專利名稱：用于發(fā)電裝置后端氣體溫度控制的水再循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開主要涉及一種水再循環(huán)系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于發(fā)電裝置
后端氣體 昆度控制的水再循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
管理發(fā)電裝置排放的日益嚴(yán)格的規(guī)范將迫使發(fā)電裝置經(jīng)營者全年都 要運(yùn)行選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)以 >氮氧化物(NOx)的排放。目前，大 多數(shù)發(fā)電裝置僅僅在"臭氧季"期間，即從五月到九月的必須特別小心控制臭 氧排放的期間，使用其SCR系統(tǒng)。臭氧季對(duì)應(yīng)于發(fā)電裝置以最大生產(chǎn)能力運(yùn)行的電力需求峰值期。因 此，現(xiàn)有的SCR系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在窄的排氣溫度范圍內(nèi)運(yùn)作，該排氣溫度對(duì)應(yīng)于 以最大生產(chǎn)能力，也就是公知的最大連續(xù)出力(MCR)運(yùn)作的發(fā)電裝置達(dá)到的 排氣^JS。例如，SCR系統(tǒng)可具有滿負(fù)荷下的約700° F的最高運(yùn)作a^，以及 用于催化運(yùn)作的約620° F的最低運(yùn)作^K。最高和最低的SCR運(yùn)作^Jt的差 值限定了發(fā)電裝置的SCR控制范圍。在低負(fù)荷下，發(fā)電裝置產(chǎn)生的廢氣、，可 能只有58(T F，明顯處于SCR控制范圍之外。當(dāng)發(fā)電裝置在低于其MCR下運(yùn)作(例如，在低負(fù)荷下)時(shí)，其排 氣溫度相應(yīng)降低。許多發(fā)電裝置一年中有6或7個(gè)月在低于MCR下運(yùn)作。這就 產(chǎn)生了一個(gè)問題， 一年中的大多數(shù)時(shí)間里，發(fā)電裝置不會(huì)產(chǎn)生處于其現(xiàn)有SCR 系統(tǒng)所需的相對(duì)狹窄的》鵬范圍內(nèi)的排放氣體。為了符合更加嚴(yán)格的臭氧規(guī)范， 一種方法是用被設(shè)計(jì)成在對(duì)應(yīng)于各 發(fā)電裝置輸出水平的較寬溫度范圍內(nèi)運(yùn)作的新系統(tǒng)代替現(xiàn)有的SCR系統(tǒng)。然而， 安裝新系統(tǒng)將意味著大量的資金投入，新系統(tǒng)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有系統(tǒng)(達(dá)到大于 一個(gè)數(shù)量級(jí))，并且將需要大規(guī)模的、通常難實(shí)行的改造設(shè)計(jì)修改。為了避免必須安裝新的SCR系統(tǒng)，提出了各種方法 發(fā)電裝置即使
4在負(fù)荷減小下運(yùn)作時(shí)，排氣溫度也保持在現(xiàn)有SCR系統(tǒng)的范圍內(nèi)。這些方fe^
括節(jié)熱器(economizer)表面再處理、氣體旁通系統(tǒng)、以及分離式節(jié)熱器，上述 所有方法都存在各自的實(shí)質(zhì)性設(shè)計(jì)限制禾噴金限制。日益嚴(yán)格的規(guī)范不斷給電力企業(yè)施加壓力以減少發(fā)電裝置排放。替 換現(xiàn)有的具有受限運(yùn)作^^牛的SCR系統(tǒng)，對(duì)于大多數(shù)發(fā)電裝置來說不具備經(jīng)濟(jì) 可行性。此外，上文所述的對(duì)現(xiàn)有發(fā)電裝置的改造因?yàn)槠淇臻g需求和高的維護(hù) 及安裝費(fèi)用而經(jīng)常產(chǎn)生問題。因此，需要對(duì)現(xiàn)有發(fā)電裝置的改造更經(jīng)濟(jì)和更有 空間效率的改進(jìn)措施。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本文示出的方面，提供了一種用于蒸汽電廠的水再循環(huán)系統(tǒng)， 包括從下降管接收水的分支管線，以及從分支管線接收水并且把水輸送至節(jié) 熱器的節(jié)熱器連接部。根據(jù)本文示出的其它方面，提供了一種蒸汽發(fā)電裝置，包括；具有 多個(gè)水冷壁的爐；與該多個(gè)水冷壁流體M的汽包；從汽包延伸的至少一個(gè)下 降管；從該至少一個(gè)下降管接收水的分支管線；以及從該分支管線接收水并且 把該7K輸送至節(jié)熱器的節(jié)熱器連接部。根據(jù)本文示出的其它方面，提供了一種控制蒸汽發(fā)電裝置后端氣體 溫度的方法，該方法包括；將水從下降管轉(zhuǎn)移到分支管線，并且將水從該分支 管線輸送到節(jié)熱器。上文所述的特征和其它特征M;下文的附圖和詳細(xì)描述得以示例。


現(xiàn)在參照作為示例性實(shí)施例的附圖，附圖中同樣的元件標(biāo)記相同
圖1是包括了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的適于4頓的水再循
環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電裝置的示意圖；圖2是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例所配置的、圖l示出的水再循環(huán)系統(tǒng)
的放大圖；圖3是圖1示出的水稱盾環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)可替代實(shí)施例的放大亂和
圖4是圖1示出的水再循環(huán)系統(tǒng)的又一可替代實(shí)施例的放大圖。
具體實(shí)施例方式本文公開了水再循環(huán)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例，該水Wt盾環(huán)系統(tǒng)使亞臨
界壓力自然循環(huán)式鍋爐(natural and subcritical pressure boilers)的操作者能控制 排氣溫度，尤其是在負(fù)荷小于最大連續(xù)出力(MCR)時(shí)，從而《頓端設(shè)備可以 運(yùn)作在使性能最優(yōu)化的合適的氣體溫度范圍內(nèi)。參照?qǐng)D1，其圖示了包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的適于使用的水 再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電裝置的示意圖。特別的，發(fā)電裝置包括燃燒燃料從而產(chǎn)生被 加熱的廢氣的爐IOO。爐100包括多個(gè)沿著其內(nèi)部延伸的水冷壁(未顯示)。爐 100將來自燃料燃燒和廢氣中的熱傳遞給流ii7K冷壁的水。然后被加熱的7jC流向 汽包IIO,蒸汽在那里被分離。該蒸汽被輸送至發(fā)電設(shè)備(未顯示)皿一步加 熱設(shè)備，例如過熱器(未顯示)。余下的被加熱的水向下流入下降管120并且返 回至哆個(gè)水冷壁。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，ZK被鍋爐循環(huán)泵130向下泵送至下 降管120。可替代的示例性實(shí)施例，例如當(dāng)鍋爐是自然循環(huán)鍋爐時(shí)，包括省去鍋 爐再循環(huán)泵130的配置。下降管120可以是將水從汽包110輸送至爐100以完 成到爐100的循環(huán)的任意管道或管子。被加熱的廢氣從爐100流到對(duì)流通道140。然后廢氣將能量傳iHM 設(shè)置，涼uM道140中的節(jié)熱器150。傳遞至節(jié)熱器150的能量多少取決于若干 因素，這些因素包括，例如，節(jié)熱器150的表面積和流經(jīng)節(jié)熱器150的流體溫 度。節(jié)熱器150的主要作用是在將從發(fā)電設(shè)備返回的7K^入汽包110之前加熱 該7jC。從發(fā)電設(shè)備返回的水被稱為節(jié)熱器給水。廢氣ilil向節(jié)熱器150傳遞能 量而被冷卻。為了便于維護(hù)或其它目的，節(jié)熱器150還包括給能夠控制流到節(jié) 熱器150的7j^流的給7k截止閥160。節(jié)熱器150可以是任意的熱交換裝置，用于 在將從發(fā)電設(shè)備回來的7jC送回爐100之前加熱該水。在一個(gè)示例性實(shí)施例中， 節(jié)熱器150是沿著對(duì)流通道140的邊緣設(shè)置的緊密纏繞的管束。被冷卻的廢氣接著流入后端設(shè)備，例如選擇性催化還原(SCR)系 統(tǒng)170，在那里除去氮氧化物(NOx)。如上所述，安裝在大多數(shù)現(xiàn)有發(fā)電裝置 中的SCR系統(tǒng)170被設(shè)計(jì)成僅僅在對(duì)應(yīng)于爐100在最大連續(xù)出力或者接近最大 連續(xù)出力(MCR)下運(yùn)作時(shí)的對(duì)流通道140的排氣溫度的溫度范圍內(nèi)運(yùn)作。這 就產(chǎn)生了一個(gè)問題，即，當(dāng)爐100在遠(yuǎn)低于MCR的負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)也必須除去氮 氧化物。
因此，圖1中的發(fā)電裝置可以被改造為包括如下所述的水再循環(huán)系 統(tǒng)200。然而，包含水再循環(huán)水系統(tǒng)200不局限于改造發(fā)電裝置；新發(fā)電裝置也 可以將水再循環(huán)系統(tǒng)200作為其原始設(shè)計(jì)的一部分進(jìn)行，?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2，再循環(huán)水系統(tǒng)200的示例性實(shí)施例包括，把 水從下降管120轉(zhuǎn)移至收集歧管220的分支管線210。來自下降管的水處于飽和 溫度或略低于飽和溫度(例如，壓力約2850psig時(shí)溫度為688° F)。再循環(huán)泵230將水從分支管線210 fflil節(jié)熱器連接部240泵送至節(jié) 熱器150的入口 180。為了便于維護(hù)，再循環(huán)泵230可以被一對(duì)截止閥250隔離。 這使得即使移走再循環(huán)泵230，發(fā)電裝置也能夠運(yùn)作。在一個(gè)示例性實(shí)施例中， 節(jié)熱器連接部240可以用與下降管120和分支管線210基本一樣的材料制成。來自節(jié)熱器連接部240的處于飽和^Jt或接近于飽和 鵬的水，與 從發(fā)電設(shè)備返回的較冷的節(jié)熱器給水在進(jìn)入節(jié)熱器150的入口 180時(shí)進(jìn)行混合。 可替換的示例性實(shí)施例包括這樣的結(jié)構(gòu)，即，該混合發(fā)生在節(jié)熱器150本體內(nèi)， 或者發(fā)生在沿著包含節(jié)熱器給水的管道的任意處。通過混合這兩種流體，輸入 節(jié)熱器150的水的溫度增加，這反過來減少了從周圍廢氣吸收的能量。節(jié)熱器 150根據(jù)流經(jīng)該節(jié)熱器的水流與外部廢氣之間的對(duì)數(shù)平均溫差來吸收能量。當(dāng)節(jié) 熱器150中的水的溫度增加時(shí)，節(jié)熱器150從廢氣中吸收的能量減少。結(jié)果節(jié) 熱器的排氣溫度升高。當(dāng)發(fā)電裝置在低于MCR的負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，水再循環(huán)系統(tǒng)200防止 節(jié)熱器150將廢氣7賴卩至鵬出SCR系統(tǒng)170的衝氐運(yùn)作纟鵬。控制閥260可以沿節(jié)熱器連接部240設(shè)置，并且可以被打開或關(guān)閉 到不同程度，以便控制SA到節(jié)熱器150的入口 180的水流?？刂崎y260能夠 精確控制沿著節(jié)熱器連接部240 fi^的再循環(huán)水量，因此也能精確控制節(jié)熱器 的排氣溫度。因?yàn)楣?jié)熱翻一氣^Jt可以被精確控制，所以水兩盾環(huán)系統(tǒng)200可 以在不同的發(fā)電體運(yùn)行負(fù)荷下運(yùn)作。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)電體以 MCR運(yùn)作時(shí)，水再循環(huán)系統(tǒng)200關(guān)閉。根據(jù)本實(shí)施例的水再循環(huán)系統(tǒng)200的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于幾乎不使用移動(dòng)部件即可完成對(duì)廢氣溫度的控制。此外，任何被 使用的移動(dòng)部件可以相對(duì)容易的被置換。還有，根據(jù)本實(shí)施例的水再循環(huán)系統(tǒng) 200冑,控制后端氣體溫度，而不需要昂貴的t^系統(tǒng)改造來變更廢氣線路。止回閥270，又名恥閥，也可以沿著節(jié)熱器連接部240設(shè)置，以及防止當(dāng)水再循環(huán)系統(tǒng)200關(guān)閉時(shí)水從節(jié)熱器150回流到下降管120。止回閥 270也可以在一些故障情況下(例如，熱水再循環(huán)泵230失效時(shí))防止沿節(jié)熱器 連接部240的回流?？傮w上參照?qǐng)D3、圖4，根據(jù)本發(fā)明另外的示例性實(shí)施例，水再循環(huán) 系統(tǒng)200可以結(jié)合另一后端氣體^Jt控制技術(shù)(例如，改變節(jié)熱器150的表面 積)來使用。多種后端氣體溫度控制方法的使用給發(fā)電裝置設(shè)計(jì)者和運(yùn)營者提 供了用以在低負(fù)荷下調(diào)節(jié)后端氣體溫度的寬廣選擇范圍。參照?qǐng)D3，在一個(gè)這樣的示例性實(shí)施例中，水再循環(huán)系統(tǒng)200與上 文所述的基本相同，另外在節(jié)熱器150上增加了額外的表面積(相對(duì)于圖2中 的節(jié)熱器150)?？梢訫 (例如)增加節(jié)熱器管子，改變表面類型(例如，從 光管式節(jié)熱器變?yōu)橹绷惺铰菪崞砻?SFS)設(shè)計(jì))或各種其他公知的方法來 給節(jié)熱器150增加額外的面積。增加的表面積將使改造的節(jié)熱器153 ,Ait氣中 吸收更多能量，這反過來也提高了發(fā)電裝置效率，但也降低了到達(dá)SCR系統(tǒng)170 的后端氣體的溫度。水SI盾環(huán)系統(tǒng)200育^多防止3媳的節(jié)熱器153從如上所述 的廢氣中吸收過多的熱，從而使后端氣體的溫度保持在SCR系統(tǒng)170的運(yùn)作范 圍內(nèi)。參照?qǐng)D4，在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，水再循環(huán)系統(tǒng)200與上文所 述的基本相同，但是節(jié)熱器155的表面積減少(相對(duì)于圖2中的節(jié)熱器150)。 可以ilil (例如)移去節(jié)熱器管子，改變表面類型(例如，從直列式螺旋翅片 表面(SFS)設(shè)計(jì)變?yōu)楣夤苁皆O(shè)計(jì))或各種其他公知的方法來減少表面積。改造 后的節(jié)熱器155從廢氣中吸收的能量減少，這反過來增加了到達(dá)SCR系統(tǒng)170 的后端氣體的溫度。由于M減少節(jié)熱器155的表面積增加了后端氣體的溫度， 因此所需要的來自于水再循環(huán)系統(tǒng)200的水流大大減少，從而使后端氣體的溫 度保持在SCR系統(tǒng)170的運(yùn)作范圍內(nèi)。這可以具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如在節(jié)熱器連 接部240中可使用直徑較小因此更便宜的管道，使用馬力更小和體積更小的再 循環(huán)泵230，或者控制范圍增大，以及各種其他優(yōu)點(diǎn)。雖然示例性實(shí)施例是關(guān)于增加被引入SCR系統(tǒng)的廢氣溫度來描述 的，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能理解的是，水再循環(huán)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例 可以應(yīng)用于需要控制發(fā)電裝置后端氣體溫度的任何應(yīng)用中。盡管本發(fā)明是參考各種示例性實(shí)施例來描述的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員
8將能理解的是，可做出各種改造和對(duì)其中的元件進(jìn)行等同替換而不脫離本發(fā)明的范圍。此外，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，為了適應(yīng)特殊情況或材料可做出許多改造而不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍。因此，這意味著本申請(qǐng)不局限于作為為實(shí)施本發(fā)明所構(gòu)思的最佳模式而公開的特定實(shí)施例，而是包括所有落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種用于蒸汽發(fā)電裝置的水再循環(huán)系統(tǒng)，包括分支管線，其從下降管接收被加熱的水；以及節(jié)熱器連接部，其從所述分支管線接收被加熱的水，并且將所述被加熱的水輸送至節(jié)熱器入口，在所述節(jié)熱器入口處，所述被加熱的水與冷的節(jié)熱器給水混合。
2、 如權(quán)利要求1所述的水再循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述分支管線與所述節(jié)熱器連接部之間的收集歧管。
3、 如權(quán)利要求1所述的水再循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述分支管線與所述節(jié)熱器連接部之間的兩盾環(huán)泵。
4、 如權(quán)利要求3所述的水再循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述再循環(huán)泵與所述節(jié)熱器之間的控制閥。
5、 如權(quán)利要求4所述的水再循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述控制閥與所述節(jié)熱器之間的止回閥。
6、 如權(quán)禾腰求3所述的水幫盾環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括多個(gè)隔離閥，其包括設(shè)置在所述分支管線與所述再循環(huán)泵之間的第一截止 閥和設(shè)置在所述再循環(huán)泵與所述節(jié)熱器之間的第二截止閥。
7、 一種蒸汽發(fā)電裝置，包括爐，其中包括多個(gè)對(duì)水進(jìn)行加熱的水冷壁； 汽包，其與所述多個(gè)水冷壁流體連通； 至少一個(gè)下降管，其為所述爐提供被加熱的水；以及分支管線，其從所述至少一個(gè)下降管接收被加熱的7jC;以及節(jié)熱器連接部，其從所述分支管線接收被加熱的水，并且將所述被加熱的 水輸送至節(jié)熱器入口，在所述節(jié)熱器入口處，所述被加熱的水與冷的節(jié)熱器給 水混合。
8、 如權(quán)利要求7所述的蒸汽發(fā)電裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述分支管線與所述節(jié)熱器連接部之間的收集歧管。
9、 如權(quán)禾腰求7所述的蒸汽發(fā)電裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述分支管線與所述節(jié)熱器連接部之間的幫盾環(huán)泵。
10、 如權(quán)禾腰求9所述的蒸汽發(fā)電裝置，進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述再循環(huán)泵與所述節(jié)熱器之間的控制閥。
11、 如權(quán)禾頓求10所述的蒸汽發(fā)電裝置，進(jìn)一步包括 設(shè)置在所述控制閥與所述節(jié)熱器之間的止回閥。
12、 如權(quán)禾腰求9所述的蒸汽發(fā)電體，進(jìn)一步包括多個(gè)隔離閥，其包括設(shè)置在所述分支管線與所述再循環(huán)泵之間的第一截止 閥和設(shè)置在所述再循環(huán)泵與所述節(jié)熱器之間的第二截止閥。
13、 一種控制蒸汽發(fā)電裝置的后端氣體^J^的方法，所述方法包括 將被加熱的水從下降管轉(zhuǎn)移到分支管線；以及 將所述被加熱的水/A^述分支管線輸送到節(jié)熱器；將來自于所述分支管線的被加熱的水與冷的節(jié)熱器給7jC進(jìn)行混合。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括-在把水從所述分支管線輸送到所述節(jié)熱器之前，對(duì)所i^7jc進(jìn)行收集。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，將所述被加熱的水從所述分支管線 輸送到節(jié)熱器包括M再循環(huán)湖所淑JC進(jìn)行泵送。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括利用控制閥控制從所述再循環(huán)泵到所述節(jié)熱器的水流。
17、 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括增加現(xiàn)有節(jié)熱器的表面積，以形成將所述水從所述分支管線輸送到其中的 節(jié)熱器。
18、 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括減少現(xiàn)有節(jié)熱器的表面積，以形成將所述水從所述分支管線輸送到其中的 節(jié)熱器。
全文摘要
一種用于蒸汽發(fā)電裝置的水再循環(huán)系統(tǒng)，包括從下降管接收水的分支管線，以及從該分支管線接收水并且將水輸送至節(jié)熱器的節(jié)熱器連接部。
文檔編號(hào)F22D1/12GK101675300SQ200880010995
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者D·E·格爾巴 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司