给水预热系统和方法 |
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| 申请号 | CN201410599944.5 | 申请日 | 2014-10-31 | 公开(公告)号 | CN104595883A | 公开(公告)日 | 2015-05-06 |
| 申请人 | 阿尔斯通技术有限公司; | 发明人 | P.德劳沃特; T.斯坦斯特雷姆; J.迪伊茨曼恩; F.德劳西; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及给 水 预热系统和方法。给水预热系统(100)包括给水罐(110)和恒定容量再 循环 泵 (120)。给水罐(110)适于存储给水。给水罐(110)包括馈送和返回管线(112、114)。馈送管线(112)适于将给水馈送到HRSG(200)，而返回管线(114)使得能够使给水返回到给水罐(110)中。返回管线(114)不包括控制 阀 ，并且设置成通到给水罐(110)，以减少给水再循环时的构件损失。恒定容量再 循环泵 (120)设置在馈送管线(112)中，以使给水在HRSG(200)和给水罐(110)之间再循环。泵(120)能够使给水以恒定速度和体积再循环，以减少给水再循环时的热量损失，这与 现有技术 的给水预热系统相反。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种给水预热系统(100)，其用于预热馈送到热回收蒸汽发生器(HRSG)(200)中的给水，所述给水预热系统(100)包括： |
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| 说明书全文 | 给水预热系统和方法技术领域背景技术[0002] 在装备在联合循环功率装置(CCPP)中的情况下，给水加热系统大体用来将输送到热回收蒸汽发生器(HRSG)的水预热到或高于HRSG处需要的固定最低温度。预热给水减少HRSG中的蒸汽发生中涉及的不可逆性且改进CCPP的热动效率。除了预热给水的多种其它优点之外，这种预热还有助于避免烟道气冷凝物在HRSG内部的外管表面上产生的腐蚀。 [0003] 对于装备有给水加热系统的CCPP，预热通过不同的加热源实现，诸如，从HRSG抽取的起停备用蒸汽(pegging steam)、在冷凝物预热器中的蒸汽涡轮抽取、单独的给水预热器中的蒸汽涡轮抽取、从在HRSG的冷端处的专用HRSG盘管中的给水节热抽取或再循环而再循环的给水。提到的现有技术的概念的原理是大体在给水罐中控制固定温度。 [0004] 现有技术的图4描绘了给水预热系统10的典型的轮廓，其用于将给水预热和控制到固定温度。系统10包括给水罐12，其具有馈送管线14和返回管线16，以将经预加热的水馈送到HRSG，诸如，HRSG 30。馈送管线14包括泵18，以将给水传送到HRSG 30，并且返回管线16可包括控制阀20，其遏制给水的流量。控制阀20遏制流量，以调节再循环质量流量且因此调节输入到给水罐的热量以保持需要的温度。备选地，通过使用泵18来控制给水流量，其中给水再循环质量流量是可变的。尽管如此，对于CCPP的某些负载情况，以满负荷(例如130kg/s)运行的给水再循环系统结合的热量可能不足以保持需要最低温度设定点，这可能通常为60℃或60℃以上。为此，如图4中描绘，系统10包括加热源，诸如起停备用蒸汽回路22，以供应经加热的蒸汽来在给水罐12中保持和控制最低给水温度设定点。 [0005] 使用任何这种加热源可不断地影响CCPP效率，因为用来加热给水的能量通常获得自主蒸汽源(CRH、LP等)或在蒸汽涡轮的级之间抽取。因此，将用来在涡轮中执行膨胀功(且因此产生功率)的蒸汽不被用于那个目的。用于给水加热的总循环蒸汽质量流量的百分比必须仔细优化，以获得最大CCPP效率，因为提高这个蒸汽的份额会降低CCPP效率。 [0006] 因此，需要最大程度地减少或不需要使用这种加热流来加热给水以加热HRSG，以最大程度地提高CCPP的效率。发明内容 [0007] 本公开描述了一种改进的给水预热系统和方法，它们将在以下简化概述中介绍，以提供本公开的一个或多个方面的基本理解，该一个或多个方面意图克服所论述的缺陷，但是包括其所有优点，以及提供一些额外的优点。这个概述不是对本公开的广泛的综述。其不意图确定本公开的基本或关键元件，也不意图限定本公开的范围。相反，此概述的唯一目标是以简化形式介绍本公开的一些概念、其各方面和优点，作为下文介绍的更详细的描述的前序。 [0008] 本公开的一个目标是描述一种改进的给水预热系统和方法，它们可最大程度地减少或不需要使用高能加热流来加热给水，以最大程度地提高联合循环功率装置(CCPP)的效率。这种改进的给水预热系统和方法可同样地能够防止烟道气冷凝物在HRSG内部的外管表面上产生的腐蚀。另外，本公开的目标是描述一种改进的给水预热系统和方法，它们可便于以有效和经济的方式使用。根据以下详细描述和权利要求，本公开的多种其它目标和特征将是显而易见的。 [0009] 在一方面，上面提到的目标和其它目标可通过一种改进的给水预热系统来实现。给水预热系统适于预热馈送到热回收蒸汽发生器(HRSG)中的给水。给水预热系统包括给水罐和恒定容量再循环泵。给水罐适于存储给水。给水罐包括馈送管线和返回管线。馈送管线适于将给水馈送到HRSG，以及返回管线适于使得能够使给水返回到给水罐中。返回管线不包括控制阀，以减少给水再循环时的构件损失。另外，恒定容量再循环泵设置在馈送管线中，以使给水在HRSG和给水罐之间再循环。恒定容量再循环泵使给水以恒定速度和体积再循环，以减少给水再循环时的热量损失，从而提高HRSG的效率。 [0010] 在本公开的一个实施例中，给水保持高于或处于在设计期间基于烟道气中的硫/水含量限定的最低设定温度。在这种实施例中，在返回管线中不包括控制阀而是包括恒定容量再循环泵(而非可变容量再循环泵)，使得给水预热系统能够使给水以恒定速度和体积再循环，减少给水再循环时的热量损失，以及使给水保持在设计期间设定的最低设定温度。 [0011] 在本公开的另一个实施例中，给水保持处于HRSG在运行期间需要的温度，即需要最低设定温度或高于该设定温度，而非在设计期间限定最低设定温度，如在上面的实施例中那样。根据这个实施例，连续排放监测系统(CEMS)回路或任何其它测量装置，诸如专用水/酸露点测量装置设置成通到HRSG，以使得能够基于HRSG的参数而计算给水在 HRSG中再循环需要保持的需要最低设定温度。在这个实施例中，在返回管线中不包括控制阀并且包括恒定容量再循环泵以使给水以恒定速度和体积再循环会减少给水再循环时的热量损失，以及使给水保持CEMS回路所计算的需要最低设定温度。 [0012] 在两个实施例中，给水预热系统包括可选地提供的起停备用蒸汽管线源，以将起停备用蒸汽供应到给水罐，以将给水预热到设计期间设定的最低温度或加热到CEMS回路所计算的需要最低设定温度。在和当给水罐中的给水的温度低于最低设定温度或低于计算的需要最低设定温度时，可激活起停备用蒸汽管线源，以实现给水温度要求。这样控制起停备用蒸汽和减少使用起停备用蒸汽能够提高HRSG的效率以及因此提高CCSS的效率。 [0013] 给水预热系统的两个实施例包括控制阀，其设置在起停备用蒸汽源管线中以关闭和打开供应起停备用蒸汽的起停备用蒸汽源管线。系统的两个实施例还进一步包括温度控制回路，其设置成通到起停备用蒸汽源管线的控制阀和给水罐，以基于给水罐的温度而发送信号来打开和关闭控制阀，以便使给水保持最低设定温度。 [0014] 在本公开的另一个方面，作为最大程度地减少用于预热给水的起停备用蒸汽的替代，在给水预热系统完全不需要起停备用蒸汽。在这个方面，给水预热系统包括给水罐、恒定容量再循环泵和压力控制器件。给水罐包括馈送管线和返回管线。馈送管线设置成将给水馈送到HRSG；以及返回管线设置成使得能够使给水返回到给水罐中。返回管线不包括控制阀，并且设置成通到给水罐。另外，恒定容量再循环泵设置在馈送管线中，以使给水在HRSG和给水罐之间再循环。恒定容量再循环泵设置成使给水以恒定速度和体积再循环，以减少给水再循环时的热量损失。此外，压力控制器件设置成通到HRSG的蒸发器，以提高蒸发器中的蒸汽的运行压力，以将热量转移到馈送管线，以提高给水中的热量增益，以及使给水保持最低设定温度，从而不需要起停备用蒸汽(上面的两个实施例中需要)来预热给水，从而提高HRSG的效率。 [0015] 给水预热系统可进一步包括温度控制回路，其设置成通到蒸发器的压力控制器件和给水罐，以基于给水罐的温度而发送信号来提高或降低蒸发器中的蒸汽的运行压力，以便保持给水的最低设定温度。 [0016] 在另一方面，本公开公开的方法可在相应的给水预热系统中运行。 [0017] 这种改进的给水预热系统最大程度地减少或者不需要使用加热流来加热给水以加热热回收蒸汽发生器(HRSG)，以最大程度地提高联合循环功率装置(CCPP)的效率。这种改进的给水预热系统和方法可同样地能够防止烟道气冷凝物在HRSG的内部的外管表面上产生的腐蚀。另外，改进的给水预热系统可便于以有效和经济的方式使用。 附图说明[0019] 参照结合附图得到的以下详细描述和权利要求，将更好地理解本公开的优点和特征，其附图中，相同元件以相同符号标识，并且其中：图1示出根据本公开的第一示例性实施例的给水预热系统的示例线路图；以及 图2示出根据本公开的第二示例性实施例的给水预热系统的示例线路图； 图3示出根据本公开的第三示例性实施例的给水预热系统的示例线路图；以及 图4示出根据现有技术的给水预热系统的示例线路图。 [0020] 相同参考标号在附图的若干图的描述中表示相同部件。 [0021] 部件列表：100给水预热系统 110给水罐 112馈送管线 114返回管线 120恒定容量再循环泵 130起停备用蒸汽源管线 140控制阀 150温度控制回路 160连续排放监测系统(CEMS)回路 170压力控制器件 180温度控制回路 200热回收蒸汽发生器(HRSG) 210蒸发器 10给水预热系统 12给水罐 14馈送管线 16返回管线 18变速泵 20控制阀 22起停备用蒸汽回路 30 HRSG。 具体实施方式[0022] 为了完整地理解本公开，将参照以下详细描述，包括所附权利要求，以及上面描述的附图。在以下描述中，为了进行解释，阐述了许多特定细节，以便提供本公开的完整理解。但是，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在没有这些特定细节的情况下实践本公开。 在其它情况下，仅以框图形式显示结构和设备，以便避免混淆本公开。在这个说明书中参照“一个实施例”、“一实施例”、“另一个实施例”、“多种实施例”表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。词语“在一个实施例中”出现在说明书的多种位置不一定始终参照同一实施例，单独或备选的实施例也不是与其它实施例相互排他的。此外，描述了可由一些实施例而未由其它实施例展示的多种特征。类似地，描述了一些实施例可能需要的但其它实施例可能不需要的多种需要。 [0023] 虽然以下描述为了说明而包含许多特定细节，但是本领域任何技术人员将理解，对这些细节的许多变型和/或变化在本公开的范围内。类似地，虽然关于彼此或结合彼此描述了本公开的许多特征，本领域技术人员将理解，可独立于其它特征而提供这些特征中的许多。因此，在不损失本公开的任何一般性且不限制本公开的情况下阐述了本公开的这个描述。用语“一个”和“一种”在本文不表示数量限制，而是相反，表示存在至少一个所参照的项目。 [0024] 现在参照图1-3，示出了根据本公开的多种示例性实施例的给水预热系统的多种示例。关于给水预热系统的结构和布置以及其为了最大程度地提高联合循环功率装置(CCPP)的效率而相对于热回收蒸汽发生器(HRSG)200的布置，多种相关联的元件对于本领域技术人员可为熟知的，为了理解本公开，不认为需要在本文阐述所有结构细节和其解释。相反，认为足够的是注意到，如图1至3中显示，对于给水预热系统100，仅显示了与描述本公开的多种实施例相关的那些构件。 [0025] 如图1中显示，根据本公开的第一方面，给水预热系统100包括给水罐110和恒定容量再循环泵120。给水罐110适于存储给水。给水罐110包括馈送管线112和返回管线114。馈送管线112适于将给水馈送到HRSG 200。另外，返回管线114适于使得能够使给水返回到给水罐110中。如与在图4中显示的现有技术的给水预热系统10相反，本实施例的返回管线114不包括控制阀20，并且返回管线114直接设置成通到给水罐110，以减少给水再循环时的构件损失。另外，恒定容量再循环泵120设置在馈送管线112中，以使给水在HRSG 200和给水罐110之间再循环。恒定容量再循环泵120完全足以使给水以恒定速度和体积再循环，以减少给水再循环时的热量损失，这与使给水以可变速度和体积再循环的现有技术给水预热系统10相反。 [0026] 在图1中显示的本公开的一个实施例中，给水保持处于在设计期间基于CCPP的烟道气中的硫/水含量限定的最低设定温度或高于设定温度。在这个实施例中，在返回管线114中不包括控制阀10(如现有技术的图4中显示)且包括恒定容量再循环泵120而非可变速度和容量泵18(如现有技术的图4中显示)使得给水预热系统100完全足以使给水以恒定速度和体积再循环，减少给水再循环时的热量损失，以及使给水保持在设计期间设定的最低设定温度。 [0027] 在图1中显示的当前方面的另一个实施例中，给水预热系统100可进一步包括可选地提供的起停备用蒸汽管线源130，以将起停备用蒸汽供应到给水罐110中，以将给水重新加热到设计期间设定的最低设定温度。在和当给水罐110中的给水的温度低于最低设定温度时，可激活起停备用蒸汽管线源130来满足给水温度要求。这样控制起停备用蒸汽和减少起停备用蒸汽的使用能够提高HRSG的效率且因此CCSS的效率。 [0028] 在另一个实施例中，图1中显示的给水预热系统100包括控制阀140，其设置在起停备用蒸汽源管线130中以关闭和打开起停备用蒸汽源管线130，以按需要和在需要时供应起停备用蒸汽。另外，系统100还包括温度控制回路150，其设置成通到起停备用蒸汽源管线130的控制阀140和给水罐110，以基于给水罐110的温度而发送信号来打开和关闭控制阀140，以便使给水保持最低设定温度。 [0029] 现在参照图2，在本公开的第二方面，其中不是如在参照图1描述的第一方面那样在设计期间限定最低设定温度，而是使给水保持处于或高于HRSG 200在运行期间所需要的需要温度，下文称为“需要最低温度”。根据图2中显示的这个方面，连续排放监测系统(CEMS)回路160设置成通到HRSG 200，以基于HRSG 200的参数而计算给水在HRSG 200中再循环以避免其腐蚀所需要保持的需要最低给水温度。但是，在不脱离本公开的范围的情况下，除了CEMS，还可用任何其它测量装置诸如专用水/酸露点测量装置来计算需要最低温度。另外，在这个第二方面(如图2中显示)，类似于第一方面(根据图1)，不包括控制阀10的返回管线114和恒定容量再循环泵120使得给水预热系统100完全足以使给水以恒定速度和体积再循环，减少给水再循环时的热量损失，以及使给水保持CEMS回路160所计算的需要最低温度。 [0030] 类似于第一方面(图1中显示)，给水预热系统100的第二方面(在图2中显示)还包括可选地提供的起停备用蒸汽管线源130，以将起停备用蒸汽供应到给水罐110中，以将给水重新加热到CEMS回路160计算的需要最低温度。在和当给水罐110中的给水的温度低于计算的需要最低温度时，可激活起停备用蒸汽管线源130来满足给水温度要求。这样控制起停备用蒸汽和减少起停备用蒸汽的使用能够提高HRSG 200的效率且又提高CCSS的效率。 [0031] 如图1中显示的第一方面，第二方面的给水预热系统100 (图2中显示)还包括控制阀140，其设置在起停备用蒸汽源管线130中，以关闭和打开起停备用蒸汽源管线130，以按需要和当需要时供应起停备用蒸汽。另外，第二方面的系统100还包括温度控制回路150，其设置成通到起停备用蒸汽源管线130的控制阀140和给水罐110，以基于给水罐110的温度而发送信号来打开和关闭控制阀140，以便使给水保持CEMS回路160计算的需要最低温度。 [0032] 现在参照图3，描绘了给水预热系统100的第三方面。根据这个方面的给水预热系统100，不是最大程度地减少用于预热给水的起停备用蒸汽(可能可选地在第一和第二方面的给水预热系统100中需要)，而是完全没有起停备用蒸汽的这种使用。在这个方面，给水预热系统100包括给水罐110、恒定容量再循环泵120和压力控制器件170。给水罐110包括馈送管线112和返回管线114，这类似于给水预热系统100的第一和第二方面，并且为了简明的原因而这里在解释中被省略。另外，第三方面的恒定容量再循环泵130类似于给水预热系统100的第一和第二方面，并且为了简明的原因而这里在解释中被省略。给水预热系统100的第三方面包括压力控制器件170，其设置在蒸汽涡轮入口处，特别地通到HRSG200的蒸发器210，以提高蒸发器210中的蒸汽的运行压力，以将热量转移到馈送管线112，以提高给水中的热量增益以及使给水保持最低设定温度。因为将给水预热到最低设定温度所需要的热量由蒸发器210将其热量转移到馈送管线112来获得，如在上面两方面中需要和当需要时，所以用于预热给水所需要的起停备用蒸汽在本公开的第三方面中被省略，从而提高HRSG 200的效率。 [0033] 图3中显示的给水预热系统100可包括温度控制回路180，其设置成通到蒸发器210的压力控制器件170和给水罐110，以基于给水罐110的温度而发送信号来提高或降低蒸发器210中的蒸汽的运行压力，以便使给水保持最低设定温度。 [0034] 本公开的发明在多种范围方面是有利的。这种改进的给水预热系统最大程度地减少或不需要使用加热流来加热给水以加热热回收蒸汽发生器(HRSG)，以最大程度地提高联合循环功率装置(CCPP)的效率。这种改进的给水预热系统和方法可同样地能够防止烟道气冷凝物在HRSG内部的外管表面上产生的腐蚀。另外，改进的给水预热系统可便于以有效和经济的方式使用。根据上面的详细描述和所附权利要求，本公开的多种其它优点和特征是显而易见的。 |
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