[发明专利]用于热电联产的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及热电联产。特别地，本发明涉及运行热电联产设备的方法，并且涉及热电联产设备。

背景技术

已知用于同时产生热(通常呈蒸汽的形式)和动力(通常呈由汽轮机或气体膨胀式涡轮产生的机械动力和/或电的形式)的工艺和设施。在EP 2584157 A1中描述了这种设备的示例。用于热电联产的设备通常被称为热电联产设备(CHP设备)。

还已知的是，将热电联产设备与另一设施集成，例如如US 6,673,845、WO 2007/009951和WO 2010/057222中教示的诸如费托(Fischer-Tropsch)合成设施、或者甲醇合成设备之类的烃合成设施。Pascal Fontaine的标题为“Fresh air firing:HRSG guarantees steam supplies to French refinery(新鲜空气燃烧：热回收蒸汽发生器保证蒸汽供给至法国精炼厂)”的文章——其基于2006年于科伦(Cologne)的Power-Gen Europe(欧洲国际电力展览会)中首次发表的论文——大致描述了热电联产设备与精炼厂的蒸汽集成(可以在http://www.cospp.com/articles/print/volume-7/issue-5/project-profile/fresh-air-firing-hrsg-guarantees-steam-supplies-to-french-refinery.html得到)。这些文献均示出了在热电联产设备中将燃气轮机与热回收蒸汽发生器(通常称作HRSG)一起使用，用于产生热和电力。

这些联产或热电联产工艺或设施通常包括燃气轮机设施，该燃气轮机设施包括燃烧室以及气体膨胀式涡轮或涡轮膨胀器，烃燃料在该燃烧室中燃烧，在燃烧室中产生的热燃烧气体通过该气体膨胀式涡轮或涡轮膨胀器而膨胀。通常，气体膨胀式涡轮机械地联接至发电机并且/或者联接至空气压缩机等。因此，在燃烧室中产生的热燃烧气体的膨胀提供机械动力并且/或者发电。膨胀的热燃烧气体通常途经热回收蒸汽发生器(HRSG)，在该热回收蒸汽发生器处，膨胀的热燃烧气体(低压废气)中的热量被回收，例如作为过程热并且/或者来产生蒸汽并且/或者使蒸汽过热。然后，这样产生的蒸汽通常用于一个或更多个汽轮机驱动的发电机，以进一步发电，并且/或者用于汽轮机驱动器以产生机械动力，用于使比如压缩机之类的设备旋转，并且/或者用作过程蒸汽，例如与热电联产设备集成的设施、比如精炼厂中的过程蒸汽。

此外，如通过上述文献所示的，在沿热膨胀的燃烧气体或热膨胀烟气离开气体膨胀式涡轮的流动方向上、在气体膨胀式涡轮的下游，常规的热回收蒸汽发生器依次包括：

(I)管道燃烧器，该管道燃烧器可以是可选的，

(II)至少一个用于高压(HP)蒸汽的过热器，

(III)用以产生高压蒸汽的锅炉或蒸发器，以及

(IV)锅炉给水或冷凝水的预热器或经济器，以从由气体膨胀式涡轮产生的烟气回收低品位热能。

为了以尽可能节约的方式从热膨胀烟气提取尽量多的热，在热回收蒸汽发生器中包括低压(LP)蒸汽蒸发器是可取的，优选使低压蒸汽蒸发器与低压蒸汽过热器流动连通。该结构对于以下情况是特别有用的：在热电联产设备中或者在与热电联产设备集成的、或与热电联产设备至少在蒸汽方面集成的设备或设施中使用低压蒸汽的情况。因而，低压蒸汽蒸发器和低压蒸汽过热器定位于高压蒸汽蒸发器的下游，以从热膨胀烟气回收低品位热能。

与其他化学或石化设施、例如气制油费托烃合成设施集成的一些热电联产设备配置成：输入中压(MP)蒸汽(通常是饱和的中压蒸汽)，并且在过热至理想温度之后输出中压蒸汽，或者配置成采用过热的中压蒸汽来产生动力。

对于与其他化学或石化设施、例如气制油费托烃合成设施集成的一些热电联产设备，可以获得与输入高压蒸汽和/或热回收蒸汽发生器产生的高压蒸汽相比相对大量的(输入)中压蒸汽。因此，从运行成本角度和资本成本角度来看，以有效的方式通过将热量从热膨胀的烟气转移至由输入中压蒸汽提供的热沉(heat sink)来回收热量变成重要的问题。

如由US 6,673,845所示，热回收蒸汽发生器还可包括用于输入的中压(MP)蒸汽的过热器，该过热器位于高压蒸汽蒸发器的下游并且通常位于锅炉给水预热器或经济器的上游。然而，通过该中压蒸汽过热器所能产生的过热中压蒸汽的品质的上限相对较低。