用于借助工艺蒸汽耦合输出预加热蒸汽发电厂中的补充水的方法

摘要

本发明涉及一种用于为水-蒸汽循环的蒸发器输送补充水的系统。用于将水蒸气冷凝成水的冷凝器(101)能够用出自涡轮机设施(105)的水蒸气供给。用于将冷凝物脱气的脱气设备(109)与冷凝器(101)耦联，使得冷凝器(101)的冷凝物的第一部分能够输送给脱气设备(109)。换热器(102)与冷凝器(101)耦联，使得冷凝器(101)的冷凝物的第二部分能够输送给换热器(102)，其中换热器(102)与输送管路(103)耦联，使得补充水能够输送给换热器(102)。换热器(102)构建成，使得借助于冷凝物的第二部分能够加热补充水。换热器(102)与脱气设备(109)耦联，使得已加热的补充水能够输送给脱气设备(109)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在蒸汽发电厂中将补充水输送到水-蒸汽循环 中和预加热所述补充水的系统。此外，本发明涉及一种用于在蒸汽发电 厂中在水-蒸汽循环中将补充水脱气的方法。

背景技术

在将工艺蒸汽/热量耦合输出到蒸汽发电厂中时，由于工艺蒸汽/冷 凝物的泄露和损耗必须借助于持续地输送补充水来再填充水-蒸汽循 环。补充水通常是净化的，然而是未脱气的。例如，补充水包含溶解的 杂质气体，必须将所述杂质气体在蒸汽动力工艺的脱气机中再排出。为 了提高工艺效率，必须将补充水在进入到脱气机之前预加热。

当前，将例如传统的脱气设备的补充水(也称作Make-Up-Water) 直接馈送到脱气机中。这在技术上是简单的并且少耗费的，然而在能量 上是最不利的变型形式。

此外，能够将补充水直接地馈送到涡轮机冷凝器或低压预热器中。 然而，所述变型形式仅能够用于较少量的补充水。

在图2中示出用于将补充水输送到水-蒸汽循环中的另一个传统的 系统。将出自传统的冷凝器201的冷凝物通过传统的冷凝泵202泵送到 容器204中。附加地，在那里将补充水的质量流m_z经由传统的输送管 路203混入。随后，由其他的冷凝泵205将水混合物穿过水-蒸汽循环 的传统的加热设备206、208泵送到传统的脱气设备209中。因为水混 合物由于补充水部分而没有被脱气进而包含溶解的并且腐蚀性的介质 (例如氧气)，所以全部容器、管路和配件，包括容器204直至传统的 脱气设备必须由抗腐蚀的不锈钢构成。在传统的脱气设备209下游，将 水输送给传统的蒸发器207。

发明内容

本发明的目的是，将用于蒸汽发电厂的水-蒸汽循环的补充水能量有 效地并且成本有效地脱气。

所述目的借助根据独立权利要求的一种用于经由在蒸汽发电厂中 的水-蒸汽循环的额外的冷凝物-补充水预热器输送补充水的系统和一种 用于在蒸汽发电厂中的水-蒸汽循环的在下游接入的脱气机中将补充水 脱气的方法来实现。

根据本发明的第一方面，描述一种在蒸汽发电厂中用于为水-蒸汽循 环的预热器和/或蒸发器输送补充水的系统。所述系统具有用于将水蒸 气冷凝成水的冷凝器、用于将水脱气的脱气设备、用于输送补充水的输 送管路和换热器。

用于将水蒸气冷凝成水的冷凝器(为了更好的可区分性，在下文中 称作为“冷凝器”)能够用出自蒸汽发电厂的涡轮机设施的水蒸气供给。 用于将水脱气的脱气设备与冷凝器耦联，使得冷凝物的第一部分能够输 送给脱气设备。换热器与冷凝器耦联，使得冷凝物的第二部分能够输送 给换热器，其中换热器与输送管路耦联，使得补充水能够输送给换热器。 换热器构建成，使得借助于冷凝物的第二部分能够加热补充水。换热器 与脱气设备耦联，使得已加热的补充水能够输送给脱气设备。

根据本发明的另一个方面，描述一种在蒸汽发电厂中为水-蒸汽循环 的蒸发器的补充水脱气的方法。

蒸汽发电厂现今通常用于产生电能。蒸汽轮机运行所需要的水蒸气 在蒸汽锅炉中由之前清洁的并且净化的水产生。通过在过热器中继续加 热蒸汽，蒸汽的温度和比体积增大。蒸汽从蒸汽锅炉中经由管线流动到 蒸汽轮机设施中，在那里所述蒸汽将其之前吸收的能量的一部分作为动 能提供给涡轮机设施。在涡轮机上耦联有发电机，所述发电机将机械功 率转换成电功率。之后，减压的且冷却的蒸汽流入到冷凝器中，在那里 所述蒸汽通过热传输到周围环境(例如出自河流的新鲜水)中冷凝并且 作为液态水在冷凝器的最深的部位处聚集。所述水称作为冷凝物。经由 冷凝泵和预热器或加热设备将水例如暂存到供给水容器中并且随后经 由其他的冷凝泵再次输送给蒸汽锅炉或蒸发器。

在将水暂存在供给水容器中并且相应地输送给蒸发器之前，将水输 送给脱气设备，以便尽可能地去除有害的气体、例如腐蚀性的氧气或二 氧化碳。

根据本发明的脱气设备能够借助于热学脱气方法或者借助于化学 脱气方法工作。在热学脱气方法的情况下，将热能、例如出自涡轮机设 施(的中压区域)的排出蒸汽的热能输送给脱气设备，使得将水在脱气 设备中“煮沸”进而加热。由此，尽可能地去除有害的气体、例如氧气 和二氧化碳。为了脱气利用物理状态，使得随着温度升高，气体在液体 中的可溶解性下降。

根据本发明一方面将出自冷凝器的冷凝物和之前在换热器中已加 热的补充水输送给脱气设备。补充水是必要的，因为在水-蒸汽循环中， 水或者水蒸气由于泄露从水-蒸汽循环中逸出。这尤其涉及具有额外的 热消耗器的设施，即具有工艺蒸汽耦合输出装置的设施。

根据本发明，提供换热器，所述换热器一方面得到冷凝物的第二部 分。此外，经由输送管路将期望量的补充水添加给换热器。换热器构建 成，借助于冷凝物的第二部分的热量将补充水加热到期望的温度。随后 将已加热的补充水(尤其直接地)输送给脱气设备。

根据本发明的换热器尤其是冷凝物/补充水换热器。这表示，散发热 量的流体(在此为水的或冷凝物的第二部分)不改变其聚集态并且保持 是液态的，并且吸收热量的流体(在此为补充水)保持为是液态的并且 不改变其聚集态。由此与进行冷凝的换热器相比得到换热器的非常紧凑 的结构方式。

因为将补充水在单独的换热器中借助于出自冷凝器的冷凝物的第 二部分的热量加热并且随后在已加热的状态下直接输送给脱气设备，根 据本发明的系统在能量方面是非常有效的。

此外，将可能包含有害的气体的补充水首先在脱气设备中与冷凝物 的第一部分混合。由此，可能的是，设备(例如加热设备和冷凝泵)以 及能够在冷凝器和脱气设备之间存在的管线不必强制性地由耐腐蚀的 不锈钢构成，因为这些设备和管线不与腐蚀性的补充水接触。因此，借 助根据本发明的系统，除了极其能量有效的构成方式之外，还能够将更 适当的材料用于在冷凝器和脱气设备之间的管线和设备。

冷凝物的第二部分能够至少比水的第一部分小一半。冷凝物的第二 部分尤其在冷凝器下游并且至少在加热设备下游才从冷凝物的总体部 分中分出，使得在将水的第二部分输送给换热器之前，已经借助于加热 设备加热水的第二部分。

根据另一个示例性的实施方式，换热器与脱气设备耦联，使得冷凝 物的第二部分在穿流换热器之后被输送给脱气设备。因此，例如将水的 第二部分与补充水混合进而设定水的第二部分和补充水之间的平均温 度。因此，同样加热补充水。由冷凝物的第二部分和补充水构成的混合 物随后在脱气设备中与水的第一部分混合。

根据另一个示例性的实施方式，换热器也能够与冷凝器耦联，使得 冷凝物的第二部分在穿流换热器之后能够再次输送给冷凝器。由此，冷 凝物的第二部分能够再次与水在冷凝器中混合并且随后再次输送给水- 蒸汽工艺。尤其，在本发明的另一个示例性的实施方式中，将冷凝物的 第二部分在穿流换热器之后在冷凝器下游并且在加热设备上游馈入并 且与出自冷凝器的水的总体部分混合。

根据另一个示例性的实施方式，系统具有用于加热水的加热设备。 加热设备耦联到冷凝器上，使得冷凝物能够输送给加热设备。加热设备 与脱气设备耦联，使得已加热的水或者是冷凝物的至少第一部分能够输 送给脱气设备。

根据另一个示例性的实施方式，加热设备构建成，使得加热设备为 了加热水而用出自蒸汽发电厂的涡轮机设施、尤其出自涡轮机设施的低 压区域的水蒸气供给。换言之，将排出蒸汽从涡轮机设施中提取，以便 将排出蒸汽的热能用于加热在冷凝器下游的水。涡轮机设施的中压区域 尤其是下述区域，所述区域靠近涡轮机设施的最后的涡轮机级，其中水 蒸气还具有相对高的热能，然而具有较低的压力。

根据另一个示例性的实施方式，加热设备在冷凝器和换热器之间耦 联，使得冷凝物的第二部分在加热设备中加热补充水之后能够被分出并 且能够输送给换热器。

根据另一个示例性的实施方式，脱气设备构建成，使得脱气设备为 了将水(这就是说冷凝物的第一部分和在换热器中已加热的补充水)脱 气而用出自蒸汽发电厂的涡轮机设施、尤其出自涡轮机设施的低压区域 和/或中压区域的水蒸气供给。

根据另一个示例性的实施方式，所述系统还具有冷凝泵，所述冷凝 泵为了将水的压力提高而设置在冷凝器和脱气设备之间。

借助本发明，将补充水首先在脱气设备中与冷凝物混合。为了不必 承受由于缺少预加热而造成的效率损失，在冷凝物/补充水换热器中通 过冷凝物的在低压预热器(加热设备)中已经预加热的第二部分的子流 (第二部分)加热补充水。冷凝物的用于加热的第二部分能够从任意多 个在上游接入的低压预热器取出并且随后在一个或多个冷凝物/补充水 换热器中用于预加热补充水。在最后的加热设备(低压预加热器)和脱 气设备之间提取水(即预加热冷凝物)的第二部分在能量上是有意义的。 在一个有利的实施方式中，水(冷凝物)的用于预加热的第二部分在冷 凝物/补充水换热器中冷却之后再次导入涡轮机冷凝器。

通过例如出自蒸汽轮机设施的减压过程的低能量值的排出蒸汽预 加热冷凝物质量流的为了预加热补充水而分出的第二部分。借助本发 明，能够通过使用出自蒸汽轮机设施的减压过程的低能量值的低压排出 /提取蒸汽实现更高的总效率。

此外，不用考虑所使用的、与未脱气的补充水接触的、由耐腐蚀的 钢(例如，不锈钢)构成的低压预热器的构成方案。

此外，不用考虑例如将补充水与水/冷凝物在单独的冷凝罐中混合的 必要性。在冷凝器下游的冷凝泵因此仅泵送水(冷凝物)的总体部分， 所述总体部分已经脱气进而较少起腐蚀作用。

通过在上文中描述的系统，经济上也有意义的是，将补充水经由废 气换热器的预热结合附加的冷凝物/补充水换热器组合。这能够实现， 因为废气加热面(在本情况下例如安装作为在垃圾燃烧设施的废气通道 中的节能器或者组合式燃气和蒸汽发电厂)不由未脱气的水穿流。此外， 通过借助于冷凝物的子流在下游预加热补充水，能够不用考虑特种钢 (耐热或耐腐蚀)的节能器的加热面的复杂的构成方案。

与传统的系统相比，能够减少设施耗费并且例如机器壳体在其基本 面方面更小地构成，因为能够不用考虑用于加热补充水的附加安装的预 热器(所述预热器尤其在补充水量大的情况下是必要的)。因此，用于 发电厂部件的成本明显下降。此外，能够处理非常大的补充水质量流。 所述补充水质量流能够超过冷凝物量多于两倍。

要指出的是，在此描述的实施方式仅为本发明的可能的实施方案变 型形式的有限的选择。因此，可能的是，以适当的方式将各个实施方式 的特征彼此组合，使得对于本领域技术人员而言借助在此详述的实施方 案变型形式将多个不同的实施方式视作为显而易见公开的。

附图说明

在下文中，为了进一步阐述并且为了更好地理解本发明，参考所附 的附图详细描述实施例。

图1示出根据本发明的一个示例性的实施方式的用于在蒸汽发电厂 的水-蒸汽循环中输送补充水的系统的示意图，以及

图2示出用于在蒸汽发电厂的水-蒸汽循环中输送补充水的传统的 系统。

具体实施方式

相同的或相似的部件在图中设有相同的附图标记。附图中的视图是 示意的并且是不按照比例的。

图1示出用于在蒸汽发电厂的水-蒸汽循环中输送补充水的系统。用 于将水蒸气冷凝成水(所述水在下文中称作为冷凝物)的冷凝器101能 够用出自蒸汽发电厂的涡轮机设施105的水蒸气供给。用于将冷凝物脱 气的脱气设备109与冷凝器101耦联，使得冷凝器101的冷凝物的第一 部分能够输送给脱气设备109。换热器102与冷凝器101耦联，使得冷 凝器101的冷凝物的第二部分能够输送给冷凝物/补充水换热器102，其 中换热器102与输送管路103耦联，使得补充水能够输送给换热器102。 换热器102构建成，使得能够借助于冷凝物的第二部分加热补充水。换 热器102与脱气设备109耦联，使得已加热的补充水能够输送给脱气设 备109。在脱气设备109下游，将水例如输送给蒸发器107。

尤其，将已加热的补充水直接在换热器102下游馈入到加热设备109 中并且在加热设备109中才与冷凝器101的冷凝物的第一部分或第一质 量流m₁混合。

换热器102能够与脱气设备109耦联，使得冷凝物的第二部分(或 第二质量流m₂)在穿流换热器102之后能够输送给脱气设备109。替选 地，如在图1中示出的，换热器102能够与冷凝器101耦联，使得冷凝 物的第二部分在穿流换热器102之后能够输送给冷凝器101。

在冷凝器101和脱气设备109之间能够耦联有至少一个加热设备 106或例如其他数量的其他加热设备108。加热设备106、108加热从冷 凝器101流向脱气设备109的水的总质量流。如在图1中示例性地示出 的，冷凝物的第二部分(第二质量流m₂)在穿过所有加热设备108之 后被分出并且输送给换热器102。冷凝物的第一部分(第一质量流m₁) 在排出第二部分之后直接流入到脱气设备109中，在所述脱气设备中， 冷凝物的第一部分与在换热器102中已加热的补充水m_Z混合。

加热设备106、108能够构建成，使得加热设备106、108为了加热 冷凝物能够用出自蒸汽发电厂的涡轮机设施105、尤其出自涡轮机设施 105的低压区域的水蒸气(排出蒸汽)供给。

脱气设备109构建成，使得脱气设备109为了将水脱气能够用出自 蒸汽发电厂的涡轮机设施105、尤其出自涡轮机设施105的低压区域的 水蒸气供给。

此外，在加热设备106、108的上游或下游能够耦联有冷凝泵104， 以便在冷凝器101下游提高水的总质量流的压力。

补充地，要注意的是，“包括”不排除其他的元件或步骤并且“一 个”或“一”不排除多个。此外，要注意的是，参照上述实施例中的一 个描述的特征和步骤也能够与其他上述实施例的其他特征或步骤组合 地应用。权利要求中的附图标记不视作为限制。