给水加热混合电力生成的制作方法
【专利说明】给水加热混合电力生成
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2012年4月9日提交的第61/621，772号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]所描述的技术总体上涉及通过混合的基于燃烧的能量系统来产生电力的方法和系统。更具体而言，该技术涉及将来自第二燃烧系统的蒸汽输出引导到朗肯蒸汽循环燃烧系统中的一个或多个给水加热器内的方法和系统(也被称为“本技术”)。
【背景技术】
[0004]通常，基于燃烧的能量生成系统的市政和其他用户寻找在用于产生电力的燃料的种类和数量上的灵活性。燃料的灵活性允许这种实体减少受燃料供应短缺的影响，减轻和/或利用燃料价格的波动，以及甚至利用政府刺激计划的优点。然而，当多种燃料在一个燃烧系统中共同点火(例如，在同一炉膛内燃烧煤和生物质)时，燃料的灵活性相当受限制，这是由排放合规、运行性和保养检修问题引起的。这些问题典型地包括但不限于，控制变化的排放特性和/或污染和结块的困难。因此，获得额外的灵活性可能会需要用于每种燃料类型的单独的燃烧系统。
[0005]然而，运行多个并行的独立的能量生产设施同样存在很多缺陷。运行独立的设备需要并行的装置和劳动力，要求更高的固定运行和维护成本，由于并行寄生负荷而承受更大的效率低下等。此外，对用于某些燃料种类的可支持燃烧系统尺寸的限制(例如，由于较低的温度容量、压力容量、和高湿度内容物等)可能造成甚至更大的效率低下。因此，独立的能量生成设施所提供的能量生成比在单个更大的集成设施所能实现的能量生成要明显低效得多。
【发明内容】
[0006]因此，需要一种能够使用多种燃料类型的混合的基于燃烧的能量系统。
[0007]本技术的提高的效率被这样实现:在混合过程中将第二燃料供给锅炉与主燃料供给朗肯蒸汽循环燃烧系统发电站(朗肯系统)相结合。来自第二燃料供给锅炉燃烧系统的输出被引导到朗肯系统的给水加热器、脱氧器、和/或再热管线中。集成蒸汽流消除或减少来自蒸汽涡轮发电机的一个或多个抽提物，由此使其能够利用同一朗肯系统输入能量来产生更多的电力或利用来自多个燃料源的能量输入来产生等效的电力。本技术可以用于任何种类和/或构造的第二燃料或第二燃料供给燃烧技术和/或能够利用任何种类的主燃料供给蒸汽源。
[0008]在一些实施例中，提供用于产生电力的系统，其包括:被构造成产生第一蒸汽流的第一锅炉系统；被构造成处理所述第一蒸汽流以产生电力的涡轮；来自所述涡轮的一个或多个抽提物，其被构造成经由一个或多个给水加热器/脱氧器来产生加热给水流；被构造成产生第二蒸汽流的第二锅炉系统；以及至少一个蒸汽管线，其被构造成将所述第二蒸汽流的至少第一部分引导到所述一个或多个给水加热器/脱氧器中的至少一个。
[0009]在另一些实施例中，提供用于产生电力的方法，其包括以下步骤:经由第一锅炉系统来处理第一能量源以产生第一蒸汽流；处理通过蒸汽涡轮的第一蒸汽流以产生电力；从蒸汽涡轮提取一个或多个抽提物以经由一个或多个给水加热器/脱氧器来产生加热给水流；经由第二锅炉系统来处理第二能量源以产生第二蒸汽流；将第二蒸汽流的至少一部分引导到所述一个或多个给水加热器/脱氧器中的至少一个；以及将加热给水流的至少一部分引导到所述第一锅炉系统。
[0010]在进一步的实施例中，提供用于产生电力的方法，其包括以下步骤:经由第一锅炉系统来处理第一能量源以产生第一蒸汽流；处理通过蒸汽涡轮的第一蒸汽流以产生电力；从蒸汽涡轮中提取一个或多个抽提物，以经由一个或多个给水加热器/脱氧器来产生加热给水流；将加热给水流的至少一部分引导到第二锅炉系统；经由所述第二锅炉系统来处理第二能量源以产生第二蒸汽流；以及将第二蒸汽流的至少一部分引导到所述第一锅炉系统冷再热。
[0011]本技术的系统和方法与在一个或多个并行独立设施中所能实现的相比会实现来自多个燃料源的更有效的能量生成，由此降低从每个特定燃料产生电力的成本。由于本技术使得来自第二燃料供给锅炉的蒸汽能够与来自主燃料供给朗肯系统的蒸汽相结合，本技术使得能够将单个较大型市政级蒸汽涡轮发电机用于从多种燃料和/或多种燃料类型来生成能量。使用单个市政级蒸汽涡轮发电机相比于运行多个分列独立市政级蒸汽涡轮发电机而言具有针对蒸汽循环效率的多个益处，例如减少或消除了并行成本和前文所述的效率低下。
[0012]当由温度和压力约束进行限制的某些第二燃料结合本技术被使用时，实现其他益处。这些限制抑制了将低压和低温的补给蒸汽集成到高温高压市政级朗肯系统中的能力。因此，这些第二燃料(例如，各种各样的生物质、高氯MSM、RDF和SRF)通常局限于小型工业级蒸汽涡轮发电机。由于市政级蒸汽涡轮发电机比工业级蒸汽涡轮发电机具有显著更高的效率，将这种受约束的第二燃料结合市政级蒸汽涡轮发电机的能力会使得本系统和方法与使用这种燃料来产生电力的传统系统相比具有甚至更高的效率。
[0013]因此，在一些实施例中，通过将低压和低温第二燃料供给锅炉集成到高温高压的主燃料供给朗肯系统中，本技术显著扩展了能从混合市政级电力生成循环的资本和运行效率方面受益的设施数量。
[0014]由于第二燃料在独立的第二燃料供给锅炉中独立于朗肯系统的燃烧过程而燃烧，因此实现更多的益处。在独立的锅炉和/或炉膛中燃烧不同的燃料避免了运行复杂化，比如结块。此外，这种独立的燃烧在处理燃烧排气时具有灵活性。在一些实施例中，来自第二燃料供给锅炉的气体可以通过针对第二燃料定制的专用排放控制系统被单独处理。在另一些实施例中，所述气体可与来自主燃料供给锅炉的燃烧气体结合并且经由公共设备系列被处理。这允许第二燃料补给通常用于提供给水加热蒸汽的主燃料，而不存在由多种燃料在同一炉膛内共同点火造成的排放或运行的复杂化。
[0015]因此，本技术具有一个或多个如下优势。第一，来自第二燃料供给锅炉的蒸汽可以在再热类型的朗肯系统中操作，这提高了增量第二燃料能量生成效率。第二，市政级蒸汽涡轮发电机与工业级蒸汽涡轮发电机相比内在地具有更高的效率。第三，相比于在等效的电力生成下用于并行独立负荷中的，来自共用的冷却循环和其他附加设备的寄生负荷更少。第四，在市政级蒸汽循环中可用的低品质热源更有效率地结合第二燃料供给锅炉被使用。第五，通过共同定位第二燃料供给设备和主燃料供给设备，固定的运行检修和维护成本在每单位上会更低，这是因为能够共用公共发电站工作人员和基础设施。第六，本技术能够实现将用于给水加热的第二燃料供给蒸汽生成作为主燃料供给朗肯系统蒸汽生成的补给，这有利地提供燃料的灵活性。第七，利用独立锅炉的灵活性避免了与不同燃料类型的共同点火相关的常见运行和排放问题。
【附图说明】
[0016]上述和其他目的、特征和优势将在如附图所示的实施例的以下更具体描述中显而易见，在附图中的不同图中，相同的元件采用相同附图标记来表示。附图不必按照比例绘制，相反强调的是阐述实施例的原理。
[0017]图1示出了具有多级蒸涡轮发电机的传统主燃料供给再热朗肯系统。
[0018]图2示出了根据本公开的各种实施例的混合的基于燃烧的能量系统，其具有与具有多级蒸汽涡轮发电机的主燃料供给朗肯系统集成的第二燃料供给锅炉。
[0019]图3示出了根据本公开的各种实施例的用于产生电力的方法。
[0020]图4示出了根据本公开的各种实