帶有熱聯合的燃煤氧氣設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及帶有聯合的C02捕獲和蒸汽/水功率循環的燃煤氧氣設備的熱布置。
【背景技術】
[0002]如今煤貢獻了世界上的很大比例的電力產生，并且被期望在可預見的將來維持其支配份額。但是，顯著的環境壓力已經導致排放降低系統的發展來滿足日益增長的環境需求。作為結果，設備設計必須滿足在降低的C02、S02、NOx排放水平下的高效率操作的對立要求。
[0003]這些發展出現的尤其有利的設備布置是帶有C02捕獲的氧氣燃燒蒸汽設備。不操作空氣燃燒系統，本系統使用通常在空氣分離單元中產生的氧氣以用于初級燃料的燃燒。氧氣燃燒過程產生具有作為其主要組分的C02、水以及02的廢氣，其中，按體積C02濃度典型地大于大約70%。C02的高濃度允許在氣體處理單元中的相對簡單的C02捕獲。
[0004]氧氣燃燒捕獲設備的典型的布置包括數個預C02取出凈化步驟。這些可包括:用于移除顆粒物質的靜電除塵器；用于移除硫的廢氣脫硫器；以及用于水移除的廢氣冷凝器。出于熱效率的原因，可此外將廢氣熱回收系統定位在靜電除塵器和廢氣脫硫器之間。
[0005]在圖1中顯示了高效率氧氣燃燒蒸汽設備的典型的水蒸汽循環的實例。設備包括由來自鍋爐42的蒸汽供應的再加熱蒸汽渦輪HP、IP、LP的三重壓力系列。來自最后的低壓蒸汽渦輪LP的廢汽在精處理4之前在冷凝器2中冷凝，并在閉合回路中在返回至鍋爐42之前被接連地栗壓3穿過一系列的低壓加熱器6、7、8、9、31、供應水箱36以及高壓加熱器32。用于低壓和高壓加熱器的熱源典型地為從低壓/中壓以及高壓蒸汽渦輪取出的蒸汽。
[0006]由于在確保最高效率循環中的大益處，存在對下列的持續需求:發現更好地在蒸汽功率設備內聯合氧氣燃燒捕獲系統的散熱設備的方式。這需要帶有設備循環的捕獲系統的散熱器的最優化，來確保不浪費能量。尤其是，這需要如下考慮:如何將空氣分離單元、廢氣熱回收系統、廢氣冷凝器以及氣體處理單元聯合入熱循環。
【發明內容】
[0007]提供一種帶有氧氣供應系統和廢氣C02捕獲系統的燃煤氧氣鍋爐和蒸汽循環功率設備方案，其聯合系統的主要熱產生源，以便提供靈活的設備操作和改善的整體設備熱效率。
[0008]一方面提供了一種燃煤氧氣鍋爐功率設備，其具有燃燒系統、C02捕獲系統以及蒸汽功率設備。燃燒系統包括空氣分離單元，其用于從空氣移除N2來產生氧氣流，具有作為用于氧氣流產生的壓縮空氣流的部分的空氣分離單元換熱器，而蒸汽鍋爐適于使用氧氣流焚燒煤，來產生富C02廢氣流。
[0009]C02捕獲系統構造且布置為從廢氣流移除C02。
[0010]蒸汽功率設備具有冷凝物系統，其包括:冷凝器，用于冷凝蒸汽；多個低壓加熱器，其連續地布置，并且構造且布置成從冷凝器接收冷凝物。供應水箱構造且布置為從系列低壓加熱器接收冷凝物。
[0011]在該布置中，空氣分離單元換熱器熱且流體地連接至冷凝物系統，以便流體地平行于至少一個系列低壓加熱器，并且流體地平行于系列低壓加熱器中的少于總數至少一個。該布置提供用于熱源向C02捕獲系統的熱聯合的基礎，該C02捕獲系統包括:空氣分離單元、廢氣熱回收、廢氣冷凝器和/或氣體處理單元，以便在氧氣模式下在低達40%的部分負載(在空氣模式下，高達75%的負載)下操作設備，并且在備用模式下，帶有數個熱回收系統中的一個的阻礙。
[0012]本發明的又一目的在于，克服或至少改良現有技術的缺點和不足或提供有益的備選項。
[0013]本公開的其它的特征和優點從結合附圖進行的下列描述將變得顯而易見，附圖借助于實例示出了本發明的示范實施例。
【附圖說明】
[0014]借助于實例，在下文中參照附圖而更加充分地描述了本公開的實施例，其中:
圖1是現有技術的專利的流程圖；以及
圖2至圖13是顯示了在燃煤氧氣鍋爐設備中的不同的C02捕獲系統熱聯合方案的聯合的示范實施例的流程圖，該聯合方案適于補充空氣分離單元向氧氣鍋爐設備的冷凝物系統中的熱聯合。
[0015]附圖標記:
I冷凝器取出栗第一級 2冷凝器
3冷凝器取出栗第二級 4冷凝物精處理設備 5空氣分離單元換熱器冷凝物管線 6低壓加熱器#1 7低壓加熱器#2 8低壓加熱器#3 9低壓加熱器#4 11 空氣分離單元換熱器
14廢氣冷凝器冷凝物管線
15旁通閥
16廢氣冷凝器
19 廢氣熱回收系統換熱器冷凝物管線
22廢氣熱回收系統換熱器
23流體管線
24閥
25流體管線
26閥
29閥 30氣體處理單元換熱器冷凝物管線
31低壓加熱器#5
32高壓加熱器
33氣體處理單元換熱器 36 供應水箱
38 控制閥 40 廢氣熱回收系統 42 鍋爐
HP高壓蒸汽渦輪 IP中壓蒸汽渦輪
LP低壓蒸汽渦輪。
【具體實施方式】
[0016]現在參照附圖描述本公開的示范實施例，其中，遍及附圖相同的標號用來意指相同的元件。在下列描述中，出于說明的目的，提出許多具體細節來提供本公開的透徹理解。但是，本公開可不在這些具體細節下實踐，并且不限于在本文中公開的示范實施例。
[0017]在圖2至圖13中顯示的示范實施例應用至具有氧氣焚燒鍋爐42的氧氣燃燒設備，該氧氣焚燒鍋爐42帶有:聯合的C02捕獲系統，其用于精處理從鍋爐放出的廢氣并且在氣體處理單元中從該廢氣分離C02 ;蒸汽/水蘭金循環，其構造為產生電功率。蒸汽/水循環包括冷凝器取出栗布置，其具有:第一級1，其連接至冷凝器2出口 ；和第二級3，其定位在冷凝器精處理設備4的出口處。該布置定位在由連續地布置的低壓加熱器6、7、8、9、31組成的冷凝物加熱系的上游。來自低壓加熱器6、7、8、9、31的經加熱的冷凝物被供應入供應水箱36。
[0018]氧氣燃燒設備還包括空氣分離單元，其用于從空氣移除氮，來產生將供應至鍋爐42的富氧流。來自空氣分離單元的熱能有利地在空氣分離單元換熱器11中通過加熱從冷凝物系統取出的冷凝物而移除，以便旁通低壓加熱器6、7、8、9、31中的至少一個，使得空氣分離單元換熱器11流體地平行于低壓加熱器中的少于總數至少一個。
[0019]在圖2中顯示的又一示范實施例中，氧氣燃燒設備包括至少五個系列低壓加熱器6、7、8、9、31，其布置在冷凝物流系列中，并且空氣分離單元在第一個系列低壓加熱器6的上游的點處，并且在第三個系列低壓加熱器8和第四個系列低壓加熱器9之間的點處，流體地連接至冷凝物系統。以這種方式，行進穿過空氣分離單元換熱器11的冷凝物旁通其中三個系列低壓加熱器6、7、8。
[0020]在圖3中顯示的又一備選示范實施例中，氧氣燃燒設備包括至少五個系列低壓加熱器6、7、8、9、31，其布置在冷凝物流系列中，并且空氣分離單元在第一個系列低壓加熱器6的上游的點處，并且在第四個系列低壓加熱器9和第五個系列低