專利名稱：為燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
為了從燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備，例如燃?xì)夂驼羝啓C(jī)電廠設(shè)備(GUD)或燃煤的蒸汽動(dòng)力裝置(DKW)的廢氣中分離二氧化碳，需要大量的能量。
背景技術(shù)：
在采用濕化學(xué)吸收-解吸法分離二氧化碳時(shí)，為了加熱解吸過程必須加入熱能形式的能量。為此通常使用電廠設(shè)備水汽循環(huán)中的低壓蒸汽?，F(xiàn)存但未實(shí)施二氧化碳分離的GUD或DKW電廠，為了滿足排放規(guī)范必須補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器。這些老設(shè)備通常還沒有相應(yīng)的補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器的應(yīng)對(duì)措施 (Capture Readyness) 0例如為了能鋪設(shè)抽取低壓蒸汽的附加管路，機(jī)房沒有足夠大的尺寸，或汽輪機(jī)或電廠過程為了抽取低壓蒸汽沒有相應(yīng)的構(gòu)型設(shè)計(jì)。在中壓級(jí)和低壓級(jí)具有單獨(dú)外殼的汽輪機(jī)中，至少可以方便地在聯(lián)通管上抽取低壓蒸汽。而在中壓級(jí)和低壓級(jí)具有整體外殼的汽輪機(jī)中，為抽取所需要的大量蒸汽的事后改裝往往不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谶@種情況下必須更換透平。然而從低壓部分中的聯(lián)通管上抽取低壓蒸汽時(shí)，低壓部分無論如何必須要與改變了的通流能力(蒸汽容積流量)相適應(yīng)。從電廠過程內(nèi)部其他汽源抽取蒸汽同樣是不經(jīng)濟(jì)的，或不可能以恰當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)施。例如從汽輪機(jī)的中間再熱管路抽取，不采取其他措施將導(dǎo)致鍋爐的不平衡負(fù)載。在不采取其他措施的情況下也必須排除抽取優(yōu)質(zhì)蒸汽用于二氧化碳分離器的可能性，因?yàn)檫@將導(dǎo)致不合理的能量損失。在補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器時(shí)帶來的另一個(gè)疑難問題是，當(dāng)二氧化碳分離器關(guān)閉或產(chǎn)生故障時(shí)，此時(shí)不需要的低壓熱蒸汽突然成為多余的蒸汽。這種多余的蒸汽現(xiàn)在不能簡(jiǎn)單地重新引回汽輪機(jī)過程內(nèi)，因?yàn)樵撈啓C(jī)過程是針對(duì)有二氧化碳分離器工作設(shè)計(jì)的， 亦即針對(duì)較小的蒸汽量設(shè)計(jì)的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種低成本補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器的方法，其中，即使在二氧化碳分離器不工作或關(guān)閉時(shí)，燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備仍應(yīng)能繼續(xù)運(yùn)行。本發(fā)明的上述技術(shù)問題通過權(quán)利要求1的特征得以解決。按本發(fā)明，對(duì)燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器。在這里，所述燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備可以是具有廢熱鍋爐(AHDE)的燃?xì)夂驼羝啓C(jī)電廠設(shè)備(GUD)，或具有燃燒鍋爐(Boiler)的蒸汽動(dòng)力裝置(DKW)。此外，GUD或DKW設(shè)備還包括汽輪機(jī)。本發(fā)明從一種中壓和低壓級(jí)具有整體外殼的汽輪機(jī)出發(fā)。除中壓和低壓級(jí)外，汽輪機(jī)還包括一個(gè)在單獨(dú)外殼中的高壓級(jí)。
按本發(fā)明為燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器分多個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)， 這些步驟可以同時(shí)或也可以按不同的順序進(jìn)行。在這里，第一步，使汽輪機(jī)的中壓和低壓級(jí)適應(yīng)新的通流性能，通流性能由于抽取過程蒸汽用于運(yùn)行二氧化碳分離器而改變。在這種情況下或通過更換部件調(diào)整汽輪機(jī)路徑，或取代部分低壓級(jí)。方案的選擇取決于存在的汽輪機(jī)以及所要抽取的蒸汽質(zhì)量流量。下一步，將二氧化碳分離器通過過程用汽管路與中間再熱管路連接。此外，在二氧化碳分離器關(guān)閉的情況下，從聯(lián)通管抽取低壓蒸汽。因此，在另一個(gè)步驟中，將輔助冷凝器與二氧化碳分離器并聯(lián)。輔助冷凝器用于在有故障或故意關(guān)閉二氧化碳分離器時(shí)，在輔助冷凝器中冷凝同時(shí)形成的多余的過程用汽。按本發(fā)明有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，二氧化碳分離器通過過程用汽管路與熱的中間再熱管路連接，從而提供再熱蒸汽作為過程用汽。與之不同，二氧化碳分離器有利地通過過程用汽管路與冷的中間再熱管路連接，從而提供已部分膨脹的蒸汽作為過程用汽。按一種特殊的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，在過程用汽管路內(nèi)連接背壓式汽輪機(jī)。通過背壓式汽輪機(jī)將抽取的過程用汽置于過程用汽狀態(tài)。通過與背壓式汽輪機(jī)連接的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。因此過程用汽的剩余能量可利用于生產(chǎn)電能。按本發(fā)明另一項(xiàng)有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)規(guī)定，二氧化碳分離器通過凝結(jié)水回水管與汽輪機(jī)的冷凝器連接。凝結(jié)水回水管允許在解吸過程中使用過的過程用汽返回電廠設(shè)備的給水循環(huán)中。燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備有利地設(shè)計(jì)為燃?xì)夂驼羝啓C(jī)電廠設(shè)備(GUD)，其中鍋爐是一種廢熱鍋爐。與之不同，燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備也可以設(shè)計(jì)為蒸汽輪機(jī)電廠設(shè)備， 其中鍋爐是一種燃燒鍋爐。


下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。其中圖1表示燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備，它通過按本發(fā)明的方法補(bǔ)充裝備有二氧化碳分離器；圖2表示圖1所示補(bǔ)充裝備后的燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備的一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)；圖3表示燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備，它通過按本發(fā)明另一種實(shí)施形式的方法補(bǔ)充裝備有二氧化碳分離器；以及圖4表示圖3所示補(bǔ)充裝備后的燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備的一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例方式圖1表示具有二氧化碳分離器5的燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備1。在這里，燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備1設(shè)計(jì)為燃?xì)夂驼羝啓C(jī)電廠設(shè)備(GUD) 12。圖中簡(jiǎn)化表示燃?xì)夂驼羝啓C(jī)電廠設(shè)備12，它主要由燃?xì)廨啓C(jī)13、蒸汽輪機(jī)2、發(fā)電機(jī)20和連接在燃?xì)廨啓C(jī)13廢氣通道內(nèi)設(shè)計(jì)為廢熱鍋爐15的鍋爐4組成。汽輪機(jī)2由高壓級(jí)M與中壓和低壓級(jí)25組成。 燃?xì)廨啓C(jī)13、發(fā)電機(jī)20和汽輪機(jī)2處于公共的軸8上。冷凝器22連接在汽輪機(jī)2的下游。高壓級(jí)M在新汽供給方面通過新汽管路23與鍋爐4連接，以及在蒸汽回流方面通過蒸汽回流管路3或冷的中間再熱管路16與鍋爐4連接。中壓和低壓級(jí)25通過熱的中間再熱管路31與鍋爐4連接。在熱的中間再熱管路31上連接過程用汽管路6，用于抽取過程用汽17。在補(bǔ)充裝備時(shí)，首先調(diào)整汽輪機(jī)2的中壓和低壓級(jí)25的通流性能。這通過更換部件或通過調(diào)整部分中壓和低壓級(jí)25實(shí)現(xiàn)。接著，二氧化碳分離器5經(jīng)由換熱器21通過過程用汽管路6與熱的中間再熱管路31連接。此外，平行于二氧化碳分離器5鋪設(shè)旁通管34， 在旁通管內(nèi)連接輔助冷凝器32。從換熱器21通過凝結(jié)水回水管四將冷凝水引入冷凝器22。為此使凝結(jié)水回水管 29與冷凝器22相應(yīng)地連接。最后，設(shè)冷凝水管路30，它連接冷凝器22與鍋爐4，以閉合給水循環(huán)。在接通二氧化碳分離器5運(yùn)行燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備1時(shí)，現(xiàn)在從熱的中間再熱管路31抽取過程用汽17，并通過過程用汽管路6供給換熱器21，它又將熱量排放給二氧化碳分離器5。在這種工作情況下，打開在旁通管34支線下游連接在過程用汽管路6內(nèi)的第一閥35。關(guān)閉在輔助冷凝器32上游連接在旁通管34內(nèi)的第二閥36。若在二氧化碳分離器5中發(fā)生故障或?qū)⑵潢P(guān)閉時(shí)，必須繼續(xù)從熱的中間再熱管路 31取出過程用汽17，因?yàn)橥ㄟ^補(bǔ)充裝備，現(xiàn)在中壓和低壓級(jí)25不再設(shè)計(jì)用于承接這部分蒸汽。所以這些過程用汽通過旁通管34引入輔助冷凝器32內(nèi)。為此關(guān)閉第一閥35以及打開在旁通管34內(nèi)的第二閥36。圖2表示圖1所示補(bǔ)充裝備后的燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備的一種擴(kuò)展設(shè)計(jì)，它通過按本發(fā)明的方法補(bǔ)充裝備有二氧化碳分離器。在圖2所示的實(shí)施形式中，除汽輪機(jī)2外設(shè)有背壓式汽輪機(jī)7，它連接在過程用汽管路6內(nèi)。在背壓式汽輪機(jī)7內(nèi)進(jìn)行過程用汽17 成為飽和蒸汽26的膨脹過程18。在這里，過程用汽17通過與背壓式汽輪機(jī)7連接的發(fā)電機(jī)9轉(zhuǎn)換為電能。背壓式汽輪機(jī)的出口溫度約為290°C。圖3表示燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備，它通過按本發(fā)明另一種實(shí)施形式的方法補(bǔ)充裝備有二氧化碳分離器。在本實(shí)施例中，二氧化碳分離器5經(jīng)由換熱器21通過過程用汽管路6或飽和蒸汽管觀與冷的中間再熱管路16連接。沒有設(shè)置背壓式汽輪機(jī)。圖4表示如圖3所示在冷的中間再熱管路16上抽取過程用汽17或連接過程用汽管路6。按圖4的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，現(xiàn)在與圖2類似，在過程用汽管路17內(nèi)連接背壓式汽輪機(jī)7。 背壓式汽輪機(jī)7的出口溫度約為160°C。與圖2所示相同，設(shè)置發(fā)電用的發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種為包括多缸的汽輪機(jī)( 的燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備(1)補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器(5)的方法，其中，a)使汽輪機(jī)O)的通流性能與為了運(yùn)行二氧化碳分離器( 所抽取的過程用汽(17) 相適應(yīng)，以及b)將二氧化碳分離器( 通過過程用汽管路(6)與中間再熱管路(3 連接，以及c)將輔助冷凝器(3 與二氧化碳分離器C3)并聯(lián)，從而在有故障或故意關(guān)閉二氧化碳分離器(3)時(shí)，在輔助冷凝器(32)中冷凝多余的過程用汽(17)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，將二氧化碳分離器( 通過過程用汽管路(6)與熱的中間再熱管路(31)連接，從而提供再熱的蒸汽作為過程用汽(17)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，將二氧化碳分離器( 通過過程用汽管路(6)與冷的中間再熱管路(16)連接，從而提供已部分膨脹的蒸汽作為過程用汽(17)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中，在過程用汽管路(6)內(nèi)連接背壓式汽輪機(jī)(7)。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中，將二氧化碳分離器(5)通過凝結(jié)水回水管09)與汽輪機(jī)O)的冷凝器02)連接。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中，燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備是燃?xì)夂驼羝啓C(jī)電廠設(shè)備，其中鍋爐是廢熱鍋爐。
7.按照權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中，燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備是蒸汽輪機(jī)電廠設(shè)備，其中鍋爐是燃燒鍋爐。
8.一種燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備，它按照權(quán)利要求1至7之一所述的方法補(bǔ)充裝備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種為包括一個(gè)多缸汽輪機(jī)(2)的燃燒礦物燃料的電廠設(shè)備(1)補(bǔ)充裝備二氧化碳分離器(5)的方法，其中，汽輪機(jī)(2)的通流性能要與為了運(yùn)行二氧化碳分離器(5)所抽取的過程用汽(17)相適應(yīng)，以及，二氧化碳分離器(5)通過過程用汽管路(6)與中間再熱管路(33)連接，以及，輔助冷凝器(32)與二氧化碳分離器(3)并聯(lián)，從而在有故障或故意關(guān)閉二氧化碳分離器(3)時(shí)，在輔助冷凝器(32)中冷凝多余的過程用汽(17)。
文檔編號(hào)F01K17/04GK102597431SQ201080049388
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者A.皮卡德, M.羅斯特, U.格魯曼, U.馬奇 申請(qǐng)人:西門子公司