專利名稱：熱回收模塊的制作方法
熱回收模塊本發(fā)明涉及一種用于從涉及諸如鍋爐的蒸汽發(fā)生器的蒸汽產(chǎn)生過程中的廢煙道氣進行熱回收的模塊，蒸汽發(fā)生器可形成使用蒸汽驅(qū)動渦輪發(fā)電機以及冷凝和給料加熱系統(tǒng)的發(fā)電站的一部分，冷凝和給料加熱系統(tǒng)能夠從渦輪機的內(nèi)級(inner-Stage)提取蒸汽以加熱冷凝物和給水來提高循環(huán)效率。本發(fā)明還涉及蒸汽發(fā)生系統(tǒng)以及用于蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的方法。在蒸汽產(chǎn)生過程中，一般有一個或多個蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器的一個實例是能夠用諸如石油、天然氣、生物質(zhì)和煤的不同類型燃料燃燒的鍋爐。用于蒸汽發(fā)生的鍋爐是眾所周知的，并且能夠形成使用蒸汽來驅(qū)動一個或多個蒸汽渦輪發(fā)電機的發(fā)電站的一部分。存在來自蒸汽發(fā)生器的通常為燃燒空氣提供加熱的廢煙道氣。點火之前與燃料預(yù)混合的空氣通常被稱為“一次空氣”，且用于在點火之后支持燃燒的空氣通常被稱為“二次空氣”。對于用煤或生物質(zhì)燃燒的鍋爐，由于一次空氣的壓力遠(yuǎn)高于二次空氣的壓力，因此， 一次空氣可以形成分開的流。包括一次空氣和二次空氣的燃燒空氣能夠通過使用交流換熱式空氣加熱器進行加熱或預(yù)熱。通常，一次空氣流和二次空氣流通過在諸如交流換熱式氣體空氣加熱器的氣體-空氣熱交換器中與煙道氣流熱交換而被加熱。然而，在常規(guī)的氣體-空氣熱交換器的布置中，煙道氣的熱容遠(yuǎn)大于空氣的熱容，這使得熱交換過程是低效的。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于在蒸汽產(chǎn)生過程中從來自蒸汽發(fā)生器的廢煙道氣進行熱回收的模塊，包括(a)煙道氣出口管道，其界定從蒸汽發(fā)生器的煙道氣出口到煙道氣管道第一接頭的煙道氣流動路徑；(b)第一煙道氣管道，其界定從第一接頭到第一空氣加熱器的第一煙道氣流動路徑；以及(c)第二煙道氣管道，其界定與第一煙道氣管道平行的從第一接頭到至少兩個過程液體省熱器的第二煙道氣流動路徑，過程液體省熱器包括至少一個高壓省熱器和至少一個低壓省熱器。通過使用包括至少一個高壓省熱器和至少一個低壓省熱器的過程液體省熱器，使煙道氣的熱容與第一空氣加熱器中流動的空氣的熱容和過程液體省熱器中的過程液體的熱容更好地匹配成為可能。后端溫度(backend temperature)可以顯著下降。這還降低了熱傳輸過程的有效能損失。整個蒸汽產(chǎn)生過程的效率將提高。第一空氣加熱器可以包括串聯(lián)、并聯(lián)或兩者的一個或多個第一空氣加熱器。第一空氣加熱器優(yōu)選地至少包括能夠加熱一個或多個空氣流的交流換熱式氣體空氣加熱器，諸如至少一個二次空氣流、至少一個一次空氣流或者兩者。這可包括多段交流換熱式空氣加熱器。交流換熱式空氣加熱器是用于從廢煙道氣進行熱回收的簡潔和高效的氣體-空氣熱交換器?？赏ㄟ^使用交流換熱式空氣加熱器最小化空氣加熱器的總重量和體積。在本發(fā)明的一個實施方式中，第一空氣加熱器至少包括優(yōu)選地用于在蒸汽產(chǎn)生過程中預(yù)期提供給諸如鍋爐的蒸汽發(fā)生器的二次空氣流的氣體二次空氣加熱器。通常，如本領(lǐng)域所知的，期望將二次空氣的溫度提高到適用于燃燒過程的溫度，該溫度可以大于200°C 或大于300°C。高壓過程液體省熱器和低壓過程液體省熱器中的每一個可以包括串聯(lián)、并聯(lián)或兩者的一個或多個省熱器。如下文中所述的本發(fā)明的實施方式可以適用于單個過程液體省熱器、多個過程液體省熱器中的每一個或者可以在多個過程液體省熱器中變化。根據(jù)本發(fā)明，熱回收模塊包括至少一個高壓省熱器和至少一個低壓省熱器。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知涉及蒸汽產(chǎn)生過程，尤其涉及諸如鍋爐的蒸汽發(fā)生器的術(shù)語“高壓”和“低壓”。通常，它們分別指來自進料泵的流上游和流下游的相對壓力?？梢砸砸粋€或多個流提供過程液體?？梢源?lián)、并聯(lián)或兩者提供多個過程液體流， 且任選地可以從單個源或相同或不同的多個源提供多個過程液體流。每個這樣的流的性質(zhì)和組成可以相同或不同?？梢栽谝粋€或多個過程液體回路中提供過程流，任選地分開的或連接的多個分開的回路，每個回路任選地還通過任何分開的一次空氣熱交換器，以便在蒸汽產(chǎn)生過程的任何一次空氣流與過程液體流之間交換熱。過程液體可以是可用于熱交換的任何液體或液體的組合，包括水、氨、醇、烴和類似物。優(yōu)選地，過程液體全部或基本是水，任選地包括一種或多種添加劑或本領(lǐng)域已知的其他少量成分。在本發(fā)明的另一實施方式中，過程液體是蒸汽發(fā)生器的給水。這樣的蒸汽發(fā)生器可以是鍋爐，任選地包括一個或多個鍋爐，且任選地包括本領(lǐng)域中已知的整體式蒸汽發(fā)生器省熱器。通過將給水用作過程液體，能夠?qū)釓膹U煙道氣直接傳輸?shù)浇o水，這可以最小化熱傳輸過程的有效能損失?？梢灾苯踊蜷g接地從將通過本發(fā)明的蒸汽產(chǎn)生過程的一個或多個蒸汽發(fā)生器處理的給水流提供這樣的給水。優(yōu)選地，這樣的給水流的一部分被提供為本發(fā)明的過程液體。 這樣的部分可以被提供為完全給水流，或者優(yōu)選地作為這樣的給水流的滑流，這樣的滑流通常是完全給水流的較小部分。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在蒸汽冷凝器與蒸汽發(fā)生器省熱器之間的蒸汽產(chǎn)生過程中的給水流提供給水。因此，本發(fā)明的模塊還可以包括一個或多個第一過程液體管道，其界定用于將過程液體從給水流引導(dǎo)到過程液體省熱器的一個或多個流動路徑。本發(fā)明的模塊還可以包括一個或多個第二過程液體管道，其界定用于將過程液體從過程液體省熱器引導(dǎo)到給水流的一個或多個流動路徑。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，煙道氣第一管道接頭包括一組配料擋板，以將使用的煙道氣分到第一煙道氣路徑和第二煙道氣路徑中，以便最好地匹配第二煙道氣路徑的熱容與第一空氣加熱器中的空氣流的熱容。本發(fā)明的模塊還可以包括(d)第三煙道氣管道，其界定從第一空氣加熱器到第二接頭的煙道氣流動路徑；(e)第四煙道氣管道，其界定從過程液體省熱器到第二接頭的煙道氣流動路徑； 以及
(f)第五煙道氣管道，其界定來自第二接頭的煙道氣流動路徑。在本發(fā)明的可能的第二方面中，第一空氣加熱器是二次空氣加熱器，且本發(fā)明還包括至少一個一次空氣加熱器，一次空氣加熱器包括至少一個過程液體熱交換器以在一次空氣流與過程液體之間交換熱。通過用過程液體而不是熱煙道氣流加熱一次空氣流，避免了一次空氣從交流換熱式氣體空氣加熱器泄漏的問題，并且能夠?qū)崿F(xiàn)熱交換的更強的控制。本文中使用的術(shù)語“一次空氣流”可以包括串聯(lián)、并聯(lián)或兩者的一個或多個一次空氣流。如下文中所述的本發(fā)明的實施方式可以采用單個一次空氣流、多個一次空氣流中的每一個或者可以在多個一次空氣流中變化。因此，雖然下文中依據(jù)單個一次空氣流描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。一次空氣流可以包括環(huán)境空氣、循環(huán)氣體或者其從0%延伸到100%的比例的任何組合，任選地添加諸如近似或純氧氣流的一種或多種另外的成分。一次空氣流的要求是至少部分地幫助燃料的制備和/或?qū)⑵漭斔偷秸羝l(fā)生器，以及任選地促進燃燒支持。在一次空氣流包括兩個或更多個一次空氣流時，每個一次空氣流可以包括相同或不同的特性和/或組成，包括但不限于流速、流量、溫度、壓力、氧含量和循環(huán)氣體含量。在一次空氣流包括兩個或更多個一次空氣流時，每個一次空氣流可以被相同地或不同地加熱，且由相同或不同數(shù)量的一次熱交換器加熱。在一次空氣流包括兩個或更多個一次空氣流時，在這樣的空氣流中的兩個或更多個在根據(jù)本發(fā)明加熱之后在計劃使用或目的之前、期間或之后可以組合。在一次空氣流包括兩個或更多個一次空氣流時，一次空氣流可以單獨地和/或以任何組合通過蒸汽發(fā)生器。在一個實施方式中，提供了多個一次空氣流，每個一次空氣流用于分開的燃料流的制備和/或?qū)⑵漭斔偷秸羝l(fā)生器，諸如同樣多的燃料粉碎機，每個燃料粉碎機將分開的燃料流送入到鍋爐。通過這種方式，能夠分別控制每個一次空氣流，提供了整體燃料的制備、將其輸送和供給到蒸汽發(fā)生器的更強的控制靈活性。該系統(tǒng)可以包括串聯(lián)、并聯(lián)或兩者的兩個或更多個一次熱交換器，提供與也是串聯(lián)、并聯(lián)或兩者的一個或多個一次空氣流的熱交換，以使它們的系統(tǒng)可以包括其任何組合的任何數(shù)量的一次空氣流和一次空氣熱交換器。在本發(fā)明的一個實施方式中，一次空氣熱交換器包括至少一個高壓熱交換器和至少一個低壓熱交換器。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知關(guān)于蒸汽產(chǎn)生過程，尤其涉及諸如鍋爐的蒸汽發(fā)生器和給料加熱/熱回收系統(tǒng)的術(shù)語“高壓”和“低壓”。可以以一個或多個流提供過程液體?？梢源?lián)、并聯(lián)或兩者提供多種過程液體流， 以及任選地，可以從單個源或多個源提供多種過程液體流。還任選地，可以一個或多個過程液體回路提供過程流，任選地是分開的或連接的多個分開的回路，每個回路任選地還通過分開的一次空氣熱交換器，以便在一次空氣流與過程液體流之間交換熱。每個過程液體流通過分開的一次空氣熱交換器。當(dāng)可以容易地控制過程液體的流動時，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠提供對一次空氣流的加熱的更好的控制。在一次空氣流用于蒸汽產(chǎn)生過程之前，無需向一次空氣流供給冷卻用空氣源來達(dá)到一次空氣流的正確溫度。優(yōu)選地，無需一次空氣流氣體-空氣加熱器。
在可能的實施方式中，一次空氣熱交換器包括至少一個高壓熱交換器和至少一個低壓熱交換器。已知術(shù)語“高壓”和“低壓”為分別針對進料泵的下游壓力或上游壓力。對于燃煤蒸汽發(fā)生器或鍋爐，煤通常在其用于鍋爐之前，在一個或多個磨粉機中被粉碎。根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式，一次空氣流在被一次空氣熱交換器加熱之后傳到一個或多個粉碎機，通常傳到兩個或更多個粉碎機。優(yōu)選地，將每個一次空氣流傳到相應(yīng)的粉碎機。優(yōu)選地，每和一次空氣流由分開的一次空氣熱交換器單獨地加熱。本發(fā)明的模塊可以作為蒸汽產(chǎn)生過程的一部分整體提供，或者通過安裝(諸如改裝)在諸如鍋爐的現(xiàn)有蒸汽發(fā)生器排出的煙道氣的路徑中來添加到現(xiàn)有的蒸汽產(chǎn)生過程。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，其包括諸如鍋爐的蒸汽發(fā)生器以及如本文中定義的煙道氣熱回收模塊。蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)優(yōu)選地涉及如本文中所述的一個或多個蒸汽產(chǎn)生過程。蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于將過程液體從蒸汽發(fā)生器給水流引導(dǎo)到過程液體省熱器的一個或多個第一流動路徑以及用于將過程液體從過程液體省熱器引導(dǎo)到蒸汽發(fā)生器給水流的一個或多個第二流動路徑。本發(fā)明的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)還可以包括(d)第三煙道氣管道，其界定從第一空氣加熱器到第二接頭的煙道氣流動路徑；(e)第四煙道氣管道，其界定從過程液體省熱器到第二接頭的煙道氣流動路徑；(f)第五煙道氣管道，其界定來自第二接頭的煙道氣流動路徑；以及(g)下游過程流體熱交換器，其在第五管道的路徑中。下游過程流體熱交換器可用于直接或間接地將熱提供給蒸汽產(chǎn)生過程中的一個或多個流，特別是為了其建議的用途需要比環(huán)境溫度更高溫度的一個或多個進入空氣流。 這樣的進入空氣流可以包括一次空氣流、二次空氣流或兩者，或者是分開的流或者是合并流，諸如在它們分為一次空氣流和二次空氣流之前。這可以提供煙道氣的另外的熱回收，確保蒸汽產(chǎn)生過程中的可用能量的更高的熱利用率和更高的效率。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種包括從蒸汽發(fā)生器中的廢煙道氣進行熱回收的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生器包括根據(jù)本發(fā)明的一個方面的熱回收模塊，該熱回收模塊被布置成加熱下游過程流體以加熱以下之一蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的任何或一次空氣流、任何或二次空氣流或兩者。因此，本發(fā)明能夠提供一種蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，該蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)在蒸汽產(chǎn)生過程中從蒸汽發(fā)生器的廢煙道氣進行熱回收，該蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)包括(a)煙道氣出口管道，其界定從蒸汽發(fā)生器的煙道氣出口到煙道氣管道第一接頭的煙道氣流動路徑；(b)第一煙道氣管道，其界定從第一接頭到第一空氣加熱器的第一煙道氣流動路徑；(c)第二煙道氣管道，其界定與第一煙道氣管道平行的從第一接頭到至少一個低壓過程液體省熱器和至少一個高壓過程液體省熱器的第二煙道氣流動路徑；(d)第三煙道氣管道，其界定從第一空氣加熱器到第二接頭的煙道氣流動路徑；
(e)第四煙道氣管道，其界定從過程液體省熱器到第二接頭的煙道氣流動路徑；(f)第五煙道氣管道，其界定來自第二接頭的煙道氣流動路徑；以及(g)下游過程液體熱交換器，其在第五管道的路徑中，加熱下游過程流體以加熱以下之一蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的任何或一次空氣流、任何或二次空氣流或兩者。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于從蒸汽發(fā)生器的廢煙道氣回收熱的熱回收方法，該方法包括以下步驟(i)將從蒸汽發(fā)生器排出的煙道氣分為兩個流；(ii)將第一流供給到第一空氣加熱器中；(iii)將第二流供給到包括至少一個低壓過程液體省熱器和至少一個高壓過程液體省熱器的至少兩個過程液體省熱器中。熱回收方法優(yōu)選地使用如本文中定義的熱回收模塊。在熱回收方法中，第一空氣加熱器優(yōu)選地是交流換熱式氣體空氣加熱器。優(yōu)選地，第一空氣加熱器是二次空氣加熱器，且該方法包括另外的步驟使過程液體通過一個或多個一次空氣熱交換器，以便在一次空氣熱交換器中將來自過程液體的熱交換到一次空氣流。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明加熱一次空氣流的方法包括使用上文中所述的系統(tǒng)的實施方式加熱一次空氣流。熱回收方法還可以包括以下步驟在第一空氣加熱器和過程液體省熱器之后合并第一流和第二流以形成合并流，隨后與以下中的一種進行直接或間接的熱交換一次空氣流、二次空氣流或兩者。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的用于從蒸汽發(fā)生器的廢煙道氣回收熱的方法包括使用如上文所定義的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種用于修改具有供給一個或多個空氣加熱器的煙道氣廢氣流的蒸汽發(fā)生器的熱回收系統(tǒng)的方法，該方法包括提供與空氣加熱器流動地平行的至少一個低壓過程液體省熱器和至少一個高壓過程液體省熱器。本發(fā)明的第五方面具體包括一種現(xiàn)有設(shè)備售后改進的方法。本發(fā)明尤其適合于改裝。很多熱發(fā)電廠遭受高的后端溫度(即，空氣加熱器出口處的高煙道氣溫度)，尤其是當(dāng)燃料濕度顯著變化時。幾乎所有熱發(fā)電廠在夏季都以高的后端溫度操作。通過與空氣加熱器并聯(lián)增加具有合理尺寸的滑流省熱器，可以在不改變?nèi)魏伟嘿F的主要設(shè)備例如FDF、IDF、 AH SAH等下進行改進。鍋爐廢煙道氣的熱容將與燃燒空氣和省熱器中的滑流供給流的熱容更好地匹配。后端溫度將顯著下降并且熱傳輸過程的有效能損失將減少。因此，提高了循環(huán)效率?？梢詫哂谢驔]有蒸汽/水空氣加熱器的設(shè)備執(zhí)行改裝。蒸汽或水空氣加熱器被安裝在大多數(shù)現(xiàn)有設(shè)備中。它們是用于在空氣流進入氣體空氣加熱器之前預(yù)熱空氣流的熱交換器。有了蒸汽/水空氣加熱器和相對較大的省熱器的支持，后端溫度可以進一步下降以提高鍋爐熱效率。因此，本方法優(yōu)選地包括將根據(jù)本發(fā)明的第一方面的模塊改裝到具有供給一個或多個空氣加熱器的煙道氣廢氣流的蒸汽發(fā)生器的熱回收系統(tǒng)。在還另外的方面中，本發(fā)明包括具有供應(yīng)一個或多個空氣加熱器的煙道氣廢氣流的蒸汽發(fā)生器的熱回收系統(tǒng)，該熱回收系統(tǒng)具有這樣的改裝模塊。
本發(fā)明包括本文中所述的本發(fā)明的各個實施方式和方面的所有組合。應(yīng)理解，本發(fā)明的任何和全部實施方式可以結(jié)合任何其他實施方式來描述本發(fā)明的另外的實施方式。 并且，一個實施方式的任何元件可以與任何其他實施方式的任何和所有其他元件組合以描述另外的實施方式?，F(xiàn)在僅作為示例并參照附圖描述本發(fā)明的實施方式，附圖中

圖1包括在蒸汽產(chǎn)生過程中根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的熱回收模塊的第一方案；圖2包括在擴展的蒸汽產(chǎn)生過程中的圖1中所示的第一方案；以及圖3包括圖1的熱回收模塊和根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)。為了該說明書的目的，單個參考數(shù)字將被指定到線以及該線中攜帶的流。參考附圖，圖1示出了蒸汽產(chǎn)生過程中使用的熱回收模塊的第一方案A。對于第一方案A，蒸汽產(chǎn)生過程包括作為鍋爐4的蒸汽發(fā)生器。鍋爐4可以包括用于多個流的通道的多個入口和出口，多個流具體地為進入鍋爐中的給水流2以及從鍋爐流出的流。為了簡明起見，圖1中未示出這些入口和出口及流中的大多數(shù)。鍋爐4中的燃燒過程產(chǎn)生廢煙道氣，在經(jīng)由煙道氣出口 13到煙道氣出口管道14 離開鍋爐4中的內(nèi)部省熱器之前，廢煙道氣在鍋爐4中溫度降低以產(chǎn)生蒸汽。煙道氣出口管道14通過煙道氣管道第一接頭16，煙道氣管道第一接頭16包括一組配料擋板，以便將使用的煙道氣分到第一煙道氣管道18中的第一煙道氣路徑和第二煙道氣管道20中的第二煙道氣路徑中。第一煙道氣管道18將其煙道氣傳到第一空氣加熱器，在圖1的第一方案A中，第一空氣加熱器是交流換熱式氣體空氣加熱器，以便加熱能夠從其通過的一個或多個空氣流。例如，第一空氣加熱器可以是二次空氣預(yù)熱器，例如交流換熱式氣體二次空氣加熱器 22。在二次空氣加熱器22中，煙道氣的熱能以本領(lǐng)域已知的方式與二次空氣流M交換，以便從合適的出口將冷卻煙道氣提供給第三煙道氣管道26 (界定從二次空氣加熱器22到第二接頭觀的煙道氣流動路徑)中，并且將能夠直接或間接地通過的熱二次空氣流30提供給鍋爐4，以供以本領(lǐng)域已知的方式用于鍋爐4中的燃料的燃燒。另外地和/或任選地，圖1中的第一空氣加熱器可向圖1中由線2 示出的一個或多個其他空氣流提供熱。這可以包括可用于燃煤鍋爐的一個或多個一次空氣流。因此， 第一空氣加熱器可以是多部分空氣加熱器以加熱一次空氣和二次空氣兩者。任選地，燃燒空氣可以在空氣加熱器的出口處被分流為一次空氣流和二次空氣流?？梢园惭b熱一次空氣風(fēng)扇以提高一次空氣壓力。第二煙道氣管道20中的煙道氣界定與第一煙道氣管道18平行的從第一接頭16 到一個或多個過程液體省熱器的第二煙道氣流動路徑。在圖1的第一方案A中，示出高壓 (過程液體)省熱器32，隨后是串聯(lián)的低壓(過程液體)省熱器34。高壓省熱器32和低壓省熱器34能夠交換來自鍋爐4的煙道氣與一個或多個過程液體的熱。在圖1的第一方案A所示的本發(fā)明的實例中，高壓省熱器32設(shè)置有作為第一過程液體流36的過程液體。第一過程液體流36的過程液體可以是適用于蒸汽產(chǎn)生過程中的任何合適的液體。優(yōu)選地，第一過程液體流36的過程液體是隨后通過蒸汽產(chǎn)生過程的蒸汽發(fā)生器(為燃煤鍋爐4)處理的主要給水流2的滑流。這在下文中參照圖2更詳細(xì)地描述。
第一過程液體流36能夠從第二煙道氣管道20中的煙道氣提取熱，以便提供較熱的第一過程液體流38和較冷的煙道氣流40，較冷的煙道氣流40經(jīng)由合適的入口進入低壓省熱器；34。通過相似的方式，較冷的煙道氣流40能夠向經(jīng)由合適的入口進入低壓省熱器34 的第二過程液體流42提供熱，以便經(jīng)由合適的出口提供較熱的第二過程液體流44和另外的較冷的煙道氣流，該另外的較冷的煙道氣流能夠沿界定煙道氣從低壓省熱器34到第二接頭觀的第四煙道氣管道46通過。從第二接頭觀，存在界定來自第二接頭觀的煙道氣流動路徑的第五煙道氣管道 48。本發(fā)明的一個特征是對煙道氣出口管道14中的煙道氣在第一煙道氣管道18與第二煙道氣管道20之間的分配的合適的控制，以便最好地匹配第一煙道氣路徑和第二煙道氣路徑中的煙道氣的熱容與第一空氣加熱器和過程液體省熱器中的空氣流的熱容，第一空氣加熱器是圖1的第一方案A中的交流換熱式氣體二次空氣加熱器22，且過程液體省熱器是圖1的第一方案A中的高壓省熱器32和低壓省熱器34。通過這種方式，可以通過最小化用于從來自鍋爐4的廢煙道氣回收熱的具有最小LMTD(Log Mean Temperature Difference，對數(shù)平均溫差)的熱傳輸過程的有效能損失來實現(xiàn)提高的循環(huán)效率。在蒸汽發(fā)生器的廢煙道氣的至少一部分的路徑中使用諸如過程液體省熱器中的水而不是氣體-空氣熱交換器中的空氣提供了顯著的優(yōu)勢。這些包括例如圍繞回路輸送過程液體，即便是使用小管道時這也能夠以最小的距離壓力損失執(zhí)行。另一優(yōu)勢是通過謹(jǐn)慎地選擇并控制水流以及第一空氣加熱器和過程液體省熱器中的溫差，能夠優(yōu)化過程液體的熱交換(且從而最小化LMTD)。此外，由于諸如水的液體的比熱容遠(yuǎn)高于諸如空氣的氣體的比熱容，因此可以顯著降低諸如水的過程液體的流量，同時仍從煙道氣流提供相同的熱交換量。具體地，通過直接將熱傳輸?shù)浇o水并且謹(jǐn)慎地選擇用于提供所使用的給水和滑流的第一過程液體流36和第二過程液體流42的流量和分接點(tap point)，將給水用作圖1 的第一方案A中的過程液體省熱器的過程液體提高了煙道氣的熱能的使用效率。以上所述的方案特別適合于改裝到現(xiàn)有設(shè)備上。當(dāng)夏季燃燒低濕度煤時，可以制定滑流省熱器的尺寸以便根據(jù)燃料硫磺含量實現(xiàn)最低后端溫度。氣體擋板可以被安裝在旁通氣體管道上。當(dāng)燃燒高濕度煤和/或冬季時， 將減少旁通氣體，以便能夠根據(jù)燃料硫磺含量而不考慮燃料濕度和環(huán)境溫度來維持最低后端溫度O借助于更大的滑流省熱器和蒸汽或水空氣加熱器的支持，更多的煙道氣可以被旁通到滑流省熱器，以便進一步降低氣體空氣加熱器的后端溫度，同時將AH冷端金屬溫度維持在高于某個值以防止由酸冷凝物導(dǎo)致的腐蝕。低溫渦輪放出蒸汽或給水用于在水/蒸汽空氣加熱器中加熱燃燒空氣?？梢圆贾脤⒏邏哄仩t給水和低壓鍋爐給水用作冷卻介質(zhì)的一個或兩個滑流省熱器。應(yīng)該謹(jǐn)慎地選擇滑流省熱器和蒸汽/水空氣加熱器的冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)的流量和溫度，以便確保最高效率的能量回收以及成本效率。鍋爐效率對后端煙道氣溫度非常敏感。以上改裝的優(yōu)點是非常顯著的。然而，通過引入滑流省熱器，將會減少渦輪放出蒸汽的量。借助于水/蒸汽空氣加熱器的采用，將折衷放出蒸汽降低的部分?；魇崞鳟a(chǎn)生的渦輪熱耗的負(fù)面影響可以部分通過水/蒸汽空氣加熱器的采用來補償。通常，總設(shè)備效率的提高仍非常顯著。不需要修改諸如FDF、IDF, AH等的現(xiàn)有主要設(shè)備。主要成本將是另外的滑流省熱器。在制定滑流省熱器的尺寸上有靈活性?？梢钥紤]諸如預(yù)算、燃料價格和設(shè)備的操作條件的參數(shù)而優(yōu)化制定尺寸。圖2示出了具有使用燃煤鍋爐的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的另外的細(xì)節(jié)尤其是一次空氣流和給水流的另外的細(xì)節(jié)的圖1的第一方案A。作為煤流6供給圖2中的鍋爐4的煤。通常在一個或多個粉碎機8中，通常4至6 個粉碎機中粉碎煤流6，以便作為粉碎煤流10提供給鍋爐4。一次空氣流被提供給一個或多個粉碎機8。在圖2中所示的一次空氣流12的路徑中，示出第一低壓熱交換器50，第一低壓熱交換器50能夠在第一加熱流52與一次空氣流12之間交換熱，以便經(jīng)由合適的出口提供較熱的一次空氣流1 和較冷的第一加熱流54。較熱的一次空氣流1 進入高壓一次空氣熱交換器55，以便由第二加熱流56進一步加熱。高壓一次空氣熱交換器55通過合適的出口提供能夠轉(zhuǎn)到一個或多個粉碎機8的進一步加熱的一次空氣流12b以及較冷的第二加熱流 58。第一加熱流52和第二加熱流56可以從相同或分開的源提供，且可以作為相同的或分開的回路的一部分而提供。例如，可以從除氣器釋放流提供第一加熱流52，且可以從給水滑流提供第二加熱流，例如在高壓給水加熱器之后。在本發(fā)明的非限制性的實例中，可以作為第一過程液體流36和第二過程液體流43的至少一部分且任選地作為全部第一過程液體流36和第二過程液體流43直接或間接地提供較冷的第一加熱流M和第二加熱流58。圖2還示出了更詳細(xì)的給水流2，給水流2在合適的第一給水接頭62具有第一滑流60，例如在本領(lǐng)域中已知的給水加熱器中的一個或多個中或其一部分。使用任何合適的分離度，第一滑流60可用于直接或間接地為第二過程液體流42提供過程液體，同時剩余的給水流64跟隨第一給水接頭62。圖2示出了較熱的第二過程液體流44作為進入剩余的給水流64的第一返回流66 的返回。重新組合的給水流68可以經(jīng)歷諸如加熱、加壓或兩者的一個或多個過程以提供經(jīng)處理的給水流70，可以以與上文中所述的第一給水接頭62相同的方式經(jīng)由第二給水接頭 74從經(jīng)處理的給水流70提供第二給水滑流72。通過以上所述的相同的方式，使用任何合適的分離度，第二滑流72可以用于直接或間接地為第一過程液體流36提供過程液體，且剩余的給水流76跟隨第二給水接頭74。 圖2示出了較熱的第一過程液體流38作為進入剩余的給水流76的第二返回流78返回。然后，重新合并的給水流80可以直接或間接地進入鍋爐4。圖2示出了用于從給水流2提供第一過程液體流36和第二過程液體流42的合適的布置，以及用于使用第一加熱流56和第二加熱流52來向一次空氣流12提供加熱的合適的布置，任選地連同用于過程液體省熱器的管道和回路。圖3示出了結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的另一蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的圖1和圖2的方案。
在圖3中，來自第二接頭28的第五煙道氣管道48中的煙道氣通過靜電沉淀器 (ESP) 82和誘導(dǎo)通風(fēng)機84，然后經(jīng)由合適的入口進入第五管道48的路徑中的下游過程流體熱交換器86。下游過程流體熱交換器86能夠從具有第一過程回路100中的下游過程流體的煙道氣提取任何剩余可用的熱能。第一過程回路100包括經(jīng)由合適的入口進入下游過程流體熱交換器86的至少第一下游過程流體管道102中的過程液體，以經(jīng)由合適的出口在第二流體管道104中提供較熱的下游過程流體流104。在第一回路接頭106，較熱的下游過程流體流104可以由合適的控制器在二次空氣加熱流108與一次空氣加熱流110之間分割0-100%之間的任何值。二次空氣加熱流108經(jīng)由合適的入口進入二次空氣預(yù)熱交換器112以提供與初始二次空氣流90的熱交換，以便通過交流換熱式氣體二次空氣加熱器22在二次空氣流M的后續(xù)加熱之前為二次空氣提供某種預(yù)熱。類似地，一次空氣加熱流110能夠在一次空氣預(yù)加熱交換器114中為初始一次空氣流92提供某種預(yù)熱(在通過一次空氣風(fēng)扇94之后)，以提供隨后通過如以上所述的第一空氣加熱交換器50和第二空氣加熱交換器55加熱的一次空氣流12。下游過程流體回路100的下游過程流體可以是任何合適的液體、氣體或這些的組合，通常處于低壓且通常通過回路100中的一個或多個合適的循環(huán)泵循環(huán)。一次空氣預(yù)熱交換器112和二次空氣預(yù)熱交換器114分別提供較冷的返回流116、 118，較冷的返回流116、118能夠被重新合并以在第一上游過程流體管道102中提供過程流體。下游過程流體熱交換器86提供較冷的煙道氣流88。初始的一次空氣流92和二次空氣流90能夠在被合適的控制器分開之前從單個空氣源流94提供。在第一備選方案中，第二流體管道104中的較熱下游過程流體流104通過單個空氣源流94上的熱交換器，以便在一次空氣和二次空氣分開之前加熱它們。下游過程流體回路100增加了煙道氣中的可用熱能的使用，以給一次空氣和二次空氣提供一些預(yù)熱，以便最大化圖3中所示的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)的效率。
權(quán)利要求
1.一種用于在蒸汽產(chǎn)生過程中從蒸汽發(fā)生器的廢煙道氣進行熱回收的模塊，包括(a)煙道氣出口管道，其界定從蒸汽發(fā)生器的煙道氣出口到煙道氣管道第一接頭的煙道氣流動路徑；(b)第一煙道氣管道，其界定從所述第一接頭到第一空氣加熱器的第一煙道氣流動路徑；以及(c)第二煙道氣管道，其界定與所述第一煙道氣管道平行的從所述第一接頭到至少兩個過程液體省熱器的第二煙道氣流動路徑，所述至少兩個過程液體省熱器包括至少一個高壓省熱器和至少一個低壓省熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述第一空氣加熱器至少包括交流換熱式氣體空氣加熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊，其中，所述第一空氣加熱器至少包括交流換熱式氣體二次空氣加熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊，還包括至少一個一次空氣加熱器，所述一次空氣加熱器包括至少一個過程液體熱交換器以在所述一次空氣流與所述過程液體之間交換熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的模塊，其中，所述過程液體是水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊，其中，所述過程液體是蒸汽發(fā)生器的給水。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊，其中，所述過程液體是將通過所述蒸汽產(chǎn)生過程的所述蒸汽發(fā)生器處理的所述給水流的一個或多個滑流。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的模塊，包括一個或多個第一過程液體管道，所述一個或多個第一過程液體管道界定用于將過程液體從給水流引導(dǎo)到所述過程液體省熱器的一個或多個流動路徑。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的模塊，包括一個或多個第二過程液體管道，所述一個或多個第二過程液體管道界定用于將過程液體從所述過程液體省熱器引導(dǎo)到給水流的一個或多個流動路徑。
10.一種蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，包括諸如鍋爐的蒸汽發(fā)生器和根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的煙道氣熱回收模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，包括用于將過程液體從蒸汽發(fā)生器給水流引導(dǎo)到所述過程液體省熱器的一個或多個第一流動路徑以及用于將過程液體從所述過程液體省熱器引導(dǎo)到所述蒸汽發(fā)生器給水流的一個或多個第二流動路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，還包括(d)第三煙道氣管道，其界定從所述第一空氣加熱器到第二接頭的煙道氣流動路徑；(e)第四煙道氣管道，其界定從所述過程液體省熱器到第二接頭的煙道氣流動路徑；(f)第五煙道氣管道，其界定來自所述第二接頭的煙道氣流動路徑；以及(g)下游過程流體熱交換器，其在所述第五管道的所述路徑中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng)，還包括使用所述下游過程流體熱交換器來將熱提供給以下之一所述一次空氣流、所述二次空氣流或兩者。
14.一種用于從蒸汽發(fā)生器的廢煙道氣回收熱的熱回收方法，包括以下步驟(i)將從蒸汽發(fā)生器排出的煙道氣分為兩個流；( )將第一流供給到第一空氣加熱器中；(iii)將第二流供給到包括至少兩個過程液體省熱器中，至少一個高壓省熱器和至少一個低壓省熱器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，使用權(quán)利要求1至9中任一項所定義的模塊。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一空氣加熱器至少包括交流換熱式空氣加熱器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項所述的方法，還包括以下步驟在所述第一空氣加熱器和所述過程液體省熱器之后合并所述第一流和所述第二流以形成合并流，所述合并流隨后與以下中的一種進行熱交換所述一次空氣流、所述二次空氣流或兩者。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17中任一項所述的方法，其中，所述第一空氣加熱器是二次空氣加熱器，且所述方法包括另外的步驟使過程液體通過一個或多個一次空氣熱交換器以在所述一次空氣熱交換器中將熱從所述過程液體交換到所述一次空氣流。
19.一種改進具有供給一個或多個空氣加熱器的一次煙道氣廢氣流的蒸汽發(fā)生器的熱回收系統(tǒng)的方法，所述方法包括提供與所述空氣加熱器流動地平行的至少一個高壓過程液體省熱器和至少一個低壓過程液體省熱器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，作為改良現(xiàn)有設(shè)備以便改裝權(quán)利要求1至9中任一項所定義的模塊的方法執(zhí)行。
全文摘要
描述了一種用于從蒸汽發(fā)生器中的廢煙道氣進行熱回收的模塊，該模塊包括煙道氣出口管道，其界定從蒸汽發(fā)生器的煙道氣出口到煙道氣管道接頭的煙道氣流動路徑；第一煙道氣管道，其界定從接頭到第一空氣加熱器的煙道氣流動路徑；第二煙道氣管道，其界定從接頭到至少一個高壓過程液體省熱器和至少一個低壓過程液體省熱器的煙道氣流動路徑。還描述了一種使用該模塊的蒸汽發(fā)生器、一種實現(xiàn)在這樣的模塊中體現(xiàn)的流動原理的方法以及尤其是通過改裝將這樣的模塊并入蒸汽發(fā)生器中的方法。
文檔編號F22D1/36GK102460012SQ201080033355
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者李猛, 超輝·陳, 邁克爾·史密斯 申請人:斗山動力系統(tǒng)有限公司