CN104246152B - 循环流化床锅炉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锅炉装置(1)，其包括：‑循环流化床锅炉(5)，其中使用燃烧来生成蒸汽，‑高压涡轮机(2)，在所述锅炉(5)中生成的蒸汽进入其中，‑中压涡轮机(3)，将来自所述高压涡轮机(2)的蒸汽供应到其中，其特征在于，所述装置(1)还包括用于将来自在所述高压涡轮机(2)上游流动的蒸汽的热传递到在所述高压涡轮机(2)和所述中压涡轮机(3)之间流动的蒸汽的换热器。
Description
技术领域
本发明涉及循环流化床(CFB)锅炉装置，其包括固态粒子在其中流化且化学反应和/或燃烧反应可在其中发生的反应器。循环流化状况增强粒子的混合以及潜在的放热或吸热化学反应。
背景技术
如果使用多个流化炉栅，则常规流化床锅炉的炉子由四个外部侧壁、底部和炉顶及潜在的内壁限定，确保与外部的密封。所有这些壁构成尘密外壳，包括燃料的固态粒子在其中流化。所述炉外壳通常用由薄壁管形成的气密面板制成。将从燃料的燃烧释放的热传递到在这些管内部流动的水或蒸汽以及让这些管冷却。
将空气引入炉中以使固态粒子流化并且带来燃烧所需要的氧气。可使用两个空气流。一次空气主要用于使粒子流化，流经构成炉子的底部的流化炉栅。二次空气为完全燃烧所需要的另外空气且如果炉子的底部部分包括双重流化炉栅且其形状可描述为裤腿的话，二次空气经位于外部侧壁和/或内壁之上的多个开口引入。
另外的加热表面位于炉子中和/或位于放置在炉子外部的外部装置中。例如流化床换热器(FBHE)的外部装置供应有热循环固体，这些热循环固体被旋风分离器捕集并直接经由多个管路或经安装换热器的装置返回炉子，这允许燃烧释放的热到达循环固体，以便传递到水或蒸汽系统。其他另外的换热器位于烟气路径上并构成余热回收锅炉。烟气通常从在炉子出口处的温度800-950℃冷却到300-350℃，之后进入空气预热器。
当增加锅炉的热容量以便发电时，改变水和蒸汽循环以改善发电站的总热效率。第一步骤将是研发单一再加热系统。在高压(HP)涡轮机排气处的蒸汽经过锅炉的一个或多个换热器以便再加热到高温，之后进料到中压-低压(MP-LP)涡轮机。该基本工艺流程图在宽范围的蒸汽参数，即操作压力和蒸汽温度下使用。现今，在锅炉出口处高达600℃的蒸汽温度以及300巴的操作压力是最大发电站的标准参数。
不管蒸汽参数如何，两个随后的操作条件都对发电站的总热效率具有一定的影响。用于控制在额定温度下最终再热蒸汽温度的喷淋注水在喷淋水流增加1%的主蒸汽流时引起总工厂热耗通常衰减0.2%。再加热系统的从HP涡轮机排气到MP涡轮机入口的压降也影响着总工厂热耗。该压降通常接近HP涡轮机排气处的蒸汽压力的8-10%。当该压降从8%增加到10%时，总工厂热耗增加0.2%。
关注于这两个驱动因素(driver)，锅炉制造商已经研发了许多配置来基于经济性尽可能地降低这两个参数。研发了许多配置来实现不用喷淋水如分流旁通(split back-pass)、外部装置如FBHE或蒸汽旁路。在第一构造中，分流旁通装备有用于平衡两个单独路径之间的烟气的控制挡板。随后将烟气在其中设有再热换热器的路径中调整以实现零喷淋水流。该系统有时在商业上并不被消费者认可，因为存在高灰分煤高速磨损控制挡板系统的危险。
在外部装置的情况下，将一个或多个再热换热器安装到外部装置中。热敏传感器且因此最终蒸汽温度通过改变流经外部装置的固体流量来控制。固体流量的控制可用控制阀或任何其他系统完成。所有这些系统都需要适当的蒸汽压降以允许安全且成本有效的材料选择。还使用蒸汽旁路，但是如果发生操作条件的一些偏差，可能导致高压降。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供解决上述问题的循环流化床锅炉装置。
上述目的通过锅炉装置完成，所述锅炉装置包括：
- 循环流化床锅炉，其中使用燃烧来生成蒸汽，
- 高压涡轮机，在所述锅炉中生成的蒸汽进入其中，
- 中压涡轮机，来自所述高压涡轮机的蒸汽供应到其中。
根据本发明的装置还包括用于将来自在所述高压涡轮机上游流动的蒸汽的热传递到在所述高压涡轮机和所述中压涡轮机之间流动的蒸汽的换热器。
因此，通过控制从所述高压蒸汽传递到所述低压蒸汽的热量，可以在没有任何注水的情况下且在所述HP涡轮机排气和所述MP涡轮机入口之间的低压降的情况下控制在所述中压涡轮机的入口处蒸汽的温度。
所述装置可包括用于控制进入所述换热器的蒸汽流量的控制设备。
所述控制设备可包括安装在用于将在所述锅炉中生成的蒸汽导引到所述换热器中的管道上的阀门和安装在用于将在所述锅炉中生成的蒸汽导引到所述换热器下游的管道上的阀门。
所述装置可包括用于控制作为在所述换热器中传递的热的函数的在所述中压涡轮机的入口处的蒸汽的温度的温度控制设备。
可将离开所述高压涡轮机的蒸汽在至少一个再热器中再加热，之后将其供应到所述中压涡轮机。
在所述高压涡轮机上游流动(即，进入所述换热器)的蒸汽的温度可为450-600℃，优选为500-600℃，而位于所述高压涡轮机和所述中压涡轮机之间(即，进入所述换热器)的蒸汽的温度可为300-500℃，优选为300-450℃、300-400℃、400-500℃、400-450℃或450-500℃。
所述装置优选不包括用以控制再热蒸汽温度的任何注水设备。
附图说明
本发明的其他特点和优点将从仅作为非限制性实施例给出的本发明的实施方案的以下描述并参考附图而显而易见，其中：
图1为根据本发明的装置的示意图；及
图2为所述装置的局部视图。
具体实施方式
在典型的蒸汽涡轮机发电站中，蒸汽发生器如锅炉生成蒸汽，该蒸汽经由多个进汽阀门提供到高压(HP)涡轮机。离开高压涡轮机的蒸汽在常规再热器中再加热，之后将其供应到较低压力的涡轮机，将来自较低压力的涡轮机的废气引导到冷凝器中，排出蒸汽在其中转化成水并供应到锅炉以完成循环。典型的发电站系统将采用一个或多个HP涡轮机、中压(MP)涡轮机和低压(LP)涡轮机。各涡轮机通常被连接从而以恒定速度驱动同步电力发生器，以生成电力，电气经传输线路传输到各种使用者的。
举例来说，图1示出了化石燃烧的单一再热蒸汽涡轮机发生器单元的简化方框图。涡轮机系统1包括以高压(HP)涡轮机2和至少一个或多个较低压力的涡轮机形式的多个涡轮机，在图1的情况下，所述较低压力的涡轮机包括中压(MP)和低压(LP)涡轮机3。这些涡轮机连接到共用的轴以驱动发电机4，发电机4为诸如电网的负载(未图示)供应电力。
为由化石燃料操作的循环流化床锅炉5的蒸汽产生系统产生蒸汽，将该蒸汽加热到恰当的操作温度并引导通过管道6，到达高压涡轮机2，蒸汽流量通过一组进汽阀门控制。
将经高压涡轮机排气出口和蒸汽管道7离开高压涡轮机2的蒸汽引导到一个或多个再热器Ri-1、Ri、Ri+1(如在图2中图示)且此后例如在阀门配置的控制之下经蒸汽管道7提供到中压涡轮机3。此后，将来自MP-LP涡轮机3的废气经蒸汽管道9提供到冷凝器8并使其转化成水。该水经包括水管10、低压管道11、水管12、再热器13、水管14、锅炉进水容器15、水管16、高压泵17、水管18、再热器19和水管20的路径提供返回到锅炉5。虽然没有图示，但在回流线路中通常提供水处理设备以维持水的精确化学平衡和高纯度。
如在图2中图示，根据本发明的装置包括用于在位于高压涡轮机上游的蒸汽与位于高压涡轮机和中压涡轮机之间的蒸汽之间交换热的换热器Ri,Si+1。
S为供应有高压蒸汽，即来自锅炉的蒸汽且位于高压涡轮机上游的换热器Ri,Si+1的蒸汽路径，而R为供应有低压，即来自高压涡轮机的蒸汽且位于中压涡轮机上游的换热器Ri,Si+1的蒸汽路径。
除了换热器Ri,Si+1之外，蒸汽路径S可包括其他换热器Si、Si+2、. . . Sn且蒸汽路径R可包括其他再热器Ri-1、Ri+1、...Rn。
在最后热再热器Rn的出口处的蒸汽温度通过调整在换热器Ri,Si+1中的热敏传感器来控制。传递的热量通过用控制阀Va、Vb调节流经Si+1蒸汽路径的高压蒸汽来控制。阀门Vb安装在用于将在锅炉中生成的蒸汽导引到换热器Ri,Si+1的管道上，且阀门Va安装在用于将在锅炉中生成的蒸汽导引到换热器下游的管道上。
无论控制阀门开启与否，低压蒸汽路径R的压降都是恒定的。
所述装置优选包括用于将在高压涡轮机上游的蒸汽的温度设定到500-600℃的值且用于将位于高压涡轮机和中压涡轮机之间的蒸汽的温度设定到400-500℃的值的温度控制设备。这些具体的温度范围以及在高压涡轮机上游的蒸汽的温度的均匀性使得可以设计换热器Ri,Si+1，在HP涡轮机排气和MP涡轮机入口之间的压降非常低。
根据本发明的装置在连续稳定操作期间不需要提供喷淋水并且且尽管在操作条件方面可能有偏差仍获得低压降。
Claims (4)
1.锅炉装置(1)，其包括：
- 循环流化床锅炉(5)，其中使用燃烧来生成蒸汽，
- 高压涡轮机(2)，在所述锅炉(5)中生成的蒸汽进入其中，
- 中压涡轮机(3)，来自所述高压涡轮机(2)的蒸汽供应到其中，
其特征在于，所述装置(1)还包括用于将来自在所述高压涡轮机(2)上游流动的蒸汽的热传递到在所述高压涡轮机(2)和所述中压涡轮机(3)之间流动的蒸汽的换热器(Ri,Si+1)，和
用于控制进入所述换热器(Ri,Si+1)的蒸汽流量的控制设备，
其中所述控制设备包括安装在用于将在所述锅炉中生成的蒸汽导引到所述换热器(Ri,Si+1)的管道上的阀门(Vb)和安装在用于将在所述锅炉中生成的蒸汽导引到所述换热器(Ri,Si+1)下游的管道上的阀门(Va)。
2.权利要求1的装置(1)，其特征在于，其包括用于控制作为在所述换热器(Ri,Si+1)中传递的热的函数的在所述中压涡轮机(3)的入口处的蒸汽的温度的温度控制设备。
3.权利要求1或2的装置(1)，其特征在于，将离开所述高压涡轮机(2)的蒸汽在至少一个再热器中再加热，之后将其供应到所述中压涡轮机(3)。
4.权利要求1或2的装置(1)，其特征在于，在所述高压涡轮机(2)上游流动的所述蒸汽的温度为500-600℃，而位于所述高压涡轮机(2)和所述中压涡轮机(3)之间的蒸汽的温度为300-450℃。
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