带有热联合的燃煤氧气设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及联合C02捕获和蒸汽/水功率循环的燃煤氧气设备的热布置。
【背景技术】
[0002]如今煤贡献了世界上的很大比例的电力产生，并且被期望在可预见的将来维持其支配份额。但是，显著的环境压力已经导致排放降低系统的发展来满足日益增长的环境需求。作为结果，设备设计必须满足在降低的C02、S02、NOx排放水平下的高效率操作的对立要求。
[0003]这些发展出现的尤其有利的设备布置是带有C02捕获的氧气燃烧蒸汽设备。不操作空气燃烧系统，本系统使用通常在空气分离单元中产生的氧气以用于初级燃料的燃烧。氧气燃烧过程产生具有作为其主要组分的C02、水以及02的废气，其中，按体积C02浓度典型地大于大约70%。C02的高浓度允许在气体处理单元中的相对简单的C02捕获。
[0004]氧气燃烧捕获设备的典型的布置包括数个预C02取出净化步骤。这些可包括:用于移除颗粒物质的静电除尘器；用于移除硫的废气脱硫器；以及用于水移除的废气冷凝器。出于热效率的原因，可此外将废气热回收系统定位在静电除尘器和废气脱硫器之间。
[0005]在图1中显示了高效率氧气燃烧蒸汽设备的典型的水蒸汽循环的实例。设备包括由来自锅炉42的蒸汽供应的再加热蒸汽涡轮(HP、IP、LP)的三重压力系列。来自最后的低压蒸汽涡轮LP的废汽在精处理4之前在冷凝器2中冷凝，并在闭环中在返回至锅炉42之前被接连地栗压3穿过一系列的低压加热器6、7、8、9、31、供应水箱36以及高压加热器32。用于低压和高压加热器的热源典型地为从低压/中压以及高压蒸汽涡轮取出的蒸汽。
[0006]由于在确保最高效率循环中的大益处，存在对下列的持续需求:发现更好地在蒸汽功率设备内联合氧气燃烧捕获系统的散热设备的方式。这需要带有设备循环的捕获系统的散热器的最优化，来确保不浪费能量。尤其是，这需要如下考虑:如何将空气分离单元、废气热回收系统、废气冷凝器以及气体处理单元联合入蒸汽循环。
【发明内容】
[0007]提供一种带有氧气供应系统和废气C02捕获系统的燃煤氧气锅炉和蒸汽循环功率设备方案，其联合系统的主要热产生源，以便提供灵活的设备操作和改善的整体设备热效率。
[0008]本公开基于提供如下解决方案的一般观点:如何将空气分离单元、废气热回收系统、废气冷凝器以及气体处理单元的热源联合入蒸汽设备冷凝物系统。
[0009]在一方面中，燃煤氧气锅炉功率设备包括水/蒸汽功率循环、冷凝物系统、燃烧系统以及C02捕获系统。
[0010]冷凝物系统包括:栗，其用于加压冷凝物；在栗下游的多个系列低压加热器，其布置在流系列中，从一开始标号并且延伸至二、三、四等；以及至少一个平行的低压加热器，其布置成流体地平行于系列低压加热器中的至少一个。燃烧系统具有空气分离单元，其用于产生富氧流，其中空气分离单元具有空气分离单元换热器，其带有空气分离单元换热器冷凝物管线，该管线连接至冷凝物系统，使得空气分离单元换热器流体地平行于系列低压加热器中的至少两个。
[0011]燃烧系统包括蒸汽锅炉，其用于利用具有废气流的富氧流使煤燃烧。
[0012]C02捕获系统构造且布置为从废气流移除C02，并且具有废气热回收系统、废气冷凝器以及气体处理单元。这些系统和单元中的每一个可单独地且分离地通过冷凝物管线而热联合入冷凝物系统，该冷凝物管线连接至冷凝物系统换热器或直接连接至冷凝物系统。
[0013]在一方面中，废气热回收系统具有废气热回收系统换热器和废气热回收系统热流体管线，该管线连接至废气热回收系统换热器和至少一个平行的低压加热器，以便形成分离的热流体系统回路，该回路借助于至少一个平行的低压加热器将废气热回收系统热连接至冷凝物系统。
[0014]在另一方面中，气体处理单元具有带有热流体管线的换热器，该管线形成分离的热流体系统回路的部分。
[0015]在另一方面中，零低压加热器定位于在系列的低压加热器和至少一个平行的加热器上游的冷凝物中。在一方面中，废气冷凝器在零低压加热器的任一侧直接连接至冷凝物系统。
[0016]本发明的又一目的在于，克服或至少改良现有技术的缺点和不足或提供有益的备选项。
[0017]本公开的其它的特征和优点从结合附图进行的下列描述将变得显而易见，附图借助于实例示出了本发明的示范实施例。
【附图说明】
[0018]借助于实例，在下文中参照附图而更加充分地描述了本公开的实施例，其中:
图1是现有技术燃煤氧气锅炉功率设备的示意图；
图2是燃煤氧气锅炉功率设备的示范实施例的示意图；
图3是燃煤氧气锅炉功率设备的另一示范实施例的示意图；
图4是燃煤氧气锅炉功率设备的另一示范实施例的示意图，在其中，仅仅废气热回收系统和气体处理系统热联合入冷凝物系统；以及
图5是燃煤氧气锅炉功率设备的另一示范实施例的示意图，其显示了空气分离单元和带有零低压加热器的废气冷凝器的联合。
[0019]附图标记:
I冷凝器取出栗第一级 2冷凝器 3栗
5空气分离单元换热器冷凝物管线 4冷凝物精处理设备 6系列低压加热器#0 7系列低压加热器#1 8系列低压加热器#2 9系列低压加热器#3
10高压加热器
11空气分离单元换热器
14废气冷凝器冷凝物管线
15旁通阀
16废气冷凝器
22平行低压加热器
30气体处理单元热流体管线
31系列低压加热器#4
32控制阀
33气体处理单元换热器 36供应水箱
38控制阀
39废气热回收系统热流体管线
40废气热回收系统换热器
41备用冷却器
42锅炉 44控制阀
HP高压蒸汽涡轮 IP中压蒸汽涡轮 LP 低压蒸汽涡轮。
【具体实施方式】
[0020]现在参照附图描述本公开的示范实施例，其中，遍及附图相同的标号用来意指相同的元件。在下列描述中，出于说明的目的，提出许多具体细节来提供本公开的透彻理解。但是，本公开可不在这些具体细节下实践，并且不限于在本文中公开的示范实施例。
[0021]如在图2和图3中所显示的，燃煤氧气锅炉功率设备的示范实施例包括:带有冷凝物系统的水/蒸汽功率循环，燃烧系统，以及用于从废气流移除C02的C02捕获系统，该废气流在燃烧系统中产生。
[0022]冷凝物系统包括用于冷凝蒸汽的冷凝器2。一旦冷凝，那么通过栗3将冷凝物加压，然后在进入供应水箱36之前供应穿过多个低压加热器7、8、9、22、31。多个低压加热器7、8、9、31布置成系列，来形成系列的低压加热器7、8、9、31。平行的低压加热器22平行于系列的低压加热器7、8、9、31中的至少一个。平行的低压加热器22可包括多于一个平行的低压加热器22，并且还可布置为，使得其平行于系列的低压加热器7、8、9、31中的多于一个。在图2中显示的示范实施例中，平行的低压加热器22布置为平行于第一两个上游系列低压加热器7、8。
[0023]在示范实施例中，燃烧系统包括空气分离单元，其用于产生富氧流。空气分离单元包括空气分离单元换热器11，其借助于空气分离单元换热器冷凝物管线5热联合入冷凝物系统。富氧流被进一步供应入燃煤氧气锅炉，其中，煤的燃烧产生废气流。
[0024]C02捕获系统构造为在数个处理步骤中从废气移除C02，该处理步骤可包括废气热回收系统、废气冷凝器以及气体处理单元。如在图2中所显示的，在示范实施例中，这些系统包括换热器。
[0025]在图2中显示的示范实施例中，废气热回收换热器40和气体处理单元换热器33共享热流体回路，该回路包括气体处理单元热流体管线30和废气热回收系统热流体管线39。热流体循环通过连接至至少一个平行的低压加热器22而热联合入冷凝物系统。可选地，如在图2中所显示的，热流体循环可包括备用冷却器41，其优选地在至少一个平行的低压加热器22的下游的废气热回收系统热流体管线39中。该备用冷却器41具有如下优点:增加系统灵活性；和向热流体循环提供附加的冷却能力，因而为废气热回收系统热流体管线39和废气热回收系统换热器40提供热保护。
[0026]在图2中显示的又一示范实施例中，废气冷凝器换热器冷凝物管线14具有:第一端部，其连接至在冷凝物栗3和第一系列低压加热器7之间的冷凝物系统；和第二端部，其连接至在第一端部冷凝物系统连接点和第一系列低压加热器7之间的冷凝物系统。在示范实施例中，冷凝物系统包括旁通阀15，其用于旁通废气冷凝器换热器冷凝物管线14。旁通阀15定位在废气冷凝器换热器冷凝物管线14的第一端部和废气冷凝器换热器冷凝物管线14的第二端部之间。在这种布置中，在旁通阀15打开时，冷凝物优先地流动穿过在废气冷凝器换热器冷凝物管线14的第一和第二端部之间的冷凝物管线，而不是穿过废气冷凝器换热器。为了有助于旁通流，可将附加阀(未显示)定位在废气冷凝器换热器冷凝物管线14中，其中，附加阀在旁通阀15打开来开始旁通时关闭，并且在旁通阀关闭来将所有的冷凝物流引导至废气冷凝器换热器时打开，以便在废气冷凝器被隔离以用于例如维护或非捕获操作时允许设备操作。在备选的示范实施例中，旁通阀部分地打开，来控制流动穿过废气冷凝器换热器16的冷凝物的比率，并且同时旁通废气冷凝器换热器16。
[0027]在图2中显示的又一示范实施例中，气体处理单元热流体管线30具有:第一端部，其连接至在废气热回收系统换热器40上游的废气热回收系统热流体管线39 ;和第二端部，其连接至在废气热回收系统换热器40下游的废气热回收系统热流体管线39。
[0028]在示范实施例中，气体处理单元热流体管线30包括控制阀32，其适于调整穿过气体处理单元换热器33的冷凝物流。
[0029]在示范实施例中，废气热回收系统热流体管线39包括控制阀44，其在气体处理单元热流体管线30的第一端部下游并且在气体处理单元热流体管线30的第二端部上游，其中，控制阀44适于调整穿过废气热回收系统换热