專利名稱:用于超臨界壓力鍋爐中的鍋爐廢氣溫度控制的節(jié)約器水再循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本文中的公開是系統(tǒng)的大概描述,該系統(tǒng)可應(yīng)用于現(xiàn)有超臨界壓力鍋爐,由此加熱鍋爐水冷壁出口流體的一部分再循環(huán)回到節(jié)約器的入口。更特別地,本公開涉及為了在超臨界鍋爐中的節(jié)約器的出口處在較低鍋爐載荷下保持較高廢氣溫度的流體再循環(huán)系統(tǒng)和操作節(jié)約器再循環(huán)系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù):
鍋爐典型地為閉合高壓系統(tǒng),其由許多相互連接的集管、管道和管限定并且包含可在受控制狀態(tài)下加熱的流體。當(dāng)流體加熱到某一溫度時(shí),流體吸收能量。接著,該流體可用于提供功,或它可用作熱源。用于加熱鍋爐中的流體的燃料在鍋爐的熔爐部分中燃燒。在將水用作包含在其中的流體的鍋爐中,水冷壁定位在熔爐周圍并且包含流體流動穿過其中的管。典型地脫氣的流體首先供給到節(jié)約器的管,并且接著供給到水冷壁中的管。節(jié)約器接收供給水和補(bǔ)充水,該補(bǔ)充水取代由產(chǎn)生的蒸汽造成的損失。節(jié)約器從由燃料在熔爐中的燃燒產(chǎn)生的煙氣吸收熱,并且將熱傳送到供給水和補(bǔ)充水。在超臨界熔爐中,來自節(jié)約器的流體當(dāng)它穿過水冷壁中的管時(shí)轉(zhuǎn)化成蒸汽。蒸汽可在過程中被直接使用(以產(chǎn)生功或作為熱源)。如果在過程中不被直接使用,蒸汽可傳遞至過熱器,其中,蒸汽被進(jìn)一步加熱。過熱蒸汽提高過熱蒸汽供應(yīng)到其中的蒸汽渦輪的效率。典型地,當(dāng)鍋爐以減小的蒸汽流操作時(shí),離開節(jié)約器的鍋爐煙氣的溫度是較低的。在鍋爐以煙氣排氣裝置(flue gas exhaust)處的選擇催化還原(SCR)系統(tǒng)操作的實(shí)例中,催化劑的反應(yīng)性取決于進(jìn)入催化劑反應(yīng)器的煙氣溫度。因此,低于閾值的煙氣溫度的下降導(dǎo)致催化劑更加不具有反應(yīng)性。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本文中描述的一個方面,提供鍋爐中的流體再循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括流動控制閥配置,其定位成接收來自系統(tǒng)的入口的流體流。系統(tǒng)還包括節(jié)約器入口混合裝置,其定位成從流動控制閥配置和供給水脈流接收流體流。在一個實(shí)施例中,供給水脈流相對于來自流動控制閥配置的流體的溫度在溫度方面是較冷的。來自節(jié)約器入口混合裝置的出口脈流允許進(jìn)入節(jié)約器的流體流的溫度被控制。另外,離開節(jié)約器的煙氣的溫度增大到最佳值并保持在最佳值處。根據(jù)本文中的另一個方面,提供位于鍋爐中的節(jié)約器上游的節(jié)約器入口混合裝置。該裝置包括噴灑器組件,到過熱器的流體流的至少一部分接收穿過該噴灑器組件;入口,來自供給脈流的流體流接收穿過該入口 ;用于混合流體的出口過濾器;和消波器組件,來自節(jié)約器入口混合裝置的出口脈流引導(dǎo)穿過該消波器組件。出口脈流包括穿過噴灑器組件的流體流和來自供給水脈流的流體流的組合。根據(jù)又一個方面,使離開鍋爐中的節(jié)約器的煙氣的溫度增大的方法包括接收來自從熔爐到過熱器的流體脈流的流體流的至少一部分;使接收的流體流的至少一部分與供給水脈流組合;和將組合的接收的流體流和供給水脈流引導(dǎo)到節(jié)約器。到節(jié)約器的組合的接收的流體流和供給水脈流的溫度控制成減少節(jié)約器中的熱吸收,由此增大離開節(jié)約器的煙氣的溫度和使煙氣流動穿過其中的選擇催化反應(yīng)器能夠在最佳設(shè)計(jì)溫度處操作。
現(xiàn)在參照附圖,其示出示范實(shí)施例,并且其中,相似的元件被相似地標(biāo)記
圖I是節(jié)約器水再循環(huán)系統(tǒng)可使用在其中的超臨界壓力鍋爐的示意 圖2是節(jié)約器水再循環(huán)系統(tǒng)和往返于節(jié)約器水再循環(huán)系統(tǒng)的供給脈流的示意 圖3是用于與節(jié)約器水再循環(huán)系統(tǒng)一起使用的節(jié)約器入口混合裝置的正視圖;和 圖4是圖3的節(jié)約器入口混合裝置的俯視圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1,節(jié)約器水再循環(huán)系統(tǒng)使用在其中的鍋爐的一個示范實(shí)施例大體以附圖標(biāo)記10表示。在一個實(shí)施例中,鍋爐10是超臨界壓力鍋爐。燃料在鍋爐10中燃燒,并且其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能并且用于加熱鍋爐內(nèi)的液體以產(chǎn)生可用于驅(qū)動渦輪等的蒸氣。液體在下文中被稱為水,并且蒸氣在下文中被稱為蒸汽。在鍋爐10中,燃料和氧化劑引入到具有水冷壁14的熔爐12中。在燃料的燃燒之后,煙氣16被產(chǎn)生并且引導(dǎo)到過熱器20,穿過節(jié)約器22,并且進(jìn)入選擇催化還原(SCR)系統(tǒng)24(在下文中“SCR24”)。為了產(chǎn)生以附圖標(biāo)記28表示的蒸汽,供給水經(jīng)由節(jié)約器水再循環(huán)系統(tǒng)30(在下文中“再循環(huán)系統(tǒng)30”)供給到節(jié)約器22。來自再循環(huán)系統(tǒng)30的水脈流34引導(dǎo)到節(jié)約器22。熱從煙氣16傳送到穿過節(jié)約器的水脈流。接著,來自節(jié)約器22的水脈流36在作為脈流37引導(dǎo)到過熱器20之前穿過水冷壁14。再循環(huán)流體流38在穿過水冷壁之后從脈流37獲得,并且供給回到再循環(huán)系統(tǒng)30。通過這樣做,進(jìn)入節(jié)約器22的水的溫度以受控制的方式增大。這通過減小節(jié)約器中的煙氣和水之間的溫度差而減少節(jié)約器熱吸收。這導(dǎo)致離開節(jié)約器22的煙氣16的溫度增大?,F(xiàn)在參照圖2,再循環(huán)系統(tǒng)30接收兩個分開的脈流,即,供給水脈流40和再循環(huán)流體流38。在接收供給水脈流40時(shí),供給水脈流通過啟動水脈流供給,該啟動水脈流從啟動閥的出口或從主要供給水閥接收,該啟動閥在低供給水流的狀態(tài)期間供應(yīng)供給水。離開再循環(huán)系統(tǒng)30的水脈流34引導(dǎo)到節(jié)約器22。如上所述,接著,水脈流36離開節(jié)約器。
來自在止回閥46和鍋爐混合室48之間的加溫管線44的最小流體流使管道保持在一致溫度處。如所示,再循環(huán)系統(tǒng)30包括再循環(huán)止回閥46,再循環(huán)流體流38接收穿過再循環(huán)止回閥46 ;流動控制閥配置50,其接收再循環(huán)流體流38 ;節(jié)約器入口混合裝置54,其接收供給水流和穿過流動控制閥配置50的再循環(huán)流;和再循環(huán)泵/閥配置56,其接收來自節(jié)約器入口混合裝置54的出口流體脈流。組合的供給水脈流40和啟動脈流經(jīng)由節(jié)約器入口混合裝置54接收到再循環(huán)系統(tǒng)30中。
在示出的實(shí)施例中,流動控制閥配置50包括氣動或馬達(dá)致動溫度控制閥60,其可利用位于其上游和下游的閘門閥62隔離。氣動或馬達(dá)致動溫度控制閥60和相鄰地安置的閘門閥62可經(jīng)由旁通管線64與旁通球閥65旁通。穿過流動控制閥配置50的流體流接收到節(jié)約器入口混合裝置54中。來自節(jié)約器入口混合裝置54的流體流接收到再循環(huán)泵/閥配置56中,再循環(huán)泵/閥配置56包括一個或多個再循環(huán)泵70。(多個)泵70的操作使節(jié)約器入口混合裝置54中的流體的壓力降低。然而,再循環(huán)系統(tǒng)30在該方面不受限制,因?yàn)楣?jié)約器入口混合裝置54中的壓力可通過使附加的泵串聯(lián)地定位在節(jié)約器22的入口處而附加地降低。在示出的再循環(huán)泵/閥配置56中,閘門閥71隔離流體到泵中的流動,并且截止止回閥73防止穿過泵70的回流。泵70的出口脈流是流體脈流34。旁通管線72可用于繞過再循環(huán)泵/閥配置56引導(dǎo)所有流或一部分流。旁通管線72包括旁通截止止回閥74。在使供給水和來自流動控制閥配置50的再循環(huán)流體組合時(shí),進(jìn)入節(jié)約器22的流體混合物的溫度被控制(增大)。這通過減小節(jié)約器22中的煙氣和水之間的溫度差而減少節(jié)約器熱吸收。結(jié)果是節(jié)約器廢氣溫度(煙氣16)的增大。再循環(huán)系統(tǒng)30由此允許以減小的鍋爐蒸汽流保持與現(xiàn)有技術(shù)鍋爐相比更高的節(jié)約器廢氣溫度(即,節(jié)約器出口處的溫度)。通過控制再循環(huán)流體流38的量,進(jìn)入SCR24的氣體溫度在低載荷操作期間增大。這使SCR24能夠以較低載荷保持處于運(yùn)行中。此外,再循環(huán)系統(tǒng)30可改裝到現(xiàn)有超臨界鍋爐,由此與現(xiàn)有技術(shù)氣體旁通系統(tǒng)相比,允許較多可預(yù)知SCR入口氣體溫度分層(stratification)和較少SCR混合裝備。現(xiàn)在參照圖3和圖4,節(jié)約器入口混合裝置54包括噴灑器組件82安裝在其中的外殼80,噴灑器組件82的上區(qū)段通過入口 86接收來自流動控制閥配置50的再循環(huán)流體流38。因?yàn)樵傺h(huán)流體流38來自從水冷壁14和外水冷壁到過熱器20的脈流37,所以該脈流中的流體在鍋爐11的操作期間處于非常高的溫度。當(dāng)引導(dǎo)到噴灑器組件82中時(shí),再循環(huán)流體噴灑或另外散布在外殼80內(nèi)以與進(jìn)入供給水混合。噴灑器組件包括具有在其中的多個孔、狹縫或其他的開口 92的柱形部件90。穿過入口 86的流的壓頭(可以是相當(dāng)大的)通過開口 92將來自柱形部件90的內(nèi)部的流體噴灑到在柱形部件外部且被外殼80的內(nèi)壁圍封的區(qū)域。供給水脈流40(與啟動水脈流組合)還經(jīng)由兩個或更多個供給水入口 88接收到外殼80中。噴灑器組件82的下區(qū)段是用于混合流體的泵保護(hù)過濾器,該混合流體排放到出口 94中,出口 94包括消波器組件84安裝在其下方的下降管噴嘴。消波器組件84包括縱向地配置在導(dǎo)管98中的多個隔板96。隔板96定尺寸和安置成破壞任何流體側(cè)傳播波和在平行于導(dǎo)管98延伸的方向的流動管線上引導(dǎo)來自外殼80的流動,由此消除由緊密接近氣穴(close proximity cavitation)引起的不穩(wěn)定振動的可能性。流體從消波器組件84引導(dǎo)到再循環(huán)泵/閥配置56。如可在圖3中看到的,支撐腿100安裝在外殼80外部以允許節(jié)約器入口混合裝置54被約束。雖然四個腿示出為支撐外殼80,但是應(yīng)當(dāng)理解可使用可適當(dāng)?shù)丶s束外殼的任何數(shù)量的腿。如可在圖4中看到的,供給水入口 88從豎直地延伸穿過外殼80的中心軸線Z偏置,并且布置成使得穿過每個供給水入口 88的流動脈流相互交叉以用于最佳混合。通過使供給水和來自流動控制閥配置50的熱流體流動穿過節(jié)約器入口混合裝置54的噴灑器組件和消波器組件,防止或至少最小化由于緊密接近的壓力穴破裂而產(chǎn)生的周期振動和大流體溫度差。
雖然已經(jīng)參照本公開的詳細(xì)實(shí)施例示出和描述本公開,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,在不背離如在本文中描述的范圍的情況下,可作出各種變化,并且等同物可代替其元件。另外,在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下,可作出修改以使特別情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此,意圖是,本公開不受限于以上描述中公開的特別實(shí)施例,但是本發(fā)明將包括落入在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種超臨界壓力鍋爐中的流體再循環(huán)系統(tǒng),包括 節(jié)約器; 流動控制閥配置,其定位成接收來自所述流體再循環(huán)系統(tǒng)的入口的流體流; 節(jié)約器入口混合裝置,其定位成接收來自所述流動控制閥配置的流體流和供給水脈流; 來自所述節(jié)約器混合裝置的出口脈流允許進(jìn)入所述節(jié)約器的流體流的溫度被控制;和 離開所述節(jié)約器的煙氣的溫度增大到最佳值。
2.如權(quán)利要求I所述的流體再循環(huán)系統(tǒng),其特征在于,還包括再循環(huán)閥配置,其位于所述節(jié)約器上游的所述節(jié)約器混合裝置的所述出口脈流處。
3.如權(quán)利要求2所述的流體再循環(huán)系統(tǒng),其特征在于,還包括旁通管線以繞過所述再循環(huán)閥配置引導(dǎo)流體流的至少一部分。
4.如權(quán)利要求I所述的流體再循環(huán)系統(tǒng),其特征在于,還包括止回閥,其位于所述流動控制閥配置的上游。
5.如權(quán)利要求I所述的流體再循環(huán)系統(tǒng),其特征在于,所述流動控制閥配置包括氣動致動溫度控制閥和馬達(dá)致動溫度控制閥中的至少一個。
6.如權(quán)利要求5所述的流體再循環(huán)系統(tǒng),其特征在于,還包括旁通管線,其定位成允許水繞過相應(yīng)的氣動致動溫度控制閥或馬達(dá)致動溫度控制閥流動。
7.如權(quán)利要求I所述的流體再循環(huán)系統(tǒng),其特征在于,所述節(jié)約器入口混合裝置包括噴灑器組件和消波器組件。
8.如權(quán)利要求7所述的流體再循環(huán)系統(tǒng),其特征在于,所述噴灑器組件包括柱形部件,其具有位于其中的多個開口,來自所述流動控制閥配置的流體流接收穿過所述多個開口。
9.一種位于超臨界壓力鍋爐中的節(jié)約器上游的節(jié)約器入口混合裝置,所述裝置包括 噴灑器組件,來自水冷壁出口的流體流的至少一部分接收穿過所述噴灑器組件;和 消波器組件,節(jié)約器入口混合裝置的出口脈流接收穿過所述消波器組件; 所述出口脈流包括穿過所述噴灑器組件的流體流和來自供給脈流的流體流的組合。
10.如權(quán)利要求9所述的節(jié)約器入口混合裝置,其特征在于,還包括所述噴灑器組件位于其中的外殼和來自所述供給脈流的流體流定位成穿過其中的入口。
11.如權(quán)利要求10所述的節(jié)約器入口混合裝置,其特征在于,所述噴灑器組件的入口和來自所述供給脈流的流體流接收穿過其中的入口從豎直地延伸穿過所述外殼的中心軸線偏置。
12.如權(quán)利要求9所述的節(jié)約器入口混合裝置,其特征在于,所述噴灑器組件包括具有位于其中的多個開口的柱形部件,使得到所述噴灑器組件的流體流接收到所述柱形部件的端部中,引導(dǎo)穿過所述開口并且弓I導(dǎo)到所述柱形部件的外部。
13.如權(quán)利要求9所述的節(jié)約器入口混合裝置,其特征在于,所述泵保護(hù)過濾器位于混合裝置出口處。
14.如權(quán)利要求9所述的節(jié)約器入口混合裝置,其特征在于,所述消波器組件位于下降管噴嘴處。
15.如權(quán)利要求9所述的節(jié)約器入口混合裝置,其特征在于,所述消波器組件包括縱向地配置在導(dǎo)管中的多個隔板。
16.一種使離開鍋爐中的節(jié)約器的煙氣的溫度增大的方法,包括如下步驟 接收來自從熔爐到過熱器的流體脈流的流體流的至少一部分; 使接收的流體流的至少一部分與供給水脈流組合;和 將組合的接收的流體流和供給水脈流引導(dǎo)到節(jié)約器; 到所述節(jié)約器的所述組合的接收的流體流和供給水脈流的溫度控制成減少所述節(jié)約器中的熱吸收,由此使離開所述節(jié)約器的煙氣的溫度增大和使所述煙氣接收穿過其中的選擇催化反應(yīng)器能夠以如下鍋爐蒸汽流在最小容許設(shè)計(jì)溫度處保持處于運(yùn)行中,所述鍋爐蒸汽流小于在沒有節(jié)約器流體再循環(huán)系統(tǒng)的情況下原本將可能的鍋爐蒸汽流。
17.如權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于,還包括引導(dǎo)所述組合的接收的流體流和供給水脈流穿過所述節(jié)約器上游的再循環(huán)泵/閥配置。
18.如權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于,使所述接收的流體流和所述供給水脈流組合的步驟包括噴灑來自從所述熔爐到所述過熱器的流體脈流的接收流體流。
19.如權(quán)利要求18所述的方法,其特征在于,將所述組合的接收的流體流和供給水脈流引導(dǎo)到所述節(jié)約器的步驟包括使引導(dǎo)的流穿過泵保護(hù)過濾器和消波器組件。
全文摘要
流體再循環(huán)系統(tǒng)[30]包括定位成接收來自入口的流體流的流動控制閥配置[50]。系統(tǒng)[30]還包括節(jié)約器入口混合裝置[54],其定位成接收來自流動控制閥配置[50]的較熱流體流和較冷供給水脈流。位于超臨界壓力鍋爐[10]中的節(jié)約器[22]上游的節(jié)約器入口混合裝置[54]包括噴灑器組件、入口和消波器組件[84],來自水冷壁[14]出口的流體流接收穿過該噴灑器組件,來自供給脈流的流體流接收穿過該入口,來自節(jié)約器入口混合裝置[54]的出口脈流引導(dǎo)穿過該消波器組件[84]。增大和控制離開超臨界壓力鍋爐[10]中的節(jié)約器[22]的煙氣的溫度的方法包括從來自于熔爐[12]水冷壁[14]出口的流體脈流[37]至少接收流體流、使接收的流體流[37]的至少一部分與供給水脈流組合和將組合的接收的流體流和供給水脈流引導(dǎo)到節(jié)約器[22]入口以減少節(jié)約器[22]熱吸收。
文檔編號F22B29/06GK102812294SQ201080064418
公開日2012年12月5日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者M.J.哈格羅夫, G.J.納維特斯基, J.J.威爾岡, B.H.沃爾什 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司