[发明专利]热回收模块

说明书

本发明涉及一种用于从涉及诸如锅炉的蒸汽发生器的蒸汽产生过程中的废烟道气进行热回收的模块，蒸汽发生器可形成使用蒸汽驱动涡轮发电机以及冷凝和给料加热系统的发电站的一部分，冷凝和给料加热系统能够从涡轮机的内级(inner-stage)提取蒸汽以加热冷凝物和给水来提高循环效率。本发明还涉及蒸汽发生系统以及用于蒸汽发生系统的方法。

在蒸汽产生过程中，一般有一个或多个蒸汽发生器，蒸汽发生器的一个实例是能够用诸如石油、天然气、生物质和煤的不同类型燃料燃烧的锅炉。用于蒸汽发生的锅炉是众所周知的，并且能够形成使用蒸汽来驱动一个或多个蒸汽涡轮发电机的发电站的一部分。

存在来自蒸汽发生器的通常为燃烧空气提供加热的废烟道气。点火之前与燃料预混合的空气通常被称为“一次空气”，且用于在点火之后支持燃烧的空气通常被称为“二次空气”。对于用煤或生物质燃烧的锅炉，由于一次空气的压力远高于二次空气的压力，因此，一次空气可以形成分开的流。包括一次空气和二次空气的燃烧空气能够通过使用交流换热式空气加热器进行加热或预热。

通常，一次空气流和二次空气流通过在诸如交流换热式气体空气加热器的气体-空气热交换器中与烟道气流热交换而被加热。然而，在常规的气体-空气热交换器的布置中，烟道气的热容远大于空气的热容，这使得热交换过程是低效的。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在蒸汽产生过程中从来自蒸汽发生器的废烟道气进行热回收的模块，包括：

(a)烟道气出口管道，其界定从蒸汽发生器的烟道气出口到烟道气管道第一接头的烟道气流动路径；

(b)第一烟道气管道，其界定从第一接头到第一空气加热器的第一烟道气流动路径；以及

(c)第二烟道气管道，其界定与第一烟道气管道平行的从第一接头到至少两个过程液体省热器的第二烟道气流动路径，过程液体省热器包括至少一个高压省热器和至少一个低压省热器。

通过使用包括至少一个高压省热器和至少一个低压省热器的过程液体省热器，使烟道气的热容与第一空气加热器中流动的空气的热容和过程液体省热器中的过程液体的热容更好地匹配成为可能。后端温度(backend temperature)可以显著下降。这还降低了热传输过程的有效能损失。整个蒸汽产生过程的效率将提高。

第一空气加热器可以包括串联、并联或两者的一个或多个第一空气加热器。第一空气加热器优选地至少包括能够加热一个或多个空气流的交流换热式气体空气加热器，诸如：至少一个二次空气流、至少一个一次空气流或者两者。这可包括多段交流换热式空气加热器。

交流换热式空气加热器是用于从废烟道气进行热回收的简洁和高效的气体-空气热交换器。可通过使用交流换热式空气加热器最小化空气加热器的总重量和体积。

在本发明的一个实施方式中，第一空气加热器至少包括优选地用于在蒸汽产生过程中预期提供给诸如锅炉的蒸汽发生器的二次空气流的气体二次空气加热器。通常，如本领域所知的，期望将二次空气的温度提高到适用于燃烧过程的温度，该温度可以大于200℃或大于300℃。

高压过程液体省热器和低压过程液体省热器中的每一个可以包括串联、并联或两者的一个或多个省热器。如下文中所述的本发明的实施方式可以适用于单个过程液体省热器、多个过程液体省热器中的每一个或者可以在多个过程液体省热器中变化。

根据本发明，热回收模块包括至少一个高压省热器和至少一个低压省热器。本领域技术人员已知涉及蒸汽产生过程，尤其涉及诸如锅炉的蒸汽发生器的术语“高压”和“低压”。通常，它们分别指来自进料泵的流上游和流下游的相对压力。

可以以一个或多个流提供过程液体。可以串联、并联或两者提供多个过程液体流，且任选地可以从单个源或相同或不同的多个源提供多个过程液体流。每个这样的流的性质和组成可以相同或不同。

可以在一个或多个过程液体回路中提供过程流，任选地分开的或连接的多个分开的回路，每个回路任选地还通过任何分开的一次空气热交换器，以便在蒸汽产生过程的任何一次空气流与过程液体流之间交换热。

过程液体可以是可用于热交换的任何液体或液体的组合，包括水、氨、醇、烃和类似物。优选地，过程液体全部或基本是水，任选地包括一种或多种添加剂或本领域已知的其他少量成分。

在本发明的另一实施方式中，过程液体是蒸汽发生器的给水。这样的蒸汽发生器可以是锅炉，任选地包括一个或多个锅炉，且任选地包括本领域中已知的整体式蒸汽发生器省热器。通过将给水用作过程液体，能够将热从废烟道气直接传输到给水，这可以最小化热传输过程的有效能损失。