专利名称：高效给水加热器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及蒸汽发生器或锅炉，更具体而言涉及一种用于余热回收蒸汽发 生器的给水加热器和给水加热方法。
背景技术：
在美国，天然气代表一种重要的发电燃料。天然气燃烧很少产生排放，并在全 国很多地方可用。而且，将天然气转化成电能的设备效率高，与水电方案以及燃煤设 备相比，天然气设备的构建相对容易和廉价。在典型的设备中，天然气在汽轮机中燃 烧，使得汽轮机的转子旋转并向与转子相连的发电机提供动力。汽轮机废气-基本上 是空气、二氧化碳和蒸汽-在大约1200° F(649°C)时离开汽轮机，并且是一种重要能 源。为了利用这种能源，典型的复合循环式燃气发电设备还具有余热回收蒸汽发生器 (HRSG)，热废气通过余热回收蒸汽发生器产生向汽轮机提供动力的蒸汽，汽轮机进而向 其他发电机提供动力。废气在低至150° F(66°C )时离开HRSG。汽轮机和HRSG在回路中工作，该回路还包括冷凝器和给水泵。由HRSG产生 的蒸汽通过汽轮机然后进入冷凝器，蒸汽在冷凝器中冷凝为液态水。泵将水传输到大约 100° F (38°C)或可能温度更低的HRSG。水在给水加热器或节热器处进入HRSG，给水 加热器或节热器使水温升高，用于随后转变为在同样作为HRSG —部分的蒸发器或过热 器内的蒸汽。给水通常需要利用除气器进行除气以从给水中除去溶解气体，从而防止系统腐 蚀。进入除气器的给水需要大约为20° F，这低于除气器正常工作的工作温度。由于温 度可根据应用而改变，因此图1中所示的温度仅是示例性的。通常，给水加热器具有由昂贵高合金材料制成的管，以经受给水中溶解的气 体，例如高氧浓度。因此，从给水中除去溶解气体以便能利用诸如碳钢之类的更经济的 材料制造给水加热器的管，将会是有利的。
发明内容
在构成为说明书一部分的附图中图1是用于余热回收蒸汽发生器的现有技术的给水加热器结构的示意图；和图2是根据本发明的用于余热回收蒸汽发生器的给水加热器的结构的示意图。在各附图中，对应的附图标记始终表示对应的部件。
具体实施例方式以下的详细描述通过实例和非限制方式例示本发明。这些描述使本领域技术 人员能够清楚地作出和利用本发明，其中描述了一些实施例、适应方案、变例、替代方 案、以及本发明的使用，包括目前所认为的实现本发明的最佳实施方式。图2显示出本发明的实施例，其整体上被称为用于余热回收蒸汽发生器(HRSG) 的高效给水加热器10。外部热交换器12加热进入的给水，优选地从大约105° F加热 到大约192° F，然后给水从外部热交换器12流入用于从给水中除氧的除气器14。给 水从除气器14流过外部热交换器12以使给水冷却，优选地从大约227° F冷却到大约 140° F。泵15将给水传输到第一级加热器16，加热器16将给水从大约140° F加热到 大约227° F。来自第一级加热器16的指定部分的给水流到汽包17和给水蒸发器18， 汽包17和给水蒸发器18将给水以蒸汽形式传送到除气器14。来自第一级加热器16的剩 余部分的给水流过将给水从大约227° F加热到大约353° F的第二级加热器20，然后流 到LP蒸发器22。通过这种方式，只有经除气的水流过给水加热器部分。因此，给水加热器的管 可包括碳钢或其他合适材料，而不是更高成本的高合金材料。在加热器线圈中使用碳钢 管以替代高合金管的这种节省，抵消了为HRSG增加给水蒸发器、泵和外部热交换器所 致的成本。这样还避免了与某些高合金加热器管相关的应力腐蚀破裂。此外，汽包17和给水蒸发器18可利用诸如磷酸盐或苛性碱之类的固态碱进行化 学处理，由此降低流动加速腐蚀的可能性。流动加速腐蚀在未进行固态碱化学处理的情 况下是低压蒸发器中的主要问题。电力研究院(EPRI)( 一个进行公众关注的能源和环境 研究的独立非盈利中心)在其最近的HRSG水化学指南中建议使用固态碱。如果不采用 固态碱对给水蒸发器18进行化学处理，则给水蒸发器的循环可以经过除气器14，并且可 省略分立的汽包17。在图2的实施例中，除气器14和外部热交换器12无需位于HRSG顶部。纵然 除气器14和热交换器12的重新定位占用更多的设备空间，但这与传统的整体式除气器相 比仍可节省费用。尽管图2显示出给水加热器10具有第一加热器16和第二加热器20，但本领域技 术人员应认识到，也可使用其他结构。例如，给水加热器10可仅包括第一级加热器16 或仅包括第二级加热器20。与图1中所示的现有技术相比，本发明的HRSG不需要在进入的给水与蒸发器工 作温度之间的温度差，这是因为给水已在除气器14内进行了除气。因此，先前方法所需 的20° F可被降低到0° F。此外，与之前可能通过在给水进入蒸发器22下游之前利用 给水加热器10将低压给水预加热至饱和的情况相比，蒸发器22可产生更低压的蒸汽。在一些蒸汽发生器中，所述给水加热器被称为“节热器”或“给水预热器”， 在某些情况，“给水加热器”或“给水预热器”或“节热器”的使用取决于该装置相对 于泵的位置。在此表述的“给水加热器”不仅表示上述名称的装置，而且还表示蒸汽发 生器中沿从最后的锅炉或蒸发器出来的气流的方向位于下游的给水预热器和节热器。给水加热器10比用于从汽轮机排出的气体中吸热的HRSG更加实用。实际上，在各种广泛应用中给水加热器可以与蒸汽发生器一起使用，包括从任意类型矿物燃料的 燃烧中吸热的应用和从废弃物焚烧得到的气体中吸热的应用。 在不背离本发明范围的情况下，可对以上结构进行改变，在以上描述中包含的 或在附图中显示的所有内容，应被认为是示例性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种给水加热器，包括外部热交换器，其具有用于接受给水的入口、以及出口；除气器，其具有至少一个出口，并具有用于接受从所述外部热交换器的出口排出的 给水的入口；第一加热器，其具有出口，并具有用于接受从所述除气器的出口排出且被传送通过 所述外部热交换器的给水的入口；蒸发器部分，其具有出口，并具有用于接受从所述第一加热器的出口排出的给水的 一部分的入口，以及用于将蒸汽传送到所述除气器的出口；和第二加热器，其具有出口，并具有用于接受从所述第一加热器的出口排出的给水的 其余部分的入口。
2.根据权利要求1所述的给水加热器，进一步包括蒸发器，其具有用于接受从所述第二加热器的出口排出的给水的入口。
3.根据权利要求2所述的给水加热器，其中从所述第二加热器排出的给水的温度与所 述蒸发器的工作温度大致相等。
4.根据权利要求1所述的给水加热器，进一步包括碳钢给水管。
5.—种用于蒸汽发生器的给水加热器，包括外部热交换器，其具有出口并具有用于接受给水的入口，所述外部热交换器被构造 为使进入的给水的温度升高；除气器，其具有至少一个出口，并具有用于接受从所述外部热交换器的出口排出的 给水的入口；第一加热器，其具有出口，并具有用于接受从所述除气器的出口排出并被传送通过 所述外部热交换器的给水的入口，该第一加热器使所述给水的温度升高；蒸发器部分，其具有用于接受来自上述加热器的出口的给水的一部分的入口，以及 用于将蒸汽和水传送到所述除气器的出口；和第二加热器，其具有出口，并具有用于接受从所述第一加热器的出口排出的给水的 其余部分的入口，该第二加热器被构造为使所述给水的温度升高。
6.根据权利要求5所述的给水加热器，进一步包括蒸发器，其具有用于接受从所述第二加热器的出口排出的给水的入口。
7.根据权利要求6所述的给水加热器，其中从所述第二加热器排出的给水的温度与所 述蒸发器的工作温度大致相等。
8.根据权利要求5所述的给水加热器，进一步包括碳钢给水管。
9.一种用于加热蒸汽发生器所用给水的方法，包括将所述给水引导到外部热交换器的第一部分，以使进入的给水的温度升高； 将所述给水引导到除气器，以从所述给水中去除气体；将所述给水引导到所述外部热交换器的第二部分，以使所述外部热交换器的第一部 分内的给水的温度升高；将所述给水引导到第一加热器以升高温度； 将所述给水的一部分引导到给水蒸发器；和 将所述给水的其余部分引导到第二加热器以使所述给水的温度升高。
10.根据权利要求8所述的给水加热器，进一步包括将所述给水引导到具有用于接受从所述第二加热器的出口排出的给水的入口的蒸发 器，其中从所述第二加热器排出的给水的温度与所述蒸发器的工作温度大致相等。
全文摘要
一种用于蒸汽发生器的给水加热器(10)通过以下部件传送给水外部热交换器(12)，允许使用碳钢给水管的除气器(14)，第一加热器(16)，用于将一部分蒸汽形式的给水传送到除气器(14)的蒸发器部分(18)和汽包(17)，以及第二加热器(20)。
文档编号F22D1/00GK102016411SQ200880008971
公开日2011年4月13日 申请日期2008年3月19日 优先权日2007年3月22日
发明者尤里·M·雷希特曼, 约瑟夫·E·施罗德 申请人:努特-艾瑞克森公司