CN102016240B - 通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其可以用于提高将热能转化成机械能或电能的能量效率，在产生能量期间使用其中温度被限制到适中值的热循环。该方法包括如下步骤：a)以65巴以上的压力和400℃以下的适中温度产生蒸汽；b)在至少一个两本体蒸汽轮机中使步骤a)中产生的蒸汽膨胀，所述两本体蒸汽轮机包括高压本体和低压本体，在蒸汽轮机的所述高压本体内获得10-40巴之间的适中压力的蒸汽，其具有低于15％的适中湿度；c)通过至少一个湿气分离器干燥在步骤b)中获得的蒸汽，并对所述蒸汽再加热；d)使在步骤c)中获得的蒸汽在所述至少一个蒸汽轮机的低压本体内膨胀；e)通过使用多个来自于所述至少一个轮机的抽汽加热用于在步骤a)中产生蒸汽的锅炉水，以便于与所述锅炉水交换热量。
Description
技术领域
本发明可以应用在能源领域，尤其可以用在诸如废物和生物材料之类的物质的能量回收以及利用浓缩系统进行的太阳能开发中。
背景技术
目前，具有足够生热值的诸如废物和生物材料(biomasses)之类的物质的能量回收或用途由一般在燃烧炉中执行的循环构成，其热排放气体用在锅炉中以产生加压的过热蒸汽，用于其后续在一般与发电机连接的冷凝轮机中的膨胀。
该过程以兰金循环为基础，其能量效率由蒸汽干度决定，因此当在最高的可行压力和温度下产生过热蒸汽时可以提高所述效率。
但是，由于在大约350℃的温度之上蒸汽的过热管束经历由废物和生物材料的燃烧的排放气体造成的过多腐蚀，因此在目前存在的用于废物和一些生物材料的燃烧的炉的锅炉中，尤其是在用于城市固体废物或可吸收材料的锅炉的情况下，可以在蒸汽中达到的最高高度被限制。
在城市固体或可吸收废物的情况下，含氯产品的燃烧产生的氯化氢的存在在造成所述腐蚀后果的因素中比较突出。此外，在使用森林或农业废物、比如谷物秸秆、橄榄树林废物等等的设备中，有必要考虑由于所述废物中存在的钾含量而导致的腐蚀后果，所述钾含量由飞尘产生，其沉积在过热设备中，籍此最终溶解，增加了将其除去的困难，而同时由于该融化的飞尘被分离因此其有助于所述腐蚀。
当前存在的常用系统包括由在大约40巴的压力下产生蒸汽、在废物锅炉中在大约400℃下使其过热，使得管束外部的腐蚀率是蒸汽温度低于350℃的那些情况下的数倍。
为了克服上述过热管束的腐蚀问题，方法已经被改进，其中在废物焚化锅炉内产生蒸汽，具有70巴以上的高压，通常具有大约100巴的值，其稍微过热或不过热，即在大约330℃的温度下，其中腐蚀后果不是非常显著。
为了增加蒸汽轮机的效率，在使用这些方法的设备中，在废物锅炉的外部使产生的高压和适度温度的蒸汽过热。为此，使用燃烧清洁燃料、例如天然气产生的不会造成腐蚀的排放气体。
从而获得大约70-110巴高压和500-540℃高温的蒸汽，而在废物炉内没有发生腐蚀，这样能够在轮机内产生具有高能量效率的能量，所述能量能够是机械能或电能，当蒸汽轮机连接到发电机时是电能。
这种类似的那些方法在西班牙专利No.ES-2006059-A6和No.ES-2010890-A6中被描述，它们描述了使在用于城市固体废物或生物材料的锅炉内以低于腐蚀开始变得显著的温度的温度产生的高压蒸汽在用于回收清洁燃料的燃烧气体或燃气轮机的排放气体的热量的锅炉中过热的方法。利用这些系统，不仅避免了腐蚀的后果，而且增加了电能的产量，在两种燃料都使用中具有高的能量效率。
同样，美国专利No.US-5724807-A也描述了一种用于以高于68巴的压力使在使用燃气轮机的排放气体的废物锅炉内产生的蒸汽过热的方法，这进一步产生了用于例如冷却燃气轮机的空气或预热废物炉的助燃空气和冷凝物的低压蒸汽。
但是，上述方法的有效的工业应用不是非常成功，因此目前使用低于60巴压力和高于350℃温度的蒸汽的传统装置仍然是普遍的，这是由于在焚化设备附近具有清洁的和节省成本的辅助燃料是困难的以及由这些方法承担的能量效率的提高在经济上不会弥补更高的投资和辅助燃料的额外成本，从经济效益的观点来看是不可行的或者是效率低的方法。
另一方面，用于太阳能开发的其中一种最普遍的方法包括通过使用镜子在接受器上集中直接的太阳照射，中间热传递流体穿过接受器的内部循环，所述中间热传递流体用于存储并从蒸汽发生锅炉中传送热量。该方法用在热电站中，其中中间有机流体在不发生分解的情况下能够承受的最高温度水平是大约400℃。
由于这种技术上的局限，具有中间热传递流体的日光集中装置的锅炉设计成以大约380℃的温度产生蒸汽，这意味着在这些日光装置中发生的热循环具有低的能量效率。
为了提高基于太阳能开发的热循环的能量效率，已经考虑过许多方法，包括法国专利No.FR-2450363-B1，其描述了通过在50巴的压力下使蒸汽过热来从太阳能发电的热电站，所述蒸汽通过利用中央塔和日光反射装置在太阳能集热器中在高温下加热的熔盐混合物、利用来自于太阳能集热器的中间有机流体而产生。
同样，美国专利申请No.US-2006260314-A1描述了一种方法和系统，其中利用来自于太阳能集热器的中间有机流体产生的低温蒸汽被来自于复合循环的高温蒸汽过热，这也可以利用复合循环的尾气来执行，正如国际PCT专利申请No.WO-9511371-A1中所描述的那样。
另一方面，国际PCT专利申请No.WO-2007093464-A1和No.WO-2007093474-A1描述了兰金循环中的外部热源的使用，使用了具有通过不可再生燃料再加热和膨胀的轮机。
但是，在实践中，所有这些用于提高太阳热电能产生效率的装置和方法具有昂贵的困难的工业应用，因为它们需要复杂系统的参与，例如与复合循环的结合、不可再生燃料的使用以及在高温下熔盐的使用。
简言之，现有技术的状态分析显示了为了防止腐蚀的目的以及在太阳热电站中为了防止有机热传递流体的分解的目的，需要更简单更有效的热循环来利用在废物或生物材料锅炉中的适中温度的蒸汽产生电能，而不需要使用辅助燃料。
同样，也需要更有效的通过使用辅助燃料使在废物或生物材料锅炉中产生的高压和适中温度的蒸汽过热的热循环，使得能量效率收益补偿不得不做出更大投资而产生的成本以及与辅助燃料的消耗相对应的成本。
发明内容
本发明涉及一种通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其通过利用高压蒸汽的热循环可以提高从可再生热源或燃料的热能到机械能或电能的转化的能量和可操作效率，所述高压蒸汽的温度在其产生期间被限制到适中值。
本发明的目的是增加兰金循环的能量效率，在兰金循环中蒸汽的温度被限制到不大于大约380℃的适中值，这是由于蒸汽锅炉中的腐蚀的原因或者是正如上面所述的热传递流体的分解的原因。
显然，本发明还可以应用到其中蒸汽的温度由于除了前面段落中所述的那些原因之外的任何技术或经济原因而被限制的任何产生能量的方法中。
本发明包括下面描述的多个目的。
本发明的第一目的是获得一种热循环，其使用高压和适中温度的蒸汽，而没有辅助或额外燃料的参与来使所述蒸汽过热，同时其具有比由目前所使用的方法提供的那些能量和可操作效率更好的能量和可操作效率。
同样，本发明的一个目的是在废物、生物材料或可吸收材料的燃烧炉内获得更高的操作效率，减小了蒸汽管的腐蚀，这样缩短了进行维修操作的设备的停工期，较少了与之相关的成本，增加了使用本发明的方法在设备中焚化的废物的年吨位量以及增加了产生的电能。
与前面段落所述的目的直接相关的是，本发明设想了一种利用吹灰机的锅炉的内部清洁方法，其有助于降低设备的操作成本并且提高了利用高压和低温蒸汽操作的热循环的操作能力，简言之就是缩短了设备的停工期，从而提高了效率。
本发明的另一个目的涉及实现使用高压和适中温度的蒸汽的热循环当在锅炉的外部使因此产生的蒸汽过热时的能量和操作效率的增加，为此使用辅助燃料或任何其他额外的加热源。
根据本发明，通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法包括如下步骤：
a)产生65巴以上的压力和400℃以下的适中温度的蒸汽。
b)在至少一个两本体蒸汽轮机中使步骤a)中产生的蒸汽膨胀，所述两本体蒸汽轮机包括高压本体和低压本体，在蒸汽轮机的所述高压本体内获得10-40巴之间的优选地在15-30巴之间的适中压力的蒸汽，其具有低于15％且优选地低于5％的适中湿度。
c)通过至少是湿气分离器干燥在步骤b)中获得的蒸汽，然后对所述蒸汽再加热。
d)使在步骤c)中获得的蒸汽在蒸汽轮机的低压本体内膨胀。
e)通过使用多次来自于轮机的抽汽加热用于在步骤a)中产生蒸汽的锅炉水，优选地不少于4次抽汽，以便于与所述锅炉水交换热量并实现对其加热。
因此获得了利用中间膨胀达到高度再生的湿蒸汽的具有高压的蒸汽通常是水的热循环，提高了利用具有适中温度、优选为大约330-380℃的蒸汽可以获得的能量效率。
在步骤b)中，在两本体轮机中执行高压蒸汽的膨胀，在高压本体的排出装置中以可以小于湿蒸汽被获得的饱和温度的温度获得了中间压力蒸汽。
在步骤c)中，将液态水从中间压力湿蒸汽去除，为此可以使用湿气分离器，然后以适中温度对干的蒸汽再加热。
在步骤e)中，来自于轮机的大量数量的抽汽的使用能够对锅炉供水预热并提供循环的其他热量需要，例如助燃空气的预热。
本发明的方法的特点是蒸汽到湿区域的中间膨胀及其后续的在再加热之前的干燥，其被结合图1中绘出的焓熵图(Mollier diagram)进行解释，其中可以看出高压蒸汽的膨胀被稍微过热的高压蒸汽的接近温度曲线和中间压力饱和蒸汽的接近温度曲线限制。当高压蒸汽与中间压力蒸汽的温度差增加时膨胀被改进，将膨胀带到低于饱和温度的温度，正如可以在图2中绘出的焓熵图中看出的那样。
水后续的分离减小了蒸汽再热器中的热影响，因为防止了所述水的再蒸发。水从膨胀的湿蒸汽的分离可以以简单的方式通过将湿气分离器插入位于轮机的中间压力蒸汽的出口与其连接到再加热管束的入口之间的蒸汽管线中来实现。
为了将水分离，可以使用液滴分离器，例如增压的圆柱形容器，其具有由不锈钢制成的内部变流装置，能够以实质上完全的方式减少湿气并且具有50巴以下的压力降。
例如当将本发明的方法应用到城市固体废物的燃烧中时可以看出本发明的方法相比于目前使用的方法的不同。下面描述构成所述不同的特征。
在本发明的方法中，焚化锅炉中的蒸汽的产生以90-110巴和大约315-350℃的温度执行，然而在现有技术的方法中，蒸汽的产生是以30-60巴的压力和375-450℃的温度执行的。
在本发明的方法中，使用两本体轮机，在第一体中，以大约330℃的温度过热的90-110巴的高压蒸汽被膨胀到10-30巴的中间压力，具有类似于或低于饱和温度的温度，因此含有湿气，优选地不超过5％；然后通过湿气分离器将水分离并在炉内利用燃烧的排放气体在大约330℃的温度下再加热，从而获得了在轮机的低压本体内膨胀的过热的中间压力蒸汽。相反，目前使用的方法使用具有单个中间压力和相对高温度的本体的轮机，没有中间再加热，这导致了锅炉的管中的比利用本发明的技术方案获得的外部腐蚀更大的外部腐蚀。
本发明的方法使用高度可再生循环，其中使用大量来自于轮机的抽汽，优选地5-6次抽汽，来在除去空气之前和之后加热锅炉水并且使先前与锅炉供水同时加热的助燃空气过热。相反，现有技术的循环不太可再生，一般具有来自于轮机的三次抽汽并且利用来自于那些抽汽的其中一个的蒸汽来直接预热助燃空气。
已经认识到了这些不同，下面描述本发明的方法相比于现有的不太可再生的低压和高温循环的优点，包括本发明的方法具有更高的能量效率以及高压蒸汽的过热器和再热器的管束中的腐蚀不显著，这样降低了设备维修停工所需的成本和时间。因此，增加了装机电功率的可用性，即以额定功率每年的操作小时数；增加了每年焚化的废物的吨数。
这些优点在表1中可以观察到，表1涉及从焚化30t/h具有发热值低于2000卡/kg的城市固体废物(USW)进行发电的方法之间的比较。
| 方法 | 现有技术 | 本发明 |
| 蒸汽压力(巴) | 40 | 92 |
| 蒸汽温度(℃) | 400 | 330 |
| 轮机 | 简单，没有中间再加热 | 两本体，有中间再加热 |
| 来自轮机的抽汽的数量 | 3 | 5 |
| 年产生能量(GWhe) | 137.357 | 164.228 |
表1
能量效率的提高能够增加每操作小时产生的电能，然而腐蚀的减少需要操作小时的增加。两因素的效果是电产量增加19.56％。
具有在再加热之前的湿气的分离的高压蒸汽到中间压力湿蒸汽的膨胀的能量效率的提高，正如图2的图表中所绘出的那样，在下面的适用于太阳能开发的情况的表2中示出，利用的是100巴高压和377℃适中温度的蒸汽的循环，利用构成了非常可再生循环的一部分的两本体轮机，具有6个来自于轮机的横向抽汽以预热锅炉水。
表2
湿蒸汽的膨胀及其后续的在再加热之前的干燥的效果呈现出的热能节省了大约1％的中间热传递流体，这相当于低2％的太阳能集热器的表面。
可以预期在步骤e)中使用至少一个用于推动锅炉供应水的泵的可行性，所述泵连接到蒸汽轮机的轴。
在现有技术的循环中，锅炉水供应泵必须将所述水从比大气压稍高的压力推动到大约50巴的压力，因此所述泵通常由电机操纵。但是，在使用高压蒸汽的方法中，锅炉水供应泵必须泵吸到大约100巴的压力水平，这需要设备本身更高的电力消耗。
为了降低这种能量消耗，在本发明的循环中，锅炉水供应泵直接连接到蒸汽轮机的轴，籍此获得了由泵消耗的8-10％的能量节省，因为在连接到蒸汽轮机的发电机中的损失、在轮机轴的机械能到发电机终端中的电能的转化中的损失、变压器和导电电路中的损失以及电能到泵的发动机中的机械能的转化中的损失被避免了。
另一方面，直接连接到蒸汽轮机轴降低了电能的自消耗，这在发电机的总功率被法律规定限制时可以产生更多的净电能。当这种情况发生时，能量节省和电自消耗的降低这两种效果意味着在直接连接的情况下，相对于传统技术中的电动机的使用，增加了大约1％的注入到网络中的能量。
根据本发明的一个实施方式，步骤a)中的蒸汽的产生以及步骤c)中干蒸汽的再加热包括从在废物、生物材料、可吸收材料以及它们的混合物中选择的物质的燃烧气体中可获得的热量。
同样，可以预期步骤c)包括使用在从废物、生物材料、可吸收材料以及它们的混合物中选出的物质的燃烧中的空气，其中所述空气通过锅炉供应水以及从在所述步骤c)中使用的所述至少一个湿气分离器中抽出的水预热。
根据在上面段落中描述的不同方式的一个优选实施方式，从废物、生物材料、可吸收材料以及它们的混合物中选出的物质的燃烧在至少一个炉内执行，在所述炉的清洁中使用过热的蒸汽，通过如下步骤实现：
f)取步骤a)中产生的部分蒸汽并通过使用至少一个减压阀将其压力降低到用于克服包括多个吹灰机的系统的压力降的足够的压力水平，以及
g)在至少一个热交换器中加热步骤f)中获得的蒸汽，其中加热流体是在步骤a)中产生的部分蒸汽，获得配置成操作所述吹灰机的过热蒸汽。
常用的吹灰机通常使用5-25巴的在防止能够造成腐蚀的湿气的温度下过热的蒸汽。高压蒸汽在这些循环中的可用性允许在没有其他类型的蒸汽可用时使用简单的原始的方式来产生吹灰蒸汽，尤其是在开始时。
根据本发明，为了获得具有用于吹灰的精确特性的蒸汽，起始点是在废物锅炉或焚化炉的出口处获取的饱和的或稍微过热的蒸汽；考虑到阀与吹风机之间的压力降，其压力利用减压阀降低到稍微高于吹灰所需的值的值，通常在用于城市和可吸收废物的设备中是20-25巴。因此使得到的湿蒸汽以所需的温度在热交换器中过热，在所述热交换器中加热流体同样是由焚化炉产生的饱和或稍微过热的高压蒸汽，同样取自于所述炉的出口管。热交换器的过多的湿蒸汽被排到连续净化所述焚化炉的膨胀箱，或者排到排出装置或排到设备的可以接收所述蒸汽并使用其能量的任何点。
图7示出了所提出的系统的图表，其中吹灰机在20巴绝对压力和260℃温度下工作，在焚化炉内产生的蒸汽的特性是105巴绝对压力和325℃。
因此，对于本发明，避免了必须提供用于产生具有那些特性的蒸汽或在高压和降低压力之后饱和或稍微再加热下产生的过热蒸汽的诸如燃油或天然气之类的不可再生燃料的辅助锅炉或者电锅炉。考虑到吹风机的年使用时间为大约2-3％，这些方案的安装和操作昂贵。
另一方面，在本发明的另一个变型中，可以预期到在步骤a)中的蒸汽的产生和在步骤c)中的干蒸汽的再加热的可行性包括使用源自太阳的热量。
根据上面段落中描述的所述变型的优选实施方式，在步骤a)中的蒸汽的产生和在步骤c)中的干蒸汽的再加热包括使用源自太阳的热量和从选自生物气、天然气、合成气、石油衍生燃料、废物、生物材料、可吸收材料以及它们的混合物的物质的燃烧获得的热量。
在任何情况下，可以设想到该方法另外包括如下步骤：
h)在步骤b)之前通过使用来自于辅助燃料的燃烧的热量使步骤a)中产生的蒸汽过热到介于500-580℃的高温，以及
i)通过对步骤b)中借助来自于所述辅助燃料的燃烧的热量所获得的蒸汽以介于500-580℃的高温再加热来执行步骤c)的再加热。
在现有技术的方法中，对于与在管束中不造成腐蚀的燃料一起工作的蒸汽锅炉，在530-540℃的温度下产生过热蒸汽，因为这个范围通常是所述锅炉的视情况而定的过热器/再热器的结构具有合理成本的材料的使用所允许的最高温度。
在从废气或城市废物等重新获得热量的锅炉的情况下，其中在高温和低压下产生蒸汽，为了防止管束的腐蚀，通过加热在废物锅炉内通过使用与非腐蚀性排放气体一起工作的另一个外部锅炉产生的蒸汽来获得的蒸汽温度是530-540℃，正如在本申请的背景技术中已经描述过的。
相反，本发明所提出的方法中，在外部锅炉内使用附加燃料或辅助热量来执行加热，使得蒸汽视情况被过热或再加热到540℃以上，达到现有蒸汽轮机的材料所允许的极限，通常大约565-580℃。因此将能量效率提高2-3％。
根据上面段落中描述的所述方法的优选实施方式，辅助燃料是选自生物材料、生物气、天然气、合成气、废物、废物处理废弃物、石油衍生燃料、可吸收材料以及它们的混合物的物质。同样地，步骤e)优选地包括使用来自于辅助燃料的燃烧的热量以预热锅炉水。
附图说明
为了补充做出的描述并且为了帮助更好的理解本发明的特征，根据本发明的优选实施方式，一组附图作为所述描述的整体的一部分，其中如下的附图以说明性的和非限制性的方式描绘：
图1示出了饱和蒸汽的热循环的焓熵图。
图2示出了湿蒸汽的热循环焓熵图。
图3示出了本发明提出的用于产生能量的方法的示意图。
图4示出了本发明的用于高压和适中温度的蒸汽的热循环的方法的示意图，其中没有在废物锅炉的外部再加热。
图5示出了本发明的用于太阳能的回收的高压和低温蒸汽的热循环的方法的示意图，其中没有使用辅助燃料。
图6示出了本发明的用于高压和低温蒸汽的热循环的方法的示意图，其中再废物锅炉的外部具有再加热。
图7示出了本发明提出的吹灰机的系统的图表。
具体实施方式
正如已经描述过的那样，本发明包括多个创造性要素的结合，它们对能量效率的提高和不同装置的可用性具有增强效果。下面描述三个实施方式，这些示例不是对上面所述的创造性原理的结合和应用的可能性的限制。
图4示出了用于生物材料或固体废物或其上可吸收材料的热回收的高压和适中温度的蒸汽的热循环，其中没有废物锅炉的外部的再加热。
所述图4中绘出的循环是本发明的一个优选的实施方式用于通过城市固体废物或其上可吸收产品的燃烧锅炉来发电，所述燃烧锅炉产生了高压低温蒸汽。该优选实施方式，除了具有中间再加热的蒸汽轮机和来自于轮机的多级抽出以及利用预热锅炉供应水的空气预热之外，结合有锅炉供应水泵到轮机轴的连接以及吹灰，为了不使理解复杂它们没有表示在图2的图表中。
参见所述图4，用于城市固体废物的锅炉(A)产生92巴和330℃的蒸汽，所述蒸汽在蒸汽轮机的第一本体(B)中膨胀到20巴和大约212℃。执行所述膨胀以达到20巴的压力和低于饱和温度的温度，使得膨胀后的蒸汽含有5％的湿气。
然后将所述蒸汽引到液滴分离器(C)，从所述液滴分离器收集发送到助燃空气加热器(J)的冷凝物和中间压力干蒸汽。在所述锅炉(A)内将该蒸汽再次加热到330℃以在蒸汽轮机的低压本体(E)内膨胀。多个蒸汽流从轮机的低压本体(E)抽出，该蒸汽流预热了在冷凝器(G)获得的在三个水加热器(F1、F2、F3)和脱气器(F4)或除气箱中的冷凝物，而膨胀后的蒸汽流或在轮机的高压本体(B)的排出装置中冷凝的水用于加热交换器(J)中的助燃空气。高压泵(K1)从所述脱气器(F4)以大约160℃将锅炉水发送到所述锅炉(A)。脱气器(F4)的水的一部分也用于预热交换器(I)中的助燃空气。
由于新循环产生的更高电力与更小程度相结合的效果、由于设备的更广泛的用途，相对于常用高温和低压循环，该实施方式能够获得注入到网络的净能量的产量的达20％的增加。在工作24000小时后执行对蒸汽产生管道和干的膨胀蒸汽的再加热管道的检查，没有显示有腐蚀。
另一方面，根据图5中绘出的第二实施方式，存在用于太阳能回收的高压和低温蒸汽的热循环，没有使用辅助燃料。所述图5示出了用于利用直接辐射集热器(X)阵列的太阳能使用的优选实施方式，所述集热器将热量集中到了有机热传递流体上，该流体将太阳能释放到其中产生高压蒸汽的锅炉(A)内并释放到蒸汽轮机(B)的高压本体的出口中间压力蒸汽的再热器(D)上。
锅炉水被以高于100巴的压力泵送通过交换器(F1、F2、F3)，在所述交换器中其被来自于轮机的横向抽汽预热，其被在脱气器(F4)中脱气并在两个交换器(F5、F6)中利用来自于轮机的其他横向抽汽经历新的预热。水的汽化发生在锅炉(A)中，利用热传递流体的热量，产生大约100巴和377℃的蒸汽，该蒸汽被在蒸汽轮机的高压本体中膨胀。
中间压力湿蒸汽被在液滴分离器(C)中干燥并且在交换器(D)中使用热传递流体的太阳能热量再加热到380℃。在蒸汽轮机(E)中将16巴和380℃的中间压力蒸汽膨胀并在冷凝器(G)中冷凝。
最后，图6示出了高压和低温蒸汽的热循环，其中在废物锅炉的外部再加热。所述图6绘出了用于通过城市废物或其上的可吸收产品的燃烧来发电的优选实施方式，所述锅炉(A)产生高压和低温蒸汽，其中利用锅炉(Y)中的燃气轮机的排出气体进行外部过热。在轮机的第一本体中将大约100巴和560℃的蒸汽膨胀并且在锅炉(Y)中再次加热到大约560℃，此后将其引到蒸汽轮机(E)的低压本体。
冷凝器(G)的出口冷凝物在(F4)中被除气并且由高压泵(K2)推到蒸汽锅炉(A)，所述蒸汽锅炉先前已经利用锅炉(Y)中的燃气轮机的排出气体加热。
尽管图6中那样示出，但是高压泵(K2)可以直接连接到轮机的轴。助燃空气在交换器(I)中利用从锅炉(Y)中的轮机的排出气体获取热量的锅炉水加热。
该实施方式还结合有图7中绘出的用于在步骤d)中除灰的装置。为了不使图复杂，没有包括再生水加热器和也可以用于图6中的助燃空气的轮机抽汽系统。
相对于具有通过燃气轮机的排放气体在废物锅炉内产生的高压蒸汽的过热的类似的循环，该优选实施方式中的创造性想法的结合能够获得电能净产量3-4％的增长。该优点是由于该过程的能量效率的提高而导致的更高的可用净电力。
结合该描述和附图组，本领域技术人员会理解到已经描述的本发明的实施方式可以以多种方式结合到本发明的目的中。已经根据本发明的多个优选实施方式对本发明进行了描述，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是在不超出所要求保护的发明的目标的前提下可以将多种变型引入到所述优选实施方式中。
Claims (11)
1.通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a)产生在90巴和110巴之间的高压以及在315℃和400℃之间的适中温度的过热蒸汽，
b)在至少一个包括高压本体和低压本体的两本体蒸汽轮机中使步骤a)中产生的所述蒸汽膨胀，在所述高压本体内获得具有介于10-40巴之间的中间压力、具有15％以下的适中湿度的蒸汽，
c)通过至少一个湿气分离器干燥在步骤b)中获得的所述蒸汽，并对所述被干燥的蒸汽再加热，而将从所述蒸汽分离的湿气收集作为热的液态水，所述热的液态水被用于对燃烧空气加热，
d)使在步骤c)中获得的所述蒸汽在所述至少一个蒸汽轮机的所述低压本体内膨胀，并且
e)通过使用来自于所述至少一个蒸汽轮机的多次抽汽加热用于在步骤a)中产生所述蒸汽的锅炉水，以便于与所述锅炉水交换热量。
2.根据权利要求1所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，在步骤b)中获得的所述蒸汽具有介于15-30巴的压力和5％以下的湿度，在步骤e)中通过使用来自于所述至少一个轮机的至少4次抽汽加热所述锅炉水。
3.根据前述权利要求中任一项所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，步骤e)包括使用至少一个泵来推动所述锅炉水，所述泵与所述至少一个蒸汽轮机的轴连接。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，步骤a)中蒸汽的产生和步骤c)中干蒸汽的再加热包括使用可从选自废物、生物材料、可吸收材料以及它们的混合物的物质的燃烧气体获得的热量。
5.根据权利要求4所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，步骤c)包括使用选自废物、生物材料、可吸收材料以及它们的混合物的物质的燃烧中的空气，其中所述空气通过锅炉供应水以及从用于所述步骤c)中的所述至少一个湿气分离器中抽出的水被预热。
6.根据权利要求5所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，从废物、生物材料、可吸收材料以及它们的混合物中选出的物质的所述燃烧在至少一个炉内执行，在所述炉的清洁中使用过热的蒸汽，所述过热的蒸汽通过如下步骤获得：
f)取步骤a)中产生的蒸汽的一部分并通过使用至少一个减压阀将其压力降低到用于克服包括多个吹灰机的系统的压力降的足够的压力水平，以及
g)在至少一个热交换器中加热步骤f)中获得的蒸汽，其中加热流体是在步骤a)中产生的蒸汽的一部分，配置成操作所述吹灰机的过热蒸汽被获得。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，步骤a)中蒸汽的产生和步骤c)中干蒸汽的再加热包括使用源自太阳的热量。
8.根据权利要求7所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，步骤a)中蒸汽的产生和步骤c)中干蒸汽的再加热包括使用源自太阳的热量以及从选自生物气、天然气、合成气、石油衍生燃料、废物、生物材料、可吸收材料以及它们的混合物的物质的燃烧获得的热量。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，所述方法另外包括如下步骤：
h)在步骤b)之前通过使用来自于辅助燃料的燃烧的热量使步骤a)中产生的蒸汽过热到介于500-580℃的高温，以及
i)通过对步骤b)中借助来自于所述辅助燃料的燃烧的热量所获得的蒸汽以介于500-580℃的高温再加热来执行步骤c)的再加热。
10.根据权利要求9所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，所述辅助燃料是选自生物材料、生物气、天然气、合成气、废物、废物处理废弃物、石油衍生燃料、可吸收材料以及它们的混合物的物质。
11.根据权利要求9所述的通过利用高压和适中温度的蒸汽的热循环产生能量的方法，其特征在于，步骤e)包括使用来自于所述辅助燃料的燃烧的热量以预热所述锅炉水。
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