给水预热系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及联合循环功率装置(CCPP)，并且更具体而言，涉及给水预热系统和方法，以预热馈送到CCPP中的热回收蒸汽发生器(HRSG)中的给水。
【背景技术】
[0002]在装备在联合循环功率装置(CCPP)中的情况下，给水加热系统大体用来将输送到热回收蒸汽发生器(HRSG)的水预热到或高于HRSG处需要的固定最低温度。预热给水减少HRSG中的蒸汽发生中涉及的不可逆性且改进CCPP的热动效率。除了预热给水的多种其它优点之外，这种预热还有助于避免烟道气冷凝物在HRSG内部的外管表面上产生的腐蚀。
[0003]对于装备有给水加热系统的CCPP，预热通过不同的加热源实现，诸如，从HRSG抽取的起停备用蒸汽(pegging steam)、在冷凝物预热器中的蒸汽润轮抽取、单独的给水预热器中的蒸汽涡轮抽取、从在HRSG的冷端处的专用HRSG盘管中的给水节热抽取或再循环而再循环的给水。提到的现有技术的概念的原理是大体在给水罐中控制固定温度。
[0004]现有技术的图4描绘了给水预热系统10的典型的轮廓，其用于将给水预热和控制到固定温度。系统10包括给水罐12，其具有馈送管线14和返回管线16，以将经预加热的水馈送到HRSG，诸如，HRSG 30。馈送管线14包括泵18，以将给水传送到HRSG 30，并且返回管线16可包括控制阀20，其遏制给水的流量。控制阀20遏制流量，以调节再循环质量流量且因此调节输入到给水罐的热量以保持需要的温度。备选地，通过使用泵18来控制给水流量，其中给水再循环质量流量是可变的。尽管如此，对于CCPP的某些负载情况，以满负荷(例如130kg/s)运行的给水再循环系统结合的热量可能不足以保持需要最低温度设定点，这可能通常为60°C或60°C以上。为此，如图4中描绘，系统10包括加热源，诸如起停备用蒸汽回路22，以供应经加热的蒸汽来在给水罐12中保持和控制最低给水温度设定点。
[0005]使用任何这种加热源可不断地影响CCPP效率，因为用来加热给水的能量通常获得自主蒸汽源(CRH、LP等)或在蒸汽涡轮的级之间抽取。因此，将用来在涡轮中执行膨胀功(且因此产生功率)的蒸汽不被用于那个目的。用于给水加热的总循环蒸汽质量流量的百分比必须仔细优化，以获得最大CCPP效率，因为提高这个蒸汽的份额会降低CCPP效率。
[0006]因此，需要最大程度地减少或不需要使用这种加热流来加热给水以加热HRSG，以最大程度地提高CCPP的效率。
【发明内容】
[0007]本公开描述了一种改进的给水预热系统和方法，它们将在以下简化概述中介绍，以提供本公开的一个或多个方面的基本理解，该一个或多个方面意图克服所论述的缺陷，但是包括其所有优点，以及提供一些额外的优点。这个概述不是对本公开的广泛的综述。其不意图确定本公开的基本或关键元件，也不意图限定本公开的范围。相反，此概述的唯一目标是以简化形式介绍本公开的一些概念、其各方面和优点，作为下文介绍的更详细的描述的前序。
[0008]本公开的一个目标是描述一种改进的给水预热系统和方法，它们可最大程度地减少或不需要使用高能加热流来加热给水，以最大程度地提高联合循环功率装置(CCPP)的效率。这种改进的给水预热系统和方法可同样地能够防止烟道气冷凝物在HRSG内部的外管表面上产生的腐蚀。另外，本公开的目标是描述一种改进的给水预热系统和方法，它们可便于以有效和经济的方式使用。根据以下详细描述和权利要求，本公开的多种其它目标和特征将是显而易见的。
[0009]在一方面，上面提到的目标和其它目标可通过一种改进的给水预热系统来实现。给水预热系统适于预热馈送到热回收蒸汽发生器(HRSG)中的给水。给水预热系统包括给水罐和恒定容量再循环泵。给水罐适于存储给水。给水罐包括馈送管线和返回管线。馈送管线适于将给水馈送到HRSG，以及返回管线适于使得能够使给水返回到给水罐中。返回管线不包括控制阀，以减少给水再循环时的构件损失。另外，恒定容量再循环泵设置在馈送管线中，以使给水在HRSG和给水罐之间再循环。恒定容量再循环泵使给水以恒定速度和体积再循环，以减少给水再循环时的热量损失，从而提高HRSG的效率。
[0010]在本公开的一个实施例中，给水保持高于或处于在设计期间基于烟道气中的硫/水含量限定的最低设定温度。在这种实施例中，在返回管线中不包括控制阀而是包括恒定容量再循环泵(而非可变容量再循环泵)，使得给水预热系统能够使给水以恒定速度和体积再循环，减少给水再循环时的热量损失，以及使给水保持在设计期间设定的最低设定温度。
[0011]在本公开的另一个实施例中，给水保持处于HRSG在运行期间需要的温度，即需要最低设定温度或高于该设定温度，而非在设计期间限定最低设定温度，如在上面的实施例中那样。根据这个实施例，连续排放监测系统(CEMS)回路或任何其它测量装置，诸如专用水/酸露点测量装置设置成通到HRSG，以使得能够基于HRSG的参数而计算给水在HRSG中再循环需要保持的需要最低设定温度。在这个实施例中，在返回管线中不包括控制阀并且包括恒定容量再循环泵以使给水以恒定速度和体积再循环会减少给水再循环时的热量损失，以及使给水保持CEMS回路所计算的需要最低设定温度。
[0012]在两个实施例中，给水预热系统包括可选地提供的起停备用蒸汽管线源，以将起停备用蒸汽供应到给水罐，以将给水预热到设计期间设定的最低温度或加热到CEMS回路所计算的需要最低设定温度。在和当给水罐中的给水的温度低于最低设定温度或低于计算的需要最低设定温度时，可激活起停备用蒸汽管线源，以实现给水温度要求。这样控制起停备用蒸汽和减少使用起停备用蒸汽能够提高HRSG的效率以及因此提高CCSS的效率。
[0013]给水预热系统的两个实施例包括控制阀，其设置在起停备用蒸汽源管线中以关闭和打开供应起停备用蒸汽的起停备用蒸汽源管线。系统的两个实施例还进一步包括温度控制回路，其设置成通到起停备用蒸汽源管线的控制阀和给水罐，以基于给水罐的温度而发送信号来打开和关闭控制阀，以便使给水保持最低设定温度。
[0014]在本公开的另一个方面，作为最大程度地减少用于预热给水的起停备用蒸汽的替代，在给水预热系统完全不需要起停备用蒸汽。在这个方面，给水预热系统包括给水罐、恒定容量再循环泵和压力控制器件。给水罐包括馈送管线和返回管线。馈送管线设置成将给水馈送到HRSG ;以及返回管线设置成使得能够使给水返回到给水罐中。返回管线不包括控制阀，并且设置成通到给水罐。另外，恒定容量再循环泵设置在馈送管线中，以使给水在HRSG和给水罐之间再循环。恒定容量再循环泵设置成使给水以恒定速度和体积再循环，以减少给水再循环时的热量损失。此外，压力控制器件设置成通到HRSG的蒸发器，以提高蒸发器中的蒸汽的运行压力，以将热量转移到馈送管线，以提高给水中的热量增益，以及使给水保持最低设定温度，从而不需要起停备用蒸汽(上面的两个实施例中需要)来预热给水，从而提闻HRSG的效率。
[0015]给水预热系统可进一步包括温度控制回路，其设置成通到蒸发器的压力控制器件和给水罐，以基于给水罐的温度而发送信号来提高或降低蒸发器中的蒸汽的运行压力，以便保持给水的最低设定温度。
[0016]在另一方面，本公开公开的方法可在相应的给水预热系统中运行。
[0017]这种改进的给水预热系统最大程度地减少或者不需要使用加热流来加热给水以加热热