CN117321290A - 改进的热力发电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于发电或产生动力的热力发电设备，其包括至少一个燃料或热回收锅炉(1)、至少一个涡轮机、用于循环工作流体的至少一个主回路、位于所述主回路上的该锅炉(1)中的至少一个锅筒(6)、至少一个再热模块(8)和再热流体在其中循环的至少一个二次回路(9)，其中：‑所述主回路包括位于所述至少一个锅炉(1)中的至少一个初始伸展部(3c)、用于将工作流体从所述至少一个锅炉(1)送到第一组至少一个涡轮部段(2a)的至少一个第一伸展部(3a)，以及用于将工作流体从所述第一组至少一个涡轮部段(2a)送到第二组至少一个涡轮部段(2b)的第二伸展部(3b)，所述锅筒(6)中的所述工作流体在标称充注点时处于主压力水平，并且‑所述再热模块(8)包括位于该主回路的该第二伸展部(3b)上的至少一个下游热交换器(11)。该热力发电设备特别之处在于，所述二次回路(9)包括位于所述锅炉(1)中的至少一个上游热交换器(10)，该上游热交换器(10)使得热量能够从燃烧烟气或回收流体传递到在该二次回路(9)中循环的该再热流体，所述再热流体在该上游热交换器(10)与下游热交换器(11)之间的所述二次回路(9)中循环，所述设备被设计成使得该再热流体在该上游热交换器(10)的出口处，在标称负载点时，能够处于比所述锅筒(6)中的该工作流体的该标称负载点时的压力水平高至少十巴的压力水平。本发明还涉及一种用于在热力发电设备中发电的方法。
Description
本发明涉及发电领域。更具体地，本发明涉及用于发电或产生动力的热力发电设备。
热力发电设备通常包括一个或多个燃烧燃料的锅炉和/或一个或多个回收锅炉。锅炉中产生的热量用于加热工作流体，该工作流体然后被供给到至少一个涡轮机以使其运动。涡轮机的运动产生动力或使得交流发电机能够发电。在废物焚烧设备的特定情况下，工作流体通常以20巴与85巴之间的压力水平被供给到锅炉中。
为了提高热力发电设备的效率，它们可根据具有再热的兰金循环操作。在这种情况下，涡轮机具有至少两个部段，并且使用至少一个再热模块来加热两个涡轮部段之间的工作流体。为此，再热模块可具有各种设计。在最常见的情况(内部再热)下，该再热模块至少部分地位于锅炉中并且再热例如与燃烧烟气接触的工作流体。在其他情况下，该再热模块可位于锅炉外部并且由各种热源供给，例如来自外部过程，或来自工作流体本身。例如，在废物焚烧发电设备的情况下，已经寻求使用与外部再热器组合的具有高压水平(例如超过70巴)的工作流体。在使用其他类型的燃料或回收热的热力发电设备的情况下，再热循环的使用也非常频繁地伴随着高工作流体压力水平。因此提高了效率，但是管理该压力水平存在许多缺点，特别是在涉及废物燃料的情况下：
-高压锅炉和工作流体回路的投资成本高于常规压力水平的投资成本，
-高压锅炉具有更高的水冷壁温度，导致更快的耐火材料降解和更高的第一通道管磨损速率。因此需要更多的维护，并且计划外的锅炉停机时间的速率高于常规压力水平的速率。
-涡轮机停机速率高于没有再热的发电设备中的停机速率，这是因为当再热级不可用时，由于在没有再热的情况下涡轮机的低压级中的高冷凝速率，涡轮机通常不能够操作。再热级不可用的主要原因是任何再热泵的故障和来自再热交换器的泄漏。对于具有内部再热的发电设备，来自再热交换器的泄漏也可导致非计划锅炉停机时间。
最终，电效率的增益部分地被这些额外的成本以及由额外的停机时间引起的电输出的减少所抵消。
在其中部分燃料是废物的热力发电设备或废物发电(WtE)设备的情况下，这些问题甚至更大，因为烟雾是腐蚀性的，这已经造成在常规压力水平下锅炉磨损的问题。
本发明的一个目的是提供一种具有提高的效率同时降低制造和操作成本的热力发电设备。
本发明的另一个目的是提供一种能够以提高的效率与废物燃烧兼容的热力发电设备。
本发明的目的是通过提出一种热力发电设备来满足上述目的的至少一部分，该热力发电设备除了包括用于驱动涡轮机的工作流体的常规主回路之外，还包括第二所谓的二次回路，再热流体在该二次回路中循环，再热流体在锅炉中被加热并且然后用于再热工作流体。为此，本发明提出了一种用于发电或产生动力的热力发电设备，该热力发电设备包括至少一个燃料或热回收锅炉、至少一个涡轮机、用于循环工作流体的至少一个主回路、位于所述主回路上的锅炉中的至少一个锅筒、至少一个再热模块以及再热流体在其中循环的至少一个二次回路，其中：
-所述主回路包括位于所述至少一个锅炉中的至少一个初始伸展部、用于将工作流体从所述至少一个锅炉送到第一组至少一个涡轮部段的至少一个第一伸展部，以及用于将工作流体从所述第一组至少一个涡轮部段送到第二组至少一个涡轮部段的第二伸展部，所述锅筒中的所述工作流体在标称负载点时处于主压力水平，并且
-所述再热模块包括位于主回路的第二伸展部上的至少一个下游热交换器。
该设备特别之处在于，所述二次回路包括位于所述锅炉中的至少一个上游热交换器，所述再热流体在所述二次回路中在上游热交换器与下游热交换器之间循环，所述再热流体以次级压力水平在标称负载点时离开上游热交换器，并且所述次级压力水平比所述主压力水平高至少十巴。
由于这些布置，工作流体可被再热，而不必使其自身在锅炉中处于高压水平，因此减少了高压流体在其中循环的设备部件的数量。这使得可能使用与高压水平不相容的更多元件，诸如节能器、气球、过热器、蒸发器和其他蒸发交换表面(壁，等)，并且因此更便宜，并且减少由于与这些设备元件中的高压水平相关联的温度引起的磨损。
根据另外的特征：
-所述燃料可包括废物，诸如家庭废物、来自经济活动的废物、危险废物、生物质、污水污泥或医疗废物，所述初级压力水平在20巴与85巴之间，并且所述次级压力大于70巴，这种类型的设备特别适合于本发明，因为腐蚀性烟气通常不允许在令人满意的条件下由锅炉烟气供给的内部再热，
-上游热交换器可为对流型交换器，此允许将其放置在锅炉的对流通道中并且因此暴露于比锅炉的炉膛和辐射通道的温度低的温度，具有能够使用更便宜的材料并且减少由于暴露于高温而引起的磨损的优点，
-所述热力发电设备可被构造成使得离开上游热交换器的再热流体质量的至少90％被送到下游交换器，因此确保良好的再热效率，
-所述热力发电设备可被构造成使得离开上游热交换器的全部再热流体质量被送到下游交换器，从而使再热效率最大化，
-在上游热交换器与下游交换器之间的所述二次回路中循环的再热流体可处于液态，因此避免了二次回路中的相变，并且特别地避免了第二锅炉锅筒在二次回路上的安装，第二锅炉锅筒的安装将使设备更昂贵且操作更复杂，
-所述锅炉可包括烟气回路，并且所述上游热交换器可位于所述锅炉的所述烟气回路中，这是本发明的简单且高效的实施方案，
-所述二次回路可包括用于实现次级压力水平的至少一个泵，这是本发明的一个简单且稳健的实施方案，
-所述二次回路可被供应来自至少两个单独的源的再热流体，该两个源的压力和/或温度水平是不同的，从而有效地调节再热流体的流速和/或温度，并且因此调节被再热的工作流体的温度，
-所述热力发电设备还可包括：
-第一温度传感器，该第一温度传感器位于该主回路的该第二伸展部上，在所述下游热交换器的下游，
-压力传感器，该压力传感器位于所述二次回路上，
-第二温度传感器，该第二温度传感器位于所述上游热交换器与所述下游热交换器之间的所述二次回路上，和
-控制系统，该控制系统连接到该第一温度传感器和第二温度传感器以及压力传感器，并且连接到至少一个阀，用于控制二次回路再热流体的源的流速或上游热交换器的部分或全旁路的流速，
这是调节被再热的工作流体的温度的简单并且有效的方式，同时避免达到再热流体(如果其为液体)的沸点。
-所述热力发电设备可包括位于主回路的初始伸展部上的至少一个节能器，二次回路的再热流体供应的至少一部分来自所述节能器的出口和/或来自冷凝水和给水回路，这些都是容易获得的源，允许用于二次回路的源的多样性，
-所述再热流体可在所述下游热交换器之后被送到位于所述锅炉中的锅筒和/或送到冷凝水和给水回路，这允许再热流体被加压，并且该再热流体携带的热量在发电设备的操作中被回收。
本发明还涉及一种用于在根据本发明的热力发电设备中发电或产生动力的方法，该方法包括以下步骤：
-在至少一个锅炉中的燃料燃烧或热回收，
-在所述锅炉中，根据燃烧烟气或回收流体中所含的能量，使主回路中的工作流体焓上升，以及使二次回路中的再热流体焓上升。
-将所述工作流体递送到至少第一组至少一个涡轮部段，
-将所述工作流体从所述第一组至少一个涡轮部段送到再热器模块的至少一个下游热交换器，并且将所述再热流体从上游热交换器送到所述下游热交换器，
-在所述下游热交换器中热量从所述再热流体传递到所述工作流体，
-将所述工作流体从所述下游热交换器送到第二组至少一个涡轮部段。
由于这些布置，工作流体可被再热，而不必使其自身在锅炉中处于高压水平，因此减少了高压流体在其中循环的设备部件的数量。这使得可能使用与高压不相容的更多元件，诸如节能器、气球、过热器、蒸发器和其他蒸发交换表面(壁，等)，并且因此更便宜，并且减少由于与这些设备元件中的高压相关联的温度引起的磨损。
根据另外的特征：
-离开上游热交换器的再热流体质量的至少90％可被送到下游交换器，因此确保良好的再热效率。
-离开上游热交换器的全部再热流体质量可被送到下游交换器，因此使再热效率最大化。
通过阅读下面的详细描述并参考附图，将更好地理解本发明，其中：
[图1]图1是根据本发明的优选实施方案的热力发电设备的操作图。
在图1的优选实施方案中示出的热力发电设备使得能够从至少一个锅炉1中的燃料燃烧或废热发电或产生动力。根据本发明的热力发电设备因此不是核电设备，因为核能不引起燃烧反应，并且核电设备的蒸汽发生器不属于热回收锅炉的范畴。
燃料可包括化石燃料，诸如煤、天然气或燃料油。它们还可包括生物质、生物气或合成气。在本发明的优选实施方案中，燃料包括废物，诸如家庭废物、来自经济活动的废物、危险废物、生物质、污水污泥或医疗废物。该发电设备具有至少一个涡轮机和主回路，该至少一个涡轮机包括至少两组至少一个涡轮部段2a、2b，该主回路用于向锅炉1中的工作流体供应焓并且使工作流体从锅炉1循环到涡轮机。工作流体例如是水，其在某些阶段可为液体形式，而在其他阶段可为蒸汽形式。涡轮机经由工作流体将来自锅炉1的热能转换为运动。然后，这种运动可由交流发电机恢复以发电或用作动力。
在锅炉1的下游，主回路包括至少两个伸展部，包括用于将工作流体从锅炉1送到第一组至少一个涡轮部段2a的第一伸展部3a，以及用于将工作流体从第一组至少一个涡轮部段2a送到第二组至少一个涡轮部段2b的至少一个第二伸展部3b。下面将使用单个第一伸展部3a和单个第二伸展部3b的示例描述本发明的具体实施方案，但是本发明可以类似的方式利用多个第一伸展部3a和多个第二伸展部3b毫无困难地实施，例如在多级再热循环的情况下，或由于涡轮机的数量或热力发电设备中再热模块8的数量而平行伸展的情况下。
在第一伸展部3a的上游，主回路包括位于锅炉中的初始伸展部3c，使得工作流体的焓能够上升。初始伸展部3c包括锅筒6，或可能包括几个锅筒6，以分离工作流体的相。初始伸展部3c可包括一个或多个节能器4和/或一个或多个蒸发器表面和/或一个或多个过热器5，该节能器用于在工作流体处于液态时加热该工作流体，该一个或多个蒸发器表面用于将工作流体从液态改变为气态，该一个或多个过热器用于在工作流体处于气态时加热该工作流体。例如可在节能器4与过热器5之间布置气球6。
在图1所示的构造中，初始伸展部3c包括三个节能器4、四个过热器5、锅筒6和连接到锅筒的蒸发器表面(未示出)。
锅筒6中的工作流体在标称负载点时处于主压力水平，例如在废物焚烧的情况下处于20巴与85巴之间。在第二伸展部3b中，在将其能量的一部分传递到第一组至少一个涡轮部段2a之后，工作流体处于所谓的中间压力水平，低于主压力水平。在没有再热器的废物焚烧发电设备的情况下，工作流体在第一伸展部3a中通常处于320℃与480℃之间的温度，第一伸展部3a中的工作流体的温度高于第二伸展部3b中的温度。
在分别进入第一组至少一个涡轮部段2a和第二组至少一个涡轮部段2b之后，工作流体的温度和/或压力下降，分别使第一组至少一个涡轮部段2a和第二组至少一个涡轮部段2b运动。
在离开第一组至少一个涡轮部段2a时，所有工作流体可返回到主回路的第二伸展部3b。另选地，工作流体的仅一部分可返回到主回路的第二伸展部3b，并且另一部分可被排出到冷凝水和给水回路7或被排出到热力发电设备外部或内部的其他过程，从而使得工作流体以及例如其仍然包含的热能能够被再利用。工作流体的一部分还可从第一组至少一个涡轮部段2a和第二组至少一个涡轮部段2b内被排出到冷凝水和给水回路7或其他外部或内部过程。在离开第二组至少一个涡轮部段2b时，所有工作流体可被引导到冷凝水和给水回路7(其可包括工作流体冷凝级)，或引导到其他外部或内部过程。在离开上述外部或内部过程时，工作流体可例如返回到冷凝水和给水回路7。
冷凝水和给水回路7然后可用作主回路的流体源，例如通过将其连接到初始伸展部3c，和/或用于下面描述的二次回路9。
该发电设备还具有至少一个再热模块8，用于再热至少一个涡轮部段2a、2b的两个组件之间的工作流体。
再热模块8由二次回路9供应热能，再热流体在该二次回路中循环。再热流体不同于燃烧烟气或回收流体。再热流体例如是水，其在某些阶段可为液体形式，而在其他阶段可为蒸汽形式。在图1所示的实施方案中，再热流体为液体形式。二次回路9本身由位于锅炉1中的一个或多个上游热交换器10供应热能。热能因此经由上游热交换器10从锅炉1传递到在二次回路9中循环的再热流体。
上游热交换器10可为对流型，即在上游热交换器10内传递的热量的50％以上是通过对流传递的。这种布置使得上游热交换器10能够位于锅炉的对流通道中，而不是在炉膛中或在辐射通道中。由于上游热交换器10所暴露的温度在对流通道中比在炉膛中或在辐射通道中更低，所以上游热交换器10上的磨损减少，并且与上游热交换器10位于炉膛中或辐射通道中的情况相比，上游热交换器可用更便宜的材料(合金、耐火保护)来设计。
上游热交换器10定位成例如与锅炉1的烟气回路接触，并且上游热交换器10将热量从燃烧烟气或回收流体传递到在二次回路9中循环的再热流体。上游热交换器10可例如位于两个过热器5之间，或位于锅炉中的任何其他相关位置处。
上游热交换器10可包括：一个或多个元件，位于锅炉1中的二次回路9上，包括一个或多个节能器，用于在再热流体处于液态时加热该再热流体；和/或一个或多个蒸发器表面，用于将再热流体从液态改变为气态；和/或一个或多个过热器，用于在再热流体处于气态时加热该再热流体。锅炉1中的二次回路9还可包括一个或多个锅筒，用于在再热流体变为气态时分离该再热流体的相。
再热模块8包括位于主回路的第二伸展部3b中的一个或多个下游热交换器11。在下游热交换器11中，热能从在二次回路9中循环的再热流体传递到在主回路的第二伸展部3b中循环的工作流体。
因此，再热流体在上游热交换器10与下游热交换器11之间循环，以便将热能从锅炉传递到在至少一个第二伸展部3b中循环的工作流体，所述第二延伸部3b将第一组至少一个涡轮部段2a连接到第二组至少一个涡轮部段2b。在上游热交换器10的出口处，再热流体处于二次压力水平，例如在废物焚烧设备的情况下高于70巴。次级压力水平比主压力水平高至少十巴。这种压力水平差是有利的，因为它使得能够在二次回路中达到再热所需的温度，同时避免对主回路中的高压的需要。
为了确保高效的再热，离开上游热交换器10的再热流体质量的至少90％、优选地全部可被送到下游交换器11。实际上，离开上游热交换器10被送到下游热交换器11的再热流体的量越大，再热越高效。
在再热模块8的入口处，工作流体优选地为蒸汽形式。在一些实施方案中，该工作流体可为双相形式。在这种情况下，该工作流体包括高百分比的蒸汽和低百分比的液体，例如98％和2％，这取决于涡轮机入口处的蒸汽特性、涡轮机效率和再热压力水平。然后在再热模块8中进行相分离，并且将液相排出，典型地排出到冷凝水和给水回路7或其他过程。
在下游热交换器11的入口处，再热流体优选地为液体形式。该再热流体也可为气体形式。在后一种情况下，热力发电设备典型地具有位于二次回路上的锅炉中的锅筒。在本发明的特定实施方案中，在下游热交换器11的入口处的再热流体为气态形式，处于接近其冷凝温度的状态，例如处于85巴与145巴之间的压力水平以及300℃与340℃之间的温度。当再热流体以气态形式进入下游热交换器11时，其将热量传递到工作流体，并且迅速地达到其冷凝温度；此时，该再热流体处于最佳热量传递状态，具有冷凝热传递系数。在下游热交换器11的出口处，再热流体已将足够的热量传递到工作流体以返回到液态。
为了实现次级压力水平，二次回路9可包括一个或多个泵12。专用泵12的使用使得再热流体能够仅在所需的部段中被加压，以便减少必须与高压相容的设备部件的数量。另选地，供应二次回路9的源可递送高压流体。
泵12优选地装配有配备有止回系统的旁路13。如果泵12无法再操作，则二次回路9可自动地继续供应，尽管处于不同于二次回路的标称压力水平的压力水平。
在通过下游热交换器11之后，温度和/或压力已降低的再热流体经由再热模块21中的冷凝回路离开再热模块8。然后，该再热流体可被送到以下目的地中的一个或多个目的地：主回路的初始伸展部3c，该初始伸展部对应于本发明的优选实施方案，其中再热流体被送到位于初始伸展部3c上的锅筒6，并且再热流体被并入到工作流体中；二次回路9，该二次回路位于上游热交换器10处；冷凝水和给水回路7，或内部或外部过程。当再热流体离开再热模块21的冷凝水回路时，其可“闪蒸”，即部分地蒸发，这取决于再热模块21的冷凝水回路和目的地系统的相应压力和温度水平。这种闪蒸现象可能需要适当的装置，诸如闪蒸罐，或使用类似于锅筒6的锅炉锅筒。
二次回路9可被供应来自以下源中的一个或多个源的再热流体：冷凝水和给水回路7、再热模块21的冷凝水回路、在相关条件下具有流体输出的内部或外部过程，或位于主回路的初始伸展部3c中的一个或多个元件，诸如节能器4或锅筒6。
优选地，二次回路9被供应来自至少两个单独源的再热流体，每个源供应具有不同温度和/或压力参数的流体。二次回路9于是包括混合装置14，不同的源连接到该混合装置。另选地，或者与这多个源组合，二次回路9可具有上游热交换器10的部分或全旁路。这些特征使得可能通过使进入的再热流体的参数适应于例如锅炉负荷的变化、锅炉结垢水平的变化以及锅炉操作条件(诸如燃料质量或烟气中的O2水平)的其他变化来调节二次回路9。在二次回路被设计成完全处于液相的情况下，多个源和/或旁路使得能够既调节再热的工作流体的流速和温度又确保在二次回路9中未达到再热流体的沸点。为了实现这一点，可通过由控制系统16控制的一个或多个控制阀15来调整二次回路9供应源的流速和/或旁通流速。控制系统16可根据从例如以下进行一个或多个测量来确定要送到控制阀15的命令：
-第一温度传感器17，该第一温度传感器位于主回路的第二伸展部3b上，在下游热交换器11的下游，
-压力传感器18，该压力传感器位于任何泵12下游的二次回路9中
-第二温度传感器19，该第二温度传感器位于上游热交换器10与下游热交换器11之间的二次回路9中。
上游热交换器10的完全旁路允许上游热交换器10上游的再热流体流的一部分绕过上游热交换器10的全部或一部分并且被直接送到位于上游热交换器10下游的二次回路9的部段。当上游热交换器10包括串联的几个部段时，可存在部分旁路，然后部分旁路使得上游热交换器10的一个或多个部段能够被绕过而不绕过上游热交换器10的所有部段。
在图1所示的实施方案中，二次回路9由在节能器4的出口处的源和连接到冷凝水和给水回路7的源供应。
具有不同压力和/或温度参数的多个源使得有可能既调节再热的工作流体的温度又确保在二次回路9中不达到再热流体的沸点。如果使用单个源来供应次级电路9，则不可能独立地控制这两个参数。然后，系统可通过根据情况对参数进行优先级排序来操作。
控制阀15可为三通阀或简单的双向控制阀。如图1所示，例如，三通控制阀15可用于从主回路回收流体，在该实施方案中在两个节能器4之间。在该示例中，双向控制阀15可用于取决于二次回路9的压力水平调节上游热交换器10下游的再热流体的温度，以确保在二次回路9中不达到再热流体的沸点，该压力水平可例如在泵12的下游或上游热交换器10的下游测量。三通控制阀15还可根据二次回路9中的压力水平来调节再热工作流体的温度。
一个或多个控制阀15可由旁路系统例如经由一个或多个手动阀20或自动阀或控制阀支持，以在控制阀15出现问题的情况下实现降级的操作模式。
本发明还涉及用于在热力发电设备中发电或产生动力的方法，包括以下步骤：
-在至少一个锅炉1中燃烧燃料和/或能量回收，包括废物，
-在所述锅炉1中，根据燃烧烟气或回收流体中所含的能量，使主回路中的工作流体的焓上升，以及使二次回路9中的再热流体的焓上升，二次回路处于比主回路更高的压力水平，回路之间的压力水平差为至少10巴，
-将所述工作流体递送到至少第一组至少一个涡轮部段2a，
-将所述工作流体从所述第一组至少一个涡轮部段2a送到再热模块8的至少一个下游热交换器11，并且将所述再热流体从上游热交换器(10)送到所述下游热交换器11，
-在再热模块8的所述下游热交换器11中热量从再热流体传递到工作流体，
-将所述工作流体从所述下游热交换器11送到第二组至少一个涡轮部段2b。
各种技术问题可能导致没有达到下游热交换器11下游的工作流体的目标再热温度。例如，泵12或另一泵可能不可用，下游热交换器11可能泄漏，或控制阀15可能故障。在具有再热循环的常规热力发电设备中，此时未达到目标再热温度可能需要关闭涡轮机的一部分。这种关闭的原因是在由于缺少再热而导致过度冷凝的情况下，需要避免劣化第二组至少一个涡轮部段2b的最后部段。至少一个涡轮部段2b的组件的最后部段的停止可导致部分或全部涡轮机的发电停止。在根据本发明的热力发电设备中，例如在废物焚烧的特定情况和优选实施方案中，主回路的蒸汽参数以及二次回路的压力和温度水平使得可能例如借助于基于离开再热模块8的工作流体的温度测量的调节来调整涡轮机排气真空设定点，以便避免上述过度冷凝水平。因此，在根据本发明的热力发电设备中，可能避免在缺少再热期间关闭部分或全部涡轮机。
本发明允许二次回路9中的再热流体处于比主回路中的工作流体更高的压力水平。因此，锅炉中的大部分部件可被设计用于对应于主压力水平的常规压力水平，例如节能器4、锅筒6、蒸发器表面、蒸发器、过热器5，以及锅炉交换表面的仅小部分(特别是上游热交换器10)需要被设计用于对应于次级压力水平的高压水平，这与高压锅炉相比显著降低了投资成本。这也使得锅炉壁的温度水平以及因此耐火材料的温度水平能够保持处于常规水平，例如在废物焚烧的情况下在210℃与290℃之间。
本发明特别适合于废物型燃料发电设备。这种类型的设备通常不包括再热器，因为腐蚀性烟气不利于使用位于烟气中的再热器。因此，一些废物燃料发电设备已经建造有高压锅炉，这些高压锅炉的高压蒸汽(来自主回路)供给再热器。这种类型的设备面临更高的投资成本(高压)和更高的操作成本(更频繁的不定期停机、更高的维护成本)。
尽管以上描述基于特定实施方案，但其决不限制本发明的范围，并且可作出修改，尤其是通过技术等效物的替代或通过以上开发的特征中的全部或一些的不同组合。
Claims (15)
1.一种用于发电或产生动力的热力发电设备，所述热力发电设备包括至少一个燃料或热回收锅炉(1)、至少一个涡轮机、用于循环工作流体的至少一个主回路、位于所述主回路上的所述锅炉(1)中的至少一个锅筒(6)、至少一个再热模块(8)和再热流体在其中循环的至少一个二次回路(9)，其中：
-所述主回路包括位于所述至少一个锅炉(1)中的至少一个初始伸展部(3c)、用于将工作流体从所述至少一个锅炉(1)送到第一组至少一个涡轮部段(2a)的至少一个第一伸展部(3a)，以及用于将工作流体从所述第一组至少一个涡轮部段(2a)送到第二组至少一个涡轮部段(2b)的第二伸展部(3b)，并且
-所述再热模块(8)包括位于所述主回路的所述第二伸展部(3b)上的至少一个下游热交换器(11)，
其特征在于，所述二次回路(9)包括位于所述锅炉(1)中的至少一个上游热交换器(10)，所述上游热交换器(10)使得热量能够从燃烧烟气或回收流体传递到在所述二次回路(9)中循环的所述再热流体，所述再热流体在所述上游热交换器(10)与所述下游热交换器(11)之间的所述二次回路(9)中循环，所述设备被设计成使得所述再热流体在所述上游热交换器(10)的出口处，在标称负载点时，能够处于比所述锅筒(6)中的所述工作流体的所述标称负载点时的压力水平高至少十巴的压力水平。
2.根据前一项权利要求所述的热力发电设备，其中所述燃料包括废物，诸如家庭废物、来自经济活动的废物、危险废物、生物质、污水污泥或医疗废物。
3.根据前述权利要求中的一项所述的热力发电设备，其中所述上游热交换器(10)是对流型交换器。
4.根据前述权利要求中的一项所述的热力发电设备，所述热力发电设备被构造成使得离开所述上游热交换器(10)的再热流体质量的至少90％、优选地全部被送到所述下游交换器(11)。
5.根据前述权利要求中的一项所述的热力发电设备，其中所述二次回路(9)包括至少一个泵(12)，所述至少一个泵被构造成使在所述上游热交换器(10)的所述出口处的所述再热流体的压力水平达到比所述锅筒(6)中的所述工作流体的标称充注点时的压力水平高至少十巴的水平。
6.根据前述权利要求中的一项所述的热力发电设备，其中所述二次回路(9)由至少两个不同的源供应再热流体，所述两个源的压力和/或温度水平是不同的。
7.根据前述权利要求中的一项所述的热力发电设备，其中所述二次回路(9)包括所述上游热交换器(10)的部分或全旁路。
8.根据权利要求6或7中的一项所述的热力发电设备，所述热力发电设备还包括：
-第一温度传感器(17)，所述第一温度传感器位于所述主回路的所述第二伸展部(3b)上，在所述下游热交换器(11)的下游，
-压力传感器(18)，所述压力传感器位于所述二次回路(9)上，
-第二温度传感器(19)，所述第二温度传感器位于所述上游热交换器(10)与所述下游热交换器(11)之间的所述二次回路(9)中，和
-控制系统(16)，所述控制系统连接到所述第一温度传感器和第二温度传感器(17,19)以及压力传感器(18)，并且连接到至少一个阀(15)，用于控制二次回路再热流体的源的流速或所述上游热交换器(10)的所述部分或全旁路的流速。
9.根据前述权利要求中的一项所述的热力发电设备，所述热力发电设备包括位于所述主回路的所述初始伸展部(3c)上的至少一个节能器(4)，到所述二次回路(9)的再热流体供应的至少一部分来自所述节能器(4)的出口和/或来自冷凝水和给水回路(7)。
10.根据前述权利要求中的一项所述的热力发电设备，所述热力发电设备包括位于所述锅炉(1)中的锅筒(6)和/或冷凝水和给水回路(7)，所述发电设备被构造成使得所述再热流体能够在所述下游热交换器(11)之后被送到位于所述锅炉(1)中的所述锅筒(6)和/或到所述冷凝水和给水回路(7)。
11.一种用于在热力发电设备中发电或产生动力的方法，所述方法包括以下步骤：
-锅炉(1)中的燃料燃烧或热回收，
-在所述锅炉(1)中，使主回路中的工作流体的焓上升，所述主回路包括锅筒(6)，所述锅筒(6)中的所述工作流体处于主压力水平，并且使二次回路(9)中的再热流体的焓上升，所述二次回路(9)包括位于所述锅炉(1)中的至少一个上游热交换器(10)，所述上游热交换器(10)使得热量能够从燃烧烟气或回收流体传递到所述二次回路(9)中循环的所述再热流体，所述再热流体在所述上游热交换器(10)的出口处处于次级压力水平，所述次级压力水平比所述主压力水平高至少十巴，
-将所述工作流体递送到第一组至少一个涡轮部段(2a)，
-将所述工作流体从所述第一组至少一个涡轮部段(2a)送到再热器模块(8)的至少一个下游热交换器(11)，并且将所述再热流体从所述上游热交换器(10)送到所述下游热交换器(11)，
-在所述下游热交换器(11)中热量从所述再热流体传递到所述工作流体，
-将所述工作流体从所述下游热交换器(11)送到第二组至少一个涡轮部段(2b)。
12.根据前一项权利要求所述的方法，其中离开所述上游热交换器(10)的所述再热流体质量的至少90％、优选地全部被送到所述下游热交换器(11)。
13.根据权利要求11至12中的一项所述的方法，其中所述上游热交换器(10)是对流型交换器。
14.根据权利要求11至13中的一项所述的用于发电或产生动力的方法，其中所述燃料包括废物，诸如家庭废物、来自经济活动的废物、危险废物、生物质、污水污泥或医疗废物，所述初级压力水平在20巴与85巴之间，并且所述次级压力水平大于70巴。
15.根据权利要求11至14中的一项所述的用于发电或产生动力的方法，其中在所述上游热交换器(10)与所述下游热交换器(11)之间的所述二次回路(9)中循环的所述再热流体处于液态。
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