專利名稱：運(yùn)行發(fā)電站設(shè)備的方法和按照該方法運(yùn)行的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)行帶有一臺(tái)燃化石(fossil)蒸汽發(fā)生器的發(fā)電站設(shè)備的方法，在該蒸汽發(fā)生器中，燃燒裝置產(chǎn)生的煙氣所含的熱量被用來產(chǎn)生用于蒸汽透平的蒸汽，而且使熱煙氣脫氮，其中，預(yù)熱了的并處于高壓下的供水被蒸發(fā)，由此產(chǎn)生的蒸汽在進(jìn)入蒸汽透平之前和在蒸汽透平中部分膨脹后被過熱。本發(fā)明此外還涉及一種按照該方法運(yùn)行的設(shè)備。
在這種也稱作為蒸汽動(dòng)力設(shè)備(熱電廠)的發(fā)電站設(shè)備中，燃化石蒸汽發(fā)生器的加熱面是連接在蒸汽透平的水-蒸汽循環(huán)回路中的。為構(gòu)成蒸汽發(fā)生器燃燒室壁而氣密地相互連接起來的管子構(gòu)成了一個(gè)蒸發(fā)器加熱面，該蒸發(fā)器加熱面與也是設(shè)置在蒸汽發(fā)生器內(nèi)的其它加熱面相連。這些其它加熱面通常是一個(gè)高壓預(yù)熱器或者是對(duì)供水預(yù)熱的燃料節(jié)省器和一個(gè)對(duì)所產(chǎn)生蒸汽末級(jí)過熱的高壓過熱器以及一個(gè)對(duì)在蒸汽透平的一高壓部分中部分膨脹的蒸汽重新進(jìn)行過熱的中間過熱器。
蒸汽的產(chǎn)生是將燃燒裝置中的煙氣所含有的熱傳遞給在水-蒸汽循環(huán)回路中的介質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的。為了使發(fā)電站設(shè)備達(dá)到盡可能高的效率，加熱面的設(shè)置要與蒸汽發(fā)生器的各種不同溫度區(qū)域中的煙氣溫度變化相匹配。因此，中間過熱器通常沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向設(shè)置在高壓過熱器之后和燃料節(jié)省器之前。
在蒸汽發(fā)生器內(nèi)采用這種加熱面分布的發(fā)電站設(shè)備，例如，已由EP-PS0054601公開。在該設(shè)備中，除了燃料節(jié)省器外還在水-蒸汽循環(huán)回路內(nèi)部按流動(dòng)方向在燃料節(jié)省器前面串接了另外兩個(gè)高壓預(yù)熱器。目前它實(shí)現(xiàn)的新汽狀態(tài)，即進(jìn)入蒸汽透平時(shí)的蒸汽溫度和壓力為最高壓力250
，最高溫度545℃。
在帶有一臺(tái)按照選擇催化還原原理(SCR法)工作的脫氮設(shè)備或裝置(即消除NOx的裝置)的發(fā)電站設(shè)備中，該脫氮裝置通常沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向設(shè)置在蒸汽發(fā)生器內(nèi)部燃料節(jié)省器后面。由于發(fā)電站設(shè)備的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，蒸汽發(fā)生器內(nèi)的煙氣溫度也改變，從而也使脫氮設(shè)備區(qū)域中的溫度改變，那么在各種不同運(yùn)行工況時(shí)，尤其是在部分負(fù)載的區(qū)域中，脫氮設(shè)備的工作溫度將要下降到約在300℃至350℃，此時(shí)就不再可能對(duì)煙氣進(jìn)行充分的凈化。
為了保證在燃料節(jié)省器后的煙氣溫度下降到脫氮裝置的工作溫度以下時(shí)仍能充分凈化煙氣，根據(jù)文獻(xiàn)“化工技術(shù)”1986年第15卷第2期17ff頁，尤其是第18頁上的圖3所公開的裝置圖，設(shè)置了一個(gè)稱為ECO-Bypass的裝置，使得從燃料節(jié)省器取出的可調(diào)節(jié)的部分煙氣流與燃料節(jié)省器后面的煙氣相混合。由此使脫氮裝置區(qū)域中的煙氣溫度(例如在部分負(fù)載運(yùn)行下)得到相應(yīng)的提高。采取這種措施所要求的技術(shù)費(fèi)用非常高，然而也僅僅是能夠?qū)⒚摰O(shè)備的反應(yīng)溫度保證在一個(gè)尤其有利的值的附近。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)行發(fā)電站設(shè)備的方法及相應(yīng)的發(fā)電站設(shè)備，由此保證在不依賴于負(fù)載狀態(tài)的情況下為脫氮設(shè)備的工作提供一個(gè)極其有利的溫度條件，這應(yīng)該是在所用技術(shù)費(fèi)用盡可能的低并且不會(huì)限制發(fā)電站設(shè)備的總效率的條件下實(shí)現(xiàn)的。
就上述方法而言，按照本發(fā)明，上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即只在蒸汽發(fā)生器外部預(yù)熱供水，而在緊接著煙氣與部分膨脹了的蒸汽進(jìn)行熱交換之后對(duì)煙氣進(jìn)行脫氮處理。
本發(fā)明是以下述考慮為出發(fā)點(diǎn)的，即在蒸汽透平高壓部分的出口處的蒸汽溫度與發(fā)電站設(shè)備的負(fù)載狀態(tài)無關(guān)，近似于恒定。因此只在蒸汽發(fā)生器外部對(duì)供水進(jìn)行預(yù)熱，亦即取消了到目前為止都還設(shè)置的燃料節(jié)省器，并且從煙氣流動(dòng)方向來看，最后的水冷或汽冷加熱面就是中間過熱器。這樣，由于中間過熱器出口處的蒸汽溫度同樣是近似于恒定，則脫氮設(shè)備區(qū)域中煙氣溫度也就幾乎與負(fù)載無關(guān)地保持近似恒定。由此，即使在部分負(fù)載區(qū)域中也能為脫氮裝置始終保持尤其有利的反應(yīng)溫度。
供水的預(yù)熱可以借助于一個(gè)附加準(zhǔn)備的加熱裝置而實(shí)現(xiàn)。有利的方式是通過與蒸汽透平的蒸汽進(jìn)行熱交換而預(yù)熱供水。
當(dāng)在全負(fù)載時(shí)正常運(yùn)行狀態(tài)下，過熱蒸汽的壓力在進(jìn)入蒸汽透平前至少達(dá)260
的情況下，則發(fā)電站設(shè)備達(dá)到一個(gè)極其有利的總效率。此外，在全負(fù)載時(shí)正常運(yùn)行狀態(tài)下，部分膨脹了的蒸汽在它重新過熱之前的溫度近似于恒定且最高為340℃，因?yàn)樵摐囟纫彩敲摰O(shè)備優(yōu)選的工作溫度。
發(fā)電站設(shè)備帶有一個(gè)燃化石的蒸汽發(fā)生器，其燃燒室壁構(gòu)成蒸發(fā)器加熱面，并有一些相互氣密連接的、其進(jìn)口端部與一進(jìn)口匯集器相連的管子，進(jìn)口匯集器有一個(gè)在煙氣流動(dòng)方向上位于脫氮裝置之前的中間過熱器，另外還帶有一個(gè)在入口端與一個(gè)蒸汽透平相連的供水預(yù)熱器。就該發(fā)電站設(shè)備而言，按照本發(fā)明，上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即供水預(yù)熱器設(shè)置在蒸汽發(fā)生器的外部，并且在出口端經(jīng)一個(gè)供水管直接與一個(gè)進(jìn)口匯集器相連接，而中間過熱器設(shè)置在脫氮裝置之前。
因此，由本發(fā)明所獲得的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，一方面脫氮設(shè)備區(qū)域中煙氣溫度與發(fā)電站設(shè)備的負(fù)載狀態(tài)無關(guān)，而是近似于恒定。另一方面由于介質(zhì)在蒸發(fā)器加熱面的進(jìn)口和出口處的溫度差比較大，通過只在蒸汽發(fā)生器外預(yù)熱供水，使燃燒室壁平均溫度下降。由此可以使蒸汽透平進(jìn)口處的新汽狀態(tài)達(dá)到壓力約300
，蒸汽溫度約600℃，其結(jié)果是使發(fā)電站設(shè)備產(chǎn)生的二氧化碳數(shù)量極其少。
下面對(duì)照一張附圖
詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。該圖中示出了一個(gè)帶有一個(gè)蒸汽發(fā)生器的發(fā)電站設(shè)備，該蒸汽發(fā)生器包含一個(gè)脫氮設(shè)備，蒸汽發(fā)生器的蒸發(fā)器加熱面在入口端直接與一個(gè)裝在外部的供水預(yù)熱器相連接。
圖中示出的發(fā)電站設(shè)備包括一個(gè)蒸汽發(fā)生器2，其燃燒室壁3是由一些氣密地相互連接的管子4組成，以便形成一個(gè)垂直的煙道。燃燒室壁3的管子4構(gòu)成一個(gè)蒸發(fā)器5的加熱面。在蒸汽發(fā)生器2內(nèi)部的一個(gè)與垂直煙道相接的對(duì)流通道中設(shè)置了兩個(gè)高壓過熱器6和7以及一個(gè)中間過熱器8，作為其它的加熱面。這些加熱面，即蒸發(fā)器5，過熱器6和7以及中間過熱器8，連接在一個(gè)蒸汽透平10的水-蒸汽循環(huán)回路9中。
在蒸汽發(fā)生器2的燃燒室壁3的下部設(shè)有一個(gè)燃燒裝置12，一根燃料管道14通入該燃燒裝置12中。此外，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)部沿燃燒裝置12中產(chǎn)生的煙氣的流動(dòng)方向位于中間過熱器8之后設(shè)置了一個(gè)用于對(duì)煙氣RG脫氮處理的脫氮裝置15。
過熱器6和7以及中間過熱器8的管子與設(shè)置在蒸汽發(fā)生器2外部的匯集器20至30相連。
蒸汽透平10包括一個(gè)高壓部分10a和一個(gè)中壓或低壓部分10b，兩個(gè)部分一起驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)31。蒸汽透平10的高壓部分10a在入口端經(jīng)一個(gè)新汽管道32與過熱器7的出口匯集器20相連。過熱器7經(jīng)其入口處匯集器22與過熱器6的出口匯集器24相連，而過熱器6則經(jīng)過它的入口匯集器26與一個(gè)水-蒸汽分離箱34相連。該水-蒸汽分離箱34在輸入端與蒸發(fā)器5的管子4的出口端相連。
此外，高壓部分10a在輸出端經(jīng)一個(gè)蒸汽管道36與中間過熱器8的入口匯集器相連。中間過熱器8的出口匯集器30經(jīng)一個(gè)蒸汽管道38與蒸汽透平10的中壓或低壓部分10b的輸入端相連。
蒸汽透平10的中壓或低壓部分10b在輸出端與一個(gè)冷凝器40相連。而冷凝器40在其輸出端經(jīng)冷凝器管道42與一個(gè)低壓-冷凝器預(yù)熱器46相連，管道42中接有一個(gè)冷凝液泵44。預(yù)熱器46又經(jīng)過一個(gè)供水容器48和一個(gè)供給泵50與一個(gè)高壓供水預(yù)熱器52相連。預(yù)熱器52在其輸出端經(jīng)過一個(gè)供水管道54與一個(gè)入口匯集器56相連，入口匯集器56本身則與蒸發(fā)器5的管子4的入口端相連。
在發(fā)電站設(shè)備運(yùn)行時(shí)，蒸汽發(fā)生器2內(nèi)部產(chǎn)生的蒸汽輸送到蒸汽透平10。蒸汽在此處膨脹并驅(qū)動(dòng)蒸汽透平10，而蒸汽透平10則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)31。蒸汽的產(chǎn)生是通過從主級(jí)側(cè)流過蒸汽發(fā)生器2的熱煙氣RG向從次級(jí)側(cè)流過蒸汽發(fā)生器2的水或水-蒸汽混合物傳熱而實(shí)現(xiàn)的。
煙氣RG是由燃燒經(jīng)燃料管道14輸送給燃燒設(shè)備12的燃料B產(chǎn)生的。在經(jīng)過蒸汽發(fā)生器2這段路途上冷卻下來的煙氣RG將在脫氮裝置中進(jìn)行脫氮處理。凈化后的煙氣RG離開蒸汽發(fā)生器2后流向一個(gè)未示出的煙囪。
從中壓或低壓部分10b流出的已膨脹的蒸汽流入冷凝器40后在其中冷凝。在冷凝器40中聚集的冷凝液經(jīng)冷凝液泵44和低壓冷凝液預(yù)熱器46輸入供水容器48。供水從此處借助了供水泵50經(jīng)高壓-供水預(yù)熱器52輸送到蒸發(fā)器5的入口匯集器56。
對(duì)處于高壓下的供水的預(yù)熱只在蒸汽發(fā)生器2外部進(jìn)行。同樣對(duì)處于低壓下的冷凝液的預(yù)熱也是在蒸汽發(fā)生器2外部進(jìn)行的。為了進(jìn)行預(yù)熱，來自蒸汽透平10的蒸汽不僅要輸入高壓供水預(yù)熱器52，而且也要輸入低壓-冷凝液預(yù)熱器46。該蒸汽是從中壓或低壓部分10b的合適取汽位置60引出，經(jīng)管道62和64輸送到低壓-冷凝液預(yù)熱器46及高壓-供水預(yù)熱器52。此外，取出的蒸汽經(jīng)管道66輸送到供水容器48。
經(jīng)入口匯集器56輸送到蒸汽發(fā)生器2的已預(yù)熱高壓供水在蒸發(fā)器5中蒸發(fā)。這樣產(chǎn)生的水-蒸汽混合物流入水-蒸汽分離箱34。水和蒸汽在此處相互分離開，水經(jīng)過管道68離開水-蒸汽分離箱34。分離出來的蒸汽送到蒸發(fā)器6和7，在此過熱。過熱后的蒸汽經(jīng)過新汽管道32流入蒸汽透平10的高壓部分10a。過熱的蒸汽溫度T1在其進(jìn)入蒸汽透平10時(shí)達(dá)到例如600℃，相應(yīng)的蒸汽壓力例如達(dá)到300
，但至少要有260
。從高壓部分10a出來的壓力已減小的蒸汽在流入中間過熱器8重新過熱之前，其溫度T2約為300℃至最高340℃。該溫度T2可以與發(fā)電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)而保持近似恒定。從煙氣RG的流動(dòng)方向看，中間過熱器8是最后的水冷卻的加熱面，而且中間過熱器8在蒸汽發(fā)生器2中直接設(shè)置在脫氮裝置15的前面，因此蒸汽發(fā)生器2內(nèi)部此區(qū)域中的煙氣溫度也是近似恒定的。因此，將為脫氮設(shè)備15始終保持一個(gè)所要求的反應(yīng)溫度，與負(fù)載的大小無關(guān)，也就是說，當(dāng)發(fā)電站設(shè)備在部分負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，也是維持這個(gè)所要求的反應(yīng)溫度。
由于只在蒸汽發(fā)生器2外部對(duì)供水進(jìn)行預(yù)熱，則可以省掉通常設(shè)置在中間過熱器8和脫氮設(shè)備15之間的燃料節(jié)省器。由此有利的是，一方面脫氮設(shè)備15區(qū)域中的煙氣溫度與負(fù)載無關(guān)保持近似不變。另一方面，相對(duì)于至今公知的設(shè)備而言，本發(fā)明中蒸發(fā)器5的出口和入口處蒸汽溫度之間的溫差較大，從而燃燒室壁3的平均溫度下降，因?yàn)檎舭l(fā)器5的管子4得到較好的冷卻。通過利用這樣的燃化石發(fā)電站設(shè)備，可以有利地將二氧化碳排放物保持在極少的范圍內(nèi)。
標(biāo)號(hào)表2 蒸汽發(fā)生器3 燃燒室壁4 管子5 蒸發(fā)器6、7 高壓-過熱器8 中間過熱器9 水-蒸汽-循環(huán)回路10 蒸汽透平10a 高壓部分10b 中壓或低壓部分12 燃燒裝置14 燃料管道15 脫氮裝置20-30 匯集器31 發(fā)電機(jī)32 新汽管道34 水-蒸汽-分離箱36、38 蒸汽管道40 冷凝器42 冷凝液管道44 冷凝液泵46 低壓-冷凝液預(yù)熱器48 供水箱50 供水泵52 高壓-供水預(yù)熱器54 供水管道56 入口端匯集器60 取汽位置62-68 管道B 燃料RG 煙氣T1、T2溫度
權(quán)利要求
1.運(yùn)行發(fā)電站設(shè)備的方法，該發(fā)電站設(shè)備包括一個(gè)燃化石的蒸汽發(fā)生器(2)，該蒸汽發(fā)生器(2)利用燃燒裝置(12)產(chǎn)生的煙氣(RG)所含有的熱量來產(chǎn)生用于蒸汽透平(10)的蒸汽并使煙氣脫氮，其中使已預(yù)熱的處于高壓的供水蒸發(fā)，并且使這樣產(chǎn)生的蒸汽在進(jìn)入蒸汽透平(10)之前以及在蒸汽透平中部分膨脹之后過熱，其特征在于，只在蒸汽發(fā)生器(2)外部預(yù)熱供水，而在煙氣(RG)與已部分膨脹的蒸汽發(fā)生熱交換后，緊接著就對(duì)煙氣(RG)脫氮。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征是，供水的預(yù)熱是通過與來自蒸汽透平(10)的蒸汽進(jìn)行熱交換而實(shí)現(xiàn)的。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其特征是，在滿負(fù)荷正常運(yùn)行時(shí)，過熱蒸汽在進(jìn)入蒸汽透平(10)之前其壓力至少達(dá)260
。
4.按權(quán)利要求1-3中之一的方法，其特征是，在滿負(fù)荷正常運(yùn)行時(shí)，已部分膨脹的蒸汽在重新被過熱之前，其溫度近似不變，特別地最高溫度達(dá)340℃。
5.發(fā)電站設(shè)備，包括一個(gè)燃化石蒸汽發(fā)生器(2)，其燃燒室壁(3)構(gòu)成蒸發(fā)器加熱面(5)，一些相互氣密地相連的、其入口端與一個(gè)入口端匯集器(56)相連的管子(4)，蒸汽發(fā)生器(2)有一個(gè)在煙氣(RG)流動(dòng)方向上的位于一個(gè)脫氮裝置(15)之前的中間過熱器(8)，以及包括一個(gè)在入口端與一個(gè)蒸汽透平(10)相連的供水預(yù)熱器(52)，其特征在于，供水預(yù)熱器(52)裝在蒸汽發(fā)生器(2)外部并在輸出端經(jīng)過一個(gè)供水管(54)直接與入口端匯集器(56)相連，中間過熱器(8)直接裝在脫氮裝置(15)之前。
6.按權(quán)利要求5的發(fā)電站設(shè)備，其特征是，中間過熱器(8)在入口端與蒸汽透平(10)的高壓部分(10a)相連，出口端與蒸汽透平(10)的中壓或低壓部分(10b)相連。
7.按權(quán)利要求5或6的發(fā)電站設(shè)備，其特征是，脫氮裝置(15)裝在蒸汽發(fā)生器(2)的出口處。
8.按權(quán)利要求5-7中之一的發(fā)電站設(shè)備，其特征是，供水預(yù)熱器(52)可以用來自蒸汽透平(10)的蒸汽加熱。
全文摘要
帶有一燃化石蒸汽發(fā)生器的發(fā)電站設(shè)備，利用燃燒裝置產(chǎn)生的煙氣所含熱量來產(chǎn)生用于蒸汽透平的蒸汽并且使熱煙氣脫氮。預(yù)熱的高壓供水被蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽在進(jìn)入蒸汽透平前和在蒸汽透平中進(jìn)行部分膨脹后被加熱。為能在與發(fā)電站設(shè)備負(fù)荷狀態(tài)無關(guān)的條件下保證脫氮裝置的工作溫度條件，只在蒸汽發(fā)生器外部對(duì)供水進(jìn)行預(yù)熱，煙氣在與已部分膨脹的蒸汽進(jìn)行熱交換后緊接著就被脫氮處理。本設(shè)備優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)費(fèi)用極低，特別是沒有設(shè)置燃料節(jié)省器。
文檔編號(hào)F01K3/18GK1089331SQ9311863
公開日1994年7月13日 申請(qǐng)日期1993年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月30日
發(fā)明者艾伯哈特·維特周 申請(qǐng)人:西門子公司