CN101815902A - 具有水冷壁炉膛管屏的城市固体废物燃料蒸汽产生器 - Google Patents

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CN101815902A CN200880109906A CN200880109906A CN101815902A CN 101815902 A CN101815902 A CN 101815902A CN 200880109906 A CN200880109906 A CN 200880109906A CN 200880109906 A CN200880109906 A CN 200880109906A CN 101815902 A CN101815902 A CN 101815902A
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阿瑟·W·科尔
罗伯特·法亚
托马斯·凯利
约翰·佩尔松
弗兰克·J·小佐内
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Abstract

本发明揭示一种蒸汽产生器，其包含经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生炉膛出口烟气流的炉膛。至少一个过热器安置于所述炉膛的上部部分或后烟道内。所述过热器经配置且适于通过促进所述过热器内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来使所述过热器内的流体过热。至少一个水冷壁炉膛管屏从所述过热器向上游安置于所述炉膛内，所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述水冷壁炉膛管屏外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度。

Description

具有水冷壁炉膛管屏的城市固体废物燃料蒸汽产生器
技术领域
本发明涉及一种城市固体废物燃料蒸汽产生器。特定来说，本发明针对具有水冷壁炉膛管屏的城市固体废物燃料蒸汽产生器。
此申请案主张2007年10月1日申请的美国临时专利申请案第60/976,709号及2007年10月20日申请的美国专利申请案第11/961,654号的优先权的权益，这些专利的全部内容以引用方式并入本文中。
背景技术
变废为能转废为能设备通过燃烧废物材料而在锅炉中产生高能蒸汽。城市固体废物燃料蒸汽产生器使用固体城市废物(例如垃圾)作为燃料来产生蒸汽。所述蒸汽通常用于驱动高压蒸汽汽轮机以便产生电或将蒸汽提供到蒸汽用户“主机”或区域供热系统。当以环境友好方式操作时，固体废物燃料蒸汽产生器可同时解决两个问题：其通过减少对用于处置处置固体废物的垃圾填埋法的要求而有益于环境且其产生很需要的动力。
许多蒸汽产生器(包含适于焚烧化石燃料、城市固体废物及其它燃料的那些蒸汽产生器)从燃烧区向下游包含过热器。当经过的燃烧烟气将热释放到过热器中时，所述过热器内的蒸汽达到过热状态。此过热蒸汽通常用于给高压汽轮机提供动力。在这些极端温度中对过热器的材料要求很高。增加煤动力蒸汽产生器中过热器的寿命的一种方式是从所述过热器向上游包含水冷壁炉膛管屏管束。所述水冷壁炉膛管屏使相对冷的流体循环，且借此在热烟气到达过热器之前吸收来自燃烧烟气的一些热。此具有降低过热器前方的炉膛烟气出口温度的效应，从而延长其可用寿命。此布置最终减少腐蚀速率且显著延长过热器的有用寿命并可以大致不影响总体热效率的方式操作。
然而，在城市固体废物燃料蒸汽产生器中，过热器处的燃烧烟气比使用煤及其它燃料的蒸汽产生器中的燃烧烟气更具腐蚀性。此导致需要频繁地修复或替换过热器，此造成停机时间。高度腐蚀性环境已防止了在使用城市固体废物燃料的蒸汽产生器中使用水冷壁炉膛管屏。替代地，已进行其它方法来保护过热器，例如将成本高的合金管子及/或屏蔽放置于燃烧烟气的路径中或使炉膛的总体高度更高以便减少炉膛烟道烟气出口温度。然而，为在现有设施中减少过热器的腐蚀，因空间限制充分增加炉膛的大小很不切实际且极其困难。且屏蔽过热器并不减少过热器附近的炉膛烟道烟气出口温度。
一般来说，认为这些常规方法及系统满足其既定目的。然而，在此技术中仍保持继续需要适合于保护城市固体废物燃料蒸汽产生器内的过热器的水冷壁炉膛管屏。在此技术中还保持需要供在城市固体废物燃料蒸汽产生器中使用的耐用且制造及使用成本有效的水冷壁炉膛管屏本发明为这些问题提供解决方案。
发明内容
将在以下说明中阐明本发明的目的及优点且本发明的目的及优点从以下说明变得显而易见。将通过在本发明的书面说明及权利要求书中特别地指出的方法及系统并根据所述图式来实现及获得本发明的额外优点。
为实现这些及其它优点且根据本发明的目的，如本文中所体现，本发明包含一种蒸汽产生器，其包含经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生燃烧烟气流的炉膛。所述蒸汽产生器还包含至少一个过热器，所述过热器安置于所述炉膛的上部部分内、安置于燃烧区的下游处或接近所述炉膛的后烟道安置。所述过热器经配置且适于通过促进所述过热器内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来使所述过热器内的流体过热。至少一个水冷壁炉膛管屏从所述过热器向上游安置于所述炉膛内。所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述水冷壁炉膛管屏外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度。
根据本发明的另一方面，至少一个过热器与水冷壁炉膛管屏优选地作为热力液力回路的一部分而彼此流体连通。在另一优选实施例中，水冷壁炉膛管屏定位于所述炉膛内以允许到达所述过热器的维修通路。所述水冷壁炉膛管屏可进一步包含机械构件，所述机械构件以可操作方式连接到所述水冷壁炉膛管屏以使所述管屏在操作期间振动并减少所述管屏的外部表面上的残留物堆积。本发明还涵盖，所述水冷壁炉膛管屏可包含经配置且适于容纳外部供应集管箱的热膨胀及挠曲的管道集管箱膨胀环。
本发明还包含一种供在城市固体废物燃料蒸汽产生器中使用的水冷壁炉膛管屏。所述水冷壁炉膛管屏优选地包含管子管束，所述管子管束配置有隔膜构造且适于促进在所述管子内循环的流体与在所述管子外经过的炉膛出口烟气流之间的热传递。所述管子管束包含抗腐蚀材料。
所述抗腐蚀材料可包含安置于所述管子管束的外部表面上的覆盖层。所述覆盖层优选地包含
Figure GPA00001081169300021
合金。所述覆盖层可包含
Figure GPA00001081169300022
625。在优选实施例中，所述水冷壁炉膛管屏可经配置且适于定位于所述炉膛内以允许到达所述过热器的维修通路。不像典型水冷壁管屏那样直接放置在过热器前方，远离过热器放置水冷壁炉膛管屏也是此发明的意图。尤其当过热器性能与来自炉膛燃烧过程的辐射热及明亮光无关时，在数英尺远处定位水冷壁炉膛管屏很重要。
水冷壁炉膛管屏打算适合供在新的蒸汽产生设备中使用。根据本发明的一种蒸汽产生设备包含经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生燃烧烟气流的炉膛。至少一个过热器安置于所述炉膛的上部部分或后烟道内或接近所述炉膛的上部部分或后烟道安置。所述过热器经配置且适于促进所述过热器内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递。至少一个水冷壁炉膛管屏从所述过热器向上游安置于所述炉膛内。所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述过热器及水冷壁炉膛管屏外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度。蒸汽动力系统与所述过热器流体连通。
本发明涵盖，所述蒸汽动力系统可包含高压汽轮机。本发明还涵盖，所述蒸汽动力系统可包含蒸汽主机或区域供热系统。所述至少一个过热器与水冷壁炉膛管屏可作为热力液力回路的一部分而彼此流体连通。
本发明进一步包含一种用于在城市固体废物燃料蒸汽产生器的热力液力回路中产生蒸汽的系统。所述系统包含至少一个过热器，所述过热器经配置且适于促进所述过热器内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递。汽包与所述过热器流体连通以用于将水蒸气与液体分开以将饱和蒸汽供应到所述过热器。至少一个水冷壁炉膛管屏与所述汽包流体连通。所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度。所述水冷壁炉膛管屏包含安置于所述水冷壁炉膛管屏的外表面上的抗腐蚀覆盖层。
本发明进一步涵盖，本发明还包含一种减少城市固体废物燃料蒸汽产生器中过热器的腐蚀的方法。所述方法包含在过热器的上游处提供水冷壁炉膛管屏，其中所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述水冷壁炉膛管屏外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度。所述方法还包含使流体循环穿过所述水冷壁炉膛管屏中的管子管束以冷却所述过热器外的炉膛出口烟气流。
根据本发明还涵盖一种改装城市固体废物燃料蒸汽产生器以减少过热器的腐蚀的方法。所述方法包含提供水冷壁炉膛管屏，所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低城市固体废物燃料蒸汽产生器中过热器处的炉膛出口烟气温度。开辟穿过所述蒸汽产生器的上部炉膛顶及至少一个炉膛壁的通路。穿过所述上部炉膛顶及至少一个炉膛壁安装所述水冷壁炉膛管屏。所述方法还包含将所述水冷壁炉膛管屏以可操作方式连接到所述蒸汽产生器的汽包。
所述改装方法可进一步包含测量现有城市固体废物燃料蒸汽产生器内的温度，其中所述提供水冷壁炉膛管屏的步骤包含基于在所述现有城市固体废物燃料蒸汽产生器中所测量的温度来配置所述水冷壁炉膛管屏以减少所述过热器的腐蚀。
根据本发明，还存在一种增强城市固体废物燃料蒸汽产生器中的NOX控制的方法。所述方法包含提供炉膛，所述炉膛经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生炉膛出口烟气流，所述炉膛具有接近后烟道安置或安置于燃烧区的下游处的至少一个过热器，且至少一个水冷壁炉膛管屏从所述过热器向上游安置于所述炉膛内。操作所述炉膛以从所述过热器产生蒸汽。所述方法进一步包含通过使流体循环穿过所述至少一个水冷壁炉膛管屏以降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度来增强NOX还原。
一种降低对城市固体废物燃料蒸汽产生器中的NOX的选择性非催化还原(SNCR)的反应物要求的方法也涵盖为在本发明的范围内。此方法包含提供炉膛，所述炉膛经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生炉膛出口烟气流，其在所述炉膛内为SNCR提供增强的及稳定的温度环境，所述炉膛具有接近后烟道安置或安置于燃烧区的下游处的至少一个过热器，且至少一个水冷壁炉膛管屏从所述过热器向上游安置于所述炉膛内。提供选择性非催化还原系统，其以可操作方式连接以减少来自炉膛出口烟气的NOX排放。所述方法包含操作所述炉膛以从所述过热器产生蒸汽且通过使所述炉膛出口烟气与所需量的反应物起反应来操作所述选择性非催化还原系统以将NOX排放减少到可接受的限制内。所述方法还包含通过使流体循环穿过所述至少一个水冷壁炉膛管屏以降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度来减少所述所需量的反应物的步骤。本发明涵盖，所述反应物可以是尿素、氨或任何其它适合的反应物。还可将所述方法与选择性催化还原系统(SCR)一起使用。
应理解，前述一般说明及以下具体实施方式两者均为实例性说明，且均打算提供对所主张的发明的进一步解释。包含并入到此说明书中并构成其一部分的所附图式以图解说明本发明的方法及系统并提供对本发明的方法及装置的进一步理解。所述图式连同说明一起用于解释本发明的原理。
附图说明
图1是根据本发明的蒸汽产生器的第一代表性实施例的一部分的横截面侧面正视图，其显示炉膛、水冷壁炉膛管屏、过热器及锅炉管束。
图2是根据本发明的图1的蒸汽产生器的横截面平面图，其显示水冷壁炉膛管屏及过热器相对于汽包的位置。
图3是根据本发明的图1的蒸汽产生器的横截面平面图，其显示水冷壁炉膛管屏、过热器及锅炉管束相对于锅炉后烟道的位置。
图4是根据本发明的图1的蒸汽产生器的横截面前面正视图，其显示管道中用于容纳热膨胀及压缩的弯曲。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的优选实施例，其实例图解说明于所附图式中。将结合对所述系统的详细说明来描述本发明的方法及对应步骤。本文中所提出的装置及方法可用于减少城市固体废物燃料蒸汽产生器中过热器的腐蚀。本发明极适合于降低炉膛出口烟气温度并改善炉膛烟气流动分布。
大体参考这些图，其中在所有这数个图中，相同编号表示相同元件，图1显示根据本发明的用于从燃烧城市固体废物作为燃料来产生蒸汽的蒸汽产生器的实例性实施例的横截面侧面正视图，将其表示为100。如将描述，在图2到4中提供根据本发明的蒸汽产生器的其它实施例或其若干方面。
根据本发明，蒸汽产生器包含经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生燃烧烟气流的炉膛。至少一个过热器安置于所述炉膛的上部部分内、安置于燃烧区的下游处或接近其后烟道安置。所属领域的技术人员将易于了解所述过热器的其它适合的位置。所述过热器经配置且适于通过促进所述过热器内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来使所述过热器内的流体过热。至少一个水冷壁炉膛管屏从所述过热器向上游安置于所述炉膛内。所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述水冷壁炉膛管屏外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度。
出于图解说明而非限制目的，如本文中所体现且如图1中所描绘，城市固体废物燃料炉膛102通过燃烧固体废物作为燃料来产生燃烧烟气流。举例来说，所述固体废物可以是垃圾或其它废物材料。所述燃烧烟气向上流动到上部炉膛104中，在所述上部炉膛中其穿过过热器108而转向。
从后烟道114向下游，锅炉管束110包含纳含水/蒸汽混合物的管子。当经过的燃烧烟气与穿过锅炉管束110的管子壁的水交换热时，进入锅炉管束110的水被转变成饱和蒸汽。所述饱和蒸汽经过汽包112且进入到过热器108中。过热器108从锅炉管束110向上游定位，且因此位于上部炉膛104的较热部分中。进入过热器108饱和蒸汽通过穿过过热器108的管子壁与退出炉膛的燃烧烟气交换热而过热。举例来说，所述过热蒸汽可然后通过经过高压蒸汽汽轮机或通过被分布到蒸汽主机或区域供热系统而被用作动力源。
上部炉膛104内的燃烧烟气因使用城市固体废物作为燃料而尤其具有腐蚀性。在典型城市固体废物燃料蒸汽产生器中，腐蚀性环境可快速地使过热器的金属管子腐蚀。然而，本文中所提供的过热器108比已知城市固体废物蒸汽产生器中的过热器经历显著较少的腐蚀。此腐蚀降低可归因于水冷壁炉膛管屏106，所述水冷壁炉膛管屏从过热器108向上游定位。水冷壁炉膛管屏106包含具有流动水的管子。随着燃烧烟气在水冷壁炉膛管屏106外经过，一些热与水冷壁炉膛管屏106的管子中的水进行交换。此预加热水，且甚至可将一些或全部水转变成蒸汽，所述蒸汽经过汽包112。同时，炉膛出口烟气的温度降低以使得过热器108的外部温度显著低于在不具有水冷壁炉膛管屏106的情况下过热器108的外部温度。过热器108的管子周围的较低温度大致降低燃烧烟气对过热器108的腐蚀作用，此显著增加过热器108的可用寿命。
水冷壁管屏106优选地在每一对邻近管子之间包含隔膜。所述隔膜优选地为钢，然而也可使用任何适合的材料。所述隔膜在对流动或管屏106的热传递特性无显著的负面效应的情况下给予管屏106额外刚性。
可通过使用抗腐蚀材料来防止水冷壁炉膛管屏106免遭上部炉膛104的腐蚀性环境。可在水冷壁炉膛管屏106的管子上使用保护性覆盖层来减少腐蚀磨损。在本文中所述的应用中，镍合金极尤其适合于用作覆盖层。可在覆盖层中用于水冷壁炉膛管屏106的商业合金包含可从美国西佛吉尼亚州(West Virginia)汉廷顿(Huntington)的金属公司(Metals Corporation)购得的
Figure GPA00001081169300061
合金。
Figure GPA00001081169300062
625为极尤其适合的覆盖层材料。然而，所属领域的技术人员将易于了解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下使用任何其它适合的覆盖层材料。此外，所属领域的技术人员将易于了解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下全部从抗腐蚀材料制造水冷壁炉膛管屏106的管子管束。
水冷壁炉膛管屏106、过热器108及锅炉管束110为单个热力液力回路的全部部分。液态水自然地(或借助任何其它适合的构件)循环穿过水冷壁炉膛管屏106，如上所述，在所述水冷壁炉膛管屏处将热添加到水。水还经过锅炉管束110，在所述锅炉管束处添加热以将液态水转变成饱和蒸汽。来自水冷壁炉膛管屏106及锅炉管束110的蒸汽及/或水在汽包112中混合，所述汽包将蒸汽与液态水分开并以此技术中所已知的方式将蒸汽传递到过热器108中。在过热器108中，如上所述，添加额外热以使所述蒸汽过热。如上所述，所述蒸汽然后(例如)在高压蒸汽汽轮机中用于产生机械动力或用于分布到蒸汽主机或区域供热系统。所述汽轮机或供热系统耗尽来自所述蒸汽的相当大量的能量，所述蒸汽然后被液化回成液态水。所述液态水被泵送或以其它方式循环回到锅炉汽包112、水冷壁炉膛管屏106及锅炉管束110中以继续所述循环。
虽然在上文已将蒸汽产生器100描述为包含单个闭合热力液力回路，但所属领域的技术人员将易于了解水冷壁炉膛管屏106可为单独回路的一部分。蒸汽产生器100也可操作为开放回路而非闭合回路，在此情况下，液态水可从外部源供应到水冷壁炉膛管屏106及/或锅炉管束110，且可在用于汽轮机或供热系统中之后返回到环境。此外，虽然在上文已将水冷壁炉膛管屏106及锅炉管束110描述为并列操作，但所属领域的技术人员将易于了解怎样将其串列操作。所属领域的技术人员将易于了解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下实践对热力液力回路的这些及其它适合的变化。
图2及3显示蒸汽产生器100的不同横截面的平面图。图2显示包含汽包112的横截面。图3显示穿过后烟道114的横截面。两个视图均显示水冷壁炉膛管屏106之间的间距。此配置允许在不需要移除水冷壁炉膛管屏106的情况下(例如穿过过热器108与水冷壁炉膛管屏106之间的空间)到达过热器108及水冷壁炉膛管屏106的维修通路。所属领域的技术人员将易于了解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下使用任何适合的配置来允许进入过热器。
图4显示蒸汽产生器100的正面正视图。水冷壁炉膛管屏106连接到共用供应集管箱管布置118，所述共用供应集管箱管布置包含管子弯头及集管箱管道膨胀环，所述膨胀环用于使每一水冷壁炉膛管屏容纳水冷壁炉膛管屏106内的热膨胀及收缩。所属领域的技术人员将易于了解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下使用用于容纳热膨胀及收缩的任何适合的配置。
另外，机械装置116可放置于水冷壁炉膛管屏106的外部表面上。在操作中，振动助卷机(vibrating wrapper)或其它适合的装置可移除水冷壁炉膛管屏106的外部表面上的残留物堆积或防止水冷壁炉膛管屏106的外部表面上的残留物堆积的形成。所属领域的技术人员将易于了解，振动构件为任选构件且可在不背离本发明的精神及范围的情况下使用任何适合的机械或振动构件。
进一步根据本发明，提供一种用于减少城市固体废物燃料蒸汽产生器中过热器的腐蚀的方法。所述方法包含在过热器的上游处提供水冷壁炉膛管屏。所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度。所述方法还包含使流体循环穿过所述水冷壁炉膛管屏中的管子管束以冷却所述管子外的炉膛出口烟气流。
出于图解说明而非限制目的，如本文中所体现且如图1到4中所描绘，可如下减少城市固体废物燃料蒸汽产生器中过热器管子的腐蚀。在从城市固体废物的燃烧产生燃烧烟气流的蒸汽产生器(例如，100)的上部炉膛(例如，104)中的过热器(例如，108)的上游处提供水冷壁炉膛管屏(例如，106)。如上所述，所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于降低炉膛出口烟气温度。所述方法进一步包含使流体循环穿过所述水冷壁炉膛管屏中的管子管束以冷却在所述水冷壁炉膛管屏外经过的所述炉膛出口烟气流。因此，当炉膛出口烟气到达过热器时，温度被降低且对所述过热器的外表面的腐蚀作用显著减少。
本发明还包含一种改装城市固体废物燃料蒸汽产生器以减少过热器的腐蚀的方法。所述方法包含提供水冷壁炉膛管屏，所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与在所述过热器外退出炉膛的燃烧烟气之间的热传递来降低城市固体废物燃料蒸汽产生器中过热器处的炉膛出口烟气温度。所述方法进一步包含开辟穿过所述蒸汽产生器的上部炉膛的顶及至少一个炉膛壁的通路，穿过所述上部炉膛顶及炉膛壁安装所述水冷壁炉膛管屏且将所述水冷壁炉膛管屏以可操作方式连接到所述蒸汽产生器的汽包。
出于图解说明而非限制目的，且如图1到4中所示，可改装具有至少一个水冷壁炉膛管屏(例如，管屏106)的现有城市固体废物燃料蒸汽产生器以便减少对过热器的腐蚀。现有城市固体废物燃料蒸汽产生器的大小及配置视设备而不同，因此常常需要测量现有蒸汽产生器内的操作温度以提供在配置供在改装中使用的水冷壁炉膛管屏中有用的数据。所属领域的技术人员将易于了解怎样取得这些测量结果并应用所述测量结果来配置根据本发明的水冷壁炉膛管屏。
如上所述，一旦制备了所述水冷壁炉膛管屏，便必须在所述上部炉膛顶及至少一个炉膛壁位置上开辟通路以允许所述水冷壁炉膛管屏在所述上部炉膛中被安装于适合于减少对过热器的腐蚀的位置中。必须将所述水冷壁炉膛管屏的流体通道连接到所述蒸汽产生器的热力/液力回路。通常，如上所述，此涉及将所述水冷壁炉膛管屏连接到所述上部炉膛中的汽包。所属领域的技术人员将易于了解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下基于个别蒸汽产生器设计来实践所述改装过程的其它适合的变化。
当与已知城市固体废物燃料蒸汽产生器相比较时，上述回路在大致不影响蒸汽产生器100的热效率的情况下减少过热器108的腐蚀。此外，具有水冷壁炉膛管屏106的蒸汽产生器100的所述配置提供胜于已知城市固体废物燃料蒸汽产生器的经减少的炉膛出口烟气温度及经改善的炉膛出口烟气流动分布。
上文已提及，对城市固体废物燃料蒸汽产生器中过热器的腐蚀问题的一个传统方式是仅增加上部炉膛的高度以减少过热器处的温度。替代增加炉膛高度可使用蒸汽产生器100。因此，如果根据本发明改装现有炉膛，那么便产生显著的空间节省。在其中增加炉膛的大小因空间限制而不可能或不切实际的情况下，根据本发明改装炉膛仍然是可能的。
除减少过热器腐蚀的既定结果外，本发明已提供了多种未预见到的有益结果。已证明，根据本发明的水冷壁炉膛管屏改善炉膛的热性能。在将尿素用于NOX还原(如此技术中所已知，借助例如选择性非催化还原(SNCR)等方法)的城市固体废物燃料炉膛中，使用水冷壁炉膛管屏已在无损于NOX排放的情况下将尿素要求减少了多达40％。所属领域的技术人员将了解此量视地点而不同。本发明还可有益地用于借助选择性催化还原(SCR)的系统中。此外，所属领域的技术人员还将了解，随着对尿素要求的减少，可使用高于所述要求的额外尿素来进一步将NOX减少到低于所需含量。
额外未预见到的结果是使用根据本发明的水冷壁炉膛管屏的城市固体废物燃料蒸汽产生单元在两次清洁之间的操作周期可长于普通周期高达33％，所述清洁周期视地点而不同。这是显著的益处，因为城市固体废物燃料蒸汽产生器的清洁过程很昂贵且因各种所燃烧的材料而很棘手。另外，已证明，蒸汽产生器的清洁更容易且因使用根据本发明的水冷壁炉膛管屏而使得清洁速度比以往快高达50％。容易清洁是因为灰烬及残留物因存在水冷壁炉膛管屏而导致的组成改变。
如上所述且如这些图式中所示，本发明的方法及系统实现对过热器具有减少的腐蚀作用的城市固体废物燃料蒸汽产生器。所属领域的技术人员将显而易见，可在不背离本发明的精神及范围的情况下对本发明的装置及方法做出各种修改及变化。因此，本发明打算包含属于所述权利要求书及其等效内容的范围内的修改及变化。

Claims (32)

1.一种蒸汽产生器，其包括：
a)炉膛，其经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生炉膛出口烟气流；
b)至少一个过热器，其安置于所述炉膛的燃烧区的下游处，所述过热器经配置且适于通过促进所述过热器内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来使所述过热器内的流体过热；及
c)至少一个水冷壁炉膛管屏，其从所述过热器向上游安置于所述炉膛内，所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述水冷壁炉膛管屏外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度。
2.根据权利要求1所述的蒸汽产生器，其中至少一个过热器与水冷壁炉膛管屏作为热力液力回路的一部分而彼此流体连通。
3.根据权利要求1所述的蒸汽产生器，其进一步包括安置于所述水冷壁炉膛管屏的外表面上的抗腐蚀覆盖层。
4.根据权利要求3所述的蒸汽产生器，其中所述覆盖层包含
Figure FPA00001081169200011
合金。
5.根据权利要求4所述的蒸汽产生器，其中所述覆盖层包含
Figure FPA00001081169200012
6.根据权利要求1所述的蒸汽产生器，其中所述至少一个水冷壁炉膛管屏定位于所述炉膛内以允许到达所述过热器的维修通路。
7.根据权利要求1所述的蒸汽产生器，其进一步包括机械构件，所述机械构件以可操作方式连接到所述至少一个水冷壁炉膛管屏以使所述管屏在操作期间振动并减少所述管屏的外部表面上的残留物堆积。
8.根据权利要求1所述的蒸汽产生器，其中所述至少一个水冷壁炉膛管屏集管箱管道包含经配置且适于通过挠曲来容纳热膨胀的膨胀环。
9.一种供在城市固体废物燃料蒸汽产生器中使用的水冷壁炉膛管屏，所述水冷壁炉膛管屏包括：
a)管子管束，其配置有隔膜构造且适于促进在所述管子内循环的流体与在所述管子外经过的炉膛出口烟气流之间的热传递，其中所述管子管束包含抗腐蚀材料。
10.根据权利要求9所述的水冷壁炉膛管屏，其中所述抗腐蚀材料包含安置于所述管子管束的外部表面上的覆盖层，所述覆盖层包含
Figure FPA00001081169200013
合金。
11.根据权利要求10所述的水冷壁炉膛管屏，其中所述覆盖层包含
Figure FPA00001081169200014
12.根据权利要求9所述的水冷壁炉膛管屏，其中所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于被定位于所述炉膛内以允许到达所述过热器的维修通路。
13.根据权利要求12所述的水冷壁炉膛管屏，其中所述水冷壁炉膛管屏包含经配置且适于通过挠曲来容纳热膨胀的集管箱管道膨胀环。
14.一种蒸汽产生设备，其包括：
a)炉膛，其经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生炉膛出口烟气流；
b)至少一个过热器，其安置于所述炉膛的燃烧区的下游处，所述过热器经配置且适于促进所述过热器内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递；
c)至少一个水冷壁炉膛管屏，其从所述过热器向上游安置于所述炉膛内，所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度；及
d)蒸汽动力系统，其与所述过热器流体连通。
15.根据权利要求14所述的蒸汽产生设备，其中所述蒸汽动力系统包含高压汽轮机。
16.根据权利要求14所述的蒸汽产生设备，其中所述蒸汽动力系统包含蒸汽主机。
17.根据权利要求14所述的蒸汽产生设备，其中所述蒸汽动力系统包含区域供热系统。
18.根据权利要求14所述的蒸汽产生设备，其中至少一个过热器与水冷壁炉膛管屏作为热力液力回路的一部分而彼此流体连通。
19.根据权利要求14所述的蒸汽产生设备，其进一步包括安置于所述至少一个水冷壁炉膛管屏的外表面上的抗腐蚀覆盖层。
20.根据权利要求19所述的蒸汽产生设备，其中所述覆盖层包括
Figure FPA00001081169200021
合金。
21.根据权利要求20所述的蒸汽产生设备，其中所述覆盖层包括
22.根据权利要求14所述的蒸汽产生设备，其中所述至少一个水冷壁炉膛管屏定位于所述炉膛内以允许到达所述过热器的维修通路。
23.根据权利要求14所述的蒸汽产生设备，其中所述至少一个水冷壁炉膛管屏包含经配置且适于通过挠曲来容纳热膨胀的集管箱管道膨胀环。
24.根据权利要求14所述的蒸汽产生设备，其进一步包括机械构件，所述机械构件以可操作方式连接到所述至少一个水冷壁炉膛管屏以使所述管屏在操作期间振动并减少所述管屏的外部表面上的残留物堆积。
25.一种用于在城市固体废物燃料蒸汽产生器的热力液力回路中产生蒸汽的系统，所述系统包括：
a)至少一个过热器，其经配置且适于促进所述过热器内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递；
b)汽包，其与所述过热器流体连通以用于将水蒸气与液体分开以将饱和蒸汽供应到所述过热器；及
c)至少一个水冷壁炉膛管屏，其与所述汽包流体连通，所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度，所述水冷壁炉膛管屏包含安置于所述水冷壁炉膛管屏的外表面上的抗腐蚀覆盖层。
26.一种改装城市固体废物燃料蒸汽产生器以减少过热器的腐蚀的方法，所述方法包括：
a)提供水冷壁炉膛管屏，所述水冷壁炉膛管屏经配置且适于通过促进所述水冷壁炉膛管屏内的流体与所述过热器外的炉膛出口烟气之间的热传递来降低城市固体废物燃料蒸汽产生器中的过热器处的炉膛出口烟气温度；
b)开辟穿过所述蒸汽产生器的上部炉膛顶及至少一个炉膛壁的通路；
c)穿过所述上部炉膛顶及至少一个炉膛壁安装所述水冷壁炉膛管屏；及
d)将所述水冷壁炉膛管屏以可操作方式连接到所述蒸汽产生器的汽包。
27.根据权利要求26所述的改装城市固体废物燃料蒸汽产生器的方法，其中所述提供水冷壁炉膛管屏的步骤包含提供在其外表面上安置有覆盖层的水冷壁炉膛管屏。
28.根据权利要求27所述的改装城市固体废物燃料蒸汽产生器的方法，其进一步包括：
a)测量现有城市固体废物燃料蒸汽产生器内的温度；
b)其中所述提供水冷壁炉膛管屏的步骤包含基于在所述现有城市固体废物燃料蒸汽产生器中所测量的所述温度来配置所述水冷壁炉膛管屏以减少所述过热器的腐蚀。
29.一种增强城市固体废物燃料蒸汽产生器中的NOX控制的方法，其包括如下步骤：
a)提供炉膛，所述炉膛经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生炉膛出口烟气流，所述炉膛具有安置于所述炉膛的燃烧区的下游处的至少一个过热器及从所述过热器向上游安置于所述炉膛内的至少一个水冷壁炉膛管屏；
b)操作所述炉膛以从所述过热器产生蒸汽；及
c)通过使流体循环穿过所述至少一个水冷壁炉膛管屏以降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度来增强NOX还原。
30.一种降低对城市固体废物燃料蒸汽产生器中的NOX的选择性非催化还原的反应物要求的方法，其包括如下步骤：
a)提供炉膛，所述炉膛经配置且适于从城市固体废物燃料的燃烧产生炉膛出口烟气流，所述炉膛具有安置于所述炉膛的燃烧区的下游处的至少一个过热器及从所述过热器向上游安置于所述炉膛内的至少一个水冷壁炉膛管屏；
b)提供以可操作方式连接以减少来自炉膛出口烟气的NOX排放的选择性非催化还原系统；
c)操作所述炉膛以从所述过热器产生蒸汽；
d)通过使所述炉膛出口烟气与所需量的反应物起反应来操作所述选择性非催化还原系统以将NOX控制增强到可接受的限制内；及
e)通过使流体循环穿过所述至少一个水冷壁炉膛管屏以降低所述过热器处的炉膛出口烟气温度来减少所述所需量的反应物。
31.如权利要求30所述的降低反应物要求的方法，其中所述反应物包含尿素。
32.如权利要求30所述的降低反应物要求的方法，其中所述反应物包含氨。
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