FI77511B - FOERFARANDE FOER HOEJNING AV AONGPROCESSENS VERKNINGSGRAD. - Google Patents
FOERFARANDE FOER HOEJNING AV AONGPROCESSENS VERKNINGSGRAD. Download PDFInfo
- Publication number
- FI77511B FI77511B FI874718A FI874718A FI77511B FI 77511 B FI77511 B FI 77511B FI 874718 A FI874718 A FI 874718A FI 874718 A FI874718 A FI 874718A FI 77511 B FI77511 B FI 77511B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- feed water
- steam
- water
- excess
- pressure
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
- F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
- F01K7/18—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbine being of multiple-inlet-pressure type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
- F01K3/185—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters using waste heat from outside the plant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B3/00—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass
- F22B3/04—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass by drop in pressure of high-pressure hot water within pressure- reducing chambers, e.g. in accumulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
1 775111 77511
Menetelmä höyryprosessin hyötysuhteen nostamiseksiA method for increasing the efficiency of the steam process
Keksintö koskee menetelmää höyryprosessi n hyötysuhteen nostamiseksi, jossa kuumalla ainevirralla höyrynkehi tys järjestel -mässä tuotettua höyryä syötetään höyryturbiiniin, höyryturbiinista tulevaa jäähtynyttä höyryvirtaa lauhdutetaan ja höyrynkehi tys järjestel män syöttövettä esilämmitetään.The invention relates to a method for increasing the efficiency of a steam process, in which steam produced in a steam generation system with a hot stream of material is fed to a steam turbine, a cooled steam stream from a steam turbine is condensed and the steam is generated.
Höyryturbiiniprosesseissa, jotka saavat energiansa esimerkiksi kaasuturbiinien jätelämmöstä, on ongelmana syöttöveden ja sitä vastaavan höyryvirran pienuus suhteessa kaasuvirtaan. Kaasuja ei siten saada jäähdytettyä kovinkaan alas alentamatta höy-ryprosessin painetta, mikä taas huonontaa hyötysuhdetta. Käytännössä kaasuturbiinin jätelämpökatti1 an optimaalinen paine-taso on 30-40 baaria ja kaasut voidaan yks1painetasoisei 1 a kattilalla jäähdyttää hiukan alle 200°C:een.In steam turbine processes, which derive their energy from, for example, waste heat from gas turbines, the problem is the smallness of the feed water and the corresponding steam flow relative to the gas flow. Thus, the gases cannot be cooled down very much without lowering the pressure of the steam process, which in turn impairs the efficiency. In practice, the optimum pressure level for the waste gas boiler of a gas turbine is 30-40 bar and the gases can be cooled to slightly below 200 ° C in a single-pressure boiler.
Tätä ongelmaa on pyritty ratkaisemaan useilla toisistaan vain hieman poikkeavilla tavoilla. Tavallisin ratkaisu on ollut muodostaa 2-painetasoinen prosessi, jolloin ylemmän painetason optimi kaasuturbiinin jätelämpöprosesseissa on 60-80 baaria ja kaasut sen jälkeen ovat tyypillisesti yli 250°C. Tästä lämmöstä osa otetaan talteen erillisellä alemman painetason höyrystimellä, jonka höyry syötetään turbiinin väliottoon. Näin voidaan kaasujen lämpösisältö käyttää tarkemmin hyödyksi ja saada niiden 1ähtölämpöti1 a alenemaan useita kymmeniä asteita. Eräs esimerkki 2-painetasoratkaisun soveltamisesta on sveitsiläisessä patentti julkaisussa SCH-621 186.Attempts have been made to solve this problem in a number of slightly different ways. The most common solution has been to form a 2-pressure level process, where the optimum upper pressure level in the gas turbine waste heat processes is 60-80 bar and the gases are then typically above 250 ° C. Some of this heat is recovered by a separate lower pressure evaporator, the steam of which is fed to the turbine intake. In this way, the heat content of the gases can be utilized more precisely and their initial temperature can be reduced by several tens of degrees. An example of the application of a 2-pressure level solution is the Swiss patent in SCH-621 186.
Hieman erilainen ratkaisu on esitetty sveitsiläisessä patenttijulkaisussa SCH-645 433. Tämän julkaisun järjestelmässä on kaasuturbiinin jätelämpökatti1 an rinnalle järjestetty erillinen höyrykattila, jolloin näiden yhteenlaskettu syöttövesi-määrä tulee kohtuullisen suureksi jäähdyttämään kaasuturbiinin jätelämmön kaasuvirtaa aina lähes 100°C:een saakka. Näin 2 77511 molemmista kattiloista yhteensä saatua suuripaineista höyryä syötetään höyryturbiiniin vain yhdellä paine/1ämpöti1atasol1 a.A slightly different solution is disclosed in Swiss patent publication SCH-645 433. The system of this publication has a separate steam boiler arranged next to the gas turbine waste heat boiler, whereby the total amount of feed water becomes reasonably large to cool the gas turbine waste heat gas stream up to almost 100 ° C. Thus, a total of 2,77511 high-pressure steam from both boilers are fed to the steam turbine with only one pressure / temperature level.
Ruotsalaisessa kuulutusjui kaisussa SE-416 835 on esitetty myös useampitasoinen esilämmi tysjärjestelmä, jossa korkeampipai-neinen osa syöttää höyryturbiinia ja matalapaineinen osa antaa höyryä muuhun yleiseen käyttöön, kuten polttoöljyn esilämmi-tykseen ja muuhun lämmitykseen. Järjestelmässä on lisäksi syöttöveden esilämmitys, joka ottaa lämpönsä matalapaineisesta höyrynkehitysosasta. Tämäkin järjestelmä siis muodostuu monitasoisesta esilämmitysjärjestelmästä, jolloin höyryturbiiniin syötetään höyryä vain yhdellä paine/1ämpöti1 a-tasoi1 a.Swedish publication SE-416 835 also discloses a multi-level preheating system in which a higher pressure part supplies a steam turbine and a low pressure part provides steam for other general uses such as fuel oil preheating and other heating. The system also has feed water preheating, which takes its heat from the low-pressure steam generation section. Thus, this system also consists of a multi-level preheating system, in which case steam is fed to the steam turbine with only one pressure / 1 temperature level.
Suomalaisessa kuulutusjulkaisussa FI-58681 on esitetty menetelmä, jossa on järjestetty jätelämpökattilan syöttöveden esi 1ämmittimeen syöttöveden kierrätys takaisin syöttövesisäi-liöön syöttövesipumpun imupuolelle. Tällä saavutetaan säädet-tävyys sen suhteen, että veden höyrystyminen syöttöveden esilämmi ttimessä voidaan estää lisääntyneen vesimäärän ansiosta. Esitetty menetelmä, jonka muunnelmia on myös käytössä, johtaa pääsääntöisesti savukaasujen jäähtymisen huononemiseen syöttöveden kierrätystä lisättäessä, koska syöttöveden esilämmit-timeen tulevan syöttöveden lämpötila käytännössä kasvaa. Julkaisun mukaan tällä järjestelmällä saadaan höyryturbiinin tehon luovutusta nostettua, koska höyryturbiineista poistettavan vä1iottohöyryn määrä vähenee tilanteessa, missä muutoin esilämmi ti n höyrystäisi.Finnish publication FI-58681 discloses a method in which the recirculation of the feed water to the feed water preheater of the waste heat boiler is arranged back to the feed water tank on the suction side of the feed water pump. This achieves controllability in that the evaporation of water in the feed water preheater can be prevented due to the increased amount of water. The presented method, variations of which are also used, mainly results in a deterioration of the flue gas cooling with increasing feed water recirculation, as the temperature of the feed water entering the feed water preheater practically increases. According to the publication, this system makes it possible to increase the power output of the steam turbine, because the amount of exhaust steam removed from the steam turbines is reduced in a situation where the preheater would otherwise evaporate.
Edellä kuvattua valaisee termodynamiikan kannalta kuvio 3, jossa jäähdytettävän kaasuvirran tai muun ainevirran K ja jäähdyttävän veden V lämpötilat T ja siirretyt lämpömäärät Q on esitetty.From the point of view of thermodynamics, the above is illustrated in Figure 3, in which the temperatures T and the transferred quantities Q of the gas stream or other substance stream K to be cooled and the water V to be cooled are shown.
Kuvassa 3a on yksipainetasoinen ratkaisu, jossa höyrystyslämpöti la (I) ja ns. "pinch point" lämpötilaero rajoittavat höyrystykseen ja tulistukseen käytettävissä olevan jääh- 3 77511 dytyksen ja siirrettävän lämpömäärän arvoon 0 · Tätä vastaa- o van syöttöveden esilämmitykseen tarvittava lämpömäärä on Q , mikä riittää varsin vähäiseen kaasun jäähdytykseen tavanomaisissa sovellutuksissa, joissa kaasun tul oiämpöti1 a on alhainen. Hukkaan joutuu huomattavan suuri lämpömäärä Q . Jääh- h dytettävä kaasuvirta voi jäähtyä enintään lämpötilaan T .Figure 3a shows a single pressure level solution in which the evaporation temperature la (I) and the so-called The "pinch point" temperature difference limits the cooling available for evaporation and superheating to 3 77511 and the amount of heat transferred to 0 · The corresponding amount of heat required to preheat the feed water is Q, which is sufficient for relatively low gas cooling in conventional applications with low gas inlet temperature1 a . A considerable amount of heat Q is wasted. The gas stream to be cooled can be cooled to a maximum temperature T.
aa
Tavallinen keino asian auttamiseksi on asentaa toinen höyrystin alemmalle painetasolle, ts. 2-painetasoratkaisu, joka on esitetty kuvassa 3b. Tavallisesti näin syntynyt höyry (II) johdetaan välisyöttönä höyryturbiiniin, kuten julkaisussa SCH-621 186, tai käytetään hyödyksi tehdasprosesseissa tai vastaavissa, kuten julkaisussa SE-416 835. Jäähdytettävästä kaasuvirrasta talteen saatu lämpömäärä lisääntyy määrällä 0 2 yksipainetasoiseen prosessiin verrattuna ja jäähdytettävä kaasuvirta jäähtyy enintään lämpötilaan T .A common way to help with this is to install a second evaporator at a lower pressure level, i.e. the 2-pressure level solution shown in Figure 3b. Usually, the steam (II) thus generated is fed as an intermediate feed to a steam turbine, as in SCH-621 186, or utilized in factory processes or the like, as in SE-416 835. The amount of heat recovered from the cooled gas stream increases by 0 2 compared to a single pressure process. T.
bb
Jos syöttöveden esi1ämmittimen kautta pumpataan liikaa syöt- tövettä ja sen ylimäärä palautetaan jäähdyttämättä takaisin sisääntulopuoleli e , kuten julkaisussa FI -58681, syöttöveden sisääntulolämpötila nousee (T ->T ->T , kuviossa 3d) ja ol2 tuloksena on syöttöveden taiteenottaman lämpömäärän lasku.If too much feed water is pumped through the feed water preheater and its excess is returned without cooling back to the inlet side e, as in FI -58681, the feed water inlet temperature rises (T -> T -> T, Fig. 3d) and ol2 results in a decrease in the amount of heat taken up by the feed water.
Tätä ilmiötä käytetään kuitenkin hyväksi osakuormansäädössä, kun kaasun tul oi ämpöti 1 a laskee (O->1->2 kuviossa 3d), jolloin kattilan höyryntuotanto laskee, minkä mukana syöttöveden määrä laskisi. Vesi siis alkaisi kiehua jo syöttöveden esilämmitti-messä, mikä useista syistä pyritään estämään tai rajoittamaan vähäiseksi, ja eräs käytetty keino on tämä syöttöveden ylimääräinen kierrätys. Toisaalta hyötysuhdesyistä olisi tarpeen, että syöttövesi jo esilämmittimessä lämpiäisi ky11ästyspis-teeseen. Julkaisussa FI-58681 on esitetty tätä koskeva menetelmä. Siinä syöttöveden kierrätystä tietyillä tavoilla säätämällä voidaan yhtäältä estää höyrystyminen syöttöveden esilämmittimessä ja toisaalta saavuttaa lähes kiehumislämpöti1 a. Myös aikaisemmin mainittu 2-paineprosessiin liittyvä julkaisu 4 77511 SCH-621 186 on tarkoitettu edellä kuvatun osakuormaongelman ratkaisemiseen. Siihen ei kuitenkaan liity syöttöveden kierrätystä .However, this phenomenon is exploited in part-load control when the gas temperature 1a decreases (O-> 1-> 2 in Fig. 3d), whereby the steam production of the boiler decreases, with which the amount of feed water would decrease. Thus, the water would already start to boil in the feed water preheater, which for several reasons is sought to be prevented or limited to a minimum, and one of the means used is this additional recycling of the feed water. On the other hand, for efficiency reasons, it would be necessary for the feed water already in the preheater to heat to the boiling point. FI-58681 discloses a method for this. By controlling the recirculation of the feed water in certain ways, evaporation in the feed water preheater can be prevented on the one hand and almost boiling point can be achieved on the other hand. 1a However, it does not involve the recycling of feedwater.
Edellä kuvatuilla järjestelmillä on haittapuolena monitasoisesta korkeapainehöyrystyksestä johtuen höyrynkehityspuolen monimutkaisuus ja siten myöskin korkea hinta. Tämän lisäksi edellä käsitellyissä ratkaisuissa ongelma yleensä pahenee kaasuturbiini1 aitoksen osakuormi11 a, kun jätelämpökatti1 an kaasuvirta säilyy ennallaan, mutta saatava energia pienenee, jolloin kattilan höyrystys pienenee myös. Tällöin joudutaan myös käyttötekni11isiin ongelmiin, kun pienentyneen höyrys-tettävän vesivirtauksen vuoksi esi 1ämmittimet alkavat edellä mainitulla tavalla höyrystää, ellei suoriteta prosessikytken-nän muutoksia, jolloin taas osakuorman hyötysuhde huononee, tai sitten suunnitella prosessia nimellispis teessä kauas taloudellisesta optimimitoituksesta.The above-described systems have the drawback due to the multi-level korkeapainehöyrystyksestä steam generating half the complexity and thus also a high price. In addition, in the solutions discussed above, the problem is usually exacerbated by the partial load11a of the gas turbine1 when the gas flow of the waste heat boiler1a remains unchanged, but the energy obtained decreases, whereby the evaporation of the boiler also decreases. In this case, there are also operational problems when, due to the reduced water flow to be evaporated, the preheaters start to evaporate in the above-mentioned manner, unless changes are made to the process connection, which in turn reduces the efficiency of the part load, or to design the process at nominal point far from economical.
Keksinnön mukaisen prosessin avulla saadaan aikaan ratkaiseva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Tämän toteuttamiseksi on keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.The process according to the invention provides a decisive improvement in the above drawbacks. To achieve this, the method according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.
Keksinnön tärkeimpinä etuina voidaan pitää sitä, että se mahdollistaa yksinkertaisella tavalla prosessin, joka termodynaamisesti lähes vastaa moni-painetasoista prosessia, jossa on erilliset höyrystinpiirit jokaiselle tässä esitetyn prosessin paisuntalaitteen paineta-solle, jolloin hyötysuhde tulee korkeaksi mahdollistaa kaasujen jäähdytyksen kohtuullisen lähelle syöttöveden lämpötilaa ratkaisee osakuorman käyttötekniset ongelmat lämpö-kattiloissa ja muissa kohteissa, joissa kaasumäärä on jäte-lämpötehosta riippumaton, 5 77511 edellä esitettyjen etujen saavuttamisen taloudellisesti tavanomaisia prosesseja edullisemmin sekä suuremman sähköntuotannon että pienempien investointikustannusten ansiosta.The main advantages of the invention are that it enables in a simple way a process which thermodynamically almost corresponds to a multi-pressure process with separate evaporator circuits for each pressure level of the process expansion device of the process presented here, whereby the efficiency becomes high. problems in boilers and other sites where the amount of gas is independent of waste thermal power, 5 77511 economically more advantageous than the conventional processes for achieving the above advantages due to both higher electricity production and lower investment costs.
Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin pi i rustuk si i n vi i ttaamal1 a .In the following, the invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawings.
Kuviossa 1 on esitetty eräs keksinnön mukaisen prosessin toteutusmuoto prosessikaaviona. Kuviossa 2 on esitetty vaihtoehtoinen keksinnön mukainen höyrystysjärjestely prosessi-kaaviona. Kuvioissa 3a-d on esitetty keksintöä ja tekniikan tasoa kuvaavat 1ämpöti1a-lämpömäärä-diagrammit.Figure 1 shows an embodiment of the process according to the invention as a process diagram. Figure 2 shows an alternative evaporation arrangement according to the invention as a process diagram. Figures 3a-d show 1-temperature-heat quantity diagrams illustrating the invention and the prior art.
Prosessi ottaa lämpöenergiansa katti 1ajärjestelyl1ä, joka on yleisesti merkitty viitenumerolla 1. Katti 1ajärjestelyn 1 komponentit on sijoitettu energiaa tuovan väliaineen virtaan 14, joka tyypillisesti muodostuu kaasuturbiinin jätelämpökaa-suvirrasta, muun polttoprosessin savukaasuvirrasta, muusta vastaavasta kuumasta kaasuvirrasta tai nestevirrasta.The process takes its thermal energy from the boiler arrangement 1, generally indicated by the reference numeral 1. The components of the boiler arrangement 1 are located in the energy supply medium stream 14, which typically consists of a gas turbine waste heat stream, a flue gas stream from another combustion process, or other similar hot gas stream.
Kuviossa esitetty prosessi toimisi tavanomaisena vastavirta- järjestelmänä seuraavasti. Syöttövesisäiliöstä 4 tuleva syöt- o tövesi VS, jonka lämpötila on n. 55 C, tulee matalapaineisen esi 1ämmittimen 9 kautta kattilalaitoksen höyrynerotuslieriöön 2, josta sitä kierrätetään virtauksena VP höyrynkehittimeen 7 höyryn HP saamiseksi lieriöön 2. Lieriöstä 2 otetaan höyry-virta HT, jota kierrätetään tulistimen 6 kautta ja johdetaan tämän jälkeen höyryturbiiniin sen korkeapa!neosaan. Energiansa kuluttanut poistohöyry HL höyryturbiinista 3 kulkee lauhdutti men 10 läpi muuttuen vesivirraksi VL, jonka 1ämpötila voi olla noin 40 C. Tämä lauhdevesi siirtyy tavallisesti eri tavoin ohjattuna syöttövesisäΐ1iön 4 kautta järjestelmän syöttövedeksi VS. Pelkästään tässä prosessissa kiertävä vesimäärä VH, joka tässä tapauksessa on sama kuin VS, on niin pieni, ettei se mahdollista savukaasujen lämpötilan laskemista 6 77511 kovinkaan alas kuten aikaisemmin todettiin, olipa syöttövesi VS sitten kuinka kylmää tahansa. Tavanomaisilla kuormituksen-säätötavoilla ts. kiinteällä tai liukuvalla paineella ei ole oleellista vaikutusta hyötysuhteeseen tältä kannalta.The process shown in the figure would operate as a conventional countercurrent system as follows. The feed water VS from the feed water tank 4, which has a temperature of about 55 ° C, enters the steam separation cylinder 2 of the boiler plant via a low-pressure preheater 9, from where it is circulated as a flow VP to the steam generator 7 to obtain steam HP into the cylinder 2. A steam stream HT is taken from the cylinder 2. through the superheater 6 and is then led to a steam turbine at its upper part. The energy consumed exhaust steam HL from the steam turbine 3 passes through the condenser 10, turning into a water stream VL, the temperature of which can be about 40 C. This condensate is usually transferred in different ways through the feed water tank 4 to the system feed water VS. In this process alone, the amount of circulating water VH, which in this case is the same as VS, is so small that it does not allow the flue gas temperature to be lowered very much as previously stated, no matter how cold the feed water VS is. Conventional load control methods, i.e., fixed or sliding pressure, have no significant effect on efficiency in this regard.
Edellä aikaisemmin kuvattujen hyötysuhde- ja osakuormaongel-mien ratkaisemiseksi on tähän höyryprosessiin sijoitettu keksinnön mukaisesti (kuva 1 esimerkkinä) kolme paisuntahöyrys-tintä 11, 12 ja 13. Normaalissa kuormitustilanteessa käytön aikana sekä täydellä kuormalla että osakuormal1 a, kun keksinnön mukaisesti syöttövettä VS syötetään enemmän kuin kattilan 1 höyryntuotanto edellyttää, virtaa primääriin höyryntuotan-toon kuluva vesimäärä höyrystettävänä vetenä VH kattilalie-riöön 2 ja ylimääräinen osuus syötetystä vesimäärästä sivuhaaraan vetenä VI matalapaineisen esi 1ämmittimen 9 jälkeen. Höyrystettävä vesi VH jatkaa kiertoaan höyrynkehittimen 7 kautta kuten edellä on kuvattu.In order to solve the efficiency and part-load problems described above, three expansion evaporators 11, 12 and 13 are arranged in this steam process according to the invention (Fig. 1 as an example). Under normal load conditions during operation at both full load and part load 1a, the steam production of the boiler 1 requires, the amount of water used for the primary steam production as evaporated water VH flows into the boiler cylinder 2 and an additional part of the water supplied to the side branch as water VI after the low pressure preheater 9. The water VH to be evaporated continues its circulation through the steam generator 7 as described above.
Veden sivuvirta VI tulee ensimmäiseen paisuntahöyrystimeen 11, jossa sen annetaan laajeta, jolloin se jakautuu höyryvirtaan H2 ja jäännösvesivirtaan V2. Tämän jälkeen höyryvirta H2 tulistetaan kaasuvirran 14 avulla matalaiämpötulistimessa 8 ja johdetaan höyryturbiiniin 3 tätä painetta vastaavaan kohtaan. Tyypillisesti tässä kohtaa tulistetun höyryn paine on 15 baaria ja lämpötila 250°C. Jäännösvesivirta V2 johdetaan taas seuraavaan paisuntahöyrystimeen 12, jossa sen annetaan edelleen laajeta, jolloin se jakautuu höyryvirtaan H3 ja jäännös- vesivirtaan V3. Höyryvirran H3 paine on tyypillisesti 5 baaria o ja lämpötila 153 C ja tämä virtaus johdetaan pääasiassa höyryturbiinin 3 tätä painetta vastaavaan vyöhykkeeseen höyryn osavirtana H31. Osa tästä höyryvirrasta voidaan johtaa osa-virtana H32 syöttövesisäi1iöön 4 syöttöveden lämmittämiseksi. Vastaava jäännösvesivirta V3 johdetaan edelleen seuraavaan paisuntahöyrystimeen 13, jossa se saa edelleen laajeta höyry- virran H4 ja vesivirran Y4 muodostamiseksi. Tässä vaiheessa o höyryvirran H4 paine voi olla 1 baari ja lämpötila 100 C.The water side stream VI enters the first expansion evaporator 11, where it is allowed to expand, whereby it is divided into a steam stream H2 and a residual water stream V2. The steam stream H2 is then superheated by the gas stream 14 in the low-temperature superheater 8 and led to the steam turbine 3 at a point corresponding to this pressure. Typically, the pressure of the superheated steam at this point is 15 bar and the temperature is 250 ° C. The residual water stream V2 is again led to the next expansion evaporator 12, where it is allowed to expand further, whereby it is divided into a steam stream H3 and a residual water stream V3. The pressure of the steam stream H3 is typically 5 bar o and the temperature 153 C and this flow is directed mainly to the zone corresponding to this pressure of the steam turbine 3 as a partial flow of steam H31. Part of this steam stream can be led as a partial flow H32 to the feed water tank 4 for heating the feed water. The corresponding residual water stream V3 is passed on to the next expansion evaporator 13, where it is allowed to expand further to form a steam stream H4 and a water stream Y4. At this point o the pressure of the steam stream H4 can be 1 bar and the temperature 100 C.
7 77511 Tämä jäännösvesivirta V4 johdetaan lauhduttimen 10 kautta lauhdeveteen VL, jonka lämpötila on tyypillisesti n. 40°C.7 77511 This residual water stream V4 is passed through the condenser 10 to the condensate VL, which is typically at a temperature of about 40 ° C.
Pintalämmönvaihtimella 5 toteutettu järjestely lauhdevesien VL ja VLK sekä syöttövesien VK ja VS suhteen kohdistuu syöt-töveden kaasunpoistoon eikä sinänsä liity tähän keksintöön.The arrangement implemented with the surface heat exchanger 5 with respect to the condensate VL and VLK and the feed water VK and VS is directed to the degassing of the feed water and is not per se related to the present invention.
Termodynamiikan kannalta esitettynä Tässä keksinnössä tehostetaan lämmön talteenottoa kuvan 3c mukaisesti lisäämällä syöttöveden esi 1ämmittimen läpi menevää vesivirtaa ja syöttö-veden esΐ1ämmittimen lämpöpintaa niin paljon kuin on tarpeen ja kannattavaa. Savukaasu voidaan periaatteessa jäähdyttää 1auhduttimesta tulevan syöttöveden lämpötilaan asti, käytännössä vaikkapa lämpötilaan T , jolloin talteen saatu lämpö-määrä lisääntyy 2-painetasoratkaisuunkin verrattuna edelleen määrällä Q^. Tuloksena on laitteiden sopivalla mitoituksella ja vesivirran säädöllä kylläistä korkeapaineista vettä enemmän kuin kattilan höyrystys- ja tulistusosan käytettävissä oleva lämpömäärä Q voi höyrystää ja tulistaa. Sen vuoksi liika o syöttövesi johdetaan pois kattilasta ja käytetään matalapai-neisempien höyryjen tuottamiseen tässä hakemuksessa esitetyillä vaihtoehtoisilla tavoilla ja näin jäähdytettynä kierrätetään uudelleen syöttöveden esi 1ämmittimeen (veden jäähdy-tysvaihe ei näy kuvassa 3c). Syntyvät matalapaineiset höyryt syötetään höyryturbiiniin välisyöttönä, jolloin sen sähköteho kasvaa.As shown in terms of thermodynamics, the present invention enhances heat recovery as shown in Figure 3c by increasing the water flow through the feed water preheater and the heat surface of the feed water preheater as necessary and profitable. The flue gas can in principle be cooled to the temperature of the feed water from the condenser, in practice to the temperature T, whereby the amount of heat recovered is further increased by the amount Q 1 compared to the 2-pressure level solution. The result is, with the appropriate sizing of the equipment and the regulation of the water flow, more saturated high-pressure water than the amount of heat Q available in the evaporation and superheating section of the boiler can evaporate and superheat. Therefore, excess feed water is discharged from the boiler and used to produce lower pressure steam in the alternative ways presented in this application and, when cooled, is recirculated to the feed water preheater (the water cooling step is not shown in Figure 3c). The resulting low-pressure steam is fed to the steam turbine as an intermediate feed, increasing its electrical power.
Eräässä tämän esimerkin mukaisessa tapauksessa (kuva 1) pai-suntahöyrystimien kautta tapahtuvan syöttöveden kierrätyksen vaikutus, kun laitteiden mitoitus on muuttumaton, oli seuraa-va: 8 77511In one case according to this example (Figure 1), the effect of the recirculation of the feed water through the evaporator evaporators, when the dimensioning of the equipment is constant, was as follows: 8 77511
Kierrätys Höyryturbiinin Teho!isä teho (netto) (netto)Recycling Steam Turbine Power! Father power (net) (net)
0 kg/s 40,73 MW 0 MW0 kg / s 40.73 MW 0 MW
7,38 " 41,58 " 0,75 " 16,08 " 42,24 " 1,51 " 25,91 " 42,60 " 1,87 " 36,72 " 42,48 " 1,75 " Tällöin primäärinen höyryvirta HT höyryturbiiniin 3 on pysynyt vakiona 37,4 kg/s.7.38 "41.58" 0.75 "16.08" 42.24 "1.51" 25.91 "42.60" 1.87 "36.72" 42.48 "1.75" In this case, the primary the steam flow to the HT steam turbine 3 has remained constant at 37.4 kg / s.
Kuviossa 1 on esitetty vain yksi keksinnön mukainen esimerk-kiprosessi. Keksinnön periaatetta voidaan soveltaa useilla eri tavoilla pitäytymällä sen periaatteeseen, että syöttövettä syötetään ylimäärin ja tämä ylimäärä höyrystetään esimerkiksi esitetyillä paisuntahöyrystimi11ä 11, 12 ja 13 ja tämä höyry johdetaan höyryturbiiniin 3. Esimerkissä paisuntahöyrystimiä on kolmella paine/1ämpöti1a-tasol1 a, mutta paisuntahöyrystimiä voi olla vain yksi tai niitä voi olla useampia kuin kolme. Näistä pa1suntahöyrystimistä saatua höyryä voidaan tulistaa yhdessä tai useammassa tulistimessa 8 kaasuvirralla 14 tai höyryt voidaan johtaa turbiiniin tulistamatta. Eräs erityisen edullinen toteutusmuoto tulistuksen suhteen on sellainen (esitetty kuviossa 2), missä paisuntahöyrystimestä kulloinkin saatavaa höyryä HS tulistetaan 1ämmönvaihtimessa 23 tähän höyrystimeen tulevalla vedellä VI. Kuvion 1 esimerkkiin sovellettuna tämän mukaisesti höyryvirtaa H3 tulistetaan vesi-virralla V2 ja höyryvirtaa H4 vesivirralla V3 jne. Voidaan myös yhdistää tulistus kaasuvirral1 a 14 ja vesivirroilla VI, V2 ja/tai V3. Samoin osahöyryvirtoja H32 voidaan ottaa eri kohdista höyrystysprosessia ja johtaa syöttöveden kuumennukseen tai tämä vaihe voidaan jättää tekemättä ja kaikki höyry johdattaa turbiiniin 3.Figure 1 shows only one example process according to the invention. The principle of the invention can be applied in several different ways by adhering to the principle that the feed water is fed in excess and this excess is evaporated by, for example, the expansion evaporators 11, 12 and 13 shown and this steam one or more than three. The steam from these combustion evaporators can be superheated in one or more superheaters 8 with a gas stream 14 or the steam can be fed to the turbine without superheating. A particularly preferred embodiment with respect to superheating is one (shown in Fig. 2) in which the steam HS currently obtained from the expansion evaporator is superheated in the heat exchanger 23 with the water VI entering this evaporator. Applying to the example of Figure 1 accordingly, the steam stream H3 is superheated with the water stream V2 and the steam stream H4 with the water stream V3, etc. It is also possible to combine the superheat with the gas stream 1a and 14 with the water streams V1, V2 and / or V3. Likewise, the partial steam streams H32 can be taken from different points in the evaporation process and lead to the heating of the feed water or this step can be omitted and all the steam leading to the turbine 3.
9 775119 77511
On itsestään selvää, että matalaiämpöti1 ai Sten esi lämmittimien 9, tulistimien 8, höyrynkehittimien 7 ja tulistimien 6 lukumäärä ja rakenne on suunniteltu lämmönlähdevirtauksen ja -tyypin mukaisesti soveltaen kaikkia sinänsä tunnettuja rakenteita. Samoin tulistus vesivirroi11 a VI, V2 ja/tai V3 voidaan toteuttaa käyttämällä mitä tahansa sopivaa sinänsä tunnettua 1ämmönvaihdinrakennetta vesivirran ja vastaavan höyry-virran HS, H2, H3 ja/tai H4 välillä.It is self-evident that the number and structure of the low temperature heaters 9, the superheaters 8, the steam generators 7 and the superheaters 6 are designed according to the flow and type of heat source, applying all structures known per se. Likewise, the superheating of the water stream 11a, V2 and / or V3 can be carried out using any suitable heat exchanger structure known per se between the water stream and the corresponding steam stream HS, H2, H3 and / or H4.
Myös itse syöttövesisäiliöön 4 ja lämmönvaihtimeen 5 liittyvät järjestelyt voivat olla toisenlaisia. Kierrätettävä liika syöttövesi voidaan palauttaa prosessi vaatimusten mukaan joko syöttövesipumpun 16 imupuolelle tai erillistä kierrätyspump-pua käyttäen sen painepuolel 1 e.The arrangements related to the feed water tank 4 and the heat exchanger 5 themselves may also be different. The recirculated excess feed water can be returned to the suction side of the feed water pump 16 or using a separate recirculation pump on its pressure side 1e, as required by the process.
Paitsi edellä kuvatuilla paisuntahöyrystimi11ä {"flash"-pönt-tö) voidaan matalaiämpöti1 ai sei 1 a kierrätysvedel1ä VI höyrys-tää myös pinta1ämmönvaihdinyhdistelmää 21 (kuvio 2) käyttäen, jolloin jäähtyvänä virtauksena ja haluttaessa kuten edellä myös tulistavana aineena on tämä liika vesivirta VI. Tästä voidaan samalla ottaa pienehkö höyrystykseen menevä vesivirta, josta syntyy vastaava höyryturbiiniin menevä höyryvirta HS. Tämä vesi voidaan tietysti ottaa muualtakin. Edellä kuvattu järjestelmä on esitetty kuviossa 2. Muutoin edellä kuvatut järjestelmän muunnokset ovat käytettävissä tämän tai tällaisten (kun näitä höyrystimiä on useilla painetasoi11 a) höyrystimien yhteydessä.In addition to the flash evaporator described above, the low-temperature recirculating water VI can also be evaporated using the surface heat exchanger combination 21 (Fig. 2), whereby as a cooling stream and, if desired, as a superheating agent VI, this excess. At the same time, a smaller stream of water going to evaporation can be taken from this, which generates a corresponding steam stream HS going to the steam turbine. This water can, of course, be taken from elsewhere. The system described above is shown in Figure 2. Otherwise, the modifications of the system described above are available in conjunction with this or such evaporators (when these evaporators have multiple pressure levels).
Siinä tapauksessa, että esilämmittimestä tuleva kiertovesi VH jo sisältää höyryä, ts. esilämmitin on höyrystänyt, voidaan kierrätykseen otettu liika syöttövesi VI ohjata ensin saman-paineiseen höyrynerotuslaitteeseen (ei esitetty kuvioissa), josta saatu höyry johdetaan kattilaan tai kattilan lieriöön 2 ja jäljelle jäänyt vesi jäähdytetään matalapaineista höyryä ίο 7 751 1 kehittävissä laitteissa 11, 12, 13; 21. Näin syntyneet mata-lapaineiset höyryt H2, H3, H4; HS käsitellään kuten edellä on kuvattu. Jos halutaan välttää jäähdytysveden suolojen joutumista matalapaineiseen kiertoon, otetaan syöttövesi VI katti-lalieriöstä 2 erityisestä syöttövesikourusta ennen kuin esi-lämmitetty syöttövesi VH on sekoittunut katti 1 a veteen VP.In case the circulating water VH from the preheater already contains steam, i.e. the preheater has evaporated, the excess recycled feed water VI can first be directed to a steam separation device (not shown in the figures), from which the steam is passed to a boiler or boiler cylinder 2 low pressure steam generators ίο 7 751 1 11, 12, 13; 21. Mata-shoulder vapors H2, H3, H4 thus generated; The HS is treated as described above. If it is desired to avoid the cooling water salts entering the low-pressure circuit, the feed water VI is taken from the boiler cylinder 2 from a special feed water chute before the preheated feed water VH is mixed with the boiler 1a water VP.
Edellisestä riippumatta ja lisäksi voidaan tästä prosessista ulos tulevan, esimerkiksi savukaasuvirran, jäännös!ämpöä käyttää vielä katti 1 ai aitteen 15 avulla muihin tarkoituksiin menevän veden kuumentamiseksi. Näin savukaasun jätelämpöener-gia saadaan käytettyä hyödyksi äärimmäisen tehokkaasti.Irrespective of the above, and in addition, the residual heat coming out of this process, for example a flue gas stream, can still be used by means of the boiler 1 ai device 15 to heat water going for other purposes. In this way, the waste heat energy of the flue gas can be utilized extremely efficiently.
Edellä on prosessin käyttökohteeksi pääasiassa mainittu kaasu-turbiinien jätelämmön hyväksikäyttö. Prosessin soveltaminen ei ole kuitenkaan rajattu tähän, vaan lämpövirta 14 voi olla myös muu savukaasuvirta tai minkä tahansa moottorin, esimerkiksi laivakoneen pakokaasuvlrta tai mistä tahansa prosessista tuleva kuuma väliainevirta, jolloin väliaine voi olla kaasumainen tai nestemäinen tai näiden yhdistelmä. Virtaus 14 voi sisältää myös kiinteitä hiukkasia.The main application of the process above is the utilization of waste heat from gas turbines. However, the application of the process is not limited to this, but the heat stream 14 may also be another flue gas stream or the exhaust gas stream of any engine, e.g. Stream 14 may also contain solid particles.
Claims (12)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI874718A FI77511C (en) | 1987-10-27 | 1987-10-27 | Procedure for increasing the efficiency of the steam process. |
EP88117638A EP0314028A1 (en) | 1987-10-27 | 1988-10-22 | Method for increasing the efficiency of a steam process |
JP26964588A JPH01280604A (en) | 1987-10-27 | 1988-10-27 | Method of improving efficiency of steam process |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI874718 | 1987-10-27 | ||
FI874718A FI77511C (en) | 1987-10-27 | 1987-10-27 | Procedure for increasing the efficiency of the steam process. |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI874718A0 FI874718A0 (en) | 1987-10-27 |
FI77511B true FI77511B (en) | 1988-11-30 |
FI77511C FI77511C (en) | 1989-03-10 |
Family
ID=8525298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI874718A FI77511C (en) | 1987-10-27 | 1987-10-27 | Procedure for increasing the efficiency of the steam process. |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0314028A1 (en) |
JP (1) | JPH01280604A (en) |
FI (1) | FI77511C (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008033402A1 (en) * | 2008-07-16 | 2010-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Steam turbine plant and method for operating a steam turbine |
US8752381B2 (en) * | 2010-04-22 | 2014-06-17 | Ormat Technologies Inc. | Organic motive fluid based waste heat recovery system |
JP5897302B2 (en) * | 2011-10-28 | 2016-03-30 | 川崎重工業株式会社 | Steam turbine power generation system |
JP6550659B2 (en) | 2015-07-24 | 2019-07-31 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Water supply method, water supply system for carrying out this method, steam generating equipment provided with water supply system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT247375B (en) * | 1963-12-03 | 1966-06-10 | Simmering Graz Pauker Ag | Condensation steam turbine system with controlled secondary circuit |
JPS56115896A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-11 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Gas compressor plant equipped with power recovering means |
JPS57108402A (en) * | 1980-12-25 | 1982-07-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Equipment for recovering heat of exhaust gas of internal combustion engine |
-
1987
- 1987-10-27 FI FI874718A patent/FI77511C/en not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-10-22 EP EP88117638A patent/EP0314028A1/en not_active Withdrawn
- 1988-10-27 JP JP26964588A patent/JPH01280604A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0314028A1 (en) | 1989-05-03 |
JPH01280604A (en) | 1989-11-10 |
FI874718A0 (en) | 1987-10-27 |
FI77511C (en) | 1989-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100445518C (en) | Method and device for the transfer of heat from a heat source to a thermodynamic circuit with a working medium of at least two substances with non-isothermal evaporation and condensation | |
RU2121118C1 (en) | Device for and method for generation of electric power from geothermal liquid resources | |
US4732005A (en) | Direct fired power cycle | |
US8938966B2 (en) | Storage of electrical energy with thermal storage and return through a thermodynamic cycle | |
FI102405B (en) | Method for improving the total useful energy production of a thermal power plant i and a power plant with a liquid-cooled thermal power plant | |
CN1325770C (en) | Device and method for preheating combustibles in combined gas and turbine installations | |
US5044163A (en) | Process and plant for generating steam using waste heat | |
JP4942480B2 (en) | Once-through boiler and its starting method | |
JP2008151503A (en) | Waste heat boiler | |
US11761622B2 (en) | System and methods for integration of concentrated solar steam generators to Rankine cycle power plants | |
US9097418B2 (en) | System and method for heat recovery steam generators | |
GB2318833A (en) | Combined power station with gas turbine cooling air cooler | |
KR100530728B1 (en) | Combination power station with power/heat cogeneration | |
KR100615732B1 (en) | Gas and steam turbine installation | |
KR100615733B1 (en) | Gas and steam turbine unit | |
US20120144830A1 (en) | Feed water degasifier for a solar thermal power station | |
KR100615730B1 (en) | Gas and steam turbine installation | |
CN105556068B (en) | Combined cycle gas turbine generation factory with waste heat steam generator | |
FI77511B (en) | FOERFARANDE FOER HOEJNING AV AONGPROCESSENS VERKNINGSGRAD. | |
KR20180084080A (en) | Condensate Recirculation | |
US5904039A (en) | Method and configuration for deaerating a condensate | |
US11339687B2 (en) | Power plant | |
JP2002371861A (en) | Steam injection gas turbine generator | |
Cerri et al. | Steam-injected gas turbine integrated with a self-production demineralized water thermal plant | |
KR20020002411A (en) | Integrated gasification combined cycle power plant with kalina bottoming cycle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed |
Owner name: AEG KANIS GMBH |