回收蒸汽動力裝置過程排水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有閉式水汽循環(huán)和過程水再處理設(shè)備的蒸汽動力裝置運行方法，以及尤其涉及將來自水汽循環(huán)的排水恢復為過程水。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽動力裝置用于發(fā)電。它們可設(shè)計為火電廠設(shè)備(DKW)，其中，蒸汽通過燃燒礦物燃料的鍋爐產(chǎn)生。除燃燒的鍋爐外，火電廠設(shè)備主要還包括汽輪機、水汽循環(huán)和凝汽器。
[0003]蒸汽動力裝置同樣可以設(shè)計為燃氣和蒸汽電廠設(shè)備(GUD)。這種燃氣和蒸汽電廠設(shè)備包括至少燃氣輪機、水汽循環(huán)、鍋爐、汽輪機、發(fā)電機和凝汽器。
[0004]蒸汽動力裝置還可以設(shè)計為集中的太陽能電廠設(shè)備(Concentrated Solar powerAnlagen-CSP)。這種蒸汽動力裝置包括至少作為產(chǎn)生熱量的陽光、作為傳輸介質(zhì)的油、水汽循環(huán)、鍋爐、汽輪機、發(fā)電機和凝汽器。
[0005]作為在蒸汽動力裝置內(nèi)的工質(zhì)使用去離子水，它在鍋爐中汽化。產(chǎn)生的蒸汽引入汽輪機并在那里膨脹。在此過程中釋放的能量通過軸傳給發(fā)電機。膨脹后的蒸汽接著供給凝汽器并凝結(jié)成液相。
[0006]為了強化冷凝過程，凝汽器連接了抽真空系統(tǒng)，當蒸汽動力裝置起動時它在凝汽器中造成真空并在工作期間保持真空度。通過所述的真空，提高汽輪機效率以及從液流去除不能液化的氣體。
[0007]在發(fā)電的過程中，各種雜質(zhì)可能進入工質(zhì)內(nèi)。此外，為了調(diào)節(jié)或凈化還要在工質(zhì)內(nèi)添加不同的物質(zhì)。這種被雜質(zhì)或添加物污染的工質(zhì)，必須作為過程排水從水汽循環(huán)引出，因為這些雜質(zhì)不允許作為工質(zhì)在水汽循環(huán)中直接重新使用。
[0008]氨作為堿化劑用于調(diào)節(jié)給水。通過添加氨，可以達到提高工質(zhì)的pH值，由此降紙給水的相對腐蝕率。因為氨在液體和蒸汽中的分配系數(shù)不同，所以在有蒸發(fā)和冷凝過程的系統(tǒng)部件中，可以出現(xiàn)局部明顯增大的氨濃度(例如在凝汽器中、在抽真空系統(tǒng)和汽包排污裝置中)。
[0009]過程排水在水汽循環(huán)中不同地方形成。在完全脫鹽設(shè)備內(nèi)制造完全脫鹽水時附帶形成的過程排水是再生排水，它構(gòu)成最大部分污染的過程水。在起動和停車時必須平衡工質(zhì)的缺額(通過補給工質(zhì))和工質(zhì)的余額(通過排出工質(zhì))。此外，通過在水汽循環(huán)中連續(xù)取樣和漏泄還形成過程排水?；谏鲜鍪?，水汽循環(huán)必須連續(xù)補給完全脫鹽水(去離子水)。通過在完全脫鹽設(shè)備和冷凝水凈化裝置中的回洗和再生過程，同樣產(chǎn)生過程排水。
[0010]例如400麗的燃氣和蒸汽電廠設(shè)備，在基本負荷運行時，在用直流式鍋爐產(chǎn)生蒸汽的情況下，每年產(chǎn)生約14000噸的過程排水，而用循環(huán)式鍋爐時約為22000噸。迄今大部分這種過程排水被舍棄。
[0011]例如2X105(MW有自然通風冷水塔和濕石灰石煙氣凈化設(shè)備燒礦物燃料的火電廠，在基本負荷運行時，每年甚至產(chǎn)生高達100000噸的過程排水，它必須排入公開的水域中。其中將近一半在冷水塔產(chǎn)生。
[0012]基于越來越嚴格的環(huán)境保護法律，以及對于那些存在水資源緊缺的國家，減少耗水量并因而在水汽循環(huán)內(nèi)部的排水和過程水的再利用，具有日益重要的意義。尤其是，用于將排水排入公開水域的規(guī)程越來越嚴格。因此應(yīng)盡可能減少蒸汽動力裝置的水消耗量。
[0013]例如在燃氣和蒸汽電廠設(shè)備的汽包內(nèi)形成受污染的過程排水。通常存在多個壓力水平不同的汽包。燃氣和蒸汽電廠設(shè)備也可以有一個或多個所述的直流式鍋爐，它們也稱為本生鍋爐，但它們大多安裝在高壓級內(nèi)?；趶钠崛★柡驼羝?，在汽包內(nèi)留下不揮發(fā)的物質(zhì)。這些不揮發(fā)的雜質(zhì)濃集在汽包內(nèi)，并因此必須通過清垢從循環(huán)去除。在此過程中造成循環(huán)失水，損失的水必須通過補水，所謂去離子水，重新補償。
[0014]EP1706188B1說明了一種從蒸汽動力裝置回收至少部分清垢水的方法。為了降低能量和水損失，將來自汽包具有高壓力水平的清垢水，進一步引入較低壓力水平的汽包內(nèi)并膨脹(所謂Boiler Cascading Blowdown) ο當然，在這里的缺點是，全部污垢從一個壓力水平傳給下一個壓力水平。因此建議，將在高壓水平的水汽分離裝置中分離的蒸汽，供給較低壓力水平的汽包(Advanced Cascading Blowdown)。這就有可能在水汽循環(huán)中充分利用能量和再利用至少部分蒸汽。然而遺留的清垢水必須完全作為廢物排除。
[0015]通過排水產(chǎn)生其他的過程排水。例如在持續(xù)運行時從長的其中聚集冷凝水的封閉管道排水。為此，所涉及的管道短時打開并因此排水。在此過程中導致水循環(huán)失水，損失的水必須通過補水(去離子水)重新供給。排水尤其還在蒸汽動力裝置起動和停車時多次發(fā)生，因為例如在蒸汽電廠設(shè)備停車時，處于水循環(huán)內(nèi)的蒸汽逐漸凝結(jié)，以及如此產(chǎn)生的液化水不允許停留在設(shè)備部件內(nèi)，尤其加熱面內(nèi)。在停車時，從水循環(huán)排出的水比補充的更多，直至最終不再補水。
[0016]EP1662096A1和US7487604B2分別介紹了一種方法，通過這種方法可以回收從蒸汽動力裝置的排水?？梢允占熬酆吓潘?，以及也可以部分暫時儲存在水箱內(nèi)。儲存的排水然后借助泵舍棄到環(huán)境中。水箱在這里用于減少泵的運行時間和間隔頻度。排出的水也可以在分離容器中膨脹，使水和蒸汽彼此分離。分離的蒸汽和排出的去離子水排入環(huán)境中。因此建議，從水汽循環(huán)的至少一個壓力級收集并儲存全部排水，以及，將如此收集并儲存的排水基本上完全經(jīng)過水處理設(shè)備送回水循環(huán)。
[0017]然而，由先有技術(shù)迄今還未知任何方法，通過它們能從電廠收集全部過程排水，并重新基本上全部在水汽循環(huán)內(nèi)再利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]因此本發(fā)明的目的是，提供一種蒸汽動力裝置的運行方法，按本方法，使環(huán)境受過程排水的負擔最輕以及使新鮮水的消耗量最小，幾乎不再將過程排水向環(huán)境排放。此外，本發(fā)明的目的是降低蒸汽動力裝置和用這種蒸汽動力裝置發(fā)電的電廠的日常成本，這通過完全脫鹽設(shè)備(去離子水制備裝置)形成。
[0019]本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求1的特征達到。蒸汽動力裝置的運行方法包括水汽循環(huán)，按本方法，將水汽循環(huán)(同時或附帶)形成的全部過程排水，相應(yīng)于其各自的污染程度分成一些排水分量分別收集。在這里分別收集至少一個有第一種污染程度的第一排水分量和至少一個有第二種污染程度的第二排水分量。第二排水分量的第二種污染程度比第一排水分量的第一種污染程度高。第一排水分量與第二排水分量接著互相混合，形成一種過程排水，它有基本上恒定的污染程度。將這種過程排水輸入排水處理設(shè)備。
[0020]排水處理設(shè)備在這里包括蒸發(fā)器，通過它使排水汽化。為了蒸發(fā)排水有各種技術(shù)。通過蒸發(fā)和結(jié)晶，理論上所有溶解的成分從排水去除。這些成分接著可以作為固體廢物排除。這種有高純的質(zhì)量的餾出物能再使用于蒸汽動力裝置。實施將餾出物引入生水箱內(nèi)。有害物質(zhì)過多的排水通過蒸發(fā)也完全凈化。由此降低蒸汽動力裝置的生水需求和排水量。
[0021]本發(fā)明從下述考慮出發(fā):蒸汽動力裝置的全部過程排水輸入排水處理設(shè)備，以及過程排水在引入排水處理設(shè)備前以這樣的方式分開和收集，亦即形成至少兩個有不同污染程度的排水分量。由此便能回收來自蒸汽電廠設(shè)備的所有過程排水。
[0022]按本發(fā)明規(guī)定，除所述至少兩個污染的過程排水的排水分量外，收集另一個潔凈的過程排水的排水分量。在這里，看作是潔凈的過程排水，是那些沒有污染或只有允許的低污染程度的過程排水。潔凈的過程排水例如是某些水的分流，它們?yōu)榱藴y量取自水汽循環(huán)，不過通過測量未受損害。疏水同樣可看作是潔凈的過程排水。調(diào)節(jié)劑氨在這里不認為是雜質(zhì)。
[0023]另一種潔凈的過程排水的排水分量只有小量雜質(zhì)(例如鐵微粒和氨)。因此在送回水汽循環(huán)中之前，這種過程排水必須通過冷凝水凈化設(shè)備凈化。
[0024]在有些情況下送回的過程排水首先必須冷卻。冷凝水凈化設(shè)備的壽命由于高的離子含量縮短。必須由完全脫鹽設(shè)備制備的去離子水的量會變得更小，因為只需要少量補水。在循環(huán)式鍋爐的情況下，潔凈和經(jīng)凈化的過程排水直接引入去礦物水的水箱內(nèi)。在直流式鍋爐的情況下，排水通過存在的冷凝水凈化設(shè)備引入水汽循環(huán)中。
[0025]通過減少水需求或優(yōu)化水處理，還可以降低化學制品消耗量，因此能資源保護地形成電廠的環(huán)境平衡。
[0026]通過將在排水處理設(shè)備中通過蒸發(fā)形成的冷凝水回送到完全脫鹽設(shè)備，例如所述的火電廠(DKW)通過完全脫鹽設(shè)備可每年少處理達75200噸的去離子水。其中每年15000噸來自鍋爐沖洗時可回收的過程排水和鍋爐起動，約每年4300噸來自輔助鍋爐的清垢，每年達6000噸來自試樣提取的過程排水，以及每年約50000噸來自回收的冷凝水。
[0027]按本發(fā)明方法的一種優(yōu)選的進一步發(fā)展規(guī)定，通過排水處理設(shè)備凈化的過程排水重新基本上完全送回水汽循環(huán)中。所述的送回優(yōu)選地經(jīng)過去礦物設(shè)備進行。通過將凈化的過程排水回送到水汽循環(huán)中，形成一種閉合的循環(huán)。其結(jié)果是，可以實現(xiàn)蒸汽動力裝置的一種運行，此時不必連續(xù)供給來自環(huán)境的生水，或不必將過程排水排入環(huán)境中。因此，按本發(fā)明的蒸汽動力裝置尤其適用于那些地區(qū)，在那里存在水緊缺的狀況，或由于環(huán)境保護的原因必須對大自然造成最小的影響。