高效給水加熱器的製作方法
2023-07-21 06:20:21
專利名稱：高效給水加熱器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及蒸汽發生器或鍋爐，更具體而言涉及一種用於餘熱回收蒸汽發 生器的給水加熱器和給水加熱方法。
背景技術：
在美國，天然氣代表一種重要的發電燃料。天然氣燃燒很少產生排放，並在全 國很多地方可用。而且，將天然氣轉化成電能的設備效率高，與水電方案以及燃煤設 備相比，天然氣設備的構建相對容易和廉價。在典型的設備中，天然氣在汽輪機中燃 燒，使得汽輪機的轉子旋轉並向與轉子相連的發電機提供動力。汽輪機廢氣-基本上 是空氣、二氧化碳和蒸汽-在大約1200° F(649°C)時離開汽輪機，並且是一種重要能 源。為了利用這種能源，典型的複合循環式燃氣發電設備還具有餘熱回收蒸汽發生器 (HRSG)，熱廢氣通過餘熱回收蒸汽發生器產生向汽輪機提供動力的蒸汽，汽輪機進而向 其他發電機提供動力。廢氣在低至150° F(66°C )時離開HRSG。汽輪機和HRSG在迴路中工作，該迴路還包括冷凝器和給水泵。由HRSG產生 的蒸汽通過汽輪機然後進入冷凝器，蒸汽在冷凝器中冷凝為液態水。泵將水傳輸到大約 100° F (38°C)或可能溫度更低的HRSG。水在給水加熱器或節熱器處進入HRSG，給水 加熱器或節熱器使水溫升高，用於隨後轉變為在同樣作為HRSG —部分的蒸發器或過熱 器內的蒸汽。給水通常需要利用除氣器進行除氣以從給水中除去溶解氣體，從而防止系統腐 蝕。進入除氣器的給水需要大約為20° F，這低於除氣器正常工作的工作溫度。由於溫 度可根據應用而改變，因此圖1中所示的溫度僅是示例性的。通常，給水加熱器具有由昂貴高合金材料製成的管，以經受給水中溶解的氣 體，例如高氧濃度。因此，從給水中除去溶解氣體以便能利用諸如碳鋼之類的更經濟的 材料製造給水加熱器的管，將會是有利的。
發明內容
在構成為說明書一部分的附圖中圖1是用於餘熱回收蒸汽發生器的現有技術的給水加熱器結構的示意圖；和圖2是根據本發明的用於餘熱回收蒸汽發生器的給水加熱器的結構的示意圖。在各附圖中，對應的附圖標記始終表示對應的部件。
具體實施例方式以下的詳細描述通過實例和非限制方式例示本發明。這些描述使本領域技術 人員能夠清楚地作出和利用本發明，其中描述了一些實施例、適應方案、變例、替代方 案、以及本發明的使用，包括目前所認為的實現本發明的最佳實施方式。圖2顯示出本發明的實施例，其整體上被稱為用於餘熱回收蒸汽發生器(HRSG) 的高效給水加熱器10。外部熱交換器12加熱進入的給水，優選地從大約105° F加熱 到大約192° F，然後給水從外部熱交換器12流入用於從給水中除氧的除氣器14。給 水從除氣器14流過外部熱交換器12以使給水冷卻，優選地從大約227° F冷卻到大約 140° F。泵15將給水傳輸到第一級加熱器16，加熱器16將給水從大約140° F加熱到 大約227° F。來自第一級加熱器16的指定部分的給水流到汽包17和給水蒸發器18， 汽包17和給水蒸發器18將給水以蒸汽形式傳送到除氣器14。來自第一級加熱器16的剩 餘部分的給水流過將給水從大約227° F加熱到大約353° F的第二級加熱器20，然後流 到LP蒸發器22。通過這種方式，只有經除氣的水流過給水加熱器部分。因此，給水加熱器的管 可包括碳鋼或其他合適材料，而不是更高成本的高合金材料。在加熱器線圈中使用碳鋼 管以替代高合金管的這種節省，抵消了為HRSG增加給水蒸發器、泵和外部熱交換器所 致的成本。這樣還避免了與某些高合金加熱器管相關的應力腐蝕破裂。此外，汽包17和給水蒸發器18可利用諸如磷酸鹽或苛性鹼之類的固態鹼進行化 學處理，由此降低流動加速腐蝕的可能性。流動加速腐蝕在未進行固態鹼化學處理的情 況下是低壓蒸發器中的主要問題。電力研究院(EPRI)( 一個進行公眾關注的能源和環境 研究的獨立非盈利中心)在其最近的HRSG水化學指南中建議使用固態鹼。如果不採用 固態鹼對給水蒸發器18進行化學處理，則給水蒸發器的循環可以經過除氣器14，並且可 省略分立的汽包17。在圖2的實施例中，除氣器14和外部熱交換器12無需位於HRSG頂部。縱然 除氣器14和熱交換器12的重新定位佔用更多的設備空間，但這與傳統的整體式除氣器相 比仍可節省費用。儘管圖2顯示出給水加熱器10具有第一加熱器16和第二加熱器20，但本領域技 術人員應認識到，也可使用其他結構。例如，給水加熱器10可僅包括第一級加熱器16 或僅包括第二級加熱器20。與圖1中所示的現有技術相比，本發明的HRSG不需要在進入的給水與蒸發器工 作溫度之間的溫度差，這是因為給水已在除氣器14內進行了除氣。因此，先前方法所需 的20° F可被降低到0° F。此外，與之前可能通過在給水進入蒸發器22下遊之前利用 給水加熱器10將低壓給水預加熱至飽和的情況相比，蒸發器22可產生更低壓的蒸汽。在一些蒸汽發生器中，所述給水加熱器被稱為「節熱器」或「給水預熱器」， 在某些情況，「給水加熱器」或「給水預熱器」或「節熱器」的使用取決於該裝置相對 於泵的位置。在此表述的「給水加熱器」不僅表示上述名稱的裝置，而且還表示蒸汽發 生器中沿從最後的鍋爐或蒸發器出來的氣流的方向位於下遊的給水預熱器和節熱器。給水加熱器10比用於從汽輪機排出的氣體中吸熱的HRSG更加實用。實際上，在各種廣泛應用中給水加熱器可以與蒸汽發生器一起使用，包括從任意類型礦物燃料的 燃燒中吸熱的應用和從廢棄物焚燒得到的氣體中吸熱的應用。 在不背離本發明範圍的情況下，可對以上結構進行改變，在以上描述中包含的 或在附圖中顯示的所有內容，應被認為是示例性的而不是限制性的。
權利要求
1.一種給水加熱器，包括外部熱交換器，其具有用於接受給水的入口、以及出口；除氣器，其具有至少一個出口，並具有用於接受從所述外部熱交換器的出口排出的 給水的入口；第一加熱器，其具有出口，並具有用於接受從所述除氣器的出口排出且被傳送通過 所述外部熱交換器的給水的入口；蒸發器部分，其具有出口，並具有用於接受從所述第一加熱器的出口排出的給水的 一部分的入口，以及用於將蒸汽傳送到所述除氣器的出口；和第二加熱器，其具有出口，並具有用於接受從所述第一加熱器的出口排出的給水的 其餘部分的入口。
2.根據權利要求1所述的給水加熱器，進一步包括蒸發器，其具有用於接受從所述第二加熱器的出口排出的給水的入口。
3.根據權利要求2所述的給水加熱器，其中從所述第二加熱器排出的給水的溫度與所 述蒸發器的工作溫度大致相等。
4.根據權利要求1所述的給水加熱器，進一步包括碳鋼給水管。
5.—種用於蒸汽發生器的給水加熱器，包括外部熱交換器，其具有出口並具有用於接受給水的入口，所述外部熱交換器被構造 為使進入的給水的溫度升高；除氣器，其具有至少一個出口，並具有用於接受從所述外部熱交換器的出口排出的 給水的入口；第一加熱器，其具有出口，並具有用於接受從所述除氣器的出口排出並被傳送通過 所述外部熱交換器的給水的入口，該第一加熱器使所述給水的溫度升高；蒸發器部分，其具有用於接受來自上述加熱器的出口的給水的一部分的入口，以及 用於將蒸汽和水傳送到所述除氣器的出口；和第二加熱器，其具有出口，並具有用於接受從所述第一加熱器的出口排出的給水的 其餘部分的入口，該第二加熱器被構造為使所述給水的溫度升高。
6.根據權利要求5所述的給水加熱器，進一步包括蒸發器，其具有用於接受從所述第二加熱器的出口排出的給水的入口。
7.根據權利要求6所述的給水加熱器，其中從所述第二加熱器排出的給水的溫度與所 述蒸發器的工作溫度大致相等。
8.根據權利要求5所述的給水加熱器，進一步包括碳鋼給水管。
9.一種用於加熱蒸汽發生器所用給水的方法，包括將所述給水引導到外部熱交換器的第一部分，以使進入的給水的溫度升高； 將所述給水引導到除氣器，以從所述給水中去除氣體；將所述給水引導到所述外部熱交換器的第二部分，以使所述外部熱交換器的第一部 分內的給水的溫度升高；將所述給水引導到第一加熱器以升高溫度； 將所述給水的一部分引導到給水蒸發器；和 將所述給水的其餘部分引導到第二加熱器以使所述給水的溫度升高。
10.根據權利要求8所述的給水加熱器，進一步包括將所述給水引導到具有用於接受從所述第二加熱器的出口排出的給水的入口的蒸發 器，其中從所述第二加熱器排出的給水的溫度與所述蒸發器的工作溫度大致相等。
全文摘要
一種用於蒸汽發生器的給水加熱器(10)通過以下部件傳送給水外部熱交換器(12)，允許使用碳鋼給水管的除氣器(14)，第一加熱器(16)，用於將一部分蒸汽形式的給水傳送到除氣器(14)的蒸發器部分(18)和汽包(17)，以及第二加熱器(20)。
文檔編號F22D1/00GK102016411SQ200880008971
公開日2011年4月13日 申請日期2008年3月19日 優先權日2007年3月22日
發明者尤裡·M·雷希特曼, 約瑟夫·E·施洛德 申請人:努特-艾瑞克森公司