷-氧氣運(yùn)行的氧燃料運(yùn)行。而后 在考慮到所述空氣分離設(shè)備25的允許的數(shù)值的情況下進(jìn)一步增加負(fù) 荷。然后以相反的方向從氧氣運(yùn)行出發(fā)轉(zhuǎn)換為空氣運(yùn)行。
因取消了在氧氣燃燒時(shí)的氮，從而與新鮮空氣運(yùn)行相比減少了在 所述蒸汽發(fā)生器1的煙氣通道中的煙氣質(zhì)量流量，而相應(yīng)地同時(shí)大大 提高燃燒溫度。燃燒溫度的提高會(huì)導(dǎo)致在所述蒸汽發(fā)生器1的燃燒室8 中的管子出現(xiàn)巨大的熱負(fù)荷。但是，通過(guò)所述氣體混合器27將預(yù)先規(guī) 定的高的煙氣返回噴入所述蒸汽發(fā)生器1的燃燒系統(tǒng)中，以此不僅將 質(zhì)量流量而且將燃燒溫度調(diào)節(jié)到和在新鮮空氣運(yùn)行中相類似的數(shù)值。 通過(guò)氧氣和再循環(huán)的煙氣在氣體混合器27中的匯合，達(dá)到和在新鮮空 氣運(yùn)行中相類似的氧氣含量。出于熱力學(xué)原因，在所述空氣預(yù)熱器3 的后面抽出經(jīng)過(guò)再循環(huán)的煙氣。
象早已提到的一樣，所有屬于氧燃料過(guò)程的設(shè)備部件都與所述蒸 汽發(fā)生設(shè)備并聯(lián)連接。此外，在所述空氣輸入管路21、空氣管路23、 氧氣管路26、第一煙氣支路38及第二煙氣支路39中布置截止閥/調(diào)節(jié)
閥46。通過(guò)這種方式，將所述氧燃料過(guò)程集成到所述蒸汽發(fā)生設(shè)備1 中，從而也隨時(shí)可以在沒(méi)有氧氣供給的情況下進(jìn)行純新鮮空氣運(yùn)行。 為此應(yīng)該關(guān)閉相應(yīng)的截止閥/調(diào)節(jié)閥46。在葉輪機(jī)械如空氣壓縮機(jī)24、 擴(kuò)展器42及二氧化碳?jí)嚎s機(jī)40失靈或關(guān)斷時(shí)，所述蒸汽發(fā)生設(shè)備1 也可以進(jìn)行純新鮮空氣運(yùn)行。在所述蒸汽發(fā)生設(shè)備的檢驗(yàn)時(shí)間里，在 并聯(lián)連接的、屬于氧燃料過(guò)程的設(shè)備部件的安裝作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行短 接。
其余的煙氣，主要由二氧化碳和水組成，為除去水份通過(guò)所述基 于NH3的朗肯循環(huán)過(guò)程44冷卻到遠(yuǎn)低于所述煙氣的水露點(diǎn)以下。通過(guò)水蒸氣份額的、在這過(guò)程中釋放的汽化熱以及所述煙氣的潛在的熱 量，可以通過(guò)所述擴(kuò)展器42獲得額外的電能。
所述擴(kuò)展器42通過(guò)所述電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)41驅(qū)動(dòng)所述二氧化碳?jí)嚎s 機(jī)40，該二氧化碳?jí)嚎s機(jī)40根據(jù)用途提供必需的預(yù)先確定的二氧化碳 最終壓力。在此可以壓縮到200bar用于EOR-過(guò)程(提高油采收工藝) (EOR=Enhanced Oil-Recovering)。才艮據(jù)所述壓縮才幾40的所要求的 驅(qū)動(dòng)功率，要么進(jìn)行電動(dòng)機(jī)運(yùn)行要么進(jìn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.蒸汽發(fā)生設(shè)備，包括-蒸汽發(fā)生器(1)，該蒸汽發(fā)生器(1)具有燃燒室(8)、汽化器、過(guò)熱器(9)、中間過(guò)熱器(12)、冷凝器(14)、通過(guò)蒸汽再生加熱的給水預(yù)熱器(16、19、19’)，-汽輪機(jī)組(2)，該汽輪機(jī)組(2)具有高壓部分(4)、中壓部分(5)和低壓部分(6)，-連接到所述燃燒室(8)上的煙氣管路(22)，-用于將燃燒用空氣輸送到所述燃燒室(8)的爐膛中的空氣輸入管路(21)，-被煙氣及燃燒用空氣流過(guò)的空氣預(yù)熱器(3)，其特征在于，-可關(guān)斷的空氣管路(23)在所述空氣預(yù)熱器(3)的下游從所述空氣輸入管路(21)分支出來(lái)并且通向空氣分離設(shè)備(25)，-在所述空氣管路(23)中布置了空氣冷卻器(34、35)，來(lái)自所述蒸汽發(fā)生器(1)的冷凝液/給水-回路的冷凝液或者說(shuō)給水流經(jīng)所述空氣冷卻器(34、35)，并且-所述空氣分離設(shè)備(25)的氧氣出口通過(guò)氧氣管路(26)與所述燃燒室(8)的爐膛相連接。
2. 按權(quán)利要求l所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，在所述空氣 管路(23)中在所述空氣冷卻器(34、 35)和空氣分離設(shè)備(25)之 間布置了空氣壓縮機(jī)(24)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述經(jīng) 過(guò)空氣壓縮機(jī)(24)通往空氣分離設(shè)備(25)的并且接納著所述空氣 冷卻器(34、 35)的空氣管路(23)以及來(lái)自所述空氣分離設(shè)備(25) 的氧氣管路(26)并行于所述通往燃燒室(8)的空氣輸入管路(21) 連接。
4. 按權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于， 在所述空氣輸入管路(21)、空氣管路(23)及氧氣管路(26)中分 別布置了截止閥/調(diào)節(jié)閥(46)。
5. 按權(quán)利要求2所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述空氣壓 縮機(jī)(24)通過(guò)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(28)來(lái)驅(qū)動(dòng)，在此向該驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(28)加載來(lái)自所述蒸汽發(fā)生器(1)的中間過(guò)熱器(12)的蒸汽。
6. 按權(quán)利要求2所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述空氣壓 縮機(jī)(24 )通過(guò)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(28，)來(lái)驅(qū)動(dòng)，在此向該驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(28，) 加載來(lái)自所述汽輪機(jī)組(2)的抽汽級(jí)(a，)的蒸汽。
7. 按權(quán)利要求2所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述空氣壓 縮機(jī)(24 )通過(guò)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(28")來(lái)驅(qū)動(dòng)，在此向該驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(28") 加載來(lái)自外部的蒸汽源(48)的蒸汽。
8. 按權(quán)利要求2所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述空氣壓 縮機(jī)(24)通過(guò)電動(dòng)機(jī)(49)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
9. 按權(quán)利要求5或6所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū) 動(dòng)汽輪機(jī)(28、 28，)與冷凝器(31)相連接，該冷凝器的冷凝液出口 與所述蒸汽發(fā)生器(1)的冷凝液回路相連接。
10. 按權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在 于，第一煙氣支路(38)在所述空氣預(yù)熱器(3)的下游從所述煙氣管 路(22)中分支出來(lái)，所述第一煙氣支路(38)通往氣體混合器(27)， 來(lái)自空氣分離設(shè)備(25)的氧氣管路(26)及所述空氣輸入管路(21) 匯入所述氣體混合器(27)中，并且所述氣體混合器(27)與所述燃 燒室(8)的爐膛相連接。
11. 按權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在 于，第二煙氣支路(39)在所述空氣預(yù)熱器(3)的下游從所述煙氣管 路(22)中分支出來(lái)并且所述第二煙氣支路(39)通往二氧化碳?jí)嚎s 機(jī)(40 )。
12. 按權(quán)利要求ll所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，在所述笫 二煙氣支路(39)中布置了用于將那些在利用來(lái)自空氣分離設(shè)備(25) 中的氧氣來(lái)運(yùn)行所述燃燒室(8)時(shí)產(chǎn)生的煙氣冷卻到其水露點(diǎn)以下的 換熱器(")，并且所述換熱器(43)通過(guò)連接管路(44，)通過(guò)朗肯 循環(huán)過(guò)程(44)在使用具有低沸點(diǎn)的致冷劑的情況下與擴(kuò)展器(42) 相連接。
13. 按權(quán)利要求11或12所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，所 述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)通過(guò)所述擴(kuò)展器(42)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
14. 按權(quán)利要求13所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在于，在所述二 氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)和擴(kuò)展器(42)之間布置了電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)(41 )。
15. 按權(quán)利要求11到13中任一項(xiàng)所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征 在于，所述空氣壓縮機(jī)(24)、擴(kuò)展器(42) 、 二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40) 和由驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)(28、 28，、 28")或者電動(dòng)機(jī)(49)構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)裝置 布置在一個(gè)共同的單軸傳動(dòng)系(50)上。
16. 按權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其特征在 于，既有的或者新安裝的蒸汽發(fā)生設(shè)備的蒸汽發(fā)生器(1)可通過(guò)空氣 冷卻器(34、 35)、空氣壓縮機(jī)(24)、空氣分離設(shè)備(25)、朗肯 循環(huán)(44)及二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)來(lái)改裝。
17. 用于運(yùn)行蒸汽發(fā)生設(shè)備的方法，該蒸汽發(fā)生設(shè)備包括 -蒸汽發(fā)生器(1)，該蒸汽發(fā)生器(1)具有燃燒室(8)、汽化器、過(guò)熱器(9)、中間過(guò)熱器(12)、冷凝器(14)、通過(guò)蒸汽再生加熱 的給水預(yù)熱器(16、 19、 19，)，-汽輪機(jī)組(2)，該汽輪機(jī)組(2)具有高壓部分(4)、中壓部分 (5)和低壓部分(6)，-連接到所述燃燒室(8)上的煙氣管路(22)，-用于將燃燒用空氣輸送到所述燃燒室(8 )的爐膛中的空氣輸入管 路(21)，-空氣預(yù)熱器(3)，其中煙氣及燃燒用空氣流經(jīng)該空氣預(yù)熱器(3)， 其特征在于，-在所述空氣預(yù)熱器(3)的下游，氣流通過(guò)空氣管路(23)分支出 來(lái)并且通往空氣分離設(shè)備(25)，-所述氣流在所述空氣管路(23)中通過(guò)來(lái)自所述蒸汽發(fā)生器(1) 的冷凝液/給水-回路的冷凝液或者說(shuō)給水來(lái)冷卻，-所述經(jīng)過(guò)冷卻的氣流在空氣分離設(shè)備(25)中被分解成氧氣份額 和氮?dú)夥蓊~，-并且所述氧氣份額通過(guò)氧氣管路(26 )輸送給所述燃料室(8 )的 爐膛。
18. 按權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述在利用來(lái)自空 氣分離設(shè)備(25)的氧氣來(lái)運(yùn)行燃燒室(8)時(shí)產(chǎn)生的煙氣在所述空氣 預(yù)熱器(3)的下游通過(guò)第二煙氣支路(39)分支出來(lái)，所述煙氣在換 熱器(43)中通過(guò)包括這些換熱器(43)和擴(kuò)展器(42)的朗肯循環(huán) 過(guò)程(44)在使用具有低沸點(diǎn)的致冷劑的情況下冷卻到其水露點(diǎn)以下，并且隨后在二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)中被壓縮。
19. 按權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，在包括空氣 壓縮機(jī)(24)、擴(kuò)展器(42)及二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)的葉輪機(jī)械關(guān)斷或失靈后并且在關(guān)閉所述截止閥/調(diào)節(jié)閥(46)后，所述蒸汽發(fā)生器(1)用新鮮空氣通過(guò)所述空氣輸入管路(21)來(lái)運(yùn)行。
20. 按權(quán)利要求17到19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述蒸汽發(fā)生設(shè)備的檢驗(yàn)時(shí)間里，使所述與蒸汽發(fā)生器(1)并聯(lián)的裝置在安裝作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行短接。
21. 按權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)中，所述主要由二氧化碳和少量水組成的煙氣壓縮到對(duì)下一個(gè)用途來(lái)說(shuō)所必需的排出壓力。
22. 按權(quán)利要求18到21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述空氣壓縮機(jī)(24)的中間冷卻熱量及后冷卻熱量通過(guò)所述朗肯循環(huán)過(guò)程(44)與所述連接管路(44，)、換熱器(43)及擴(kuò)展器(42)相 關(guān)聯(lián)，由此產(chǎn)生額外的用于所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)的驅(qū)動(dòng)能量。
23. 用于對(duì)蒸汽發(fā)生設(shè)備進(jìn)行改裝的方法，該蒸汽發(fā)生設(shè)備包括-蒸汽發(fā)生器(1)，該蒸汽發(fā)生器(1)具有燃燒室(8)、汽化器、過(guò)熱器(9)、中間過(guò)熱器(12)和冷凝器(14)以及通過(guò)蒸汽再生加熱的給水預(yù)熱器(16、 19、 19，)，-汽輪機(jī)組(2)，該汽輪機(jī)組(2)具有高壓部分(4)、中壓部分 (5)和低壓部分(6)，連接到所述燃燒室(8)上的煙氣管路(22)，-用于將燃燒用空氣輸送到所述燃燒室(8 )的爐膛中的空氣輸入管路(21)，-空氣預(yù)熱器(3)，其中煙氣及燃燒用空氣流經(jīng)該空氣預(yù)熱器(3)，其特征在于，-在所述空氣預(yù)熱器(3)的下游，氣流通過(guò)空氣管路(23)分支出來(lái)并且通往空氣分離設(shè)備(25)，-所述氣流在所述空氣管路(23)中通過(guò)來(lái)自所述蒸汽發(fā)生器(1)的冷凝液/給水-回路的冷凝液或者說(shuō)給水來(lái)冷卻，-所述經(jīng)過(guò)冷卻的氣流在空氣分離設(shè)備(25)中被分解成氧氣份額和氮?dú)夥蓊~，-并且所述氧氣份額通過(guò)氧氣管路(26 )輸送給所述燃料室(8 )的 爐膛。
24. 按權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述在利用來(lái)自空 氣分離設(shè)備(25)的氧氣來(lái)運(yùn)行燃燒室(8)時(shí)產(chǎn)生的煙氣在所述空氣 預(yù)熱器(3)的下游通過(guò)第二煙氣支路(39)分支出來(lái)，所述煙氣在換 熱器(43)中通過(guò)包括這些換熱器(43)和擴(kuò)展器(42)的朗肯循環(huán) 過(guò)程(44)在使用具有低沸點(diǎn)的致冷劑的情況下冷卻到其水露點(diǎn)以下， 并且隨后在二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)中被壓縮。
25. 按權(quán)利要求23或24所述的方法，其特征在于，在包括空氣 壓縮機(jī)(24)、擴(kuò)展器(42)及二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)的葉輪機(jī)械關(guān) 斷或失靈后并且在關(guān)閉所述截止閥/調(diào)節(jié)閥(46)后，所述蒸汽發(fā)生器(1)用新鮮空氣通過(guò)所述空氣輸入管路(21)來(lái)運(yùn)行。
26. 按權(quán)利要求23到25中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在 所述蒸汽發(fā)生設(shè)備的檢驗(yàn)時(shí)間里，使所述與蒸汽發(fā)生器(1)并聯(lián)的裝 置在安裝作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行短接。
27. 按權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在所述二氧化碳?jí)?縮機(jī)(40)中，所述主要由二氧化碳和少量水組成的煙氣壓縮到對(duì)下 一個(gè)用途來(lái)說(shuō)所必需的排出壓力。
28. 按權(quán)利要求24到27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所 述空氣壓縮機(jī)(24)的中間冷卻熱量及后冷卻熱量通過(guò)所述朗肯循環(huán) 過(guò)程(44)與所述連接管路(44，)、換熱器(43)及擴(kuò)展器(42)相 關(guān)聯(lián)，由此產(chǎn)生額外的用于所述二氧化碳?jí)嚎s機(jī)(40)的驅(qū)動(dòng)能量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蒸汽發(fā)生設(shè)備，該蒸汽發(fā)生設(shè)備包括蒸汽發(fā)生器(1)，該蒸汽發(fā)生器(1)具有燃燒室(8)、汽化器、過(guò)熱器(9)、中間過(guò)熱器(12)、冷凝器(14)、通過(guò)蒸汽再生加熱的給水預(yù)熱器(16、19、19’)，此外還包括汽輪機(jī)組(2)以及連接到燃燒室(8)上的煙氣管路(22)、用于將燃燒用空氣輸送到所述燃燒室(8)的爐膛中的空氣輸入管路(21)以及被煙氣及燃料空氣流過(guò)的空氣預(yù)熱器(3)，其中所述汽輪機(jī)組(2)具有高壓部分(4)、中壓部分(5)和低壓部分(6)。在這種蒸汽發(fā)生設(shè)備中，空氣管路(23)在所述空氣預(yù)熱器(3)的下游從所述空氣輸入管路(21)分支出來(lái)并且通向空氣分離設(shè)備(25)。在所述空氣管路(23)中布置了空氣冷卻器(34、35)，來(lái)自所述蒸汽發(fā)生器(1)的冷凝液/給水-回路的冷凝液或者說(shuō)給水流經(jīng)所述空氣冷卻器(34、35)。所述空氣分離設(shè)備(25)的氧氣出口通過(guò)氧氣管路(26)與所述燃燒室(8)的爐膛相連接。
文檔編號(hào)F01K3/20GK101203660SQ200680020023
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者B·格利克 申請(qǐng)人:曼渦輪機(jī)股份公司