CN110056849A - 废热回收锅炉的供水方法及废热回收锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废热回收锅炉的供水方法和废热回收锅炉，在废热回收锅炉的运转时，无需采用位于其他系统的加热源等来自外部的热源，即便在燃烧废气中的SO2浓度发生变化的条件下，也能够将供水温度设定为适当的温度，防止传热管的腐蚀。该废热回收锅炉(1)的供水方法具备如下工序：向低压省煤器(3)供给供水的低压省煤器供水供给工序；将供给到低压省煤器(3)的供水从低压省煤器(3)排出的低压省煤器供水排出工序；以及基于SOx浓度测定单元(61)的测定结果来设定向低压省煤器(3)供给的供水温度的目标供水温度、且使在低压省煤器供水供给工序中向低压省煤器(3)供给的供水绕过低压省煤器(3)的低压省煤器旁通工序。
Description
技术领域
本发明涉及废热回收锅炉的供水方法及废热回收锅炉。
背景技术
以往，废热回收锅炉例如用于与燃气轮机等组合而构成的联合循环发电成套设备。在联合循环发电成套设备中，利用燃气轮机驱动发电机进行旋转而发电，进而，利用从燃气轮机排出的燃烧废气的排热而产生蒸汽。通过将该蒸汽向蒸汽轮机供给而进一步用于发电机的旋转驱动，能够追加利用蒸汽轮机进行的发电。因此，联合循环发电成套设备作为高效率且环保的发电成套设备受到关注。
这样的联合循环发电成套设备中的废热回收锅炉(HRSG：Heat Recovery SteamGenerator)作为如下的装置而被知晓：即，利用从燃气轮机、燃烧装置等产生热量并进行利用的装置排出的燃烧废气的排热而产生蒸汽。作为废热回收锅炉的一例，例如已知有下述的专利文献1、2所记载的内容。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-9792号公报
专利文献2：日本专利第5613921号公报
发明要解决的课题
废热回收锅炉利用从燃气轮机等排出的燃烧废气的热能对供水、蒸汽系统进行加热而进行热回收。废热回收锅炉具备在进行这样的热回收时、利用燃烧废气对供水依次进行加热的多个热交换器。在这样的废热回收锅炉的燃烧废气流动的最下游处设置的热交换器(低压省煤器)中，当所供给的供水的温度成为酸露点温度以下时，传热管表面也下降至相同程度的温度，从而结露的燃烧废气中的水分有时与燃烧废气所含的SOx发生反应而产生H2SO4。在该情况下，存在因产生的H2SO4而导致传热管腐蚀的可能性。因此，需要将所供给的供水的温度确保为酸露点温度以上。
为了防止这样的传热管的腐蚀，例如，在专利文献1中，利用位于其他系统的加热源(脱气器)来加热向废热回收锅炉的供水，根据燃烧废气中的SO2浓度，且以避免低压省煤器(燃烧废气成为低温的后游侧)入口的供水温度成为酸露点温度以下的方式进行温度控制。
另一方面，专利文献2的课题在于，在燃气轮机停止的期间，防止附着于传热管的硫酸铵或酸性硫酸铵吸收湿分而产生腐蚀，并防止传热管的腐蚀。为了解决该课题，专利文献2具备使由低压省煤器加热后的供水再次向低压省煤器的入口侧循环的循环管线、以及使供水绕过低压省煤器而朝向中压/高压省煤器的供水系统的旁通管线，以避免低压省煤器入口的供水温度成为酸露点温度以下的方式进行温度控制。
然而，在专利文献1中，为了加热供水温度，需要位于其他系统的加热源。另外，在专利文献2中，以防止燃气轮机停止的期间内的传热管的腐蚀为课题，关于在燃气轮机运转时那样的燃烧废气中的SO2浓度发生变化的条件下的针对传热管的腐蚀的对策，并未考虑。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种废热回收锅炉的供水方法及废热回收锅炉，在废热回收锅炉的运转时，无需采用位于其他系统的加热源等来自外部的热源，即便在燃烧废气中的SO2浓度发生变化的条件下，也能够将供水温度设定为适当的温度，防止传热管的腐蚀。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明采用以下的方案。
本发明的几个方案的废热回收锅炉的供水方法是如下的废热回收锅炉的供水方法，该废热回收锅炉具备：至少一个省煤器，该至少一个省煤器利用燃烧废气对供水进行加热；以及SOx浓度测定单元，该SOx浓度测定单元对通过了所述省煤器中的配置于所述燃烧废气成为温度最低的一侧的位置的低压省煤器的所述燃烧废气中的SOx浓度进行测定，所述废热回收锅炉的供水方法具备如下工序：低压省煤器供水供给工序，在该低压省煤器供水供给工序中，向所述低压省煤器供给所述供水；低压省煤器供水排出工序，在该低压省煤器供水排出工序中，将供给到所述低压省煤器的所述供水从所述低压省煤器排出；以及低压省煤器旁通工序，在该低压省煤器旁通工序中，基于所述SOx浓度测定单元的测定结果来设定向所述低压省煤器供给的供水温度的目标供水温度，并使在所述低压省煤器供水供给工序中向所述低压省煤器供给的所述供水绕过所述低压省煤器。
本发明的几个方案的废热回收锅炉的供水方法的特征在于，具备低压省煤器旁通工序，在该低压省煤器旁通工序中，基于SOx浓度测定单元的测定结果来设定向低压省煤器供给的供水温度的目标供水温度，并使在低压省煤器供水供给工序中向低压省煤器供给的供水绕过所述低压省煤器。通过使向低压省煤器供给的供水绕过所述低压省煤器，能够减少向低压省煤器的温度低的供水的供给流量。由此，能够提高低压省煤器入口的供水温度。另外，基于SOx浓度测定单元的测定结果来设定向低压省煤器供给的供水温度的目标供水温度，进行供水的旁通，由此能够基于实时的SOx浓度来变更低压省煤器入口的供水温度。另外，在本发明的废热回收锅炉的供水方法中，仅通过使向低压省煤器供给的供水绕过低压省煤器就能够提高低压省煤器入口的供水温度。因此，无需从外部追加蒸汽等的热源来提高供水温度，因此，不用设置新的设备就能够控制供水温度。
在上述方案中，优选的是，在相对于基于所述SOx浓度测定单元的测定结果而设定的所述目标供水温度来调整向所述低压省煤器供给的供水温度时，在进行所述低压省煤器旁通工序之前，进行使从所述低压省煤器排出的所述供水返回到所述低压省煤器的低压省煤器循环工序。
通过低压省煤器循环工序，能够使从低压省煤器排出的供水返回到低压省煤器。由此，在相对于设定的目标供水温度来调整向低压省煤器供给的供水温度时，能够提高低压省煤器入口的供水温度。另外，通过在低压省煤器旁通工序之前进行低压省煤器循环工序，在即便进行了低压省煤器循环工序、低压省煤器入口的供水温度也不上升的情况下，能够采用进行低压省煤器旁通工序这样的运用。即，在仅通过低压省煤器循环工序而使热量不足以达到目标供水温度的情况下，能够通过低压省煤器旁通工序来补充不足的热量。
在本发明的几个方案的废热回收锅炉的供水方法中，基于所述SOx浓度测定单元的测定结果来设定酸露点温度，在所述酸露点温度的基础上加上规定的富余温度来设定向所述低压省煤器供给的供水温度的所述目标供水温度，以使所述供水温度成为所述目标供水温度的方式进行所述低压省煤器循环工序及/或所述低压省煤器旁通工序。
通过从露点温度加上具有富余的温度(富余温度)来设定目标供水温度，因此，能够将供水温度设定为适当的温度。即，能够根据目前的SOx浓度来算出目前的酸露点温度，设定相对于该酸露点温度具有富余的目标供水温度，从而进行基于该目标供水温度的供水温度的控制。这样，在废热回收锅炉的运转时，能够进行基于目前的酸露点温度的供水温度控制，因此，能够将供水温度设定为适当的温度。由此，能够防止传热管的腐蚀，并尽可能地提高锅炉的性能。
在本发明的几个方案的废热回收锅炉的供水方法中，使所述目标供水温度根据所述燃烧废气中的SOx浓度而阶段性地变化。
由此，能够抑制通过向各流调阀发出的开度指令而使开闭振荡(以较短的时间间隔反复进行阀的开闭)的情况，因此，能够使系统整体的控制系统稳定化。
根据所述燃烧废气中的SOx浓度或者向所述低压省煤器供给的所述供水的温度与所述目标供水温度之差，使在所述低压省煤器旁通工序中绕过所述低压省煤器的所述供水的旁通流量阶段性地增加。
由此，能够抑制通过向调整旁通流量的流调阀发出的开度指令而使开闭振荡(以较短的时间间隔反复进行阀的开闭)的情况，因此，能够实现稳定化。
本发明的几个实施方式的废热回收锅炉具备：至少一个省煤器，该至少一个省煤器利用燃烧废气对供水进行加热；以及SOx浓度测定单元，该SOx浓度测定单元对通过了所述省煤器中的配置于所述燃烧废气成为温度最低的一侧的位置的低压省煤器的所述燃烧废气中的SOx浓度进行测定，在所述低压省煤器设置有：低压省煤器供水供给管线，其向所述低压省煤器供给所述供水；低压省煤器供水排出管线，其将供给到所述低压省煤器的所述供水从所述低压省煤器排出；以及低压省煤器旁通管线，其从所述低压省煤器供水供给管线分支而与所述低压省煤器供水排出管线连接，用于使向所述低压省煤器供给的所述供水绕过所述低压省煤器，在该废热回收锅炉设置有控制部，该控制部基于所述SOx浓度测定单元的输出来设定向所述低压省煤器供给的供水温度的目标供水温度，并切换所述低压省煤器旁通管线的使用。
本发明的几个实施方式的废热回收锅炉的特征在于，设置有控制部，该控制部在相对于基于SOx浓度测定单元的输出而设定的目标供水温度来调整向低压省煤器供给的供水温度时，切换低压省煤器旁通管线的使用。通过使向低压省煤器供给的供水绕过低压省煤器，能够减少向低压省煤器的温度低的供水的供给流量。由此，能够提高低压省煤器入口的供水温度。另外，控制部基于SOx浓度测定单元的输出来设定向低压省煤器供给的供水温度的目标供水温度，进行供水的旁通，由此，能够基于实时的SOx浓度来变更低压省煤器入口的供水温度。另外，在本发明的废热回收锅炉中，仅通过利用低压省煤器旁通管线使向低压省煤器供给的供水绕过低压省煤器，就能够提高低压省煤器入口的供水温度。因此，无需从外部追加蒸汽等的热源来提高供水温度，因此，不用设置新的设备就能够控制供水温度。
在上述实施方式中，优选的是，还设置有低压省煤器循环管线，该低压省煤器循环管线从所述低压省煤器供水排出管线分支而与所述低压省煤器供水供给管线连接，用于使从所述低压省煤器排出的所述供水返回到所述低压省煤器，所述控制部在相对于基于所述SOx浓度测定单元的输出来调整向所述低压省煤器供给的供水温度时，在向使用所述低压省煤器旁通管线的旁通流量调整切换之前，向使用所述低压省煤器循环管线的循环流量调整切换。
能够利用低压省煤器循环管线使从低压省煤器排出的供水返回到低压省煤器。由此，能够提高低压省煤器入口的供水温度。另外，在相对于设定的目标供水温度来调整向低压省煤器供给的供水温度时，在切换低压省煤器旁通管线的使用之前，向使用低压省煤器循环管线的循环流量调整切换，由此，在即便使从低压省煤器排出的供水返回到低压省煤器、低压省煤器入口的供水温度也不上升的情况下，能够采用进行使用了低压省煤器旁通管线的旁通流量调整这样的运用。即，在仅通过低压省煤器循环管线的使用而热量不足以达到目标供水温度的情况下，能够通过低压省煤器旁通管线的使用来补充不足的热量。这样，能够将供水温度设定为适当的温度，能够尽可能地提高锅炉的性能。
发明效果
根据本发明的废热回收锅炉的供水方法及废热回收锅炉，在废热回收锅炉的运转时，不从外部追加蒸汽等的热源就能够将供水温度设定为适当的温度。由此，能够尽可能地提高锅炉的性能。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的废热回收锅炉的结构的概要系统图。
图2是示出本发明的一实施方式的废热回收锅炉的低压省煤器及其附近的具体结构的系统图。
图3是示出本发明的一实施方式的废热回收锅炉的供水方法的流程图。
图4是表示酸露点温度、酸露点温度+富余温度、及目标供水温度的关系的图表。
图5的(a)是表示低压省煤器的入口供水温度与时间经过之间的关系的图表，图5的(b)是表示低压省煤器的出口温度与时间经过之间的关系的图表，图5的(c)是表示旁通流量与时间经过之间的关系的图表。
附图标记说明
1 废热回收锅炉
2 烟囱
3 低压省煤器
4 低压蒸发器
5 中压省煤器
6 中压蒸发器
7 低压过热器
8 高压省煤器
9 中压过热器
10 脱硝装置
11 高压蒸发器
12 高压一次过热器
13 一次再热器
14 二次再热器
15 高压二次过热器
16 低压汽水分离滚筒
17 中压汽水分离滚筒
18 高压汽水分离滚筒
21 低压供水流量调整阀
22 中压供水流量调整阀
23 高压供水流量调整阀
25 低压汽水分离滚筒供水管
26 中压汽水分离滚筒供水管
27 高压汽水分离滚筒供水管
28 冷凝器
29 冷凝泵
32 供水系统
33 低压供水泵
34 低压供水截止阀
37 高中压供水泵
38 中压供水截止阀
39 中压省煤器入口连接管
40 高压省煤器供水供给管
41 高压供水截止阀
42 低压省煤器供水排出管线(高中压供水连接管)
43 低压省煤器循环管线
44 低压省煤器循环泵
45 调整阀
46 低压省煤器供水供给管线(低压省煤器入口供水配管)
50 低压省煤器旁通管线
51 旁通阀
53 供水温度计
60 控制部
61 SOx浓度测定单元
62 低压省煤器入口供水温度计
63 低压省煤器出口供水温度计
70、71、72 流量计
75、76、78 止回阀
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的废热回收锅炉的供水方法及废热回收锅炉的一实施方式进行说明。需要说明的是，以下，将作为燃烧废气而应用了来自燃气轮机的燃烧废气的废热回收锅炉为例进行说明，但不局限于此。即，作为燃烧废气，也可以应用来自锅炉等的燃烧废气。
〔废热回收锅炉〕
以下，使用图1及图2对本发明的一实施方式的废热回收锅炉进行说明。
图1是示出本发明的一实施方式的废热回收锅炉的结构的概要系统图。
在供来自燃气轮机(未图示)的燃烧废气(图中作为气体流动而示出)导入的燃烧废气流路中设置有图1所示的废热回收锅炉1。燃烧废气向废热回收锅炉1流入的入口附近的燃烧废气的温度例如为550℃～650℃程度。需要说明的是，废热回收锅炉1内的燃烧废气流路在本说明书中作为气体沿水平方向流动的燃烧废气流路而进行说明，但燃烧废气流路也可以朝向铅垂方向。
由废热回收锅炉1热回收后的燃烧废气经由废热回收锅炉1从烟囱2释放到大气中。在该烟囱2的入口设置有对从废热回收锅炉1排出的燃烧废气中的SOx浓度进行测定的SOx浓度测定单元61。该SOx浓度测定单元61例如对燃烧废气中的SO2浓度进行测定。在SOx与水分发生反应而产生H2SO4的情况下，SOx成为SO3。由于已知从SO2转变为SO3的转换率通常为约5％，因此，通过测定SO2的浓度，能够间接地掌握SO3的浓度。需要说明的是，设置SOx浓度测定单元61的场所不局限于烟囱2的入口，只要是能对通过了后述的低压省煤器3的燃烧废气的SOx浓度进行计测的场所即可，并未限定。
废热回收锅炉1具备多个热交换器，例如具备低压省煤器3、低压蒸发器4、中压省煤器5、中压蒸发器6、低压过热器7、高压省煤器8、中压过热器9、脱硝装置10、高压蒸发器11、高压一次过热器12、一次再热器13、二次再热器14及高压二次过热器15。它们从燃烧废气流路的最下游侧朝向最上游依次配置。另外，在低压蒸发器4、中压蒸发器6及高压蒸发器11的铅垂上方分别配置有低压汽水分离滚筒16、中压汽水分离滚筒17及高压汽水分离滚筒18。利用这些低压、中压及高压的汽水分离滚筒16、17、18，从由低压蒸发器4、中压蒸发器6及高压蒸发器11供给的汽水混合物分离出蒸汽和水。
在低压省煤器3、中压省煤器5及高压省煤器8分别配置有分别具有低压供水流量调整阀21、中压供水流量调整阀22及高压供水流量调整阀23的低压汽水分离滚筒供水管25、中压汽水分离滚筒供水管26及高压汽水分离滚筒供水管27等。由此，调整从低压省煤器3、中压省煤器5及高压省煤器8向低压、中压及高压的汽水分离滚筒16、17、18供给汽水混合物时的流量。
另外，在低压省煤器3设置有将供给到低压省煤器3的供水从低压省煤器3排出的低压省煤器供水排出管线(高中压供水连接管)42，该低压省煤器供水排出管线42与高中压供水泵37连接。在该低压省煤器供水排出管线42的中途连接有上述的低压汽水分离滚筒供水管25，经由低压汽水分离滚筒供水管25而与低压蒸发器4连接。高中压供水泵37经由中压省煤器入口连接管39而与中压省煤器5连接，并经由高压省煤器供水供给管40而与高压省煤器8连接。另外，在比高中压供水泵37的设置部靠上游侧的低压省煤器供水排出管线42中设置有供水温度计53。
通过蒸汽轮机将蒸汽的能量转换成发电机(未图示)的旋转而用于发电后的蒸汽向冷凝器28供给。由冷凝器28凝结后的水从冷凝器28的出口经由设置于供水系统32的冷凝泵29。之后，依次经由在供水系统32的后半部分设置的低压供水泵33和低压供水截止阀34从低压省煤器供水供给管线(低压省煤器入口供水配管)46向低压省煤器3作为供水而导入。
在起动时及运转中，在低压省煤器3中，利用来自燃气轮机的燃烧废气对供水进行加热，其一部分经由设置有低压供水流量调整阀21的低压汽水分离滚筒供水管25从低压汽水分离滚筒16向低压蒸发器4供给。另外，在低压省煤器3中加热后的剩余的供水经由低压省煤器供水排出管线42而被送至高中压供水泵37，由高中压供水泵37升压。从高中压供水泵37的中段抽出的供水从设置有中压供水截止阀38的中压省煤器入口连接管39被送至中压省煤器5。另外，由高中压供水泵37升压至高压的供水经由具有高压供水截止阀41的高压省煤器供水供给管40向高压省煤器8供给。
在这样的废热回收锅炉1中，由低压蒸发器4加热后的供水在低压汽水分离滚筒16中被汽水分离，分离出的蒸汽被送至低压过热器7，分离出的水被再次送至低压蒸发器4。由低压过热器7过热后的蒸汽被向蒸汽轮机供给。
由中压省煤器5加热后的供水经由设置有中压供水流量调整阀22的中压汽水分离滚筒供水管26从中压汽水分离滚筒17向中压蒸发器6供给。由中压蒸发器6加热后的供水在中压汽水分离滚筒17中被汽水分离，蒸汽被送至中压过热器9，水被再次送至中压蒸发器6。由中压过热器9过热后的蒸汽被依次送至一次再热器13、二次再热器14之后向蒸汽轮机供给。送至高压省煤器8的高压供水经由具有高压供水流量调整阀23的高压汽水分离滚筒供水管27从高压汽水分离滚筒18向高压蒸发器11供给。由高压蒸发器11加热后的供水在高压汽水分离滚筒18中被汽水分离，蒸汽被送至高压一次过热器12、高压二次过热器15而进行过热之后，向蒸汽轮机供给。由高压汽水分离滚筒18分离后的水被再次送至高压蒸发器11。
另外，在中压过热器9与高压蒸发器11之间配置有脱硝装置10，在废热回收锅炉1的运转中，从气体流动的上游侧向脱硝装置10喷射氨。
需要说明的是，在高压省煤器供水供给管40中的高中压供水泵37与高压供水截止阀41之间的部分设置有流量计70和止回阀75。在低压汽水分离滚筒供水管25和中压省煤器入口连接管39分别设置有流量计71、72。另外，在中压省煤器入口连接管39和供水系统32也分别设置有止回阀76、78。
在低压省煤器供水供给管线46与低压省煤器供水排出管线42之间，设置有使向低压省煤器3供给的供水绕过低压省煤器3的低压省煤器旁通管线50、以及使从低压省煤器3排出的供水返回到低压省煤器3的低压省煤器循环管线43。
来自冷凝器28的温度低的供水能够向低压省煤器旁通管线50流入。即，在低压省煤器旁通管线50连接有具有供给来自冷凝器28的供水的低压供水截止阀34的供水系统32。在低压省煤器旁通管线50的中途设置有旁通阀51。
另外，在低压省煤器循环管线43的中途设置有低压省煤器循环泵44及调整阀45。
在废热回收锅炉1设置有控制部60，该控制部60基于SOx浓度测定单元61的输出来切换低压省煤器旁通管线50的使用、低压省煤器循环管线43的使用。向使用了低压省煤器旁通管线50的旁通流量的调整、使用了低压省煤器循环管线43的循环流量的调整的切换通过旁通阀51、调整阀45的开闭及开度控制来进行。需要说明的是，图1中的控制部60除了接收SOx浓度测定单元61的输出之外，还接收供水温度计53的输出。
控制部60例如由CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)及计算机可读取的存储介质等构成。而且，作为一例，用于实现各种功能的一系列的处理以程序的形式存储于存储介质等，通过CPU将该程序读出到RAM等并执行信息的加工、运算处理，从而实现各种功能。需要说明的是，关于程序，也可以应用预先安装于ROM或其他存储介质的方式、以存储于计算机可读取的存储介质的状态提供的方式、经由基于有线或无线的通信单元来分配的方式等。计算机可读取的存储介质为磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。
接着，参照图2，对本实施方式的废热回收锅炉的低压省煤器及其附近的系统详细进行说明。
图2是示出本实施方式的废热回收锅炉的低压省煤器及其附近的具体结构的系统图。需要说明的是，针对与图1相同的构成要素，标注相同的附图标记并省略其重复的说明。
低压省煤器3是废热回收锅炉1所具备的多个省煤器中的、设置于所通过的燃烧废气成为温度最低的一侧的位置的省煤器。如图2所示，在废热回收锅炉1中，设置有从低压省煤器供水供给管线46分支而与低压省煤器供水排出管线42连接、用于使向低压省煤器3供给的供水绕过低压省煤器3的低压省煤器旁通管线50。另外，还设置有从低压省煤器供水排出管线42分支而与低压省煤器供水供给管线46连接、用于使从低压省煤器3排出的供水返回到低压省煤器3的低压省煤器循环管线43。
如图2所示，低压省煤器供水供给管线46与低压省煤器旁通管线50的分支点相对于低压省煤器循环管线43向低压省煤器供水供给管线46合流的合流点而言位于低压省煤器供水供给管线46的上游侧。另外，低压省煤器旁通管线50向低压省煤器供水排出管线42合流的合流点相对于低压省煤器供水排出管线42与低压省煤器循环管线43的分支点而言位于低压省煤器供水排出管线42的下游侧。
在低压省煤器供水供给管线46的向低压省煤器3进入的入口附近，设置有测定向低压省煤器3供给的供水的温度的低压省煤器入口供水温度计62。另外，在低压省煤器供水排出管线42的从低压省煤器3伸出的出口附近，设置有低压省煤器出口供水温度计63。构成为低压省煤器入口供水温度计62及低压省煤器出口供水温度计63的输出被送至控制部60。控制部60除了基于SOx浓度测定单元61的输出之外，还基于这些温度计的输出，对低压供水截止阀34、调整阀45及旁通阀51的开闭及开度进行控制。在本实施方式的废热回收锅炉1中，将在低压省煤器3的入口附近流通的供水的温度确保为例如大致80～100℃程度，将在低压省煤器3的出口附近流通的供水的温度确保为例如大致140～160℃程度。
控制部60基于SOx浓度测定单元61的输出，向使用了低压省煤器旁通管线50或低压省煤器循环管线43的循环流量的调整切换。需要说明的是，控制部60在基于SOx浓度测定单元61的输出来调整向低压省煤器3供给的供水的温度的情况下，进行如下控制：在向使用低压省煤器旁通管线50的旁通流量的调整切换之前，向使用低压省煤器循环管线43的循环流量的调整切换。由此，如后所述，就低压省煤器3的供水温度而言，能够利用低压省煤器循环管线43并借助低压省煤器3内的热平衡来高精度地控制供水温度。另外，在以较大的变化幅度变更供水温度地进行控制时，利用低压省煤器旁通管线50来减少在低压省煤器3中流通的供水流量，由此，相对于与燃烧废气交换的交换热量而使供水温度上升的效果变大。即，首先利用低压省煤器循环管线43高精度地控制低压省煤器3的供水温度，进而在供水温度需要升温时，利用供水温度的升温效果大的低压省煤器旁通管线50阶段性地进行控制，由此能够实现有效的控制。
关于由控制部60进行的控制的详细过程，以后述的废热回收锅炉的供水方法进行说明。
〔废热回收锅炉的供水方法〕
接着，对本发明的废热回收锅炉的供水方法的一例进行说明。
本发明的几个实施方式的废热回收锅炉的供水方法是如下的废热回收锅炉的供水方法，该废热回收锅炉具备：至少一个省煤器，其利用燃烧废气对供水依次进行加热；以及SOx浓度测定单元，其对通过了该省煤器中的、配置于燃烧废气成为温度最低的一侧的位置的低压省煤器的燃烧废气中的SOx浓度进行测定。另外，本发明的几个实施方式的废热回收锅炉的供水方法具有低压省煤器供水供给工序、低压省煤器供水排出工序以及低压省煤器旁通工序。在低压省煤器供水供给工序中，向至少一个省煤器中的设置于所通过的燃烧废气成为温度最低的一侧的位置的低压省煤器供给供水。在低压省煤器供水排出工序中，将供给到低压省煤器的供水从低压省煤器排出。在低压省煤器旁通工序中，基于SOx浓度测定单元的测定结果，使在低压省煤器供水供给工序中向低压省煤器供给的供水绕过低压省煤器。
需要说明的是，以下，将在图2所示的废热回收锅炉1中应用本发明的废热回收锅炉的供水方法的情况作为一例进行说明，但不局限于此。
(低压省煤器供水供给工序)
在低压省煤器供水供给工序中，向低压省煤器3供给供水。具体而言，通过打开设置于供水系统32的低压供水截止阀34，使供水(例如50～60℃程度)从供水系统32向低压省煤器供水供给管线46流入，并向低压省煤器3供给。
(低压省煤器供水排出工序)
在低压省煤器供水排出工序中，将在低压省煤器供水供给工序中供给到低压省煤器3的供水从低压省煤器3排出。该供水的排出通过使供给到低压省煤器3的供水向低压省煤器供水排出管线42流动而进行。
(低压省煤器旁通工序)
在低压省煤器旁通工序中，基于SOx浓度测定单元61的测定结果(一边观察SOx浓度测定单元61的测定结果)，使在低压省煤器供水供给工序中向低压省煤器3供给的供水绕过低压省煤器3。具体而言，基于SOx浓度测定单元61及低压省煤器入口供水温度计62的测定结果，在判断为向低压省煤器3供给的供水的温度为酸露点温度以下或者后述的目标供水温度(TI0)以下的情况下，进行低压省煤器旁通工序。在该低压省煤器旁通工序中，通过打开旁通阀51来控制开度，使从供水系统32向低压省煤器3供给的供水的一部分绕过低压省煤器3而送至低压省煤器供水排出管线42。由此，向低压省煤器3供给的供水的流量减少，能够相对于来自燃烧废气的交换热量而使低压省煤器3的供水温度上升。
(低压省煤器循环工序)
需要说明的是，在进行上述的低压省煤器旁通工序之前，基于SOx浓度测定单元61的测定结果，进行使从低压省煤器3排出的供水返回到低压省煤器3的低压省煤器循环工序。具体而言，基于SOx浓度测定单元61及低压省煤器入口供水温度计62的测定结果，在判断为向低压省煤器3供给的供水的温度为酸露点温度以下或者后述的目标供水温度(TI0)以下的情况下，在进行上述的低压省煤器旁通工序之前进行低压省煤器循环工序。在该低压省煤器循环工序中，通过打开调整阀45来控制开度，从而将从低压省煤器3排出的供水送至低压省煤器循环泵44并向低压省煤器循环管线43流入。流入到低压省煤器循环管线43的供水被送至低压省煤器供水供给管线46，再次向低压省煤器3供给。由此，从低压省煤器3排出的升温后的供水与向低压省煤器3的入口供给的供水混合，因此，能够使低压省煤器3的供水温度上升。
以上说明的各工序通过控制部60的控制来进行。
这里，参照图3的流程图，对低压省煤器循环工序及低压省煤器旁通工序的详细情况进一步具体进行说明。
在图3所示的步骤S1中，利用SOx浓度测定单元61来检测废热回收锅炉(HRSG)1的出口(即，烟囱2的入口)的燃烧废气所含的SO2浓度。此时的SO2浓度在使燃烧废气向废热回收锅炉1流通的燃气轮机(未图示)的通常的运转状态下，例如被检测为0.7～1.1ppm程度的范围。
在接下来的步骤S2中，根据在步骤S1中测定出的SO2浓度来算出酸露点温度(TA)。利用既存的推算式来进行酸露点温度的算出。此时的酸露点温度例如被算出为95℃～120℃程度的范围。
在接下来的步骤S3中，根据在步骤S2中算出的酸露点温度(TA)来设定目标供水温度(TI0)。目标供水温度的设定例如基于TA+α这一式子来进行。在该计算式中，α表示相对于酸露点温度具有富余的温度(富余温度)。α包含计测误差在内例如设定为5～10℃的范围。需要说明的是，目标供水温度(TI0)的设定不是以一次函数的形式设定，而是采用根据燃烧废气中的SO2浓度而阶段性地变化的、具有某一程度的宽度的阶段性设定。
在接下来的步骤S4中，利用低压省煤器入口供水温度计62对供水温度(TI)进行计测。
在接下来的步骤S5中，基于在上述的步骤中得到的目标供水温度(TI0)和供水温度(TI)，通过调整阀45(供水温度调整阀)来控制向低压省煤器循环管线43流动的供水的流量。具体而言，以供水温度(TI)成为目标供水温度(TI0)以上的方式进行流量控制。
在接下来的步骤S6中，判定进行了步骤S5的结果是否为判定供水温度(TI)小于目标供水温度(TI0)。在供水温度(TI)为目标供水温度(TI0)以上(即，判定为否)的情况下，可知仅通过使用低压省煤器循环管线43就能够使供水温度(TI)成为目标供水温度(TI0)以上。因此，返回步骤S5，继续仅通过使用低压省煤器循环管线43来进行供水温度控制。
另一方面，在供水温度(TI)小于目标供水温度(TI0)(即，判定为是)的情况下，可知仅通过使用低压省煤器循环管线43无法使供水温度(TI)成为目标供水温度(TI0)以上。因此，进入接下来的步骤S7，使用低压省煤器旁通管线50。
在接下来的步骤S7中，使用低压省煤器旁通管线50，使向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量增加。向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量控制通过旁通阀51的开度控制来进行。向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量使向低压省煤器3供给并流通的供水流量减少，由此，相对于与燃烧废气交换的交换热量而言的供水温度上升的效果变大。由此，能够相对于来自燃烧废气的交换热量而使低压省煤器3的供水温度(TI)上升。为了防止控制的波动(振荡)而使控制稳定化，该流量控制也可以不进行急速的温度变化，而是以在温度稳定之后变化为下一个流量的方式阶段性地进行。即，也可以使向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量微量且阶段性地增加。另外，向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量在能够抑制振荡的范围内增加即可。
在接下来的步骤S8中，判定向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量(旁通管线流量)是否为上限流量以上。在旁通管线流量小于上限流量(即，判定为否)的情况下，返回步骤S4，再次进行供水温度(TI)的计测。另一方面，在旁通管线流量为上限流量以上(即，判定为是)的情况下，进入接下来的步骤S9。需要说明的是，旁通管线流量的上限流量的值根据旁通阀51的开度的控制性(CV值)来设定。
在接下来的步骤S9中，判定供水温度(TI)是否小于目标供水温度(TI0)，在供水温度(TI)小于目标供水温度(TI0)的情况下，控制部60发出警报，向作业者通知无法将供水温度(TI)调整为目标供水温度(TI0)这一情况。
这里，关于上述步骤S3中的目标供水温度(TI0)的阶段性的设定方法，参照图4进一步具体进行说明。
图4是以单点划线示出酸露点温度、以虚线示出酸露点温度+富余温度、以及以实线示出目标供水温度、且表示它们与燃烧废气中的SO2浓度之间的关系的图表。
如图4所示，燃烧废气中的SO2浓度越高，酸露点温度越高。因此，在酸露点温度的基础上加上了富余温度的温度(酸露点温度+富余温度)也随着燃烧废气中的SO2浓度越高而越高。
基于酸露点温度+富余温度，以在特定的SO2浓度范围内成为固定温度的方式阶段性地设定目标供水温度。例如，如图4所示，设定T1、T2、T3、T4这四个阶段的目标供水温度即可。需要说明的是，目标供水温度的阶段数未特别限定。
接着，关于上述步骤S7中的旁通管线流量的阶段性的控制方法，参照图5进一步具体地进行说明。
图5的(a)是表示低压省煤器的入口供水温度与时间经过之间的关系的图表，图5的(b)是表示低压省煤器的出口温度与时间经过之间的关系的图表，图5的(c)是表示旁通流量与时间经过之间的关系的图表。图5是在SO2浓度高且存在供水温度(TI)与目标供水温度(TI0)之差的情况下或者在SO2浓度随时间经过而增加的情况下、使旁通管线流量阶段性增加的一例。
当知晓仅通过使用了低压省煤器循环管线43的循环流量的调整而无法使供水温度(TI)成为目标供水温度(TI0)以上时，进行使旁通管线流量(旁通流量)增加的控制。此时，首先，如图5的(c)所示，在判断为相对于SO2浓度而需要使低压省煤器3的入口供水温度(TI)上升之际(相当于图3的步骤S7)，使旁通阀51的开度阶段性地增大而使旁通流量增加。旁通流量的增加控制以如下方式进行控制：在不超过上限流量的范围内，阶段性地使流量增加而成为固定流量，直至低压省煤器3的入口供水温度(TI)达到目标供水温度(TI0)(相当于图3的步骤S8)。例如，如图5的(c)所示，进行阶段性地变更为五个阶段的旁通流量的控制即可。需要说明的是，旁通流量控制的阶段数未特别限定，根据燃烧废气中的SOx浓度或者向低压省煤器3供给的供水的温度与目标供水温度(TI0)之差，而阶段性地控制向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量即可。向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量在SO2浓度低或者供水温度(TI)与目标供水温度(TI0)之差小的情况下，在能够抑制振荡的范围内增加即可。另外，在欲使供水温度(TI)的升温速度上升的情况下，也可以在能够抑制振荡的范围内使向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量增加。
当增加向低压省煤器旁通管线50流动的旁通流量时，向低压省煤器3供给的温度低的来自供水系统32的供水减少。因此，根据向低压省煤器旁通管线50流动的供水的流量，使向低压省煤器3供给并流通的供水流量减少，由此，相对于与燃烧废气交换的交换热量而言供水温度上升的效果变大。由此，能够相对于来自燃烧废气的交换热量而使低压省煤器3的入口供水温度(TI)上升。如图5的(c)所示，在时间经过的最初，不进行使用了低压省煤器旁通管线50的旁通流量的调整，旁通流量为零。在图5的(a)的双箭头A的区域，通过使用了低压省煤器循环管线43的循环流量的调整来进行供水温度(TI)的控制。然而，有时仅通过使用了低压省煤器循环管线43的循环流量的调整而无法使供水温度(TI)达到目标供水温度(TI0)。此时，需要通过使用了低压省煤器旁通管线50的旁通流量的调整来补充不足热量(图5的(a)的双箭头B所示的温度差)。
此时，相对于从图5的(a)的双箭头A的区域起的以后的时间经过，如图5的(c)所示，进行随着时间经过而旁通流量阶段性地增加这样的、使用低压省煤器旁通管线50来增加旁通流量的调整。由此，如图5的(a)所示，伴随着旁通流量的增加，低压省煤器3的入口的供水温度(TI)上升，升温速度也上升。即，在以较大的变化幅度变更供水温度地进行控制时，利用低压省煤器旁通管线50来减少在低压省煤器3流通的供水流量所带来的相对于与燃烧废气交换的热交换量而使供水温度上升的效果大于通过使用了低压省煤器循环管线43的循环流量的调整而带来的这一效果。
如图5的(a)及图5的(b)所示，低压省煤器3的入口的供水温度(TI)与出口的供水温度(T0)连动地变化。其原因是，当增加旁通流量时，向低压省煤器3流入的供水量减少，低压省煤器3中的与燃烧废气交换的交换热量不会发生较大改变，因此，相对于该交换热量而言低压省煤器3的出口温度(T0)上升。由此，在低压省煤器循环管线43中流通的供水的温度上升，使温度上升后的供水返回到低压省煤器3。
需要说明的是，从增加了旁通流量的时机起延迟规定时间之后，低压省煤器3的入口的供水温度(TI)与出口的供水温度(T0)增加。即，并不是在刚刚增加了旁通流量之后低压省煤器3的入口、出口的供水温度立即上升，而是伴随着时间延迟。因此，使用低压省煤器循环管线43的循环流量的调整在供水温度(TT)的控制之前进行。
根据以上说明的结构，本实施方式实现以下的作用效果。
如上所述，本实施方式的废热回收锅炉1的特征在于，设置有控制部60，该控制部60基于SOx浓度测定单元61的输出，来切换使用了低压省煤器循环管线43的循环流量的调整与使用了低压省煤器旁通管线50的旁通流量的调整。对于低压省煤器3的供水温度而言，由于使利用低压省煤器循环管线43从低压省煤器3排出的升温后的供水与向低压省煤器3的入口供给的供水混合，因此，借助低压省煤器3内的热平衡，能够实现使供水温度高精度地上升的控制。另外，在以更大的变化幅度变更供水温度地进行控制时，使向低压省煤器3供给的供水绕过低压省煤器3，由此减少向低压省煤器3的温度低的供水的供给流量，能够相对于来自燃烧废气的热交换量而使低压省煤器3入口的供水温度大幅上升，能够通过阶段性地增加旁通流量而进行稳定的控制。即，首先利用低压省煤器循环管线43高精度地控制低压省煤器3的供水温度，进而在需要使供水温度升温时，利用供水温度的升温效果大的低压省煤器旁通管线50而阶段性地进行控制，从而能够实现有效的控制。
另外，控制部60基于SOx浓度测定单元61的输出来进行供水的旁通，由此，能够基于实时的SOx浓度来变更低压省煤器3入口的供水温度。即，能够根据目前的SOx浓度来算出目前的酸露点温度，设定相对于该酸露点温度具有富余的目标供水温度，从而进行基于该目标供水温度的供水温度的控制。由此，能够进行基于目前的酸露点温度的供水温度控制，因此，能够将供水温度设定为适当的温度。由此，能够防止低压省煤器3的传热管的腐蚀，由于此时的供水温度适当，因此，能够尽可能地提高锅炉的性能。
另外，在本发明的废热回收锅炉1中，仅通过利用低压省煤器旁通管线50使向低压省煤器3供给的供水绕过低压省煤器3，就能够提高低压省煤器3入口的供水温度。因此，不需要位于其他系统的加热源等从外部追加蒸汽等热源来提高供水温度，因此，不用设置新的设备，能够利用低压省煤器3附近的既存的结构，从而能够通过低压省煤器3内的热平衡来控制供水温度，能够尽可能地提高锅炉的性能。因此，本发明的废热回收锅炉1不受其他系统的响应的影响，因此，控制响应性优异。
另外，能够利用低压省煤器循环管线43使从低压省煤器3排出的供水返回到低压省煤器3。由此，能够提高低压省煤器3入口的供水温度。另外，在切换低压省煤器旁通管线50的使用之前，能够切换低压省煤器循环管线43的使用。由此，在即便使从低压省煤器3排出的供水返回到低压省煤器3、低压省煤器3入口的供水温度也不上升的情况下，能够采用使用低压省煤器旁通管线50这样的运用。即，在仅通过低压省煤器循环管线43的使用而热量不足以达到目标供水温度的情况下，能够通过低压省煤器旁通管线50的使用来补充不足的热量。
另外，如上所述，本实施方式的废热回收锅炉1的供水方法的特征在于，基于SOx浓度测定单元61的测定结果，在低压省煤器供水供给工序中，除了具有使用了低压省煤器循环管线43的低压省煤器循环工序之外，还具有使向低压省煤器3供给的供水绕过低压省煤器3的低压省煤器旁通工序。通过使向低压省煤器3供给的供水绕过低压省煤器3，能够减少向低压省煤器3供给的温度低的供水。由此，能够提高低压省煤器3入口的供水温度。
通过基于SOx浓度测定单元61的测定结果来进行供水的旁通，从而能够基于实时的SOx浓度来变更低压省煤器3入口的供水温度。即，能够根据目前的SOx浓度来算出目前的酸露点温度，设定相对于该酸露点温度具有富余的目标供水温度，从而进行基于该目标供水温度的供水温度的控制。这样，能够进行基于目前的酸露点温度的供水温度控制，因此，能够将供水温度设定为适当的温度。由此，能够尽可能地提高锅炉的性能，并且防止低压省煤器3的传热管的腐蚀。
尤其是通过阶段性地设定目标供水温度，能够抑制向各流调阀发出的开度指令使开闭振荡(以较短的时间间隔反复进行阀的开闭)的情况，因此，能够使系统整体的控制系统稳定化。
在本发明的废热回收锅炉1的供水方法中，仅通过使向低压省煤器3供给的供水绕过低压省煤器3，就能够提高低压省煤器3入口的供水温度。因此，无需从外部追加蒸汽等的热源来提高供水温度，因此，不用设置新的设备就能够控制供水温度。另外，通过以阶段性地增加旁通流量的方式进行控制，能够与上述同样地抑制振荡。
另外，通过低压省煤器循环工序，能够使从低压省煤器3排出的供水返回到低压省煤器3。由此，能够提高低压省煤器3入口的供水温度。另外，通过在低压省煤器旁通工序之前进行低压省煤器循环工序，从而在即便进行了低压省煤器循环工序、低压省煤器3入口的供水温度也不上升的情况下，能够采用进行低压省煤器旁通工序这样的运用。即，在仅通过低压省煤器循环工序而热量不足以达到目标供水温度的情况下，能够通过低压省煤器旁通工序来补充不足的热量。
Claims (7)
1.一种废热回收锅炉的供水方法，该废热回收锅炉具备：至少一个省煤器，该至少一个省煤器利用燃烧废气对供水进行加热；以及SOx浓度测定单元，该SOx浓度测定单元对通过了所述省煤器中的配置于所述燃烧废气成为温度最低的一侧的位置的低压省煤器的所述燃烧废气中的SOx浓度进行测定，
所述废热回收锅炉的供水方法的特征在于，具备如下工序：
低压省煤器供水供给工序，在该低压省煤器供水供给工序中，向所述低压省煤器供给所述供水；
低压省煤器供水排出工序，在该低压省煤器供水排出工序中，将供给到所述低压省煤器的所述供水从所述低压省煤器排出；以及
低压省煤器旁通工序，在该低压省煤器旁通工序中，基于所述SOx浓度测定单元的测定结果来设定向所述低压省煤器供给的供水温度的目标供水温度，并使在所述低压省煤器供水供给工序中向所述低压省煤器供给的所述供水绕过所述低压省煤器。
2.根据权利要求1所述的废热回收锅炉的供水方法，其特征在于，
在相对于基于所述SOx浓度测定单元的测定结果而设定的所述目标供水温度来调整向所述低压省煤器供给的供水温度时，在进行所述低压省煤器旁通工序之前，进行使从所述低压省煤器排出的所述供水返回到所述低压省煤器的低压省煤器循环工序。
3.根据权利要求2所述的废热回收锅炉的供水方法，其特征在于，
基于所述SOx浓度测定单元的测定结果来设定酸露点温度，在所述酸露点温度的基础上加上规定的富余温度来设定向所述低压省煤器供给的供水温度的所述目标供水温度，以使所述供水温度成为所述目标供水温度的方式进行所述低压省煤器循环工序及/或所述低压省煤器旁通工序。
4.根据权利要求3所述的废热回收锅炉的供水方法，其特征在于，
使所述目标供水温度根据所述燃烧废气中的SOx浓度而阶段性地变化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的废热回收锅炉的供水方法，其特征在于，
根据所述燃烧废气中的SOx浓度或者向所述低压省煤器供给的所述供水的温度与所述目标供水温度之差，使在所述低压省煤器旁通工序中绕过所述低压省煤器的所述供水的旁通流量阶段性地增加。
6.一种废热回收锅炉，其特征在于，
所述废热回收锅炉具备：
至少一个省煤器，该至少一个省煤器利用燃烧废气对供水进行加热；以及
SOx浓度测定单元，该SOx浓度测定单元对通过了所述省煤器中的配置于所述燃烧废气成为温度最低的一侧的位置的低压省煤器的所述燃烧废气中的SOx浓度进行测定，
在所述低压省煤器设置有：低压省煤器供水供给管线，其向所述低压省煤器供给所述供水；低压省煤器供水排出管线，其将供给到所述低压省煤器的所述供水从所述低压省煤器排出；以及低压省煤器旁通管线，其从所述低压省煤器供水供给管线分支而与所述低压省煤器供水排出管线连接，用于使向所述低压省煤器供给的所述供水绕过所述低压省煤器，
在该废热回收锅炉设置有控制部，该控制部基于所述SOx浓度测定单元的输出来设定向所述低压省煤器供给的供水温度的目标供水温度，并切换所述低压省煤器旁通管线的使用。
7.根据权利要求6所述的废热回收锅炉，其特征在于，
在该废热回收锅炉还设置有低压省煤器循环管线，该低压省煤器循环管线从所述低压省煤器供水排出管线分支而与所述低压省煤器供水供给管线连接，用于使从所述低压省煤器排出的所述供水返回到所述低压省煤器，
所述控制部在相对于基于所述SOx浓度测定单元的输出而设定的所述目标供水温度来调整向所述低压省煤器供给的供水温度时，在向使用所述低压省煤器旁通管线的旁通流量调整切换之前，向使用所述低压省煤器循环管线的循环流量调整切换。
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