[发明专利]蒸汽发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电厂子设施的蒸汽发生器。此外，本发明涉及一种用于运行发电厂子设施的蒸汽发生器的方法。

背景技术

在具有蒸汽发生器的发电厂子设施中，将在化石燃料燃烧时在燃烧器侧产生的热气或从燃气轮机中流出的热的废气用于蒸发在蒸汽发生器之内的流动介质。

也称作为废热锅炉的蒸汽发生器为了蒸发流动介质通常具有组合成或聚集成换热面的蒸发器管，所述蒸发器管的加热引起引导到蒸发器管中的流动介质的蒸发。在蒸发时通过蒸汽发生器产生的蒸汽又例如用于连接的外部过程或尤其也用于驱动蒸汽轮机，例如在燃气和蒸汽发电厂(GuD发电厂)中使用。

在GuD发电厂中，借助于多个燃气轮机和在所述燃气轮机下游接入的蒸汽轮机产生电能。燃气轮机的热的废气在热气或废气通道中穿流(废热)蒸汽发生器，并且用于在水-蒸汽循环回路中产生水蒸气。随后蒸汽经由常规的蒸汽轮机过程膨胀。

在一些GuD发电厂中存在提高的热量需求，例如由于覆盖峰值负载或输出集中供热。为了满足所述附加的热量需求，在蒸汽发生器中动用所谓的补充或辅助点火装置(Supplementary Firing System)。对此，在蒸汽发生器中安装燃烧器，在所述燃烧器中将燃料连同出自燃气轮机的废气一起燃烧。通过燃烧，废气被加热并且热量经由加热面或换热面输送给蒸汽轮机的水-蒸汽循环回路。以所述方式，有针对性地提高燃气和蒸汽发电厂的蒸汽部分的功率。

当然，在这种补充点火装置的范围中燃烧时，与其他点火系统类似地，又形成有害物质，例如氮氧化物(NO_x)和硫氧化物(SO_x)。所述有害物质的形成使得需要用于维持规定的排放限值的附加措施。用于维持所述排放限值的常见的方法在于通过使用在补充点火装置或蒸汽发生器下游接入的催化器来移除所述有害物质。

为了还原在废气或热气中存在的氮氧化物，需要所谓的DeNO_x催化设备，所述DeNO_x催化设备设置在蒸汽发生器中的适当的部位上。在这种催化设备中，在与催化材料共同作用的条件下并且通过同时喷入氨溶液还原包含在流过的热气或废气中的氮氧化物，其中水(H₂O)和元素氮(N₂)积聚。该方法也称作为选择性催化还原法(SCR)。

在这种方法中不利的是，催化设备需要附加的安装空间和耗费的固定结构，由此用于搭建和安装蒸汽发生器的总耗费提高。此外现存的旧设施由于缺少安装空间通常仅能够以相对高的耗费改装。

发明内容

本发明作为第一目的基于，提出一种蒸汽发生器，借助于所述蒸汽发生器可行的是，在降低有害物质形成时实现改进的蒸发产生。

作为第二目的，本发明基于，提出一种方法，借助于所述方法可行的是，运行蒸汽发生器，使得在降低有害物质形成的条件下实现改进的蒸汽产生。

第一目的根据本发明通过用于发电厂子设施的蒸汽发生器来实现，所述蒸汽发生器包括：至少一个能由流动介质穿流的蒸发器管；以及多个通过蒸发器管的表面形成的换热面，其中所述或每个换热面至少部分地设有催化活性覆层用于碳水化合物的放热分解。

在第一步骤中，本发明基于，为了在蒸汽发生器之内的有害物质最小化，放弃补充点火装置。相应地，必须动用其他方案以便在蒸汽发生器中附加地产生热量。

在第二步骤中，本发明已知，有针对性的热量产生在不附加形成有害物质的条件下在如下情况下是可行的：在蒸汽发生器之内实现下述条件，所述条件有益于放热反应、即释放热量的反应的进行。在此，本发明利用如下知识，碳水化合物的催化分解是这种进行放热的反应。换言之，在碳水化合物分解时，在催化剂表面上释放能量，所述能量以热量的形式输出到环境中。

在第三步骤中，本发明基于如下考虑，在碳水化合物放热分解所在的催化剂表面集成到蒸汽发生器中，可行的是：在蒸汽发生器之内产生可用的余热。对此，尤其蒸发器管的换热面设有催化活性覆层，碳水化合物在所述覆层上放热分解。

因为催化覆层施加到换热面上，所以在放热分解中释放的能量能够直接经由蒸汽发生器的所述或每个蒸发器管引出。以所述方式，优选地并且尤其在没有补充点火装置的情况下满足在蒸汽发生器中期望的附加的热量需求。