带有热联合的燃煤氧气设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及带有联合的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，并在闭合回路中在返回至锅炉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热循环。
【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]一方面提供了一种燃煤氧气锅炉功率设备，其具有燃烧系统、C02捕获系统以及蒸汽功率设备。燃烧系统包括空气分离单元，其用于从空气移除N2来产生氧气流，具有作为用于氧气流产生的压缩空气流的部分的空气分离单元换热器，而蒸汽锅炉适于使用氧气流焚烧煤，来产生富C02废气流。
[0009]C02捕获系统构造且布置为从废气流移除C02。
[0010]蒸汽功率设备具有冷凝物系统，其包括:冷凝器，用于冷凝蒸汽；多个低压加热器，其连续地布置，并且构造且布置成从冷凝器接收冷凝物。供应水箱构造且布置为从系列低压加热器接收冷凝物。
[0011]在该布置中，空气分离单元换热器热且流体地连接至冷凝物系统，以便流体地平行于至少一个系列低压加热器，并且流体地平行于系列低压加热器中的少于总数至少一个。该布置提供用于热源向C02捕获系统的热联合的基础，该C02捕获系统包括:空气分离单元、废气热回收、废气冷凝器和/或气体处理单元，以便在氧气模式下在低达40%的部分负载(在空气模式下，高达75%的负载)下操作设备，并且在备用模式下，带有数个热回收系统中的一个的阻碍。
[0012]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。
[0013]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】
[0014]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是现有技术的专利的流程图；以及
图2至图13是显示了在燃煤氧气锅炉设备中的不同的C02捕获系统热联合方案的联合的示范实施例的流程图，该联合方案适于补充空气分离单元向氧气锅炉设备的冷凝物系统中的热联合。
[0015]附图标记:
I冷凝器取出栗第一级 2冷凝器
3冷凝器取出栗第二级 4冷凝物精处理设备 5空气分离单元换热器冷凝物管线 6低压加热器#1 7低压加热器#2 8低压加热器#3 9低压加热器#4 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
19 废气热回收系统换热器冷凝物管线
22废气热回收系统换热器
23流体管线
24阀
25流体管线
26阀
29阀 30气体处理单元换热器冷凝物管线
31低压加热器#5
32高压加热器
33气体处理单元换热器 36 供应水箱
38 控制阀 40 废气热回收系统 42 锅炉
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】
[0016]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。
[0017]在图2至图13中显示的示范实施例应用至具有氧气焚烧锅炉42的氧气燃烧设备，该氧气焚烧锅炉42带有:联合的C02捕获系统，其用于精处理从锅炉放出的废气并且在气体处理单元中从该废气分离C02 ;蒸汽/水兰金循环，其构造为产生电功率。蒸汽/水循环包括冷凝器取出栗布置，其具有:第一级1，其连接至冷凝器2出口 ；和第二级3，其定位在冷凝器精处理设备4的出口处。该布置定位在由连续地布置的低压加热器6、7、8、9、31组成的冷凝物加热系的上游。来自低压加热器6、7、8、9、31的经加热的冷凝物被供应入供应水箱36。
[0018]氧气燃烧设备还包括空气分离单元，其用于从空气移除氮，来产生将供应至锅炉42的富氧流。来自空气分离单元的热能有利地在空气分离单元换热器11中通过加热从冷凝物系统取出的冷凝物而移除，以便旁通低压加热器6、7、8、9、31中的至少一个，使得空气分离单元换热器11流体地平行于低压加热器中的少于总数至少一个。
[0019]在图2中显示的又一示范实施例中，氧气燃烧设备包括至少五个系列低压加热器6、7、8、9、31，其布置在冷凝物流系列中，并且空气分离单元在第一个系列低压加热器6的上游的点处，并且在第三个系列低压加热器8和第四个系列低压加热器9之间的点处，流体地连接至冷凝物系统。以这种方式，行进穿过空气分离单元换热器11的冷凝物旁通其中三个系列低压加热器6、7、8。
[0020]在图3中显示的又一备选示范实施例中，氧气燃烧设备包括至少五个系列低压加热器6、7、8、9、31，其布置在冷凝物流系列中，并且空气分离单元在第一个系列低压加热器6的上游的点处，并且在第四个系列低压加热器9和第五个系列低