用于热电联产的方法和设备的制造方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
用于热电联产的方法和设备
技术领域
[0001] 本发明设及热电联产。特别地，本发明设及运行热电联产设备的方法，并且设及热 电联产设备。
【背景技术】
[0002] 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 满轮产生的机械能和/或电的形式）的工艺和设施。在EP 2584157 A1中描述了运种设备的 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）。
[0003] 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、W0 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 备之类的控合成设施。Pascal化111日;[]16的标题为"Fresh air firing:皿SG 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Γ的文章--其基于2006年于科伦（Cologne)的化wer-Gen Europe(欧洲国际 电力展览会）中首次发表的论文一一大致描述了热电联产设备与炼油厂的蒸汽集成(可W 在http:/ www.cospp.com/articles/print/volume-7/issue-5/project-profile/fresh- 曰ir-f iring-hrsg-gu曰r曰ntees-ste曰m-supplies-to-french-ref inery. html得到）。运些文 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(通常称作皿SG)-起使用， 用于产生热和电力。
[0004] 运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W及气体膨胀式满轮或满轮膨胀器，控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满轮或满轮膨胀器而膨胀。通常，气体膨胀式满轮机械地联接 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化RSG)，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，运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，W进一步发电，并且/或者用于汽轮机驱动器W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。
[0005] 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 胀式满轮的流动方向上、在气体膨胀式满轮的下游，常规的热回收蒸汽发生器依次包括：
[0006] (I)管道燃烧器，该管道燃烧器可W是可选的，
[0007] (II)至少一个用于高压化P)蒸汽的过热器，
[0008] (III)用W产生高压蒸汽的锅炉或蒸发器，W及
[0009] (IV)锅炉给水或冷凝水的预热器或经济器，W从由气体膨胀式满轮产生的烟气回 收低品位热能。
[0010] 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一-比如例如从自热重整器之类的重整器一-输入至 热回收蒸汽发生器中，而中压蒸汽通常从控合成设施一-比如费托合成设施一-输入至热 回收蒸汽发生器中。
[0011] 对于与其它化学或石化设施、例如气制油费托控合成设施集成的热电联产设备， 可W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，W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化eat sink)来回收热量变成重要的问题。
[0012] W0 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，运是昂贵的，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。
【发明内容】
[0013] 期望有下述运行热电联产设备的方法W及热电联产设备，其可W高效地并且W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。
[0014] 根据本发明的一个方面，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：
[0015] 在热烟气发生器中产生热烟气；
[0016] 在热回收蒸汽发生器化RSG)中通过一系列的冷却步骤冷却热烟气W回收热量并 且产生蒸汽，该热回收蒸汽发生器包括：
[0017] 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；
[0018] 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；W及
[0019] 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。
[0020] 根据本发明的另一方面，提供了一种热电联产设备(CHP设备），该热电联产设备包 括：
[0021] 热烟气发生器，该热烟气发生器产生热烟气；
[0022] 热回收蒸汽发生器化RSG)，该热回收蒸汽发生器位于热烟气发生器的下游W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：
[0023] 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，W通过从热烟气 回收的热量来产生高压蒸汽；
[0024] 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，W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；w及
[0025] 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，W 通过从热烟气回收的热量使中压蒸汽过热。
[0026] 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(通常通过烟画排放至大气）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溫度分布、通常从热 (超过460°C )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W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。
[0027] 热电联产设备可W与另一设施或设备一一例如诸如气制油费托控合成设施或甲 醇合成设施之类的控合成设施一一集成，并且特别地可W在蒸汽方面集成。
[0028] 在本说明书中，高压蒸汽意在指代压力范围为大约34己（g)至大约120己（g)的蒸 汽。优选地，高压蒸汽的压力范围为大约45己（g)至大约90己（g)，更优选地，压力范围为大 约65己（g)至大约70己（g)、例如大约66或67己（g)。
[0029] 在本说明书中，中压蒸汽意在指代压力范围为大约8己（g)至大约18己(g)的蒸汽。 优选地，中压蒸汽的压力范围为大约8己（g)至大约16己（g)，更优选地，压力范围为大约8己 (g)至大约12己（g)、例如大约10己（g)。
[0030] 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。
[0031] 位于高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器可W提供溫度范围为从大约24(TC 至大约350°C的、优选地从大约240°C至大约330°C的、例如大约328 °C的过热的中压蒸汽。
[0032] 热电联产设备可配置成接收供给至中压蒸汽过热器的输入中压蒸汽。输入中压蒸 汽可W来自于与热电联产设备集成的、或与热电联产设备至少蒸汽集成的设施，例如实施 放热过程一一比如费托控合成工艺或甲醇合成工艺一一的设施。输入中压蒸汽可W是饱和 中压蒸汽。中压蒸汽可W是通过冷却费托控合成反应器产生的所谓的费托(FT)蒸汽。
[0033] 热回收蒸汽发生器可W包括位于高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器。
[0034] 输入中压蒸汽可W被给送至位于所述高压蒸汽蒸发器的下游的所述中压蒸汽过 热器，然后其至少一部分被给送至位于所述高压蒸汽蒸发器的上游的所述中压蒸汽过热 器。
[0035] 位于高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器可W提供溫度范围为从大约21(TC 至大约260 °C的、例如大约244 °C的中压蒸汽。
[0036] 热电联产设备可配置成将过热的中压蒸汽从位于高压蒸汽蒸发器的下游的中压 蒸汽过热器输出。来自位于高压蒸汽蒸发器下游的中压蒸汽过热器的过热的中压蒸汽可W 输出至与热电联产设备集成的设施，例如与热电联产设备集成的费托控合成设备的产品后 处理部段。
[0037] 热电联产设备可W包括至少一个中压汽轮机，来自位于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。
[0038] 在本发明的一个实施方式中，在热电联产设备的正常运行状态和与热电联产设备 蒸汽集成的气制油费托控合成设施的正常运行状态（即设计工艺流程的稳态运行)下，来自 位于高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器的过热的中压蒸汽的一部分被给送至位于 高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器，w用在中压汽轮机(一个或多个）中，并且来自 位于高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器的过热的中压蒸汽的一部分被输出。换句话 说，在该实施方式中，过热的中压蒸汽的一部分用于发电而一部分被输出。
[0039] 然而，通常情况下，来自位于高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器的大部 分一一如果不是全部的话一一过热的中压蒸汽被给送至位于高压蒸汽蒸发器的上游的中 压蒸汽过热器。在本发明的一个实施方式中，在热电联产设备的正常运行状态和与热电联 产设备蒸汽集成的气制油费托设施的正常运行状态（即设计工艺流程的稳态运行)下，来自 位于高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽蒸发器的基本所有的过热中压蒸汽都被给送至位 于高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器，用于在中压汽轮机(一个或多个）中使用。换 句话说，在该实施方式中，过热的中压蒸汽不被输出而完全被用于发电。
[0040] 热烟气发生器通常呈至少一个燃气轮机设施的形式，所述至少一个燃气轮机包括 燃烧室W及气体膨胀式满轮或满轮膨胀器，控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满轮或满轮膨胀器而膨胀。燃气轮机设施可W产生溫度为至 少460°C、优选地至少480°C、更优选地至少500°C、例如大约5〇rC的膨胀的热烟气。通常，膨 胀的热烟气溫度不大于大约560°C。
[0041] 能够理解，热膨胀烟气的溫度由燃烧室中的溫度W及膨胀式满轮的设计来确定。
[0042] 气体膨胀式满轮(一个或多个)可驱动的方式连接至一个或更多个压缩机、例 如一个或更多个空气压缩机。空气压缩机（一个或多个)可W设置成向燃烧室提供压缩空 气。替代性地或除此之外，空气压缩机可W设置成将空气的一部分输出至其第Ξ方用户、例 如W将空气输出至空气分离装置。
[0043] 气体膨胀式满轮(一个或多个)可驱动的方式连接至一个或更多个发电机。
[0044] 因此，在膨胀的燃气轮机烟气中可获得的热的一大部分通常被位于气体膨胀式满 轮与高压蒸汽蒸发器之间的任何过热器或高溫热交换器、W及被高压蒸汽蒸发器移除。所 述过热器或热交换器用于使高压蒸汽和中压蒸汽过热，所述高压蒸汽和中压蒸汽中的至少 一些可W是从集成的设施、比如费托控合成设施输入的。由高压蒸汽蒸发器W及位于高压 蒸汽蒸发器的上游的高溫热交换器比如过热器提供的较大的热沉作用，有可能在热电联产 设备启动期间和/或与热电联产设备集成的设施、比如费托控合成设施的启动期间W及在 集成的设施中过程异常期间导致严重问题。
[0045] 集成的设施、比如费托控合成设施的启动通常需要电力和蒸汽，电力和蒸汽的峰 值需求通常分别发生在启动过程的不同阶段。因此，在集成的设施的启动过程开始期间，集 成的设施存在净蒸汽需求W及电能需求。能够理解，为了维持集成的设施的电能需求，热电 联产设备的燃气轮机需要W接近其基本负载(base load)的值运行。换句话说，尽可能快地 使热电联产设备进入正常运行状态W满足待启动或正在启动的集成的设施的动力系统需 求。运导致热电联产设备的热回收蒸汽发生器在前期承受非常高的热负载。然而，因为没有 流体或没有足够的流体从正在启动的集成设施输入、用W在蒸汽蒸发器的上游带走足够的 热回收蒸汽发生器热负荷，例如在蒸汽蒸发器的上游被过热的输入过程蒸汽不足，因此例 如由于过热器过干或供应不足、W及位于蒸汽蒸发器下游的热交换设备和锅炉给送水或冷 凝水加热器或经济器承受太高溫度，因而热回收蒸汽发生器的机械完整性可能存在风险。 尽管过热器和其他热交换设备可W在机械方面设计成承受当干运转时的高溫，但是其将付 出资金的代价。此外，由于没有从蒸汽蒸发器的上游的热膨胀烟气移除足够的热量，因此在 蒸汽蒸发器中将产生更多蒸汽，从而可能超过蒸汽蒸发器的液压限度。
[0046] 当在正常运行期间集成的设施中存在异常时会发生类似的问题，导致极大的减少 了从集成设施输入的、用于在位于蒸汽蒸发器上游的所述一个或更多个过热器或其他热交 换器设备中加热或过热的流体。再次，其可W导致过热器可能过干或供应不足、其他热交换 设备的过热、或锅炉给送水或冷凝水预热器或经济器W太高溫度运行，W及超过蒸汽蒸发 器的液压限度。
[0047] 在过程异常期间，尽管可W使气体膨胀式满轮停机W降低热回收蒸汽发生器上的 热负荷，但是该方法通常是不理想的，因为对于气体膨胀式满轮和热电联产设备来说，稳定 的基本负载是优选的，例如如果集成的设施基于全部或大部分W电运行的动力系统设计 (即由电动马达而非在集成的设施中的汽轮机提供原动力，例如用来驱动累、压缩机、鼓风 机等）的话，从产生电能的观点来看即是运样。能够理解，在集成的设施中直接使用蒸汽作 为原动力（即在汽轮机中直接地用于驱动旋转设备）的情况下，与采用电力动力系统设计的 情况相比，气体膨胀式满轮和热电联产设备的基本负载运行稳定W及热回收蒸汽发生器上 的热负载稳定W确保稳定的蒸汽产生将同样重要，如果不是更重要的话。
[0048] 因此，本发明的方法包括，当高压蒸汽被输入至高压蒸汽过热器时，并且当由于没 有足够质量流量的输入高压蒸汽输入至高压蒸汽过热器、造成在热烟气发生器的下游、高 压蒸汽蒸发器的上游的热烟气中移除的热量不足、W至于高压蒸汽过热器下游的热烟气溫 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高压蒸汽 过热器内的蒸汽或被给送至高压蒸汽过热器的蒸汽中W使所述蒸汽急冷，W在高压蒸汽过 热器中产生蒸汽，由此增加从热烟气移除的热量，并且因此降低高压蒸汽过热器的下游的 热烟气溫度。
[0049] 该方法可W包括对由于急冷使在高压蒸汽过热器中产生的高压蒸汽中的至少一 部分进一步过热。
[0050] 输入高压蒸汽可W来自与热电联产设备在蒸汽方面集成的任何设施，至少在一定 程度上，该蒸汽集成的设施将蒸汽输出至热电联产设备。
[0051] 此外，热电联产设备可W包括与高压蒸汽过热器流动连通并且与锅炉给送水或冷 凝水的供给源流动连通的急冷设施，该急冷设施配置成通过将锅炉给送水或冷凝水注入高 压蒸汽过热器内的高压蒸汽中或被给送至高压蒸汽过热器的高压蒸汽中而使所述高压蒸 汽急冷，W在高压蒸汽过热器中产生高压蒸汽，由此增加从热烟气移除的热量，并且因此降 低高压蒸汽过热器的下游的热烟气的溫度。
[0052] 急冷设施可配置成：当由于没有足够质量流量的输入高压蒸汽输入至高压蒸汽过 热器而导致在热烟气发生器的下游、高压蒸汽蒸发器的上游的热烟气中移除的热量不足、 W至于高压蒸汽过热器下游的热烟气溫度将上升或提高至预定限度或预定限度之上时，对 高压蒸汽过热器内的高压蒸汽或被给送至高压蒸汽过热器的高压蒸汽进行急冷。
[0053] 所述预定限度可W是下述溫度:在所述溫度W上热回收蒸汽发生器的机械完整性 开始受到威胁或者在所述溫度W上会超过高压蒸汽蒸发器的液压限度。
[0054] 在与热电联产设备集成的设施、例如气制油费托控合成设施或甲醇合成设施之类 的控合成设施启动期间，可能发生由于没有足够质量流量的输入高压蒸汽流入高压蒸汽过 热器而导致在热烟气发生器的下游、高压蒸汽发生器的上游的热烟气中移除的热量不足、 W至于高压蒸汽过热器的下游的热烟气溫度将上升或提高至预定限度或预定限度之上。
[0055] 另外，在与热电联产设备集成的设施、例如气制油费托控合成设施或甲醇合成设 施之类的控合成设施的过程异常期间，可能发生由于没有足够质量流量的输入高压蒸汽流 入蒸汽过热器而导致在热烟气发生器的下游、蒸汽发生器的上游的热烟气中移除的热量不 足、W至于蒸汽过热器的下游的热烟气溫度将上升或提高至预定限度或预定限度之上。
[0056] 所述高压蒸汽过热器可W是下游高压蒸汽过热器，其中，热电联产设备包括另一 上游高压蒸汽过热器。因此，上游高压蒸汽过热器一一当存在时一一位于下游高压蒸汽过 热器的上游。
[0057] 在本说明书中，认为"锅炉给送水"是从外部源一一例如从与热电联产设备集成的 控合成设施一一向热电联产设备供给的锅炉给送品质的水，而认为"冷凝水"指的是从热电 联产设备内供给的锅炉给送品质的水，例如锅炉给送品质的水的重复利用，或热电联产设 备内的蒸汽冷凝水的重复利用。尽管锅炉给送水的规格在设施与设施之间可W不同，但是 本领域技术人员了解在特定蒸汽产生（即溫度和压力)应用中使水适合用作锅炉给送水的 最低要求。
[0058] 能够理解，热电联产设备可W因此产生处于至少两种溫度的过热的高压蒸汽。低 溫过热高压蒸汽的范围可W处于大约380°C至大约550°C之间，优选地处于大约400°C至大 约450°C之间，例如大约41TC。因此，该低溫过热高压蒸汽通常由下游高压蒸汽过热器产 生。
[0059] 热电联产设备可W输出低溫过热高压蒸汽，例如被用在与热电联产设备集成的设 施的吸热过程中或输出至过热的高压蒸汽的另一用户、例如炼油厂。
[0060] 在本发明的一个实施方式中，低溫过热的高压蒸汽输出至重整器设施，在该重整 器设施中控给送流一一例如天然气、富含甲烧的气体或来自煤气化器的包含粗制合成气的 甲烧一一在存在所述输出的过热高压蒸汽的情况下W吸热的方式重整或W放热的方式部 分氧化，W提供具有理想的出与C0的比例的合成气。重整器设施可W包括自热重整器、部分 氧化重整器、催化部分氧化重整器或蒸汽甲烧重整器(例如预重整器、燃料气燃烧的主重整 器、或由丹麦的化IdorTop純iCA/S(托索普股份公司）提供的化IdorTopsae交换重整器 (商标名称）），或者重整器设施可W是双级重整器设施，包括自热重整器和气体加热蒸汽重 整器，它们例如呈串联构型，其中来自自热重整器的热合成气被用于加热气体加热蒸汽重 整器，并且其中气体加热蒸汽重整器对控流进行重整W提供中间的合成气流，其然后被给 送至自热重整器W产生合成气，该合成气例如用于控合成。
[0061] 替代性地，所述重整器设施可W是双级重整器设施，包括自热重整器和气体加热 蒸汽重整器，它们例如呈并联构型，其中，控给送流行进至并联的自热重整器和气体加热蒸 汽重整器，其中来自自热重整器的热合成气被用于加热气体加热蒸汽重整器，并且其中，来 自自热重整器的热合成气和来自气体加热蒸汽重整器的合成气结合W产生合成气，该合成 气例如用于控合成。
[0062] 高溫过热的高压蒸汽的范围可W处于大约450°C至大约550°C之间、优选地处于大 约470°C至大约520°C之间、例如大约500°C。自然地，高溫过热的高压蒸汽将处于比低溫过 热的高压蒸汽更高的溫度。该高溫过热的高压蒸汽通常由上游高压蒸汽过热器产生。
[0063] 在热电联产设备中，高溫过热的高压蒸汽可W被给送至高压汽轮机W产生机械能 或电能。在本发明的一个实施方式中，高压汽轮机由此W驱动的方式连接至发电机来发电。
[0064] 高压汽轮机可W是背压(即非冷凝)汽轮机。
[0065] 通常，热电联产设备包括多个高压汽轮机和发电机。
[0066] 给送至热电联产设备的高压汽轮机的高压蒸汽与从热电联产设备输出的高压蒸 汽的质量比可W在从大约〇(即没有高压蒸汽被给送至汽轮机并且热电联产设备至少输出 一些高压蒸汽)至大约1:10的范围内。能够理解，在过热的高压蒸汽被输出至重整器设施的 本发明的实施方式中，随着重整器设施中的蒸汽需求的降低(例如由于重整器技术改进）， 相对于从热电联产设备输出的高压蒸汽而言，更多蒸汽可W被给送至热电联产设备的高压 汽轮机，并且所述质量比可W增大。
[0067] 高压蒸汽过热器可W包括至少两个高压蒸汽过热器部段，或者当存在多于一个的 高压蒸汽过热器时，下游高压蒸汽过热器可W包括至少两个高压蒸汽过热器部段，例如，两 组过热盘管或管道等，其中一个高压蒸汽过热器部段是上游高压蒸汽过热器部段，并且另 一高压蒸汽过热器部段是下游高压蒸汽过热器部段。
[0068] 急冷设施可W与下游高压蒸汽过热器流动连通。因此当需要时，液态水、即锅炉给 送水或冷凝水可W被输入下游高压蒸汽过热器中。锅炉给送水或冷凝水可W输入上游高压 蒸汽过热器部段W避免任何液态水注入至下游高压蒸汽过热器部段。
[0069] 该方法可W包括将足够的液态水、即锅炉给送水或冷凝水注入高压蒸汽过热器中 W将高压蒸汽溫度降低至高压蒸汽的饱和溫度W上，二者相差不小于大约5°C至大约20°C、 例如大约l〇°C。
[0070] 该方法可W包括将足够的锅炉给送水或冷凝水注入至高压蒸汽过热器中W确保 紧邻高压蒸汽过热器的下游的膨胀的热烟气的溫度不大于大约440°c、优选不大于大约430 °C。能够理解，紧邻高压蒸汽过热器的下游的膨胀的热烟气的溫度可W根据热交换设备的 设计机械限度改变，例如在使用更多耐热合金的情况下，可W允许溫度升高，例如升高至大 约 80(TC。
[0071 ]该方法可包括将足够的锅炉给送水或冷凝水注入高压蒸汽过热器，W确保通过高 压蒸汽过热器由注入的锅炉给送水或冷凝水来产生的高压蒸汽的过热溫度在从大约38(TC 至大约550°C的范围中，例如大约500°C。
[0072] 除了由高压蒸汽蒸发器产生的高压蒸汽之外，热电联产设备可配置成还接收输入 至高压蒸汽过热器中的输入高压蒸汽。通常，输入高压蒸汽是饱和高压蒸汽。输入高压蒸汽 可W连同来自高压蒸汽蒸发器的高压蒸汽一起(根据具体情况)被给送至高压蒸汽过热器 或下游高压蒸汽过热器。
[0073] 在热电联产设备的正常运行状态下，输入至热电联产设备的高压蒸汽与高压蒸汽 蒸发器中产生的高压蒸汽的质量比可W处于大约1:1至大约17:1的范围内。通常，在热电联 产设备的正常运行状态下，输入热电联产设备中的高压蒸汽与高压蒸汽蒸发器中产生的高 压蒸汽的质量比为大约4:1。
[0074] 热电联产设备的"正常运行状态"指的是W下状态:热电联产设备至少满足其设计 基本负载要求，因此W稳态运行，根据其设计基本负载工艺流程连续地产生热量和电力。
[0075] 输入高压蒸汽可W来自与热电联产设备集成的设施、例如费托控合成设施。输入 高压蒸汽可w通过重整器设施的废热锅炉产生，在该重整器设施中控给送流被重整w提供 重整气或合成气。换句话说，输入高压蒸汽可W通过冷却重整气或合成器而产生。从其输入 高压蒸汽的重整器设施可W与下述重整器设施是同一重整器设施:热电联产设备向该重整 器设施输出过热的高压蒸汽W用于重整目的。
[0076] 优选地，输入至热电联产设备中的高压蒸汽与高压蒸汽蒸发器中产生的高压蒸汽 的质量比应该尽可能高（即大多数高压蒸汽应该是被输入热电联产设备的），并且随着重整 技术的发展允许将更少的高压蒸汽输出至重整器设施，并且因此将相对更多的高压蒸汽输 入至热电联产设备，该比值可W增大。
[0077] 热回收蒸汽发生器可W包括位于膨胀的热烟气发生器的下游、高压蒸汽过热器的 上游的管道燃烧器。管道燃烧器可W被供W气态燃料和/或液体燃料用于补充燃烧。在运行 期间，管道燃烧器可W将热烟气的溫度提高至从460°C至800°C的溫度范围，从而实现期望 的蒸汽过热溫度。在临时情况下，比如在启动期间或在过程异常的情况下，管道燃烧器可用 于将热烟气的溫度提高至高于在热电联产设备的正常运行期间其所提高至的溫度，从而通 过将所述液态水注入高压蒸汽蒸发器的上游的高压蒸汽过热器，能够产生更多的额外的蒸 汽。
[0078] 该方法可W包括将足够的锅炉给送水或冷凝水注入高压蒸汽过热器，W确保高压 蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器不承受高于中压蒸汽过热器的溫度设计限度的溫度 的热烟气。优选地，中压蒸汽过热器承受的热烟气溫度不大于大约440°C、优选地不大于430 Γ。
[0079] 中压汽轮机可驱动的方式连接至发电机。中压汽轮机可W是冷凝式汽轮机。 高压汽轮机的背压可W由被给送至中压汽轮机的过热的中压蒸汽的压力设定。因此，在热 电联产设备中，由高压汽轮机产生的排出的过热中压蒸汽可W与来自高压蒸汽蒸发器上游 的中压蒸汽过热器的过热中压蒸汽混合，并且给送至中压汽轮机。
[0080] 通常，热电联产设备包括多个中压汽轮机和发电机。可选地，热电联产设备和/或 与热电联产设备集成的设施、例如控合成设施可W包括一个或更多个中压蒸汽驱动的压缩 机。换句话说，中压蒸汽可W被用作动力流体W驱动热电联产设备中或与热电联产设备集 成的设施中的压缩机或其他旋转装置。用于所述中压汽轮机中的一个或更多个中压汽轮机 的中压蒸汽可W是来自热电联产设备的过热中压蒸汽、来自与热电联产设备集成的设施的 饱和中压蒸汽，或其组合。
[0081] 来自高压汽轮机的仍过热的排出的中压蒸汽的溫度可低于来自高压蒸汽蒸发器 上游的中压蒸汽过热器的过热中压蒸汽的溫度。
[0082] 根据具体情况，高压汽轮机或所有高压汽轮机一起、W及中压汽轮机或所有中压 汽轮机一起，可W将尺寸设定成使得由高压汽轮机(一个或多个)产生的电力与由中压汽轮 机(一个或多个)产生的电力的比值处于从大约1:1至大约1:66的范围中。由于在本发明的 至少一些实施方式中（例如在大量的中压蒸汽被输入热电联产设备中的本发明实施方式 中）、高压蒸汽流与中压蒸汽流之间严重的不平衡，因此在运些实施方式中热电联产设备不 采用接收高压蒸汽和中压蒸汽两者的双级高压汽轮机，而是采用单独的高压汽轮机(一个 或多个)和单独的中压汽轮机(一个或多个）。
[0083] 热回收蒸汽发生器可W包括位于高压蒸汽蒸发器的下游的低压化P)蒸汽蒸发器 w产生低压蒸汽。通常，低压蒸汽蒸发器位于中压蒸汽过热器的下游，中压蒸汽过热器也位 于高压蒸汽蒸发器的下游。
[0084] 在本说明书中，低压蒸汽意在指代压力范围在从大约2己（g)至大约8己（g)的蒸 汽。优选地，低压蒸汽的压力范围为从大约4己（g)至大约7己（g)、更优选地从大约4己（g)至 大约5己（g)、例如大约4.5己（g)。
[0085] 热回收蒸汽发生器可W包括位于低压蒸汽蒸发器的上游的低压蒸汽过热器。低压 蒸汽过热器可W位于高压蒸汽蒸发器与位于高压蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器之 间。
[0086] 低压蒸汽过热器可W提供从大约200°C至大约260°C的溫度范围中的、例如大约 25rC的过热低压蒸汽。
[0087] 在热电联产设备中，过热的低压蒸汽可W被给送至低压汽轮机，或被给送中压汽 轮机的低压级。中压汽轮机因此可W是多级的、例如双级汽轮机。优选地，在热电联产设备 中过热的低压蒸汽用于发电。在优选实施方式中，过热的低压蒸汽被给送至该双级蒸汽中 压汽轮机的低压级，该双级蒸汽中压汽轮机主要接收过热的中压蒸汽。
[0088] 给送至中压汽轮机的低压蒸汽与给送至中压汽轮机的中压蒸汽的质量比可W处 于从大约1:1至大约1:28的范围中。
[0089] 如W上指出的，中压汽轮机可W是冷凝式汽轮机。类似地，当代替多级中压汽轮机 设置低压汽轮机时，低压汽轮机可W是冷凝式汽轮机。来自中压汽轮机(和/或所述低压汽 轮机，如果存在的话)的蒸汽可W例如通过使用空气冷凝器在真空下被冷凝。
[0090] 该方法可W包括，当由于没有足够质量流量的输入蒸汽输入至高压蒸汽过热器、 而导致从热烟气发生器的下游、高压蒸汽蒸发器的上游的热烟气中移除的热量不足、W至 于高压蒸汽过热器的下游的热烟气溫度将上升或提高至预定限度或预定限度W上时，将来 自低压蒸汽蒸发器的蒸汽给送至高压蒸汽蒸发器的上游的中压蒸汽过热器。来自低压蒸汽 蒸发器的蒸汽可W经由高压蒸汽蒸发器的下游的低压蒸汽过热器被给送。
[0091] 低压蒸汽蒸发器可W设计成产生至少覆盖从大约2己（g)至大约18己（g)的压力范 围的蒸汽，并且低压蒸汽蒸发器可W设置有控制系统，该控制系统能够可选择性地设定成 对低压蒸汽蒸发器的压力进行控制，从而由低压蒸汽蒸发器产生处于从2己（g)至18己（g) 的所述压力范围内的低压蒸汽或者中压蒸汽。
[0092] 能够理解，该不常见的或非常规的较大压力范围既允许在热电联产设备的正常运 行状态期间产生低压蒸汽，又允许当没有中压蒸汽或没有足够的中压蒸汽被输入热电联产 设备的期间一一例如，在与热电联产设备集成的设施、例如气制油费托控合成设施的启动 期间，或在该设施中过程异常期间一一产生中压蒸汽。
[0093] 因此，该方法可W包括，当热回收蒸汽发生器包括高压蒸汽蒸发器下游的低压 化P)蒸汽蒸发器W产生低压蒸汽时，当没有中压蒸汽或没有足够的中压蒸汽被输入中压蒸 汽过热器W确保中压蒸汽过热器的安全运行时，和/或当在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 足热电联产设备中存在的对于中压蒸汽的需求时，W大约8己（g)至大约18己（g)之间的范 围中的运行压力运行低压蒸汽蒸发器，W产生中压蒸汽来使中压蒸汽过热器湿润并且/或 者至少在一定程度上满足对于中压蒸汽的所述需求;W及
[0094] 之后，当足够的中压蒸汽从热电联产设备的外部被输入至所述中压蒸汽过热器W 确保所述中压蒸汽过热器的安全运行时，并且/或者当在中压蒸汽过热器中过热然后被输 出的输入中压蒸汽满足了对于输出中压蒸汽的任何需求时，并且/或者当不再存在对于中 压蒸汽的输出的需求时，并且/或者当输入中压蒸汽至少在一定程度上满足了对于热电联 产设备中的中压蒸汽的需求时，将低压蒸汽蒸发器的运行压力降至在大约2己（g)与大约8 己(g)之间的范围中的压力，由此产生低压蒸汽。
[0095] 当低压蒸汽蒸发器产生中压蒸汽时，一些中压蒸汽可W被降压W提供低压蒸汽。 在启动期间产生的低压蒸汽可W用于加热、蒸汽伴热和其他通常的低压蒸汽动力系统用 途。然而通常，由于在启动期间最初所能获得的中压蒸汽甚至不足W驱动一个中压汽轮机， 因此最初低压蒸汽将不被用于中压汽轮机。因此在启动期间可能需要排放低压蒸汽。
[0096] 热电联产设备可配置成使高压蒸汽降压W提供中压蒸汽。其在与热电联产设备集 成的设施、例如气制油费托控合成设施启动期间，或在与热电联产设备集成的设施的过程 异常期间是需要的。因此，在低压蒸发器中产生中压蒸汽补充满足了与热电联产设备集成 的设施的任何启动中压蒸汽需求，从而缓解在运种集成设施的正常启动期间对于高压蒸汽 蒸发器的蒸汽产生要求。能够理解，在低压蒸汽蒸发器中产生中压蒸汽降低了对于使高压 蒸汽降溫W提供中压蒸汽的需求，因此能够在启动期间更高效的利用蒸汽。
[0097] 与在低压蒸汽蒸发器中仅产生低压蒸汽相比，在低压蒸汽蒸发器中产生中压蒸汽 还有利于使得能够在启动期间更快地由高压汽轮机产生电力，因为能够在更短时间内获得 更多的高压蒸汽用于高压汽轮机(一个或多个）。
[0098] 通常，高压汽轮机明显小于中压汽轮机。因此，人们会期望一个或更多个高压汽轮 机是在启动期间第一批发电的汽轮机。与低压蒸汽蒸发器中仅产生低压蒸汽相比，在低压 蒸汽蒸发器中产生中压蒸汽还有利于使得能够在启动期间更快地由一个或更多个中压汽 轮机产生电力，因为一旦中压蒸汽开始被输入至热电联产设备中，能够在更短时间内获得 更多的中压蒸汽用于中压汽轮机(一个或多个）。
[0099] 该方法可包括在与热电联产设备集成的设施启动期间，将低压蒸汽蒸发器的控制 压力设定成足够高W产生中压蒸汽的压力，例如大约12己(g)。
[0100] 该方法可W包括，一旦能够获得足够的输入中压蒸汽来驱动至少一个中压汽轮 机，则将低压蒸汽蒸发器的控制压力降低至适于产生低压蒸汽的压力、例如4.5己(g)，并且 将输入中压蒸汽和由热回收蒸汽发生器产生的低压蒸汽给送至多级中压汽轮机。因而，该 方法可包括排出或冷凝来自低压蒸汽蒸发器的蒸汽，直至低压蒸汽蒸发器的压力已经减小 至低压蒸汽设定点压力，然后将低压蒸汽给送至中压汽轮机的低压级。由低压蒸汽蒸发器 产生的中压蒸汽可W被排出至与热电联产设备集成的设施的低压蒸汽集管中，例如与热电 联产设备集成的气制油费托控合成设备的低压蒸汽集管。有利地，W该方式，在中压蒸汽排 出期间不会损失冷凝水，而是回收到与热电联产设备集成的设施的低压蒸汽系统中。
[0101] 通常，将锅炉给送水或冷凝水累送至低压蒸汽蒸发器W调节低压蒸汽蒸发器的蒸 汽罐中的水位。因此，热电联产设备可W包括供给累，W将冷凝水(和/或锅炉给送水)累送 至低压蒸汽蒸发器。供给累可W具有变速驱动器，W使得供给累能够随着低压蒸汽蒸发器 中蒸汽产生的增加或减少、并且响应于低压蒸汽蒸发器中的压力改变而改变冷凝水或锅炉 给送水的流率，从而调节低压蒸汽蒸发器的罐中的水位。
[0102] 热回收蒸汽发生器通常包括至少一个经济器或冷凝水或锅炉给送水预热器，W预 热将被给送至高压蒸汽蒸发器和/或低压蒸汽蒸发器的冷凝水或锅炉给送水。
[0103] 经济器(一个或多个)通常接收来自中压汽轮机的冷凝器的冷凝水。通常，在稳态 运行期间，考虑到高压蒸汽和/或中压蒸汽被输入至热电联产设备中并且随后在热电联产 设备中冷凝，热电联产设备不需要锅炉给送水或冷凝水补充。
[0104] 与热电联产设备集成的设施可W是高压蒸汽和/或中压蒸汽的净产出者。相反，热 电联产设备通常是高压和/或中压蒸汽的净消耗者。
[0105] 热电联产设备可配置成通过驱动发电机的汽轮机来产生由热电联产设备产生的 全部电力的至少40%、优选至少50%、更优选地至少55%、最优选至少60%。因此，可W主要 地一一如果不是全部的话一一通过驱动一个或更多个发电机，并且/或者驱动其他旋转装 置、比如空气压缩机的一个或更多个所述气体膨胀式满轮来产生电力需求的差额。
[0106] 热电联产设备可W替代性地或额外配置成通过驱动发电机的汽轮机来产生电能， 被配置成通过直接蒸汽驱动器(例如通过汽轮机压缩机驱动器)来产生机械能。
[0107] 可选地，热电联产设备可配置成由一个或更多个发电机产生盈余电力，其盈余电 力可W被输出至第Ξ方用户。
【附图说明】
[0108] 现在将参照示意图和示例W示例的方式对本发明进行描述。
[0109] 在附图中，
[0110] 图1示出了根据本发明的热电联产设备；W及
[0111] 图2示出了在W下情况中对于在图1的热电联产设备的热回收蒸汽发生器中加热 的介质(蒸汽或冷凝水)而言的热回收（WMW为单位)与溫度变化（W°C为单位)的图表、W及 (热回收蒸汽发生器中管道燃烧器的下游)膨胀的热烟气一一热量从该膨胀热烟气被回收 至图1的热电联产设备的热回收蒸汽发生器中一一的溫度分布的图表，该情况为:在与热电 联产设备集成的费托控合成设备启动期间，根据本发明的方法对高压蒸汽过热器进行急 冷。
【具体实施方式】
[0112] 参照附图的图1，附图标记10总体上指示了根据本发明的热电联产设备。在图1中 所示的本发明的实施方式中，热电联产设备10与每天96000桶的气制油费托控合成设备或 设施(未示出)在蒸汽方面集成。
[0113] 费托控合成设施是常规的并且包括热交换重整器化ER)、鼓泡浆态费托控合成反 应器和产品后处理(work up)部段，该热交换重整器化ER)、例如化IdorTopSlSe:交换重整 器(商标名）形成合成气生成部段的一部分，在该合成气生成部段中，控给送流一一例如天 然气一一与氧气和蒸汽一起燃烧W重整气体，重整气通常处于大约9〇o°c至iiocrc，重整气 的冷却产生饱和高压蒸汽;该鼓泡浆态费托控合成反应器形成控合成部段的一部分，在该 控合成部段中产生一些（a slate of)控，反应器的冷却产生饱和中压蒸汽（所谓的FT蒸 汽）；该产品后处理部段用W将产生的运些控分离并提升品质，运些在附图中都未示出。为 了实现对基于标准蒸汽的动力系统设计的经济且有效的替代方案，选择全电气设计用于与 热电联产设备10集成的气制油的设施，借助于热电联产设备10中的工业燃气轮机和汽轮机 发电机使用联合循环(Bra^on&Rankine循环)技术。
[0114] 热电联产设备10包括呈燃烧室12形式的热烟气发生器、气体膨胀式满轮14W及机 械地联接至气体膨胀式满轮14的空气压缩机42,从而空气压缩机42被气体膨胀式满轮14驱 动。气体膨胀式满轮14设置成排气至总体上由附图标记16指示的热回收蒸汽发生器化RSG) 中。
[0115] 热回收蒸汽发生器16包括相对于热烟气的水平流动而言从其上游端至其下游端 W串联的方式设置的管道燃烧器18、上游高压蒸汽过热器20、下游高压蒸汽过热器22、上游 中压蒸汽过热器24、高压蒸汽蒸发器26、上游冷凝水预热器或经济器28、低压蒸汽过热器 30、下游中压蒸汽过热器32、冷凝水预热器或经济器34、低压蒸汽蒸发器36、下游冷凝水预 热器或经济器38和烟气烟画40, W将冷却的烟气排放至大气中，如箭头174所示。
[0116] 热电联产设备10还包括W驱动的方式连接至发电机46的高压汽轮机44、W驱动的 方式连接至发电机50的双级（dual stage)冷凝中压汽轮机48、空气冷凝器52、冷凝水罐54 和高压冷凝水闪蒸罐56。还设置有冷凝水累57、58、60和62。
[0117] 在图1中可W看到，下游高压蒸汽过热器22包括下游高压蒸汽过热器部段22.1和 上游高压蒸汽过热器部段22.2。因此，下游高压蒸汽过热器22包括两个单独的且不同的热 交换部段22.1、22.2，所述部段22.1、22.2各自包括一组热传递元件，比如盘管或管道。
[0118] 燃料管路100通向燃烧室12,而进气管路102通向空气压缩机42。管道燃烧器18还 设置有燃料管路106。
[0119] 来自高压蒸汽蒸发器26(事实上来自高压蒸汽蒸发器26的蒸汽罐）的高压蒸汽管 路108结合至高压蒸汽输入管路110。过热的高压蒸汽输出管路112从下游高压蒸汽过热器 22引出。高压汽轮机给送管路114从过热的高压蒸汽输出管路112分支出来，并且通向上游 高压蒸汽过热器20，然后从上游高压蒸汽过热器20引至高压汽轮机44。
[0120] 中压蒸汽输入管路116通向下游中压蒸汽过热器32。过热的中压蒸汽输出管路118 从下游中压蒸汽过热器32引出。中压汽轮机给送管路120从过热的中压蒸汽输出管路118分 支出来，并且通向上游中压蒸汽过热器24,并从上游中压蒸汽过热器24引至中压汽轮机48。 中压汽轮机给送管路120在上游中压蒸汽过热器24与中压汽轮机48之间被高压汽轮机排气 管路122接入。
[0121] 低压蒸汽管路124从低压蒸汽蒸发器36(事实上从低压蒸汽蒸发器36的蒸汽罐）引 至低压蒸汽过热器30并且从低压蒸汽过热器30引至中压汽轮机48的低压级。
[0122] 中压汽轮机排气管路126从中压汽轮机48引至空气冷凝器52。冷凝水管路128从空 气冷凝器52经由冷凝水累57通向冷凝水罐54并且从冷凝水罐54经由冷凝水累60通向经济 器38,并且进入低压蒸汽蒸发器36。冷凝水输出管路132也从冷凝水罐54经由冷凝水累58引 出。
[0123] 冷凝水管路130从低压蒸汽蒸发器36经由冷凝水累62通向经济器34,并且从经济 器34引至经济器28，然后进入高压蒸汽蒸发器26。
[0124] 低压蒸汽蒸发器36具有排放管路134,高压蒸汽蒸发器26具有排放管路136。排放 管路136通向高压冷凝水闪蒸罐56,从该高压冷凝水闪蒸罐56引出排放蒸汽输出管路138和 排放冷凝水输出管路140。
[0125] 低压蒸汽管路124在低压蒸汽过热器30之前设置有具有阀144的低压蒸汽排出管 路142,并且在低压蒸汽过热器30之后设置有具有阀148的低压蒸汽排出管路146。
[0126] 具有阀152的蒸汽输送管路150在低压蒸汽管路124(从低压蒸汽蒸发器36与低压 蒸汽过热器30之间）至中压蒸汽输入管路116之间延伸。类似地，具有阀156的蒸汽输送管路 154从过热的低压蒸汽管路124(从低压蒸汽过热器30与中压汽轮机48之间）引至过热的中 压蒸汽输出管路118。
[0127] 具有阀160的蒸汽输送管路158从高压蒸汽管路108引至中压蒸汽输入管路116。 [01%]具有阀164的急冷管路162在下游高压蒸汽过热器部段22.1与上游高压蒸汽过热 器部段22.2之间通向下游高压蒸汽过热器22。因此，急冷管路162将冷凝水作为急冷液供给 至高压蒸汽过热器部段22.2，而不供给至高压蒸汽过热器部段22.1。
[0129] 如图所示，热电联产设备10用于产生热量蒸汽的形式)和动力，W机械能或电 能的形式。由气体膨胀式满轮14驱动的空气压缩机42用于向燃烧室12提供处于大约12己 (g)的压缩空气。因此，在正常使用和稳态运行期间，通常由与热电联产设备10集成的费托 控合成设备提供的费托废气和富含甲烧的气体的混合物低位热值化HV)计大约715MW) 通过燃料管路100给送至燃烧室12，在该燃烧室12中混合物在存在通过空气压缩机42给送 的空气的情况下W大约11己（g)的压力和高溫(远超l〇〇〇°C)燃烧。热的燃烧气体通过气体 膨胀式满轮14膨胀至大致大气压力，其中，气体膨胀式满轮14进而驱动空气压缩机42通过 进气管路102吸入环境空气。在图1中所示的实施方式中，几乎3000吨/小时的空气被压缩至 大约12己（g)的压力并且给送至燃烧室12。尽管在图1中未示出，但是气体膨胀式满轮14也 W机械的方式联接至发电机，从而产生大约244MW的电能。
[0130] 来自气体膨胀式满轮14的热烟气W大约5〇rC的溫度离开气体膨胀式满轮14。
[0131] 管道燃烧器18用于进一步加热来自气体膨胀式满轮14的热烟气。管道燃烧器18使 富含甲烧的气体和通过燃料管路106供给的（大约6.5吨/小时)液体燃料的混合物燃烧。当 使用管道燃烧时，该管道燃烧使热烟气的溫度达到大约526Γ。
[0132] 对热电联产设备10的效率做出重要贡献的是高压蒸汽系统和中压蒸汽系统两者 的过热程度。通常，将热量转化为过热比用来产生蒸汽更高效。仅来自气体膨胀式满轮14的 热烟气的溫度没有高到足W实现期望的过热程度，例如在图示的实施方式中，对于过热的 高压蒸汽而言期望的过热程度是大约20(TC。因此，需要通过管道燃烧器18的补充燃烧来提 高热烟气的溫度，从而提供足够大的溫度驱动力W实现对于高压蒸汽的期望的过热程度。
[0133] 通过管道燃烧器18的补充燃烧还给出了 W下额外优点：在与热电联产设备10蒸汽 集成的气制油的费托控合成设备或设施的跳闽（trip)和异常状态期间，保持热电联产设备 10的基本负载。运是通过W下方式实现的：调制管道燃烧器18的燃烧能力，W便提高过热蒸 汽(高压和中压和/或低压蒸汽）的过热程度，或者W便当需要时通过使用本发明提供的急 冷设施产生更多蒸汽。管道燃烧器18还用作热电联产设备10中或与热电联产设备10集成的 所述控合成设施中可能存在的任何过剩的过程废气的汇总部。通过管道燃烧器18进行补充 燃烧的另一重要的特征是其提供了在气体膨胀式满轮14的跳闽期间热回收蒸汽发生器16 的有效性的提高。通过管道燃烧器18进行的补充燃烧在燃气轮机14的跳闽期间通过允许新 鲜空气的进气（图1中未示出）可保持热回收蒸汽发生器16运行，即热回收蒸汽发生器16可 因而作为独立燃烧式过热器运行。通常，在启动期间不需要通过管道燃烧器18进行补充燃 烧;通过管道燃烧器18的补充燃烧仅在正常运行期间实施。
[0134] 然后，如图2中所示(其反映了与热电联产设备10集成的费托控合成设备的启动期 间的情况），热烟气在热回收蒸汽发生器16中W-系列冷却步骤被冷却，直至其W大约122 °C的范围的溫度通过烟气烟画40排放至大气为止。在图2中，使用了与图1中所使用的相同 的附图标记来标识热回收蒸汽发生器16的热交换单元的运行。
[0135] 再次参照附图的图1，在本发明的内容中重要的是，大约400吨/小时的处于大约68 己（g)的压力的饱和高压蒸汽从费托控合成设施一一更具体地从费托控合成设施的重整器 的废热锅炉一一通过高压蒸汽输入管路110输入。管路110中输入的饱和高压蒸汽与由高压 蒸汽蒸发器26产生的经由高压蒸汽管路108的大约110吨/小时的饱和高压蒸汽结合。然后 所有结合在一起的饱和高压蒸汽在下游高压蒸汽过热器22中过热至超过40(TC、例如大约 425°C的溫度。然后，来自下游高压蒸汽过热器22的过热的高压蒸汽的一部分通过如W166 所示的注入冷凝水而减溫(attemperized)或部分地降溫(desuperheated)，并且W大约411 °C的溫度和大约67己（g)的压力输出。在图1中所示的实施方式中，通过高压蒸汽输出管路 112输出的蒸汽被给送至与该热电联产设备10集成的费托控合成设施的重整器。
[0136] 来自下游高压蒸汽过热器22的过热的高压蒸汽的另一部分如W168指示的通过冷 凝水被减溫或部分地降溫至大约419°C的溫度，并且在上游高压蒸汽过热器20中进一步过 热至大约500°C的溫度。然后，大约50吨/小时的处于66己（g)的高压蒸汽W500°C的溫度通 过高压汽轮机给送管路114给送至高压汽轮机44, W通过发电机46产生大约4.9MW的电。高 压汽轮机44是背压汽轮机，其中，汽轮机44的背压由通过中压汽轮机给送管路120被给送至 中压汽轮机48的中压蒸汽的压力来设定。因此，通过高压汽轮机排气管路122将处于大约10 己(g)的压力和大约3〇rC的溫度的背压中压蒸汽给送至中压汽轮机给送管路120。
[0137] 处于大约11己（g)的压力的饱和中压蒸汽通过中压蒸汽输入管路116输入至热电 联产设备10中。在图1中所示的实施方式中，通过对与该热电联产设备10集成的费托控合成 设施的费托控合成反应器进行冷却来产生饱和中压蒸汽。一般来说，输入大约1700吨/小时 的中压蒸汽。
[0138] 输入中压蒸汽、即所谓的费托或FT蒸汽，首先在下游中压蒸汽过热器32中过热至 大约244Γ的溫度。如果需要，或在与该热电联产设备10集成的费托控合成设施的启动期 间，来自下游中压蒸汽过热器32的过热的中压蒸汽可W通过中压蒸汽输出管路118被输出， 例如输出至与该热电联产设备10集成的费托控合成设施的产品后处理部段(如果需要的话 如W172所示的用冷凝水减溫）。然而，通常在正常运行期间，来自下游中压蒸汽过热器32的 所有过热的中压蒸汽在上游中压蒸汽过热器24中被进一步过热至大约328Γ的溫度，与管 路122中的高压汽轮机背压排气中压蒸汽混合，并且W大约327Γ的溫度给送至中压汽轮机 48，W通过发电机50产生大约325MW的电。
[0139] 上游高压蒸汽过热器20将热烟气的溫度从大约526°C降低至大约523°C，下游高压 蒸汽过热器22将热烟气的溫度从大约523°C降低至大约429°C，上游中压蒸汽过热器24将热 烟气的溫度从大约429°C降低至344°C，并且高压蒸汽蒸发器26进一步降低热烟气的溫度至 大约297°C。
[0140] 如上所述，中压汽轮机48是双级冷凝式汽轮机，接收中压蒸汽和低压蒸汽两者。来 自中压汽轮机48的排气蒸汽因此通过中压汽轮机排气管路126给送至空气冷凝器52,在空 气冷凝器52处通过使用环境空气作为冷却介质将蒸汽冷凝至大约0.14己(g)的压力和大约 52°C的溫度。通过空气冷凝器52提供大致1810吨/小时的冷凝水并且通过冷凝水累57和冷 凝水管路12則尋所述冷凝水累送至冷凝水罐54。通过冷凝水累58和冷凝水输出管路132从热 电联产设备10输出大致1580吨/小时的冷凝水。在图示的实施方式中，冷凝水被输出至与该 热电联产设备10集成的控合成设施的冷凝水系统。
[0141] 在正常运行期间，通过冷凝水累60和冷凝水管路128将大致229吨/小时的处于大 约6.5己（g)的压力的冷凝水累送至经济器38。在经济器38中，冷凝水溫度上升至大约151 °C，之后冷凝水被给送至W大约4.5己（g)的压力运行的低压蒸汽蒸发器36中。低压蒸汽蒸 发器36产生大约62吨/小时的处于大约45己（g)的压力的饱和低压蒸汽。该饱和低压蒸汽通 过低压蒸汽管路124移除并且在低压蒸汽过热器30中过热至大约25rC的溫度。然后，过热 低压蒸汽通过过热低压蒸汽管路124给送至双级中压汽轮机48的低压级。
[0142] 高压冷凝水累62将大约166吨/小时的处于大约70己（g)的压力的冷凝水通过冷凝 水管路130从低压蒸汽蒸发器36朝向高压蒸汽蒸发器26累送。该冷凝水首先在经济器34中 被加热至大约186°C的溫度，并且然后在经济器28中被加热至大约280°C的溫度。
[0143] 大致56吨/小时的溫度大约为186°C的冷凝水被取出W用作降溫或减溫水或者W 用作水急冷，如170所不。
[0144] 如W上阐述的，高压蒸汽蒸发器26产生大致110吨/小时的处于大约68己（g)的压 力的饱和高压蒸汽。高压蒸汽蒸发器26将热烟气溫度降低至大约297°C。之后，经济器28将 热烟气溫度降低至大约283°C，低压蒸汽过热器30将热烟气溫度降低至大约279°C，下游中 压蒸汽过热器32将热烟气溫度降低至大约212°C，经济器34将热烟气溫度降低至大约206 °C，低压蒸汽蒸发器36将热烟气溫度降低至大约168°C，并且经济器3則尋热烟气溫度进一步 降低至大约140°C，在烟画40中进行烟气的最后冷却，然后烟气被释放至大气。对在经济器 38中冷凝水的预热进行控制W保持烟画排气气体安全地处于计算出的酸和水的露点（dew point)W上，即通常在llOrW上。
[0145] W常规的方式，来自低压蒸汽蒸发器36的锅炉水即冷凝水(0.6吨/小时)可W通过 排放管路134被排放，并且来自高压蒸汽蒸发器26的锅炉水（即冷凝水）（大约1.1吨/小时） 可W通过排放管路136、高压冷凝水闪蒸罐56、排放蒸汽输出管路138和排放冷凝水管路140 被排放。
[0146] 如根据热电联产设备10的上述描述应明显的是，由通过气体膨胀式满轮14产生 的、W及在本发明的某些实施方案中由管道燃烧器18产生的膨胀的热烟气包含的大部分显 热在经济器28的上游被移除，即通过上游高压蒸汽过热器20、下游高压蒸汽过热器22、上游 中压蒸汽过热器24和高压蒸汽蒸发器26被移除。换句话说，热回收蒸汽发生器16的所有运 些部件或部段为热烟气提供了明显的热沉作用。显著地，该热沉作用的主要部分通过高压 蒸汽蒸发器26上游的输入高压蒸汽和输入中压蒸汽的过热来提供。能够理解，高压蒸汽(经 由高压蒸汽输入管路110)或中压蒸汽(经由中压蒸汽输入管路116)的输入中的任何中断有 可能导致热回收蒸汽发生器16中的严重问题，特别是在W下情况下：热电联产设备10在管 道燃烧的情况下W其设计能力运行、W便为其一个或更多个使用者提供基本负载的机械能 和电能产出。
[0147] 在与该热电联产设备10集成的气制油的费托控合成设施或设备启动期间，费托控 合成设施存在对电能和蒸汽的基本需求(即需要为费托控合成设施供给电能和蒸汽），并且 其因此理想的是尽可能快地W满设计能力运行热电联产设备10。然而，遗憾的是，在集成的 费托控合成设施启动期间，没有足够的高压蒸汽输入，特别是没有足够的来自集成的费托 控合成设施的中压蒸汽的输入W在高压蒸汽蒸发器26的上游接收其常规热载荷。运有可能 导致热回收蒸汽发生器16损坏W及/或者危及人员。例如，如果没有蒸汽或没有足够的蒸汽 提供至过热器20、22和24,那么上游高压蒸汽过热器20、或下游高压蒸汽过热器22、或上游 中压蒸汽过热器24的机械完整性可能有危险，从而导致热交换器零件或表面的过热。此外， 当过热器20、22和24没有从高压蒸汽蒸发器26上游的膨胀的热烟气移除足够的热量时，与 高压蒸汽蒸发器26中的锅炉给送水或冷凝水交换热量的烟气将处于比正常情况更高的溫 度、例如大致高于344Γ，从而导致高压蒸汽蒸发器26中产生更多的高压蒸汽。运会导致超 过高压蒸汽蒸发器26的液压限度并且可能导致高压蒸汽蒸发器26的损坏。由于超过高压蒸 汽蒸发器26的液压限度意味着进入高压蒸汽蒸发器26中的热通量大于正常情况，并且因此 在高压蒸汽蒸发器26中产生比高压蒸汽蒸发器26的设计产生量更多的高压蒸汽。能够理 解，运会导致高压蒸汽蒸发器26的机械损伤和/或热损伤从而会导致致命的失效。
[0148] 此外，当热电联产设备10和与该热电联产设备10集成的费托控设施各自W其自身 的设计能力正常运行、并且费托控合成设施中存在突然的过程异常、从而向热电联产设备 10输入高压蒸汽和/或输入中压蒸汽存在突然的下降时，存在损坏过热器20、22和24W及高 压蒸汽蒸发器26中的一者或更多者的风险。简而言之，在与该热电联产设备10集成的费托 控合成设施的启动期间、W及在与该热电联产设备10集成的费托控合成设施的过程异常期 间，由于在所述情况下可能没有足够质量流量的高压蒸汽和/或中压蒸汽输入至过热器20、 22和24,所W在热回收蒸汽发生器16的至少某些部分或区域中、特别是经济器28的上游需 要保护热回收蒸汽发生器16免受太高的烟气溫度影响。
[0149] 有利地，当由于输入至高压蒸汽过热器20、22的输入高压蒸汽的质量流减小、而导 致在气体膨胀式满轮14和管道燃烧器18的下游、高压蒸汽蒸发器26的上游没有从热烟气移 除足够的热量、W至于高压蒸汽过热器22的下游的热烟气的溫度上升至预定限度或预定限 度W上、从而威胁热回收蒸汽发生器16的机械完整性(并且特别是上游中压蒸汽过热器24 的机械完整性）、或者W至于可能超过高压蒸汽蒸发器26的液压限度时，通过W受控的方式 打开急冷管路122中的阀164而将急冷水注入上游高压蒸汽过热器部段22.2。急冷水的品位 足W使其能够用作锅炉给送水、即适于产生蒸汽的水，并且可W例如是来自热电联产设备 10的冷凝水，并且特别可W是在170处取出的减溫水的一部分。减溫水已经处于70己（g)的 压力并且可因此很容易被喷至将下游高压蒸汽过热器部段22.1连接至上游高压蒸汽过热 器部段22.2的流动管路中。
[0150] 将急冷水注入上游高压蒸汽过热器部段22.2中的目的是产生更多蒸汽并且从而 保持紧邻上游中压蒸汽过热器24的上游的热烟气的溫度低于上游中压蒸汽过热器24的机 械设计限度，并且确保足够的蒸汽流动通过上游高压蒸汽过热器部段22.2和上游高压蒸汽 过热器20，W保护运些热交换器避免溫度过高。重要的是，作为急冷水注入的冷凝水不仅用 于使高压蒸汽减溫，而且还用于产生大量额外的高压蒸汽，运是考虑到为了在从热烟气移 除热量不足的时期从热烟气移除大量的热量，W保护热交换设备(其形成热回收蒸汽发生 器16的部分)免于过高的溫度。
[0151] 如附图的图2中所示，当阀162打开并且急冷水被注入下游高压过热器部段22.1与 上游高压蒸汽过热器部段22.2之间时，由高压蒸汽蒸发器26产生的高压蒸汽连同所有可W 获得的输入高压蒸汽一起，仍然在下游高压蒸汽过热器部段22.1从285°C被过热至425°C， 之后过热的高压蒸汽被急冷至大约294°C、即降低至在高压蒸汽的饱和溫度W上大约10°C。 然后，过热的高压蒸汽在上游高压蒸汽过热器部段22.2中再次进一步过热至大约46(TC的 溫度。然后，过热的高压蒸汽减溫至大约419°C并且然后在上游高压蒸汽过热器20中再次加 热至介于480°C至大约550°C的范围中的溫度，如图2中所示。W此方式，在不需要气体膨胀 式满轮14停机或中断管道燃烧的情况下，为上游高压蒸汽过热器20设置了足够的蒸汽W避 免其干运转，保护下游高压蒸汽过热器22和上游中压蒸汽过热器24免受溫度过高的热烟气 影响，并且保护高压蒸汽蒸发器26免于液压过载。因此，在与该热电联产设备10集成的费托 控合成设施启动期间W及在集成的费托控合成设施中过程异常期间，设置用于上游高压蒸 汽过热器部段22.2的急冷设施能够在确保气体膨胀式满轮14的基本负载运行的同时保持 热回收蒸汽发生器16在其设计参数内。
[0152] 可多种方式控制将急冷水(冷凝水)注入上游高压蒸汽过热器部段22.2中的 过程。一种可能性是(通过使用阀164)改变急冷水的注入W控制从上游高压蒸汽过热器部 段22.2离开的高压蒸汽的离开溫度，通常将其控制至高于高压蒸汽的饱和溫度的设定溫 度。另一种可能性是调节急冷水的注入W控制上游中压蒸汽过热器24上游的热烟气溫度， 或控制从高压蒸汽过热器20离开的高压蒸汽的溫度。也可W使用运些控制策略的组合。
[0153] 能够理解，根据热电联产设备的热回收蒸汽发生器的特定构型，在高压蒸汽蒸发 器的下游也存在对于保护的类似需要。然而，其未通过图1中所示的热回收蒸汽发生器16示 出，但是应指出的是，根据本发明的位于高压蒸汽蒸发器的下游的急冷设施也可W用于保 护高压蒸汽蒸发器的下游的热交换设备。
[0154] 有利地并且不寻常地，热回收蒸汽发生器16包括位于高压蒸汽蒸发器26的上游位 置的上游中压蒸汽过热器24。上游中压蒸汽过热器24是除下游中压蒸汽过热器32之外的热 交换器。通过使用两个中压蒸汽过热器24、32-一一者在高压蒸汽蒸发器26的下游并且一 者在高压蒸汽蒸发器26的上游一一可W实现意想不到的优点。输入中压蒸汽在下游中压蒸 汽过热器32中被过热至不高于250°C的溫度，并且然后在上游中压蒸汽过热器24中被过热 至远高于250°C的溫度。相对于常规的热电联产设备而言，由于上游中压蒸汽过热器32的存 在，中压蒸汽能达到更高的过热溫度，运增加了中压蒸汽对能量产出的贡献。然而，能够理 解，由于该结构，由热电联产设备10能量产出与常规的热电联产设备相比更容易遭受输入 中压蒸汽的损失。然而，通过将所有获得的过热高压蒸汽（即不需要用于输出目的的过热高 压蒸汽）给送至高压汽轮机44,至少在一定程度上缓解了该潜在的问题。有利地，与W0 2007/009951中教示的方法相比，热电联产设备10不需要昂贵的热交换器来使中压蒸汽通 过与过热高压蒸汽热交换而过热。
[0155] 通过使用管道燃烧器18来产生过热度更高的高压气体、可能结合高压蒸汽过热器 部段22.2的急冷W提供过热度更高的高压蒸汽、然后使其中一些高压蒸汽降压W提供中压 蒸汽，也能够在一定程度上缓解输入中压蒸汽减少对于能量产出造成的不利效果。
[0156] 分别在高压蒸汽蒸发器26的上游和下游设置的中压蒸汽蒸发器24、32降低了（通 过高压蒸汽蒸发器26)产生高压蒸汽的能力，W换取提高中压蒸汽品位(即中压蒸汽的更高 的过热溫度）。例如，通过使用所描述的热电联产设备10的布置，中压蒸汽品位可W从大约 0.172MW/吨提高至大约0.212MW/吨。在热电联产设备10图示并且在W下更详细的描述的示 例中，在设置两个中压蒸汽过热器24、32的情况下，与在高压蒸汽蒸发器的上游不使用中压 蒸汽过热器的热电联产设备相比，高压过热蒸汽产生的电力减少大约76%，然而总电力产 出增加大约4.7%。该布置的其他益处包括:高压蒸汽产生能力减小大约54.6%，运意味着 高压蒸汽产生设备比如高压蒸汽蒸发器26、高压冷凝水或锅炉给送水累、W及高压蒸汽过 热器20和22的成本更低；W及与经济器和过热器相关联的热传递面积减小大约5%。该比较 是基于最小接近溫度(minimum a卵roach temperature)为15°C进行的。能够理解，如果该 比较基于最大中压汽轮机排气湿度、例如按重量计12%的中压汽轮机排气湿度而不是冷凝 器的最小接近溫度，本发明的优点将更大。
[0157] 在热回收蒸汽发生器16中使用低压蒸汽蒸发器36是不常见的。尽管，在热电联产 设备10处于正常运行状态的稳态运行期间，低压蒸汽蒸发器36产生处于大约4.5己（g)的低 压蒸汽，但是低压蒸汽蒸发器36被设计成产生W下压力范围的蒸汽:该压力范围与热电联 产设备10中的低压蒸汽的压力范围和中压蒸汽的压力范围两者都交叠。因此，当没有中压 蒸汽或没有足够的中压蒸汽通过中压蒸汽输入管路116输入热电联产设备10中时，例如在 与该热电联产设备10集成的费托控合成设施启动期间，低压蒸汽蒸发器36设定成产生压力 大约为11.5己（g)的中压蒸汽。该中压蒸汽中的至少一些中压蒸汽可W通过蒸汽输送管路 150和阀152被给送至下游中压蒸汽过热器32。W此方式，即便当没有中压蒸汽或没有足够 的中压蒸汽输入时，下游中压蒸汽过热器32W及更重要地、上游中压蒸汽过热器24可W通 过中压蒸汽被湿润。
[0158] 在图2中，示出了下述情况:其中来自低压蒸汽蒸发器36的中压蒸汽被给送至低压 蒸汽过热器30(该低压蒸汽过热器30当前用作中压蒸汽过热器），但是来自低压蒸汽过热器 30的几乎全部过热的中压蒸汽随后经由管路154和阀156通过中压蒸汽输出管路118被输 出，使得低压蒸汽过热器30提供对于膨胀的热烟气的热沉作用，但是中压蒸汽过热器24、32 仅接收足W湿润中压蒸汽过热器24、32的中压蒸汽(通过输送管路150和阀152)，并且为膨 胀的热烟气提供有效的热沉作用。为此，中压蒸汽过热器24、32就未出现在图2中。W此方 式，例如在与该热电联产设备10集成的费托控合成设施启动期间，即使没有中压蒸汽或没 有足够的中压蒸汽被从集成的费托控合成设施输入的情况下，热回收蒸汽发生器16中的中 压蒸汽过热器和低压蒸汽过热器两者都可W被蒸汽湿润。
[0159] 能够理解，在与热电联产设备10集成的费托控合成设施启动期间，将没有足够的 中压蒸汽被输入热电联产设备10中，用W在中压蒸汽过热器24、32中过热或经由管路118输 出。因此，与经由高压蒸汽蒸发器26产生高压蒸汽并行地，要求低压蒸汽蒸发器36产生中压 蒸汽。如W上指出的，由低压蒸汽蒸发器36产生的中压蒸汽在低压蒸汽过热器30中过热，然 后经由管路118被输出，如产生的过热的高压蒸汽一样(经由管路112)。能够理解，尽管存在 超过低压蒸汽蒸发器36的液压限度的风险，但是其不如与高压蒸汽蒸发器26相关的风险那 么严重，因为大量的热量被高压蒸汽蒸发器26、高压蒸汽过热器20、22和经济器28回收了。 然而，如果还需要解决超过低压蒸汽蒸发器36的液压限度的风险，那么可W如W上指出的 使用高压蒸汽蒸发器26的下游的急冷设施。急冷设施可W例如形成低压蒸汽过热器30的一 部分。
[0160] 基于过热的中压蒸汽需求（由阀156设定），通过调节阀144控制低压蒸汽蒸发器36 的蒸汽罐压力来维持中压蒸汽压力，即当对过热的中压蒸汽的需求减少时阀144打开，并且 当对过热的中压蒸汽的需求增加时阀144关闭。能够理解，此时，中压汽轮机48是静止的并 且通常通过阀等（未示出）与低压蒸汽管路124隔离开。产生的中压蒸汽的一部分(通过阀 152和管路150)被给送至过热器32、24W在启动期间保持盘管湿润。替代性地，中压蒸汽过 热器32、24可W干燥着，然而运将要求在运些盘管的设计中包含特殊的机械设计考虑，从而 增加了成本。
[0161] 一旦能够获得额外的中压蒸汽W产生电能(经由中压汽轮机48和发电机50)之后， 就需要将低压蒸汽蒸发器36中的产生中压蒸汽转变为产生低压蒸汽，之后产生的低压蒸汽 被注入中压汽轮机48的低压级。在中压汽轮机48需要低压蒸汽的时刻，阀156关闭并且阀 144将蒸汽罐压力调节降至低压蒸汽压力。一旦低压蒸汽蒸发器366中产生处于低压蒸汽压 力的蒸汽，则中压汽轮机48准备好接收经由管路124注入的低压蒸汽。向中压汽轮机48要求 的电力配置成使得所有产生的低压蒸汽都被消耗用于产生电力，因此使得阀144能够最终 被关闭。可选地，如果需要低压蒸汽用于一般加热、蒸汽伴热W及其他的低压蒸汽动力系统 用途，那么可W经由低压蒸汽排出管路146和阀148提供所述低压蒸汽。
[0162] 有利地，热电联产设备10还配置成使高压蒸汽降压W提供中压蒸汽。其将有助于 满足与该热电联产设备10集成的费托控合成设施在其启动期间一一此时费托控合成设施 通常净消耗中压蒸汽一一的中压蒸汽需求。通过使用蒸汽输送管路158和阀160,由高压蒸 汽蒸发器26产生的高压蒸汽可因此被降低至中压蒸汽的压力。有利地，在与该热电联产设 备10集成的费托控合成设施的启动期间在低压蒸汽蒸发器36中产生的中压蒸汽在一定程 度上缓和了在费托控合成设施的启动期间对于高压蒸汽蒸发器26的蒸汽产生要求，因为使 高压蒸汽降压来满足集成的费托控合成设施或设备的中压蒸汽启动要求所需要的高压蒸 汽减少。
[0163] 在低压蒸汽蒸发器36中产生中压蒸汽的另一优点在热电联产设备10启动期间体 现出来。与仅在低压蒸汽蒸发器36中产生低压蒸汽的情况相比，在热电联产设备10启动期 间在低压蒸汽蒸发器36中产生中压蒸汽使得能够更快地由高压汽轮机44和发电机46发电， 因为在更短时间内能够获得更多的高压蒸汽用于高压汽轮机44。换句话说，随着降至中压 蒸汽的压力W用于给送至中压蒸汽系统（即给送至中压蒸汽输入管路116中）所需要的高压 蒸汽减少，在更短的时间内能够获得更多的高压蒸汽用于高压汽轮机44。
[0164] 在图1中所示的实施方式中，高压汽轮机44的发电能力比中压汽轮机48的发电能 力小大约六十六倍。因此，在热电联产设备10启动期间，高压汽轮机44将是第一个发电的汽 轮机。
[0165] 有些时候与热电联产设备10集成的费托控合成设施与热电联产设备10会被同时 启动。有利地，在同时启动热电联产设备10和与热电联产设备10集成的费托控合成设施期 间，与低压蒸汽蒸发器36仅产生低压蒸汽的情况相比，在低压蒸汽蒸发器36中产生中压蒸 汽使得能够更快地发生额外地由中压汽轮机48发电，运是因为一旦来自与该热电联产设备 10集成的费托控合成设施的中压蒸汽开始通过中压蒸汽输入管路116被输入热电联产设备 10,能够更快地获得更多的中压蒸汽用于中压蒸汽轮48。
[0166] 自然地，如W上指示的，一旦从与热电联产设备10集成的费托控合成设施输入、W 及通过低压蒸汽蒸发器36产生了足够的中压蒸汽，W驱动中压汽轮机48,则需要开始降低 低压蒸汽蒸发器36的控制压力，使得最终低压蒸汽蒸发器36仅产生低压蒸汽。通常，如W上 指出的，运将需要从低压蒸汽蒸发器36排出蒸汽直至低压蒸汽蒸发器36的压力已经降低至 低压蒸汽设定点压力（例如4.5己（g))为止。在该过渡期间，由低压蒸汽蒸发器36产生的过 量的中压蒸汽可W通过使用低压蒸汽排出管路142和阀144而排出。优选地，过量的中压蒸 汽排出至与该热电联产设备10集成的费托控合成设施的低压蒸汽集管(未示出）中。运样做 确保了在过量的中压蒸汽排出期间冷凝水不会损失，而是回收到与热电联产设备10集成的 费托控合成设施的低压蒸汽系统中。
[0167] 冷凝水累60具有变速驱动装置，W允许冷凝水累60随着低压蒸汽蒸发器36中产生 蒸汽的增加或减少来改变冷凝水通过冷凝水管路128的流率，并且对低压蒸汽蒸发器36中 的压力变化做出反应，由此调节低压蒸汽蒸发器36的蒸汽罐中的水位。
[0168] W下对照示例中示出了当与常规气制油费托控合成设施集成时，热电联产设备10 的能量效率。
[0169]
[0170] ?-种情况下，控合成设备将天然气转化为30 000桶/天（"bpcT)的液控产品， 并且使用US 6,673,845的工艺产生额外的150MW电能。
[0171] 燃料气(其可W是来自控合成反应器的未转化的气体和轻质控、天然气、炼厂气或 其任意组合)在气体膨胀式满轮中燃烧并且产生电能。离开满轮机的热烟气被用于一系列 的热交换器中W产生过热的高压（7000k化(a))蒸汽。FT蒸汽、即来自费托控合成反应器的 饱和中压蒸汽也通过使用来自烟气的废热而被过热。过热的高压蒸汽通向双级汽轮机。在 第一级中，高压蒸汽膨胀W匹配过热的FT蒸汽（中压蒸汽)的压力。然后，FT蒸汽（中压蒸汽） 与膨胀后的蒸汽一起注入汽轮机的第二级。能够获得350吨/小时的FT蒸汽用于发电。
[0172] 热电联产设备10中发电的总效率，包括通过汽轮机产生的电力，通过W下等式确 定：
[0173] 产生的总电力(MW)/消耗的燃料气总能耗(MW) = ((由燃气轮机膨胀器和汽轮机产 生的电力)-由空气压缩机消耗的电力)/燃料气能耗
[0174] 当包括汽轮机时，计算出US 6,673,845的工艺的效率为61.0%。换句话说，产生 150MW的电力仅需要246MW的燃料气。根据US 6，673，845，当不考虑汽轮机时，该工艺计算出 效率仅32%，即为了产生150MW的电能需要469MW的燃料气。
[0175] 在第二种情况下，控合成设备将天然气转化成30 OOObpd(桶/天）的液控产品，并 且通过使用具有与根据本发明的热电联产设备10相同特征的热电联产设备来产生额外的 183丽的电能。
[0176] 根据本发明的热电联产设备当与常规的气制油费托控设施集成时，计算出效率为 67.6%。换句话说，产生183丽的电能仅需要270丽的燃料气。
[0177] 此外，使用两个中压蒸汽过热器一一一个在高压蒸汽蒸发器的上游，一个在高压 蒸汽蒸发器的下游一一与US 6,673,845教示的单个中压蒸汽过热器位于高压蒸汽蒸发器 的下游的情况相比，计算出获得了总电能输出增加4.7%，其等同于热电联产设备的热效率 提高1.5%。
[0178] 在与US 6,673,845对比确定本发明的定量的提高量时，保持送至热电联产设备10 的燃料(feed)和蒸汽质量W及热电联产设备10的总燃料消耗恒定。由于引入了上游中压过 热器24,使得与如US6,673,845中那样仅包括一个中压蒸汽过热器(例如下游中压蒸汽过热 器32)的情况下相比，能够实现更高程度的中压过热。
[0179] 该改进是基于W下计算出的：如果能够获得更高的中压蒸汽过热程度，则能够实 现空气冷凝器52中的较低的冷凝溫度，承受最大允许的汽轮机排气湿度。假定其限度是按 重量计12%。
[0180] 在仅包括下游中压蒸汽过热器32、即与US 6,673,845中相似的构型的情况下，空 气冷凝器52能够使中压汽轮机排出蒸汽126在超过湿度限度之前冷凝至低至48°C的溫度。
[0181] 在根据本发明的包括上游中压蒸汽过热器24和下游中压蒸汽过热器32的情况下， 由于可达到较高程度的中压蒸汽过热，因此在空气冷凝器52中可W实现更低的冷凝溫度， 并且因此对于相同燃料和蒸汽输入而言增加了电力输出。在双中压过热器的情况下，已确 定4(TC的最小冷凝溫度是切实可行的，并且产生按重量计大约10%的汽轮机废气湿度。能 够理解，如果使用水冷式冷凝器，那么可W增加废气的湿度，因此使得能够产生更多电力。
【主权项】
1. 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汽以确 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然后输 出的输入中压蒸汽满足对于输出中压蒸汽的任何需求时，并且/或者当不再需要输出中压 蒸汽时，并且/或者当输入中压蒸汽至少在一定程度上满足了所述热电联产设备中对于中 压蒸汽的需求时，将所述低压蒸汽蒸发器的运行压力降至在2巴（g)与8巴（g)之间的范围中 的压力，从而产生低压蒸汽。9. 一种热电联产设备(CHP设备），包括： 热烟气发生器，所述热烟气发生器产生热烟气； 热回收蒸汽发生器(HRSG)，所述热回收蒸汽发生器位于所述热烟气发生器的下游以通 过一系列步骤对热烟气进行冷却从而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，用以通过从所述热烟气回收的热量 来产生高压蒸汽； 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，用以 通过从所述热烟气回收的热量至少使来自所述高压蒸汽蒸发器的高压蒸汽过热；以及 位于所述高压蒸汽蒸发器的上游的至少一个中压蒸汽过热器，用以通过从所述热烟气 回收的热量使中压蒸汽过热。10. 根据权利要求9所述的热电联产设备，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。11. 根据权利要求9或权利要求10所述的热电联产设备，其中，所述热电联产设备配置 成接收供给至所述中压蒸汽过热器的输入中压蒸汽。12. 根据权利要求9至11中的任一项所述的热电联产设备，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。13. 根据权利要求12所述的热电联产设备，所述热电联产设备配置成将所述输入中压 蒸汽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，并且将来自位于所述高压 蒸汽蒸发器的下游的中压蒸汽过热器的蒸汽的至少一部分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。14. 根据权利要求12或权利要求13所述的热电联产设备，所述热电联产设备配置成从 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所述中压 蒸汽过热器的过热的中压蒸汽被给送至所述中压汽轮机。15. 根据权利要求9至14中的任一项所述的热电联产设备，所述热电联产设备包括与所 述高压蒸汽过热器并且与锅炉给送水或冷凝水的供给源流动连通的急冷设施，所述急冷设 施配置成通过将锅炉给送水或冷凝水注入所述高压蒸汽过热器内的高压蒸汽或被给送至 高压蒸汽过热器的高压蒸汽中而使所述高压蒸汽急冷，以在所述高压蒸汽过热器中产生高 压蒸汽，由此使从所述热烟气移除的热量增加，并且因此降低位于所述高压蒸汽过热器的 下游的热烟气的温度。16.根据权利要求9至15中的任一项所述的热电联产设备，所述热电联产设备包括位于 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，所述低压蒸汽蒸 发器被设计成产生至少覆盖从2巴（g)至18巴（g)的压力范围的蒸汽，并且所述低压蒸汽蒸 发器设置有控制系统，所述控制系统能够选择性地设定成对所述低压蒸汽蒸发器的压力进 行控制，使得所述低压蒸汽蒸发器产生从2巴（g)至18巴（g)的所述压力范围内的低压蒸汽 或者中压蒸汽。
【文档编号】F22G5/12GK105980773SQ201480066949
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年10月31日
【发明人】弗兰科·加斯帕里尼, 伊尼达·帕帕, 科尔内·韦尔格莫埃德
【申请人】沙索技术有限公司