申请日2015.05.11
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号F01K13/00; F01K17/06
摘要
本发明涉及一种结合热力水处理装置运行汽轮机装置的设备和方法，包括用于将汽轮机废气中的水蒸汽冷凝为原水的第一凝汽器、用于借助原水和空气工作的蒸发器，其中在蒸发器内进行物质转换和热转换、用于收集浓集有杂质的原水的贮罐、用于在蒸发器后冷凝空气中净水的第二凝汽器、以及至少一台用于借助净水运行的汽轮机。
权利要求书
1.一种结合热力水处理装置(5)运行汽轮机装置的方法，包括下列步骤：
-在第一凝汽器(3)中将来自汽轮机装置的水蒸汽冷凝为原水，
-将传输用气体(13)和至少部分原水(10)供给蒸发器(16)，在蒸发器(16)内原水(10)与传输用气体(13)之间进行物质转换和热转换，
-原水(10)与传输用气体(13)反向流入蒸发器(16)，此时在蒸发器(16)中传输用气体(13)被加热并接纳原水(10)中的净水，以及原水(10)被冷却并浓集杂质，
-在蒸发器(16)后将浓集有杂质的原水(10)收集在贮罐(20)内，
-将承载有净水的传输用气体(21)引入第二凝汽器(17)，
-在第二凝汽器(17)中冷凝传输用气体(21)中的净水(22)，以及用来自贮罐(20)的原水(10)冷却第二凝汽器(17)，
-将净水(22)引入汽轮机装置(2)的水汽循环中，
-将预热的原水(18)从第二凝汽器(17)引向第一加热器(15)，以及将来自汽轮机装置或水汽循环的热量传输给预热的原水(18)，
-将预热的原水(18)从加热器(15)引入蒸发器(16)。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，原水(10)含有氨，以及调整原水(10)的pH值成酸性，从而在蒸发器(16)中将氨留在原水(10)内。
3.按照权利要求1所述的方法，其中，原水(10)含有氨，以及调整原水(10)的pH值为碱性，从而将氨转移到传输用气体(13)内。
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，在贮罐(20)内加入新原水(11)。
5.按照权利要求4所述的方法，其中，新原水(11)是汽轮机废气的凝结水、河水、海水或废水。
6.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，在蒸发器(16)内的原水(18)温度在60℃至100℃范围内。
7.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，加热器(15)借助水汽循环中锅炉(4)废气(6)的热量工作。
8.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，使用空气作为传输用气体(13)。
9.一种结合热力水处理装置(5)运行汽轮机装置的设备，包括
-第一凝汽器(3)，用于将来自汽轮机装置的水蒸汽冷凝为原水(10)，
-蒸发器(16)，用于借助原水(10)和传输用气体(13)工作，其中，在蒸发器(16)内进行物质转换和热转换，
-贮罐(20)，用于收集浓集有杂质的原水(19)，
-第二凝汽器(17)，用于在蒸发器(16)后冷凝传输用气体(21)中的净水，
-至少一台汽轮机(2)，用于借助至少部分净水(22)运行。
10.按照权利要求9所述的设备，其中，蒸发器是降膜蒸发器或喷淋式蒸发器(16)。
说明书
结合热力水处理装置运行汽轮机装置的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种结合热力水处理装置运行汽轮机装置的方法和设备，所述热力水处理装置用于净化汽轮机过程废气中的冷凝水。
背景技术
火电厂属于发电用电厂的主要结构方式。对这种电厂水循环中的锅炉给水的水源有高的要求。当锅炉给水汽化为蒸汽时，根据结构方式在高温表面上流动的水完全转变为气相。在此过程中，锅炉给水中所有非挥发性成分均沉积在此高温表面上。这些沉积层不利地阻碍传热或导致例如阀的机械故障。此外，在锅炉给水中许多无机成分导致进一步增大水汽循环中构件的腐蚀倾向。其结果是会在构件，尤其钢制构件内造成应力裂纹。
为了降低水汽循环内水或水蒸汽的腐蚀性存在不同的调节方法。属于这种方法的首先是水的碱化和规定氧剂量。不仅高的pH值，而且高的氧化还原电位(Redoxspannung)，均会导致降低氧化铁的溶解度。然而，用固体碱化剂碱化可能不利地无法用于连续式加热器中，因为水在那里完全蒸发，并因而出现沉积层。所以在这种情况下往往使用氨作为挥发性碱化剂。
为了净化含杂质的锅炉给水，已知不同的处理方法。这些方法通常基于离子交换作用。然而，离子交换过程也可能成为污染源。树脂材料的降解产物会不利地沉积在水汽循环不同构件的干燥表面上。此外，净化锅炉给水也可以通过反渗透过程实现。不过在反渗透时输入大量原水不利地导致降低反渗透的通量(Flux)。除此之外，已知的这些方法能耗很高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能克服上述缺点、用于水汽循环水处理的方法和设备。
此目的借助按照权利要求1所述方法以及借助按照权利要求9所述设备达到。
按本发明结合热力水处理装置运行汽轮机装置的方法包括多个步骤。首先，在第一凝汽器中将来自汽轮机装置的水蒸汽冷凝为原水。将至少部分原水与传输用气体一起输入蒸发器，在蒸发器内原水与传输用气体之间进行物质转换和热转换。原水与传输用气体反向(亦即“逆流”)流入蒸发器。此时在蒸发器中传输用气体被加热，并由传输用气体接纳原水中的净水，以及原水被冷却并将杂质，尤其难以挥发的杂质浓集在原水中。在蒸发器后将浓集有杂质的原水收集在贮罐内。将承载有净水的传输用气体引入第二凝汽器。在第二凝汽器中冷凝传输用气体中的净水，以及用来自贮罐的原水冷却第二凝汽器。接着，将净水引回汽轮机装置的水汽循环。将在第二凝汽器中预热的原水引向第一加热器，以及将来自汽轮机装置或水汽循环的热量传输给预热的原水。在这之后，将预热的原水从加热器引入蒸发器。
结合热力水处理装置运行汽轮机装置的设备，包括用于将来自汽轮机装置的水蒸汽冷凝为原水的第一凝汽器。此外它还包括借助原水和传输用气体工作的蒸发器，其中，在蒸发器内进行物质转换和热转换。此外所述设备还包括贮罐，用于收集浓集有杂质的原水。所述设备还包括第二凝汽器，用于在蒸发器后冷凝传输用气体中的净水。所述设备还包括至少一台借助至少部分净水运行的汽轮机。
按本发明的方法和设备，有利地，不仅利用来自汽轮机过程和水汽循环、尤其锅炉的热量，而且利用汽轮机废气的成分，尤其水蒸汽。汽轮机废气中原水的汽化按强迫对流原理工作。原水冷却的第二凝汽器有利地保证回收汽化热。水和传输用气体有利地反向或逆流流过蒸发器。在这种情况下，在逆流过程中提高传输用气体的温度，而降低原水的温度。在蒸发器的一个高度或分离阶段，空气温度低于原水温度。通过耦合热流，有利地做到汽轮机锅炉给水净化过程低的电能需求和低的运行成本。此外，使用本方法还能与原水的质量无关，获得清除难挥发成分后完全脱盐的水作为具有相同产品质量的产品。有利地，只在低的温度水平时必须提供热量。这种水处理几乎不附加消耗电能便足以进行。所需要的热能有利地取自汽轮机装置或水汽循环。水汽循环典型地包括至少一台锅炉，多个凝汽器和加热器。
按本发明一种有利的进一步发展，原水中含有氨，作为汽轮机过程的锅炉给水的调节剂。此外，在蒸发器前调整原水的pH值成酸性，从而在蒸发器中将氨留在原水内。氨本身是一种易挥发成分。水中的氨可以调节为，使氨作为铵离子存在。对于比氨的pKs值9.2低至少一个pH单位的低pH值便是这种情况。若氨在水中水解后作为铵离子存在，便丧失其挥发性。由此可使它在蒸发器中分离，因为它不转变为气相。
同样可以设想，在净化后氨仍应存在于水中，以影响水的腐蚀特性。按本发明有利的进一步发展，pH值选择为如此高，亦即使它高于氨的pKs值，从而使氨易挥发并转移到传输用气体中，由此可以在凝汽器中与净化水一起回收。在这种情况下已调节的水可作为锅炉给水提供使用。
按本发明的一项设计，在贮罐内添加新原水。这种原水尤其是来自汽轮机废气的冷凝水。所述原水也可以是河水、海水或废水，或源出于其他水源。通过蒸发或汽化过程还有可能使用严重污染的排水。根据这种由汽轮机废气的冷凝物生成的原水的量，还可以将其他水输送给过程。
按本发明另一项设计，在蒸发器内的原水温度为60℃至100℃。通过这种低的温度水平，有利地有可能仅借助水汽循环尤其锅炉的废热，或汽轮机的废气加热原水。其有利的结果是非常节省能量。
按本发明另一项有利的设计，加热器借助汽轮机过程的锅炉废气热量工作。因此，所述水处理有利地几乎不附加消耗电能便足够了。所需要的热能有利地完全取自水汽循环或汽轮机过程的废气。
按本发明另一项设计，蒸发器是降膜蒸发器或喷淋式蒸发器。在这些蒸发器实施形式中，有利地在传输用气体，尤其空气，与原水之间的接触面特别大，以便于能实施物质转换和热转换。典型地，传输用气体从下向上，原水从上向下导引。