用于热电联产的方法和设备技术

一种用于运行热电联产设备(10)(CHP设备)的方法，包括：在热烟气发生器(12)中产生热烟气，并且在热回收蒸汽发生器(16)(HRSG)中通过一系列的冷却步骤冷却热烟气以回收热量并且产生蒸汽。热回收蒸汽发生器(16)包括：位于热烟气发生器(12)下游的高压蒸汽蒸发器(26)，在该高压蒸汽蒸发器中产生高压蒸汽并且冷却热烟气；位于热烟气发生器(12)与高压蒸汽蒸发器(26)之间的至少一个高压蒸汽过热器(20、22)，在所述高压蒸汽过热器中至少使来自高压蒸汽蒸发器的高压蒸汽过热，并且冷却热烟气；以及位于高压蒸汽蒸发器(26)的上游的中压蒸汽过热器(24)，在该中压蒸汽过热器中通过热烟气使中压蒸汽过热，并且冷却热烟气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热电联产。特别地，本专利技术涉及运行热电联产设备的方法，并且涉及热电联产设备。
技术介绍
已知用于同时产生热(通常呈蒸汽的形式)和动力(通常呈由汽轮机或气体膨胀式涡轮产生的机械能和/或电的形式)的工艺和设施。在EP 2584157 A1中描述了这种设备的示例。用于热电联产的设备通常被称为热电联产设备(CHP设备)。还已知的是，将热电联产设备与另一设施集成，例如如US6,673,845、WO 2007/009951和WO 2010/057222中教示的诸如费托(Fischer-Tropsch)合成设施或者甲醇合成设备之类的烃合成设施。Pascal Fontaine的标题为“Fresh air firing:HRSG guarantees steam supplies to French refinery(新鲜空气燃烧：热回收蒸汽发生器保证蒸汽供给至法国炼油厂)”的文章——其基于2006年于科伦(Cologne)的Power-Gen Europe(欧洲国际电力展览会)中首次发表的论文——大致描述了热电联产设备与炼油厂的蒸汽集成(可以在http:/www.cospp.com/articles/print/volume-7/issue-5/project-profile/fresh-air-firing-hrsg-guarantees-steam-supplies-to-french-refinery.html得到)。这些文献均示出了在热电联产设备中将燃气轮机与热回收蒸汽发生器(通常称作HRSG)一起使用，用于产生热和电力。这些联产或热电联产工艺或设施通常包括燃气轮机设施，该燃气轮机设施包括燃烧室以及气体膨胀式涡轮或涡轮膨胀器，烃燃料在该燃烧室中燃烧，在燃烧室中产生的热燃烧气体通过该气体膨胀式涡轮或涡轮膨胀器而膨胀。通常，气体膨胀式涡轮机械地联接至发电机并且/或者联接至空气压缩机等。因此，在燃烧室中产生的热
燃烧气体的膨胀提供机械动力并且/或者发电。膨胀的热燃烧气体通常途经热回收蒸汽发生器(HRSG)，在该热回收蒸汽发生器处，膨胀的热燃烧气体(低压废气)中的热量被回收，例如作为过程热并且/或者来产生蒸汽并且/或者使蒸汽过热。然后，这样产生的蒸汽通常用于一个或更多个汽轮机驱动的发电机，以进一步发电，并且/或者用于汽轮机驱动器以产生机械能，用于使比如压缩机之类的设备旋转，并且/或者用作过程蒸汽，例如与热电联产设备集成的设施、比如炼油厂中的过程蒸汽。此外，如通过上述文献所示的，在沿热膨胀的燃烧气体或热膨胀烟气离开气体膨胀式涡轮的流动方向上、在气体膨胀式涡轮的下游，常规的热回收蒸汽发生器依次包括：(I)管道燃烧器，该管道燃烧器可以是可选的，(II)至少一个用于高压(HP)蒸汽的过热器，(III)用以产生高压蒸汽的锅炉或蒸发器，以及(IV)锅炉给水或冷凝水的预热器或经济器，以从由气体膨胀式涡轮产生的烟气回收低品位热能。如由US 6,673,845所示，热回收蒸汽发生器还可包括用于输入中压(MP)蒸汽的过热器，该过热器位于高压蒸汽蒸发器的下游并且通常位于锅炉给水预热器或经济器的上游。高压蒸汽通常从合成气产生阶段——比如例如从自热重整器之类的重整器——输入至热回收蒸汽发生器中，而中压蒸汽通常从烃合成设施——比如费托合成设施——输入至热回收蒸汽发生器中。对于与其它化学或石化设施、例如气制油费托烃合成设施集成的热电联产设备，可以获得与输入高压蒸汽和/或热回收蒸汽发生器产生的高压蒸汽相比相对大量的(输入)中压蒸汽。因此，从运行成本角度和资本成本角度来看，以有效的方式通过将热量从热膨胀的烟气转移至由输入中压蒸汽提供的热沉(heat sink)来回收热量变成重要的问题。WO 2007/009951教示了一种通过尽可能多的将热量传递至中压蒸汽而提高中压蒸汽的品质的方法，其使用昂贵的热交换器来通
过与高压蒸汽进行热交换而使中压蒸汽过热。然而，从资本成本角度来看，这是昂贵的，并且如果在热电联产设备中高压蒸汽与中压蒸汽之间存在较大的不平衡，则不能理想地工作。
技术实现思路
期望有下述运行热电联产设备的方法以及热电联产设备，其可以高效地并且以可接受的运行和资本成本通过将热量转移至中压蒸汽来从热膨胀烟气回收热量。优选地，该方法和设备还应该满足下述情况：高压蒸汽与中压蒸汽之间存在明显的不平衡，例如当可获得的中压蒸汽明显多于可获得的高压蒸汽时。根据本专利技术的一个方面，提供了一种运行热电联产设备(CHP设备)的方法，所述方法包括：在热烟气发生器中产生热烟气；在热回收蒸汽发生器(HRSG)中通过一系列的冷却步骤冷却热烟气以回收热量并且产生蒸汽，该热回收蒸汽发生器包括：位于热烟气发生器的下游的高压蒸汽蒸发器，在该高压蒸汽蒸发器中产生高压蒸汽并且冷却热烟气；位于热烟气发生器与高压蒸汽蒸发器之间的至少一个高压蒸汽过热器，在所述高压蒸汽过热器中至少使来自高压蒸汽蒸发器的高压蒸汽过热，并且冷却热烟气；以及位于高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器，在该中压蒸汽过热器中通过热烟气使中压蒸汽过热，并且冷却热烟气。根据本专利技术的另一方面，提供了一种热电联产设备(CHP设备)，该热电联产设备包括：热烟气发生器，该热烟气发生器产生热烟气；热回收蒸汽发生器(HRSG)，该热回收蒸汽发生器位于热烟气发生器的下游以通过一系列的冷却步骤对热烟气进行冷却来回收热量并且产生蒸汽，该热回收蒸汽发生器包括：高压蒸汽蒸发器，该高压蒸汽蒸发器位于热烟气发生器的下游，
以通过从热烟气回收的热量来产生高压蒸汽；至少一个高压蒸汽过热器，所述至少一个高压蒸汽过热器位于热烟气发生器与高压蒸汽蒸发器之间，以通过从热烟气回收的热量至少使来自高压蒸汽蒸发器的高压蒸汽过热；以及至少一个中压蒸汽过热器，所述中压蒸汽过热器位于高压蒸汽蒸发器的上游，以通过从热烟气回收的热量使中压蒸汽过热。在本说明书中，过程装置或过程步骤的相对位置(例如上游或下游)是相对于从热烟气发生器朝向从热回收蒸汽发生器释放冷却后的烟气(通常通过烟囱排放至大气)的热烟气流动方向给定的。换句话说，相对位置也沿着热烟气的持续降低的温度分布、通常从热(超过460℃)降至足够冷，即，冷到在工业规模上进行进一步热回收是不经济的。还应该理解的是，从热烟气发生器至冷却的烟气被释放的位置的热烟气流动可以主要是水平的或主要是竖向的、或者水平和竖向流动的组合。热电联产设备可以与另一设施或设备——例如诸如气制油费托烃合成设施或甲醇合成设施之类的烃合成设施——集成，并且特别地可以在蒸汽方面集成。在本说明书中，高压蒸汽意在指代压力范围为大约34巴(g)至大约120巴(g)的蒸汽。优选地，高压蒸汽的压力范围为大约45巴(g)至大约90巴(g)，更优选地，压力范围为大约65巴(g)至大约70巴(g)、例如大约66或67巴(g)。在本说明书中，中压蒸汽意在指代压力范围为大约8巴(g)至大约18巴(g)的蒸汽。优选地，中压蒸汽的压力范围为大约8巴(g)至大约16巴(g)，更优选地，压力范围为大约8巴(g)至大约12巴(g)、例如大约10巴(g)。通常，中压蒸汽过热器位于所述至少一个高压蒸汽过热器的下游本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运行热电联产设备(CHP设备)的方法，所述方法包括：在热烟气发生器中产生热烟气；在热回收蒸汽发生器(HRSG)中通过一系列的冷却步骤冷却所述热烟气以回收热量并且产生蒸汽，所述热回收蒸汽发生器包括：位于所述热烟气发生器的下游的高压蒸汽蒸发器，在所述高压蒸汽蒸发器中产生高压蒸汽，并且冷却所述热烟气；位于所述热烟气发生器与所述高压蒸汽蒸发器之间的至少一个高压蒸汽过热器，在所述高压蒸汽过热器中至少使来自所述高压蒸汽蒸发器的高压蒸汽过热，并且冷却所述热烟气；以及位于所述高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器，在该中压蒸汽过热器中通过所述热烟气使中压蒸汽过热，并且冷却热烟气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.07 ZA 2013/083631.一种运行热电联产设备(CHP设备)的方法，所述方法包括：在热烟气发生器中产生热烟气；在热回收蒸汽发生器(HRSG)中通过一系列的冷却步骤冷却所述热烟气以回收热量并且产生蒸汽，所述热回收蒸汽发生器包括：位于所述热烟气发生器的下游的高压蒸汽蒸发器，在所述高压蒸汽蒸发器中产生高压蒸汽，并且冷却所述热烟气；位于所述热烟气发生器与所述高压蒸汽蒸发器之间的至少一个高压蒸汽过热器，在所述高压蒸汽过热器中至少使来自所述高压蒸汽蒸发器的高压蒸汽过热，并且冷却所述热烟气；以及位于所述高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器，在该中压蒸汽过热器中通过所述热烟气使中压蒸汽过热，并且冷却热烟气。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中压蒸汽过热器位于所述至少一个高压蒸汽过热器的下游。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述热电联产设备接收供给至所述中压蒸汽过热器的输入中压蒸汽。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述热回收蒸汽发生器包括位于所述高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器。5.根据权利要求3和权利要求4所述的方法，其中，所述输入中压蒸汽被给送至位于所述高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器，然后所述输入中压蒸汽的至少一部分被给送至位于所述高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器。6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述热电联产
\t设备从位于所述高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器输出过热的中压蒸汽，并且/或者其中，所述热电联产设备包括至少一个中压汽轮机，来自位于所述高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器的过热的中压蒸汽被给送至所述中压汽轮机。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，高压蒸汽被输入至所述高压蒸汽过热器，所述方法还包括：当由于没有足够质量流量的输入高压蒸汽流入所述高压蒸汽过热器、而导致在产生热烟气的热烟气发生器的下游、所述高压蒸汽蒸发器的上游的所述热烟气中移除的热量不足、以至于所述高压蒸汽过热器的下游的热烟气温度将上升或提高至预定限度或预定限度之上时，通过将锅炉给送水或冷凝水注入至所述高压蒸汽过热器内的蒸汽或被给送至所述高压蒸汽过热器的蒸汽中而使所述蒸汽急冷，以在所述高压蒸汽过热器中产生蒸汽，由此使从所述热烟气移除的热量增加，并且因此降低所述高压蒸汽过热器的下游的热烟气的温度。8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述热回收蒸汽发生器包括位于所述高压蒸汽蒸发器的下游的用以产生低压蒸汽的低压(LP)蒸汽蒸发器，并且其中，当没有中压蒸汽或没有足够的中压蒸汽输入至所述中压蒸汽过热器以确保所述中压蒸汽过热器的安全运行时，并且/或者当在所述中压蒸汽过热器中过热的输入中压蒸汽不能满足存在的对于输出中压蒸汽的需求时，并且/或者当输入中压蒸汽不能满足所述热电联产设备中存在的对于中压蒸汽的需求时，以在8巴(g)与18巴(g)之间的范围中的运行压力运行所述低压蒸汽蒸发器，以产生中压蒸汽来湿润所述中压蒸汽过热器并且/或者至少在一定程度上满足对于中压蒸汽的所述需求；以及之后，当从所述热电联产设备的外部向所述中压蒸汽过热器输入足够的中压蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰科·加斯帕里尼，伊尼达·帕帕，科尔内·韦尔格莫埃德，
申请(专利权)人：沙索技术有限公司，
类型：发明
国别省市：南非;ZA