FI93393C

FI93393C - Method and apparatus for heat recovery from hot gases in an exhaust boiler

Info

Publication number: FI93393C
Application number: FI915102A
Authority: FI
Inventors: Heikki Lampinen
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1995-03-27
Also published as: SE9203173D0; SE9203173L; DK132192D0; FI93393B; DK172461B1; SE508330C2; FI915102A0; FI915102A; DK132192A

Description

9339393393

MENETELMÄ JA LAITE LÄMMÖN TALTEENOTTAMISEKSI KUUMISTA KAASUISTA LÄMMÖNTALTEENOTTOKATTILASSAMETHOD AND APPARATUS FOR RECOVERING HEAT FROM HOT GASES IN A HEAT RECOVERY BOILER

FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR VÄRMEATERVINNING UR HETA GASER I EN AVGASPANNAADJUSTMENT OF MEASURES FOR VÄRMEATERVINNING UR HETA GASER I EN AVGASPANNA

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen lämmön talteenottamiseksi kuumista kaasuista lämmöntalteen-ottokattilassa, jossa on kuuman kaasun sisääntuloaukko ja 5 jäähtyneen kaasun poistoaukko ja johon on sovitettu kattila-veden esilämmitin kattilaveden esilämmittämiseksi ja lämpö-pintoja esilämmitetyn veden höyrystämiseksi ja/tai höyryn tulistamiseksi.The present invention relates to a method and apparatus for recovering heat from hot gases in a heat recovery boiler having a hot gas inlet and a cooled gas outlet and fitted with a boiler water preheater for preheating boiler water and heating surfaces for heating and evaporating preheated water.

10 Keksinnön mukainen menetelmä ja laite soveltuvat erikoisesti käytettäväksi yhdistelyissä kaasu- ja höyryvoimalaitoksissa, joissa kaasuturbiinin pakokaasujen lämpö otetaan raiteen korkeapainehöyrynä lämmöntalteenottokattilassa ja hyödynnetään höyryturbiineissa. Polttoaine poltetaan paineistetul-15 la ilmalla ja syntyneiden kuumien polttokaasujen annetaan paisua kaasuturbiinissa. Höyryjärjestelmässä kaasuturbiinin pakokaasujen lämpö otetaan talteen kattilassa lämmönsiir-timillä, joista tulistettu höyry johdetaan höyryturbiiniin.The method and device according to the invention are particularly suitable for use in combinations in gas and steam power plants, in which the heat of the exhaust gases of a gas turbine is taken as high-pressure steam from the track in a heat recovery boiler and utilized in steam turbines. The fuel is burned with compressed air and the resulting hot fuel gases are allowed to expand in a gas turbine. In the steam system, the heat of the gas turbine exhaust gases is recovered in the boiler by heat exchangers, from which the superheated steam is led to the steam turbine.

20 Tyypill isesti pelkällä kaasuturbiinilla saavutettava hyötysuhde on ainoastaan n. 30 %, korkeimmillaan 35 - 40%, • : johtuen pakokaasujen suuresta lämpömäärästä. Lämmöntalteen- ottokattilalla, jossa pakokaasujen lämpö otetaan talteen paineistettuna tulistettuna höyrynä voidaan laitoksen koko-25 naishyötysuhdetta nostaa huomattavasti. Korkeapainehöyryä tuotetaan tällöin kaasuturbiinin jälkeisessä savukaasuvir-rassa esilämmitys-, höyrystys- ja tulistuslämpöpinnoilla.20 Typically, the efficiency achieved with a gas turbine alone is only about 30%, with a maximum of 35-40%, •: due to the high heat content of the exhaust gases. With a heat recovery boiler in which the heat of the exhaust gases is recovered as pressurized superheated steam, the overall efficiency of the plant can be considerably increased. The high-pressure steam is then produced in the flue gas stream after the gas turbine by preheating, evaporation and superheat heating surfaces.

' Lämpöpinnat on yleensä sovitettu kattilaan siten, että tulistus- ja höyrystyspinnat on sovitettu kattilan alku-30 päähän ja loppulämpö pyritään ottamaan talteen kattilaveden esilämmittimillä. Lisäksi pakokaasujen loppulämmöllä voidaan lämmittää vettä esim. kaukolämpöverkkoon, jolloin kaukoläm-pöveden lämmityspinnat on järjestetty lämmöntalteenottokat-tilaan kattilaveden esilämmittimien jälkeen. Höyrykattiloita 93393 2 voi olla pakokaasuvirrassa useampia peräkkäin, jolloin hyötysuhde kasvaa edelleen.'The heating surfaces are usually arranged in the boiler so that the superheating and evaporation surfaces are arranged at the beginning-30 of the boiler and the final heat is sought to be recovered by the boiler water preheaters. In addition, the final heat of the exhaust gases can be used to heat water, e.g. to the district heating network, in which case the heating surfaces of the district heating water are arranged in a heat recovery space after the boiler water preheaters. There may be several boilers 93393 2 in the exhaust stream in succession, thus further increasing the efficiency.

Lämmönsiirtoa turbiinin pakokaasuista veteen voidaan esittää 5 kuvion 1 mukaisella kattilan lämpötilaprofiililla, jossa ylempi käyrä esittää pakokaasujen jäähtymistä ja alempi käyrä veden lämpenemistä ja höyrystymistä sekä höyryn tulis-tusta. Veden höyrystyminen vaatii, kuten kuvasta käy ilmi, suurimman osan käytettävissä olevasta lämmöstä. Kattilan 10 tuottama höyrymäärä määräytyy siten esilämmityksen, höyrystymisen ja tulistuksen lämpötaseesta.The heat transfer from the turbine exhaust gases to the water can be represented by the boiler temperature profile of Figure 1, where the upper curve shows the cooling of the exhaust gases and the lower curve shows the heating and evaporation of the water and the superheating of the steam. As the figure shows, the evaporation of water requires most of the available heat. The amount of steam produced by the boiler 10 is thus determined by the temperature balance of the preheating, evaporation and superheating.

Lämmöntalteenottokattilat pyritään hyvän hyötysuhteen saavuttamiseksi mitoittamaan siten, että kuvion 1 kaasu- ja 15 vesikäyrät asettuvat mahdollisimman lähelle toisiaan. Kaasun ja höyryn lämpötilaero ja lämpötilavajaus ns. "pinch point" pisteessä p, kuviossa 1, asettaa rajan saavutettavissa olevalle höyryn massavirralle.In order to achieve good efficiency, the aim is to dimension the heat recovery boilers so that the gas and water curves of Figure 1 are as close to each other as possible. Gas and steam temperature difference and temperature deficit so-called the "pinch point" at point p, in Fig. 1, sets a limit on the achievable steam mass flow.

20 Kaasuturbiinin pakokaasun lämpötila muuttuu kuormituksen mukaan enemmän kuin kaasun massavirta. Tästä seuraa, että kaasuturbiinin jälkeen kytketyn kattilan lämmönsiirron painopiste myös muuttuu melko voimakkaasti kuormituksen mukaan.20 The exhaust gas temperature of a gas turbine changes more than the gas mass flow according to the load. As a result, the center of gravity of the heat transfer of the boiler connected after the gas turbine also changes quite strongly according to the load.

2525

Korkeilla pakokaasun lämpötiloilla, lisäpolttotilanteissa lämmönsiirto painottuu kattilan alkupäässä oleviin tulis-timiin ja höyrystimeen, höyrystimen jälkeisen lämpötilan sitä vastoin pysyessä lähes vakiona. Syöttövesimäärä kasvaa 30 tällöin, koska samoilla höyrystin- ja tulistinlämpöpinnoilla pystytään tuottamaan suurempi määrä höyryä. Suurentuneen syöttövesimäärän vuoksi esilämmittimen lämpötilavajaus eli Approach Temperature (AT), joka kuvaa esilämmittimestä tulevan veden lämpötilan ja höyrystyslämpötilan eroa, kas-35 vaa. Kuviossa 1 TH - Tv esittää lämpötilavajausta. Suuri lämpötilavajaus on prosessin hyötysuhteen kannalta vähemmän - * · toivottava, koska silloin joudutaan höyrystintä käyttämään -a i ia i ma Iita* .At high exhaust gas temperatures, in additional combustion situations, heat transfer is concentrated in the superheaters and evaporator at the beginning of the boiler, while the temperature after the evaporator remains almost constant. The amount of feed water then increases, because the same evaporator and superheater heating surfaces can produce a larger amount of steam. Due to the increased supply water volume, the preheater temperature deficit, or Approach Temperature (AT), which describes the difference between the temperature of the water coming from the preheater and the evaporation temperature, increases. In Figure 1, TH - Tv shows the temperature deficit. A large temperature deficit is less - * · desirable for process efficiency, because then the evaporator has to be used -a i ia i ma Iita *.

93393 3 myös esilämmittimenä. Kattilan mitoituksessa pyritään mahdollisimman pieneen lämpötilavajaukseen, mikä olisi saavutettavissa mitoittamalla veden esilämmitin suhteellisen suureksi, jolle kuitenkin höyrystymisalttius asettaa oman 5 raj ansa.93393 3 also as a preheater. The dimensioning of the boiler aims at the smallest possible temperature deficit, which would be achieved by dimensioning the water preheater to be relatively large, for which, however, the susceptibility to evaporation sets its own 5 limit.

Kaasuturbiinin osakuormalla, pakokaasujen lämpötilan laskiessa ja kattilan höyrymäärän laskiessa, suhteellinen lämmönsiirto lisääntyy veden esilämmittimessä. Suhteellisen 10 lämmönsiirron kasvaessa tiukkaan mitoitetussa esilämmittimessä, jossa on pyritty mahdollisimman pieneen lämpötila-vajaukseen, lämpötila nousee herkästi höyrystyslämpötilaan ja vesi alkaa höyrystyä esilämmittimessä.With the gas turbine part load, as the exhaust gas temperature decreases and the boiler steam volume decreases, the relative heat transfer in the water preheater increases. As the relative heat transfer increases in a tightly sized preheater with the smallest possible temperature deficit, the temperature rises easily to the evaporation temperature and the water begins to evaporate in the preheater.

15 Edellisestä johtuen esilämmittimen mitoitus on perinteisesti kompromissi, jolla pyritään mahdollisimman hyvään lopputulokseen kaikilla kuormilla. Perinteisesti esilämmitin mitoitetaan siten, että mitoituspisteenä käytetään kaasuturbiini-käyttöä ilman lisäpolttoainetta. Tällöin lämpötilavajaus on 20 mahdollisimman pieni 1 - 5 °C. Kasvavalla kuormalla, lisä-poltolla, lämpötilavajaus nousee 10 - 20 °C:seen. Mikäli prosessiin lisätään kattilan ulkopuolinen höyrystin, esim. erillinen kaasunjäähdytin, tilanne vain pahenee. Osakuormalla esilämmitin pyrkii höyrystämään vettä.15 Due to the above, the sizing of the preheater is traditionally a compromise aimed at the best possible result at all loads. Traditionally, the preheater is dimensioned using a gas turbine drive without additional fuel as the dimensioning point. In this case, the temperature deficit is as small as 1 to 5 ° C. With increasing load, additional combustion, the temperature deficit rises to 10 - 20 ° C. If an evaporator outside the boiler, eg a separate gas cooler, is added to the process, the situation will only get worse. At part load, the preheater tends to evaporate the water.

?5? 5

Hallitsematon höyrystys aiheuttaa ongelmia esilämmittimessä ja koko prosessille. Höyrystyminen saattaa osittain tai kokonaan tukkia veden kulun esilämmittimen putkissa, mistä johtuu epätasainen veden tulo höyrylieriöön. Mikäli höyrys-30 tyminen jatkuu pidemmän aikaa samassa putkessa, koko putki saattaa kuivua, jolloin putki kuumuuden vaikutuksesta nopeasti voi vaurioitua. Höyrystys esilämmitinputkissa aiheuttaa myös meluhaittoja ja paineiskuja putkissa.Uncontrolled evaporation causes problems in the preheater and the whole process. Evaporation may partially or completely block the flow of water in the preheater pipes, resulting in uneven water supply to the steam cylinder. If steam-30 continues to evaporate in the same pipe for a long time, the entire pipe may dry out, which can quickly damage the pipe due to heat. Evaporation in preheater pipes also causes noise nuisance and pressure shocks in the pipes.

35 Erilaisia ratkaisuja vesi-höyry -kiertopiirin toteuttamiseksi liityen lähinnä yhdistettyihin kaasu- ja höyryvoima- » · laitoksiin on esitetty mm. seuraavissa patenttijulkaisuissa: 4 93393 FI 22590, US 4,858,562, CH 621 187. Kyseisissä julkaisuissa ei kuitenkaan ole esitetty ratkaisua aiemmin esille tuotuun ongelmaan. Aikaisemmin höyrystymistä esilämmitinputkissa on pyritty estämään, kuten mm. amerikkalaisessa patenttijul-5 kaisussa US 4,582,027 on esitetty, järjestämällä sisäinen vedenkierto veden esilämmittimessä siten, että esilämmitti-meen aikaansaadaan suurempi veden virtaus.35 Various solutions for the implementation of the water-steam circuit, mainly related to combined gas and steam power plants, have been presented e.g. in the following patents: 4,93393 FI 22590, US 4,858,562, CH 621 187. However, these publications do not provide a solution to the previously raised problem. In the past, efforts have been made to prevent evaporation in the preheater tubes, such as e.g. U.S. Patent No. 4,582,027 discloses by arranging an internal water circulation in a water preheater so as to provide a greater flow of water to the preheater.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää parannus 10 edellä esitettyihin lämmöntalteenottomenetelmiin.It is an object of the present invention to provide an improvement 10 to the heat recovery methods described above.

Keksinnön tarkoituksena on erikoisesti mahdollistaa esiläm-mittimestä tulevan veden lämpötilavajauksen minimoiminen eri kuormituksilla.The object of the invention is in particular to enable the temperature deficit of the water coming from the preheater to be minimized with different loads.

1515

Keksinnön tarkoituksena on lisäksi esittää menetelmä ja laite, jolla voidaan välttää esilämmittimessä tapahtuva höyrystyminen.It is a further object of the invention to provide a method and apparatus for avoiding evaporation in a preheater.

20 Keksinnön mukainen menetelmä lämmön talteenottamiseksi kuumista kaasuista lämmöntalteenottokattilassa on, edellä mainittujen tarkoitusperien saavuttamiseksi, tunnettu siitä, että kattilan kattilaveden esilämmittimeen kytketään toinen erillinen vesipiiri, josta vettä johdetaan kattilaveden : _ 25 esilämmittimeen siten, että kattilaveden esilämmittimessä kierrätetään kattilaveden määrää suurempi määrä vettä, kattilaveden lämpötilan säätämiseksi optimaaliseksi.The method according to the invention for recovering heat from hot gases in a heat recovery boiler is, in order to achieve the above-mentioned purposes, characterized in that a second separate water circuit is connected to the boiler boiler water preheater from which water is fed to the boiler water preheater. to optimize.

Keksinnön mukainen laite on tunnettu siitä, että kattilave-30 den esilämmitin on yhdistetty toiseen erilliseen vesipiiriin.The device according to the invention is characterized in that the boiler water preheater is connected to another separate water circuit.

Kattilaveden esilämmittimeen voidaan esim. yhdistää vesipiiri, joka myös käsittää lämmöntalteenottokattilaan sovitetun 35 veden esilämmittimen. Tämä toinen veden esilämmitin on sovitettu kattilan loppupäähän kattilaveden esilämmittimen : j älkeen.For example, a water circuit can be connected to the boiler water preheater, which also comprises a water preheater 35 arranged in the heat recovery boiler. This second water preheater is fitted to the end of the boiler after the boiler water preheater.

5 933935,93393

Vesipiiri, jota voidaan edullisesti käyttää yllä mainittuun tarkoitukseen on esim. kaukolämpöverkkoveden lämmitykseen käytettävä vesipiiri. Kaukolämpöverkkoon johdettava vesi voidaan lämmittää suoraan lämmöntalteenottokattilassa tai 5 epäsuorasti erillisessä lämmönvaihtimessa, lämmöntalteenottokattilassa lämmitetyllä vedellä.The water circuit which can advantageously be used for the above-mentioned purpose is, for example, a water circuit used for heating district heating mains water. The water supplied to the district heating network can be heated directly in a heat recovery boiler or indirectly in a separate heat exchanger, in a heat recovery boiler with heated water.

Keksinnön erään sovellutuksen mukaan säädettävä osa tästä lämmitysvedestä voidaan johtaa kattilaveden esilämmittimeen 10 nk. kattilaekoon säätämään kattilaveden lämpötila ja sitä kautta lämpötilavajaus sopivaksi.According to an embodiment of the invention, an adjustable part of this heating water can be led to a boiler water preheater 10 so-called boiler size to adjust the boiler water temperature and thereby the temperature deficit to suit.

Keksinnön mukaan pyritään lämpötilavajaus pitämään < 10 °C:na edullisesti < 5 °C:na.According to the invention, the aim is to keep the temperature deficit <10 ° C, preferably <5 ° C.

1515

Keksinnön erään sovellutuksen mukaan kytketään siis jäte-lämpökattilan loppuosassa oleva toinen esilämmitin nk. kaukolämpöeko, joko kokonaan tai osa siitä, epäsuorasti lämmönsiirtimen välityksellä kaukolämpöverkkoon. Epäsuoraa 20 kytkentää käytetään mm. siksi, että näin voidaan lämmöntalteenottokattilassa veden lämpötilaa nostaa kaukolämpöekossa niin korkealle, että kaasun lämpötila ei laske happokas-tepisteen alapuolelle. Kaukolämpöverkossa ei välttämättä olisi riittävästi painetta tälle korotetulle lämpötilalle.Thus, according to an embodiment of the invention, the second preheater at the end of the waste boiler is connected to the so-called district heating unit, either in whole or in part, indirectly via a heat exchanger to the district heating network. Indirect 20 connections are used e.g. because in this way the temperature of the water in the heat recovery boiler can be raised in the district heating plant so high that the temperature of the gas does not fall below the acid-boiling point. There may not be enough pressure in the district heating network for this elevated temperature.

*.25* .25

Tavanomaisessa kaukolämpöveden epäsuorassa kytkennässä tarvitaan lämmönsiirrin, lämmitysveden kiertovesipumppu sekä paineenpitopumput paisunta-astioineen ja paineensäätöjärjes-telmineen lämmitysvesipuolelle. Keksinnön mukaisessa kytken-30 nässä lämmitysvesipiiri kytketään kattilaveden esilämmittimeen, jolloin paineenpito lämmitysvesipiirissä hoidetaan höyrykattilassa. Erillistä paineenpitojärjestelmää ei tällöin tarvita.Conventional indirect connection of district heating water requires a heat exchanger, a heating water circulating water pump and pressure maintenance pumps with expansion vessels and pressure control systems for the heating water side. In the connection-30 according to the invention, the heating water circuit is connected to a boiler water preheater, whereby the pressure maintenance in the heating water circuit is maintained in a steam boiler. A separate pressure maintenance system is not required.

35 Keksinnön mukaisissa ratkaisuissa kattilaeko voidaan mitoittaa pahimmassakin tilanteessa mahdollisimman suureksi, • * sillä sen höyrystäminen voidaan estää kierrättämällä jääh- 6 93393 dytettyä vettä kaukolämpöpiiristä kattilaveden esilämmitti-men läpi. Säätämällä kierrätettävä vesimäärä sopivaksi voidaan kattilaveden esilämmittimen ulostulolämpötila pitää mahdollisimman lähellä kiehumispistettä, eli lämpötilavajaus 5 mahdollisimman pienenä, jolloin maksimoidaan höyrykattilan teho jokaisessa ajotilanteessa.In the solutions according to the invention, the boiler leak can be dimensioned as large as possible even in the worst situation, • * because its evaporation can be prevented by circulating the cooled water from the district heating circuit through the boiler water preheater. By adjusting the amount of water to be recirculated to suit, the outlet temperature of the boiler water preheater can be kept as close as possible to the boiling point, i.e. the temperature deficit 5 is as small as possible, thus maximizing the steam boiler power in each driving situation.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 10In the following, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which 10

Kuvio 1 esittää erästä lämmöntalteenottokattilan lämpötila-profiilia jaFigure 1 shows a temperature profile of a heat recovery boiler and

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista lämmöntalteenottokat-tilaratkaisua.Figure 2 shows a heat recovery boiler space solution according to the invention.

1515

Kuviossa 1 on esitetty lämpötilaprofiili lämmöntalteenot-tokattilalle, joka on mitoitettu siten, että kattilan lämpötilavajaus ilman lisäpolttoa on n. 2 astetta. Kuvio esittää lämpötilaprofiilin kattilalle täydellä lisäpoltolla sekä 20 tavanomaisella kattilaveden esilämmitinkytkennällä että keksinnön mukaisella kytkennällä. Kuviossa ylempi käyrä a kuvaa kaasun jäähtymistä kattilassa, ensimmäinen osa b alemmasta käyrästä veden lämmitystä, keskimmäinen osa c veden höyrystymistä 302 °C:ssa ja viimeinen osa d höyryn tulis-25 tusta. Veden höyrystyminen vie kuten kaaviosta voidaan huomata suurimman osan lämmöstä.Figure 1 shows the temperature profile for a heat recovery boiler, which is dimensioned so that the temperature deficit of the boiler without additional combustion is about 2 degrees. The figure shows the temperature profile for the boiler with full additional combustion with both the conventional boiler water preheater connection and the connection according to the invention. In the figure, the upper curve a depicts the cooling of the gas in the boiler, the first part b of the lower curve the heating of the water, the middle part c the evaporation of water at 302 ° C and the last part d the heating of the steam. Evaporation of water takes off as can be seen from the diagram for most of the heat.

Kaaviosta käyrästä b voidaan todeta että esilämmitetyn veden lämpötila jää tässä tapauksessa, tavanomaisella kattilaveden 30 esilämmitinkytkennällä, 284 °C:seen ja lämpötilavajaus on kasvanut 18 °C:seen.It can be seen from diagram b that the temperature of the preheated water in this case, with the conventional preheater connection of the boiler water 30, remains at 284 ° C and the temperature deficit has increased to 18 ° C.

Vastaavasti käyrästä b’ voidaan todeta, että keksinnön mukaisella esilämmittimien kytkennällä veden lämpötila 35 saavuttaa 300°C:n ja lämpötilavajaus jää ainoastaan kahteen asteeseen. Keksintöä sovellettaessa voidaan siis lisäpoltol- 7 93393 la saavuttaa sama lämpötilavajaus kuin ajettaessa mitoituksen mukaan ilman lisäpolttoa.Correspondingly, it can be seen from curve b 'that with the preheating of the preheaters according to the invention, the water temperature 35 reaches 300 ° C and the temperature deficit remains only two degrees. Thus, when applying the invention, the same temperature deficit can be achieved with additional combustion as when driving according to dimensions without additional combustion.

Kuviossa 2 on esitetty lämmöntalteenottokattila 10, jossa 5 kaasuturbiinin 12 muodostamien pakokaasujen lämpö otetaan talteen kattilaveden esilämmittimellä 14 eli kattilaekolla, höyrystimellä 16 ja tulistimella 18. Keksinnön mukaisesti kattilaan 10 on lisäksi sovitettu toinen veden esilämmitin 20, kaukolämpöeko, toiseen vesipiiriin (21) jossa lämmite-10 tään vettä kaukolämpöveden lämmittämiseksi. Ilmakompressori 11 on sovitettu kaasuturbiinin kanssa samalle akselille 13.Figure 2 shows a heat recovery boiler 10, in which the heat of the exhaust gases formed by the gas turbine 12 is recovered by a boiler water preheater 14, i.e. a boiler box, an evaporator 16 and a superheater 18. According to the invention 10 water to heat the district heating water. The air compressor 11 is arranged on the same shaft 13 as the gas turbine.

Kaasuturbiini on yhdistetty kattilaan yhteellä 22, jolla noin 450 - 550 °C kaasua johdetaan lämmöntalteenottoon.The gas turbine is connected to the boiler by a connection 22, with which about 450 to 550 ° C of gas is led to heat recovery.

15 Yhteeseen 22 on lisäksi sovitettu lisäpoltin 24, jolla kaasun lämpötilaa voidaan nostaa esim. 700 - 750°C:seen kuormituksen kasvaessa. Lisäpolttimeen voidaan johtaa polttoainetta yhteellä 26 ja tarvittaessa ilmaa tai muuta happi-pitoista kaasua yhteellä 28. Kaasuturbiinilaitoksista tuleva 20 pakokaasu sisältää yleensä n. 15 % happea, joten lisäilman tai hapen tuonti ei yleensä ole tarpeen. Lisäpoltin on yhdistetty yhteellä 30 kattilan sisääntuloaukkoon 32. Pol-tinta voidaan käyttää myös raitisilmakäytössä erillisellä ilmanpuhaltimella 33, jos kaasuturbiini on pois käytöstä.An additional burner 24 is also arranged in the connection 22, by means of which the temperature of the gas can be raised, for example, to 700 to 750 ° C as the load increases. The auxiliary burner can be supplied with fuel on line 26 and, if necessary, air or other oxygen-containing gas on line 28. Exhaust gas from gas turbine plants 20 generally contains about 15% oxygen, so it is not usually necessary to import additional air or oxygen. The auxiliary burner is connected in one way 30 to the boiler inlet 32. The burner can also be used in fresh air operation with a separate air blower 33 if the gas turbine is out of service.

. i’25. i'25

Kattilaveden tuloputki 34 on yhdistetty kattilaveden esiläm-mittimeen 14 eli nk. kattilaekoon, joka on sovitettu lämmön-talteenottokattilan loppupäähän. Kattilaveden poistoputki 36 on yhdistetty kattilan höyrylieriöön 38. Höyrylieriön kautta 30 veden esilämmitin on yhteydessä höyrystimeen 16, joka kuvan esittämässä ratkaisussa käsittää kattilan kaasukanavan läpi kulkevan pystysuoran putkipatterin 40, laskuputken 42 ja , nousuputken 44 höyrylieriöön.The boiler water inlet pipe 34 is connected to a boiler water preheater 14, i.e. a so-called boiler unit, which is arranged at the end of the heat recovery boiler. The boiler water outlet pipe 36 is connected to the boiler steam cylinder 38. Through the steam cylinder 30, the water preheater communicates with the evaporator 16, which in the illustrated solution comprises a vertical pipe coil 40 passing through the boiler gas duct, a downcomer 42 and a riser 44.

35 Höyrylieriö on yhteellä 46 yhdistetty kattilan alkuosaan sovitettuun tulistimeen 18. Tulistimesta johtaa yhde 48 t 93393 8 höyryturbiiniin 50, joka on sovitettu samalle akselille 13 kompressorin, kaasuturbiinin ja generaattorin 52 kanssa.35 The steam cylinder is connected by a connection 46 to a superheater 18 arranged at the beginning of the boiler. From the superheater one leads 48 t 93393 8 to a steam turbine 50 arranged on the same shaft 13 as the compressor, gas turbine and generator 52.

Höyrylieriöön 38 on yhteellä 54 lisäksi yhdistetty erillinen 5 höyrystin 56, jossa höyrystetään yhteellä 58 esilämmittimes-tä tulevaa esilämmitettyä vettä. Höyrystin on sovitettu kaasunjäähdyttimeen 60.A separate evaporator 56 is further connected to the steam cylinder 38 by a connection 54, in which the preheated water coming from the preheater 58 is evaporated by the connection 58. The evaporator is fitted to the gas cooler 60.

Lämmöntalteenottokattilaan sovitettu toinen veden esiläm- 10 mitin 20, nk. kaukolämpöeko, on tuloyhteellä 62 ja poistoyh-teellä 64 yhdistetty lämmönsiirtimeen 66, jossa lämmitetään kaukolämpöverkon vettä. Tuloyhteeseen on sovitettu kier-topumppu 68 veden kierrättämiseksi tässä toisessa vesipiirissä.A second water preheater 20, a so-called district heating unit, arranged in the heat recovery boiler is connected by an inlet connection 62 and an outlet connection 64 to a heat exchanger 66 where the water from the district heating network is heated. A circulation pump 68 is arranged in the inlet connection for circulating water in this second water circuit.

1515

Tuloyhteen 62 ja poistoyhteen 64 välille on lisäksi sovitettu yhde 70, jolla lämmönsiirrin voidaan ohittaa, kaukolämpö-ekoon 20 tulevan veden lämpötilan säätämiseksi.A connection 70 is further arranged between the inlet connection 62 and the outlet connection 64, by means of which the heat exchanger can be bypassed to control the temperature of the water entering the district heating eco-20.

20 Keksinnön mukaisesti kattilaveden tuloputki 34 on yhteellä 72 yhdistetty toisen esilämmittimen tuloyhteeseen 62. Vastaavasti on kattilaveden poistoputki 36 yhdistetty yhteellä 74 toisen esilämmittimen poistoyhteeseen 64. Näin voidaan kattilaekoon 14 johtaa vettä toisesta vesipiiristä, jolloin ‘ 25 tämä vesi ohittaa kaukolämpöekon. Kiertävän vesimäärän säätämiseksi sopivaksi kuormituksen tai jonkun muun parametrin, esim. kattilaekon ulostulolämpötilan, mukaan, on yhteeseen 72 sovitettu säätöventtiili 76.According to the invention, the boiler water inlet pipe 34 is connected to the second preheater inlet 62 by a connection 72. Accordingly, the boiler water outlet pipe 36 is connected by a connection 74 to the second preheater outlet connection 64. Thus, water from the second water circuit can be fed to the boiler 14. To adjust the amount of circulating water to suit the load or some other parameter, e.g. the boiler box outlet temperature, a control valve 76 is provided in the connection 72.

30 Kuvion 2 mukainen ratkaisu antaa mahdollisuuden pakokaasujen lisäjäähdyttämiseksi johtamalla osa kaukolämpöverkosta putkella 80 tulevasta kylmästä vedestä kattilan loppuun sovitettuun veden esilämmittimeen 82, jossa kaukolämpöverkon vettä lämmitetään ennen veden johtamista lämmönsiirtimeen 35 66. Lämmönsiirtimestä kuuma kaukolämpövesi johdetaan putkel la 84 kaukolämpöverkkoon.The solution of Figure 2 allows for additional cooling of the exhaust gases by passing part of the district heating network from the cold water coming through the pipe 80 to a boiler end preheater 82, where the district heating network water is heated before the water is passed to the heat exchanger 35 66.

93393 993393 9

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esitettyyn sovellutusesimerkkiin, vaan sitä voidaan muunnella ja soveltaa oheisten patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin pulteissa. Keksintöä voidaan esim soveltaa lämmöntalteenot-5 tokattilassa, jossa jäähdytetään dieselmoottorin tai polttomoottorin savukaasuja tai jonkin teollisuusprosessin kuumia poistokaasuj a.The invention is not intended to be limited to the application example presented above, but can be modified and applied to the bolts of the scope of protection defined by the appended claims. The invention can be applied, for example, in a heat recovery-5 boiler room in which the flue gases of a diesel engine or an internal combustion engine or the hot exhaust gases of an industrial process are cooled.

Claims

93393

A method for recovering heat from hot gases in a heat recovery boiler having a hot gas inlet (32) and a cooled gas outlet (33) and fitted with a boiler water preheater (14) for preheating the boiler water and heating surfaces for the heating of the preheated water. for superheating (18), characterized in that a second separate water circuit (21) is connected to the boiler water preheater, from which water is led to the boiler water preheater (14) so that a larger amount of water is circulated in the boiler water preheater to optimize the boiler water temperature.

A method according to claim 1, characterized in that the water of the second water circuit (21) is heated in a water preheater (20) of the second water circuit, which is arranged in a heat recovery boiler after the boiler water preheater (14).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a part of the water of the second water circuit (21) is led to the boiler water preheater (14) so that this part bypasses the water preheater (20) of the second water circuit (21).

Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the water heated in the boiler water preheater (14) is led to a second water circuit (21).

Method according to Claim 1, characterized in that the water heated in the water preheaters (20) of the second water circuit (21) is used to heat the water in the district heating network. 93393

Method according to Claim 1, characterized in that the water heated in the boiler water preheater (14) is evaporated in an evaporator (16) arranged in the heat recovery boiler. 5

Method according to Claim 1 or 6, characterized in that the water heated in the boiler water preheater (14) is evaporated in a separate boiler (56).

Method according to Claim 1, characterized in that the heat of the gas turbine exhaust gases is recovered in the heat recovery boiler.

Method according to Claim 1 or 8, characterized in that the temperature of the heat recovery boiler is increased by additional combustion of the gas before the heat recovery boiler.

A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the water 20 coming from the boiler water preheater (14) is controlled by adjusting the amount of water flowing through it so that the temperature difference between the preheated water and the evaporator is less than 10 ° C.

Method according to Claim 10, characterized in that the temperature of the water coming from the boiler water preheater (14) is adjusted by adjusting the amount of water flowing through the preheater so that the temperature difference between the preheated water and the evaporator is less than 5 ° C.

Apparatus for recovering heat from hot gases in a heat recovery boiler, comprising a boiler (10) having an inlet (32) for hot gases and an outlet (33) for cooled gases and fitted with a boiler water preheater (14) and an evaporator (16) and / or 35 superheater (18), characterized in that the 93393 t boiler water preheater is connected to another separate water circuit (21).

Device according to Claim 12, characterized in that. 5 that a water preheater (20) is arranged in the second water circuit, the inlet connection (62) of which is connected to the boiler water preheater inlet pipe (34) and the outlet connection (64) of which is connected to the boiler water preheater outlet pipe (36).

Device according to Claim 12, characterized in that the water preheater (20) of the second water circuit is arranged in the boiler after the boiler water preheater (14).

Device according to Claim 12, characterized in that. 15 that the second water circuit is connected to a heat exchanger (66) in which the water of the district heating network is heated indirectly.

Device according to Claim 12, characterized in that the heat recovery boiler has an evaporator (16) arranged in front of the boiler water preheater (14) and a superheater (18) in front of the evaporator.

Device according to Claim 13, characterized in that a valve (76) is arranged in the connection (72) connecting the water inlet connection (62) of the second water circuit and the boiler water preheater inlet pipe (34) to control the amount of water flowing from the second water circuit (21) to the boiler water preheater. . 93393