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蒸汽产生系统的制作方法

2021-04-02 09:22:00 来源:中国专利 TAG:蒸汽 轮机 流化床 锅炉 装置
蒸汽产生系统的制作方法

所公开的方案涉及包括用于产生蒸汽的流化床锅炉(boiler)的蒸汽轮机动力装置(steamturbinepowerplant)的运行,特别地涉及在包括流化床锅炉的蒸汽轮机动力装置的负荷降低的情况下用于维持蒸汽温度的系统。



背景技术:

蒸汽轮机动力装置通常用于生产电力。在热电联产(combinedheatandpower,chp)装置中,没有被蒸汽轮机捕获的热能被另外用作有用的热量。

在蒸汽轮机发电中,在炉子(furnace)中燃烧合适的燃料的锅炉产生具有质量流率的蒸汽,该蒸汽被输送到蒸汽轮机。蒸汽指的是气态的循环物质,诸如水。在锅炉中,由燃烧的燃料释放的热能传递到在系统中循环的水中,或其他这样的循环介质中。

在包括循环流化床(cfb)锅炉的系统中,流化床物料(fluidizedbedmaterial)在系统中循环并将热能从炉子传递到系统中的其他位置。流化床物料中的热能通常被用于加热、汽化、过热以及为待供应到蒸汽轮机的蒸汽提供最终过热。最终过热通常用流化床过热器执行,流化床物料在其外循环中与之接触。

进入蒸汽轮机的蒸汽通常在80-180bar的压力下加压,并且具有通常处于450-560℃的范围内的温度。即,进入蒸汽轮机的蒸汽通常处于过热状态。一般,当动力装置运行时,即产生电力时,进入轮机的蒸汽的压力保持恒定,而其温度可以改变。蒸汽轮机将蒸汽中的热能转换成轮机输出轴上的旋转运动。然后,该轴经由合适的传动系统驱动电力发电机。

当前,蒸汽轮机动力装置的负荷降低不利地影响了蒸汽轮机动力装置生产电力的效率。动力装置的负荷降低可能会显著地减少流化床物料的外循环或完全使其停止,在这种情况下,流化床物料内的热能向位于炉子外部的流化床过热器的供应可能会显著地减少或完全终止。这进而不利地且显著地影响了供应到蒸汽轮机的蒸汽的温度。

另外,由于动力装置的负荷降低减少了可传递到供应蒸汽轮机的蒸汽的热能的量,这通常意味着随着动力装置的负荷变得更低,供应蒸汽轮机的蒸汽的温度也变得更低。这是不期望的,因为较低温度的蒸汽在行进通过蒸汽轮机时可能会过早冷凝,其中可能会形成水滴,其进而可能撞击轮机叶片从而损坏叶片。



技术实现要素:

该解决方案包括一种动力装置的蒸汽产生系统,用于额外加热蒸汽轮机动力装置的锅炉的炉子外部的流化床物料,以便在动力装置负荷降低的情况下维持供应到蒸汽轮机的蒸汽的温度。

锅炉是循环流化床(cfb)型的,借此流化床物料可以在系统中循环。更具体地,流化床物料可以在炉子、固体分离器和环封之间循环,该循环被称为流化床物料的外循环。环封可以包括流化床过热器,或者可以与流化床过热器连接。

在这样的系统中,借助流化床过热器从流化床物料传递到蒸汽的可用热能的量通常取决于在炉子的外循环中较早地传递到流化床物料的热能的量以及在炉子中燃烧燃料所产生的热能的量。所以,在炉子中燃烧的燃料越少,流化床物料中的借助流化床过热器传递给蒸汽的可用热能越少。在流化床过热器中传递给蒸汽的热能越少,离开流化床过热器并随后进入蒸汽轮机的蒸汽的温度可能越低,尤其是当防止蒸汽温度下降的常规方式都已经用尽时。这样的常规方式可包括减少借助喷水对蒸汽进行的调温和/或增加经由流化床过热器行进的处于外循环中的流化床物料的比例。

由于在炉子中燃烧较少的燃料而减少了炉子中热能的产生,就循环流化床物料的质量流量而言,流化床物料的外循环可能被减少了。这也会具有减少流化床过热器中的可用于从循环的流化床物料传递到蒸汽的热能的量的效果。

在动力装置的负荷很低的情况下,流化床物料的外循环可能终止或几乎终止。结果,借助流化床物料到达流化床过热器的热能可能终止或几乎终止。

所以,由于在流化床过热器中可用于传递给将要供应到蒸汽轮机的蒸汽中的热能减少,结果蒸汽的温度可能减少。这会带来不利和不期望的后果,诸如蒸汽轮机生产电力的效率下降。

作为这样的不利和不期望的后果的另一个示例,温度降低的蒸汽在行进通过蒸汽轮机时会过早冷凝,导致形成水滴,而水滴会撞击并由此损坏蒸汽轮机的叶片。

所公开的方案旨在通过公开用于将额外的热能引入到炉子外部的流化床物料的方法和系统来减轻动力装置负荷降低的不利和不期望的后果。利用所公开的方案,即使在流化床物料的外循环已经显著减弱或者终止的情况下,也可以确保与流化床过热器接触并相邻于流化床过热器的流化床物料具有足够的将要传递给供应蒸汽轮机的蒸汽的热能的量。

因此,利用所公开的方案,可以通过额外加热位于炉子外部的流化床物料来补偿炉子中的热能生产减少以及因此热能向炉子中的流化床物料的传递减少。因此,利用所公开的方案,即使在动力装置负荷降低的情况下,蒸汽的温度也可以维持足够高。

对流化床物料进行这样的额外加热可以发生在例如环封式换热器室中,和/或在燃烧室中,该燃烧室邻近环封式换热器室布置,使得在环封式换热器室与燃烧室之间存在流化床物料的循环;和/或在换热器室中,该换热器室容纳流化床过热器并且邻近炉子布置;和/或在气锁中,该气锁位于料腿(dipleg)与容纳有流化床过热器并且邻近炉子布置的换热器室之间;和/或在换热器室中,该换热器室容纳至少一个过热器并且邻近没有任何过热器的环封式室布置。

根据所公开的方案,对流化床物料进行这样的额外的加热可以通过可选择性地将可燃气体供应到炉子外部的流化床物料中来完成,即可选择性地将可燃气体喷射到流化床物料中,借此可燃气体的燃烧将释放额外的热能到流化床物料中。作为额外加热炉子外的流化床物料的进一步可能,可以通过将可燃气体可选择性地供应到位于炉子外部的一个燃烧器或多个燃烧器来对流化床物料完成这样的额外加热,借此用燃烧器燃烧可燃气体将释放额外的热能到流化床物料中。此外,可以将这样的基于喷射和基于燃烧的方案结合起来,以在如上所述的选择好的系统位置中包括喷射可燃气体以及用燃烧器燃烧可燃气体。

根据所公开的方案,可燃气体可选择性地喷射到环封式换热器室中,或喷射到燃烧室中,或喷射到邻近炉子的换热室中,或喷射到邻近环封式室的换热器室中。作为进一步可能,可燃气体可选择性地供应到一个燃烧器或多个燃烧器并且利用一个燃烧器或多个燃烧器燃烧,所述一个燃烧器或多个燃烧器位于环封式换热器室中、或者位于燃烧室中、或者位于邻近炉子的换热室中、或者位于邻近环封式室的换热器室中。此外,可以将这样的基于喷射和基于燃烧的方案结合起来,以在如上所述的选择好的系统位置中包括喷射可燃气体以及用燃烧器燃烧可燃气体。

根据所公开的方案的另一种可能,可燃气体可以通过气化来生产。

可燃气体的可选择的喷射和/或燃烧来额外加热炉子外部的流化床物料可以通过控制单元来实现。控制单元可以通过使用例如动力装置的负荷作为输入数据来产生这样的可选择性的喷射和/或燃烧。由此,例如,一旦动力装置的负荷降低到低于触发负荷,就可以启动可燃气体的喷射和/或燃烧。可以设置这样的触发负荷,例如使得其是一负荷或接近该负荷:一旦低于该负荷,则进入蒸汽轮机的蒸汽的温度不能利用常规方式被维持在等于或者接近其最高温度。这样的常规方式可以包括减少借助喷水对蒸汽进行的调温和/或增加在经由流化床过热器行进的处于外循环中的流化床物料的比例。

替代地,并且作为另一示例,控制单元可以通过使用例如蒸汽质量测量作为输入数据来产生可燃气体的这样的可选择性的喷射和/或燃烧。该输入数据可以包括例如进入蒸汽轮机的蒸汽的温度。由此,例如,一旦进入蒸汽轮机的蒸汽温度下降到低于特定的警报温度,就可以启动可燃气体的喷射和/或燃烧。

因此,利用所公开的方案,即使在动力装置负荷降低的情况下,即当炉子中的热能的生产本身不足以将进入蒸汽轮机的蒸汽的温度维持在足够高时,进入蒸汽轮机的蒸汽的温度可以维持在足够高。

在本文中,足够高的温度是指这样的温度,在该温度下,电力生产的效率等于或接近在满动力装置负荷的情况下可获得的最高效率。足够高的温度可以是这样的温度,该温度是进入蒸汽轮机的蒸汽的最高温度,该最高温度可以在满动力装置负荷的情况下获得。替代地,足够高的温度可以比进入蒸汽轮机的蒸汽的最高温度低1-10℃,或者低10-20℃,或者低20-30℃,或者低30-40℃,或者低40-50℃,或者低50-60℃。

因此,利用所公开的方案,即使在动力装置负荷降低的情况下,也可以将蒸汽轮机动力装置中的电力生产效率维持在高水平。

有利地,根据所公开的方案的流化床物料的额外加热不需要改变动力装置的蒸汽循环和供应系统。

根据所公开的方案的方法包括维持供应到蒸汽轮机动力装置的蒸汽轮机的蒸汽的温度,该动力装置进一步可以包括循环流化床锅炉,该循环流化床锅炉包括炉子和流化床过热器,该流化床过热器适于通过将热能从流化床物料传递到所述蒸汽而使供应到蒸汽轮机的蒸汽过热。根据该方法,可以借助于可选择性地额外加热炉子外部的流化床物料来维持供应到蒸汽轮机的蒸汽的温度。该方法可以包括选择用于动力装置的触发负荷(该触发负荷小于动力装置的满额定负荷并且大于动力装置的最低额定可行负荷),确定动力装置的负荷,以及

-当动力装置的负荷等于或高于触发负荷时,用流化床过热器使蒸汽过热,使得进入蒸汽轮机的过热蒸汽的温度等于或接近其最高温度;以及

-当动力装置的负荷低于触发负荷时,用流化床过热器使蒸汽过热,并且额外加热炉子外部的流化床物料,使得进入蒸汽轮机的过热蒸汽的温度等于或接近其最高温度,以及

将过热蒸汽从流化床过热器输送到蒸汽轮机。

根据所公开的方案,相对于流化床物料的外循环,流化床物料的额外加热可能发生在流化床过热器(2)处或者之前,以及流化床物料离开炉子(10)之后,或者在流化床过热器(2)处或者之前,但不早于流化床物料进入环封式换热器室(1)的时间。

根据所公开的方案,可以通过将可燃气体喷射到一个燃烧器或多个燃烧器中,或者利用一个燃烧器或多个燃烧器燃烧可燃气体,从而引起流化床物料的额外加热,一个燃烧器或多个燃烧器位于流化床物料内或者附近。

根据所公开的方案的动力装置的蒸汽产生系统可以包括蒸汽轮机,包括炉子和流化床过热器的循环流化床锅炉,该流化床过热器适于通过将热能从流化床物料传递到所述蒸汽而使供应到蒸汽轮机的蒸汽过热。根据所公开的方案的动力装置的蒸汽产生系统可以进一步包括控制单元,该控制单元适于接收用于维持包括该系统的动力装置的触发负荷的设定值,确定该动力装置的负荷,以及当动力装置的负荷低于触发负荷(触发负荷小于动力装置的满额定负荷,并且大于动力装置的最低额定可行负荷)时,控制可燃气体喷射到燃烧器中或者利用燃烧器燃烧,燃烧器位于炉子外部的流化床物料内或附近,从而使得进入蒸汽轮机的蒸汽温度维持等于或者接近其最高温度。

另外,根据该方案的动力装置的蒸汽产生系统可以包括适于产生产物气体的气化器以及管线,所述管线适于将产物气体从气化器输送到用于喷射的气体喷射喷嘴,或者输送到燃烧器,以用作可燃气体进行燃烧。

根据所公开的方案的动力装置的蒸汽产生系统可以包括:蒸汽轮机,循环流化床锅炉,包括炉子和流化床过热器,所述流化床过热器适于通过将热能从流化床物料传递到供应至所述蒸汽轮机的蒸汽而使蒸汽过热,控制单元,适于:接收包括所述系统的动力装置的触发负荷的设定值,该触发负荷小于所述动力装置的满额定负荷并且大于所述动力装置的最低额定可行负荷,确定所述动力装置的负荷,以及当所述动力装置的负荷低于所述触发负荷时,控制可燃气体喷射到所述炉子外部的流化床物料内或附近的一个或多个燃烧器,和/或用所述炉子外部的流化床物料内或附近的一个或多个燃烧器燃烧,从而使得进入所述蒸汽轮机的蒸汽温度维持在等于或接近其最高温度。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括环封式换热器室,所述环封式换热器室设置有适于将可燃气体喷射到流化床物料中的气体喷射喷嘴。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括一个或多个燃烧器,所述一个或多个燃烧器位于流化床物料内或附近并且适于在所述环封式换热器室中燃烧可燃气体。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括:燃烧室,邻近环封式换热器室布置,使得在所述环封式换热器室与所述燃烧室之间存在流化床物料的循环,以及位于所述燃烧室中的气体喷射喷嘴,所述气体喷射喷嘴适于将可燃气体喷射到流化床物料中。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括一个或多个燃烧器,所述一个或多个燃烧器位于流化床物料内或附近并且适于在所述燃烧室中燃烧可燃气体。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括:换热器室,容纳所述流化床过热器并且邻近所述锅炉布置,以及位于所述换热器室中的气体喷射喷嘴,所述气体喷射喷嘴适于将可燃气体喷射到流化床物料中。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括一个或多个燃烧器,所述一个或多个燃烧器位于流化床物料内或附近并且适于在所述换热器室中燃烧可燃气体。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括:换热器室,容纳所述流化床过热器并且邻近所述锅炉布置,气锁,位于料腿与所述换热器室之间,以及位于所述气锁中的气体喷射喷嘴,所述气体喷射喷嘴适于将可燃气体喷射到流化床物料中。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括一个或多个燃烧器,所述一个或多个燃烧器位于流化床物料内或附近并且适于在所述气锁中燃烧可燃气体。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括:换热器室,容纳有至少一个过热器并且邻近没有任何过热器的环封式室布置,以及位于所述换热器室中的气体喷射喷嘴,所述气体喷射喷嘴适于将可燃气体喷射到流化床物料中。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括一个或多个燃烧器,所述一个或多个燃烧器位于流化床物料内或附近并且适于在所述换热器室中燃烧所述可燃气体。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括一个或多个燃烧器,位于流化床物料内或附近,并且适于在所述环封式换热器室中燃烧可燃气体,和喷嘴,安装在送风器中并且适于供给空气或不可燃气体,其中流化床物料在所述环封式换热器室中的循环是能调节的。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统还包括:气化器,适于产生产物气体,以及管线,适于将来自所述气化器的产物气体输送到用于喷射的所述气体喷射喷嘴。

根据所公开的方案,所述动力装置的蒸汽产生系统进一步包括-气化器,适于产生产物气体,以及管线,适于将来自所述气化器的产物气体输送到一个或多个燃烧器以作为所述可燃气体燃烧。

附图说明

图1示意性地示出了动力装置的常规蒸汽产生系统。

图2示意性地示出了根据示例的动力装置的蒸汽产生系统,该系统包括可选择性地供应将在环封式换热器室内燃烧的可燃气体。

图3示意性地示出了根据示例的动力装置的蒸汽产生系统,该系统包括可选择性地供应将在燃烧室中燃烧的可燃气体。

图4a-图4c从不同的横截面视图示意性地示出了常规环封式换热器室。

图5a以从上方观察的横截面视图示意性地示出了根据示例的包括可选择性地喷射可燃气体的环封式换热器室。

图5b以根据图5a的横截面视图a-a示意性地示出了根据示例的包括可选择性地喷射可燃气体的环封式换热器室。

图5c以根据图5a的横截面视图b-b示意性地示出了根据示例的包括可选择性地喷射可燃气体的环封式室。

图6示意性地示出了根据图2的动力装置的蒸汽产生系统,该系统还包括产生可燃气体,该可燃气体将被供应到气化器中的环路换热器密封室。

图7示意性地示出了根据图3的动力装置的蒸汽产生系统,该系统还包括产生可燃气体,该可燃气体将被供应到气化器中的燃烧室。

图8示意性地示出了邻近锅炉的换热器室的常规布置,其中该换热器容纳有过热器。

图9a示意性地示出了根据示例的邻近锅炉的换热器室的布置结构,其中该换热器容纳有过热器,并且其中该布置结构另外包括可选择性地供应将在换热器室中燃烧的可燃气体。

图9b示意性地示出了根据示例的邻近锅炉的换热器室的布置结构,其中该换热器容纳有过热器,并且其中该布置结构另外包括可选择性地供应将在料腿和换热器室之间的气锁中燃烧的可燃气体。

图10a示意性地示出了在常规蒸汽产生系统中,进入蒸汽轮机的蒸汽的质量流量和蒸汽温度与蒸汽轮机动力装置的负荷的理想关系。

图10b示意性地示出了在根据所公开的方案的蒸汽产生系统中,进入蒸汽轮机的蒸汽的质量流量和蒸汽温度与蒸汽轮机动力装置的负荷的理想关系。

图11a示意性地示出了动力装置的负荷与热消耗之间的理想关系。

图11b示意性地示出了动力装置的燃料消耗与热消耗之间的理想关系。

图12示意性地示出了根据示例的包括环封式室和邻近的换热器室的布置结构,其中该布置结构包括可选择性地将可燃气体供应到换热器室中。

图13出于清楚的目的以锅炉的主要流入和流出的方式示意性地示出了锅炉的概念范围。

这些附图不是按比例绘制的,也不表示系统组件的物理布局或尺寸。

具体实施方式

在本文中,借助以下数字和符号来参考附图:

w某个时间点的动力装置负荷

wf动力装置的满额定负荷

wmv动力装置的最低额定可行负荷

wth动力装置的阈值负荷

wtr动力装置的触发负荷

wu动力装置的不可行运行负荷范围

wv动力装置的可行运行负荷范围

t进入轮机的蒸汽的温度

tf进入轮机的蒸汽的最高温度

tv进入蒸汽轮机的蒸汽的最低可行温度

蒸汽的质量流量率

满锅炉负荷的蒸汽的质量流量率

1环封式换热器室

2流化床过热器

3蒸汽轮机

4气化器

5冷却器

6燃料源

7过滤器

8换热器

9发电机

10炉子

11换热器

12锅炉

13用电进程

14冷凝器

15换热器

16燃烧室

19送风器(plenum)

20泵

21燃料源

22热消耗过程

25换热器

31-57管线

60固体分离器

61环封式出口

70传动系统

71,72管道

100料腿

101分配区

102供给上段(feedingupleg)

103旁路上段(bypassupleg)

104过热器室

105排放上段(dischargeupleg)

106a-f送风器

107再循环通道

110喷嘴

111气体喷嘴

200换热器室

201排放通道

202气锁

203开口

300环封式室

301分配区

303供给上段

304a,b过热器室

305旁路上段

306a-f送风器

307料腿

308进入室

310阀

320换热器室

361环封式出口

362换热器室出口

在本文和附图中,“管线”的概念用于指任何合适的输送通道,而对通道的物理特性没有任何明确的特性描述。应当理解,本领域技术人员能够根据待输送的物料的特性和体积以及其他此类相关的输送参数和要求来确定通道的物理特性。

在本文中,除非另有说明,否则“动力装置”的概念用于指蒸汽轮机动力装置,其中蒸汽轮机3可用于将蒸汽的热能转换成机械功,该机械功可以被发电机9转换为电。

在本文中,除非另有说明,否则“锅炉”12的概念用于指系统元件的组合,包括炉子10,固体分离器60,管道72、71,环封式换热器室1或环封式室300,换热器25、11、15和一个或多个过热器2。出于概念上的澄清目的,图13中示意性地示出了这种组合装置吸入空气、燃料和水,并提供蒸汽和废气作为主要输出。

在本文中,“流化床物料”的概念用于指正常运行条件下在系统中循环的床物料(bedmaterial)。应当理解,在流化床中,“流化床物料”在正常运行条件下处于流化状态,但是在系统中的某处和/或在某些运行条件下,“流化床物料”也可以处于非流化状态,诸如在料腿(dipleg)100中,经由它可以将“流化床物料”输送回炉子10以便再次使用。

图1示意性地示出了用于生产将在蒸汽轮机3中使用的过热蒸汽的常规系统。该系统包括循环流化床型的炉子10。在该系统中,流化床物料(诸如沙子和/或灰分,可能有添加物,诸如石灰石)从炉子10经由管道72循环到固体分离器60,诸如旋风分离器(cyclone),并且从那里经由料腿100循环到环封式换热器室1,再从那里经由环封式出口61返回到炉子10。此后,这种循环被称为流化床物料的“外循环”。反过来,“内循环”是指流化床物料在系统元件内的循环,例如在炉子10或环封式换热器室1内的循环。

仍然参考图1,这样的系统可以包括换热器,诸如位于环封式换热器室1中的用于使将要供给到蒸汽轮机3的蒸汽过热或向将要供给到蒸汽轮机3的蒸汽提供最终过热的流化床过热器2。这样的蒸汽的过热的前提是,将热能从在如上所述的系统中循环的流化床物料传递至在系统中循环的蒸汽。

过热蒸汽是在特定压力下处于温度t的蒸汽,该温度t高于诸如水等物质的沸点。处于过热状态下的蒸汽不包含任何残留液体(entrainedliquid)。因此,在残留液体开始形成之前,过热蒸汽的温度t可能会降低一些。因此,过热蒸汽的温度t越高,在处于特定压力下的残留液体开始形成之前,其越可以冷却,即释放能量。

典型地,用于蒸汽轮机3的足够高质量的蒸汽是指被过热到这样的温度t的蒸汽,即,该过热蒸汽包含足够高的能量,使得当它行进通过蒸汽轮机3并释放能量时不会在蒸汽轮机中过早冷凝。

典型地,在动力装置系统中,进入蒸汽轮机3的蒸汽的压力保持恒定。一旦蒸汽进入蒸汽轮机3,其中蒸汽开始释放能量并膨胀,该压力就开始降低。

在这样的系统中,并且如工业上已知的,诸如借助位于环封式换热器室1中的流化床过热器2,可用于从流化床物料传递到蒸汽的热能的量取决于在炉子10中的外循环中较早地传递到流化床物料的热能的量,并且是在炉子10中燃烧燃料的结果。因此,在炉子10中燃烧的燃料越少,流化床物料中的诸如借助流化床过热器2传递给蒸汽的可用的热能就越少。在流化床过热器2中传递给蒸汽的热能越少,离开流化床过热器2并经由管线31输送到蒸汽轮机3的蒸汽的温度越低。

在这样的系统中,并且如工业上已知的,由于在炉子10中燃烧的燃料较少,所以炉子10中产生的热能减少,就循环流化床物料的质量流量而言,流化床物料的外循环减少了。即,随着动力装置的负荷w的减少,流化床物料的外循环会减少。这导致在流化床过热器2中较少的热能可用于从循环流化床物料传递到蒸汽中。

如工业上已知的,从每单位时间被供给到炉子10中的燃料的体积和被供给的燃料的类型可以推断、例如计算出在炉子10中产生和传递到蒸汽中的热能的量。典型地,锅炉12包括用于依据供给到炉子10的燃料的量自动调节燃料燃烧过程中所需的空气和/或其他气体的量的布置结构。这种空气和/或其他气体的自动调节例如可以通过测量燃烧气体中存在的氧气水平以及调节燃料和/或空气和/或其他气体的供给以获得燃烧气体中的最佳氧气水平(已知为lambda(λ)值)来实现。

常规地,由于动力装置的负荷w的减小,可以一定程度地防止进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度下降。作为第一示例,可以在动力装置中采用蒸汽调温来调节蒸汽温度,例如通过将水喷洒到蒸汽中并由此将其温度降低到期望的水平。因此,在其他条件不变的情况下,减少调温的量将导致蒸汽的温度t升高。并且作为第二示例,可以调节经由流化床过热器2行进的外循环中的流化床物料的比例,从而调节到达流化式床过热器2的热能的量。在其他条件不变的情况下,提高经由流化床过热器2行进的外循环中的流化床物料的比例将会导致蒸汽温度t升高。

然而,一旦用尽了防止蒸汽温度下降的这些措施,例如,使蒸汽调温中止,并且经由流化床过热器2行进的外循环中的流化床物料的比例设置为其最高,那么降低动力装置负荷w典型地会导致进入蒸汽轮机3的蒸汽温度t降低。此后,如图10a所示,这些措施已用尽的动力装置负荷w被称为动力装置的阈值负荷wth。换句话说,在阈值负荷wth和满动力装置负荷wf之间,例如,可以减少蒸汽调温和/或可以增加经由流化床过热器2行进的外循环中的流化床物料的比例,以便防止蒸汽温度t随着动力装置负荷w的降低而下降。在低于阈值负荷wth的情况下,随着动力装置负荷w进一步减低,这些预防措施不再足以防止蒸汽温度t下降。

此外,在动力装置的负荷w低的情况下,即在炉子10中几乎没有燃料被燃烧时,流化床物料的外循环可能终止或几乎终止。结果,借助流化床物料使热能到达流化床过热器2可能终止或几乎终止。

动力装置的这种低负荷w可以是,例如,其满额定负荷wf的55-60%,或50-55%,或45-50%,或40-45%,或35-40%,或30-35%,或25-30%,或20-25%。这样的低负荷可以低于阈值负荷wth。

所以,随着流化床过热器2中的可用于传递到要供应到蒸汽轮机3的蒸汽中的热能减少,特别是低于动力装置的阈值负荷wth,结果是所述蒸汽的温度t被降低。这可能具有不利和不期望的后果,诸如蒸汽轮机3的生产电力的效率下降。作为这种不利和不期望的后果的另一个示例,温度t降低的蒸汽在行进通过蒸汽轮机3时可能会过早冷凝,导致形成水滴,而水滴可能撞击并由此损坏蒸汽轮机3的叶片。

所公开的方案旨在通过公开一种将额外的热能引入到炉子10外部的流化床物料中的方式来减轻动力装置负荷w降低带来的不利和不期望的后果。

利用所公开的方案,可以确保与过热器2接触以及在其附近的流化床物料具有足够的将要传递到供应蒸汽轮机3的蒸汽中的热能的量。因此,利用所公开的方案,通过在炉子10外部额外地加热流化床物料,可以补偿炉子10中生产的热能的减少,并且因此补偿炉子10中的传递到流化床物料的热能的减少。

因此,利用所公开的方案,即使在动力装置负荷w降低(动力装置负荷w可以降低到低于阈值负荷wth)的情况下,蒸汽的温度t也可以维持足够高,例如处于其最高温度tf或低于最高温度tf的一定数量的温度范围内。

根据所公开的方案,可以通过将可燃气体供应到炉子10外部的流化床物料中来完成流化床物料的这种额外加热,由此可燃气体的燃烧将释放额外的热能到流化床物料中。作为同样秉承所公开的方案的一般原理和实施例概述的替代方案或补充,在细节上作必要的修改后,流化床物料的这种额外的加热可通过向炉子10外部的一个或多个燃烧器供应可燃气体来完成,由此可燃气体的燃烧将释放额外的热能到流化床物料中。

根据示例,图2示意性地示出了根据本方案的用于生产将用在蒸汽轮机3中的过热蒸汽的系统,其中该系统包括可选择性地供应将在环封式换热器室1中燃烧的气体。在该系统中,蒸汽以温度t和质量流量率进入蒸汽轮机3,后者被定义为每单位时间进入蒸汽轮机3的蒸汽的质量。

确定蒸汽特性可以通过在蒸汽输送管线中安装流量计和/或压力传感器和/或温度传感器,并将来自该/这些仪器的信号转发到诸如用于处理和/或存储的专用的蒸汽流量计算机和/或控制单元23之类的设备来执行。应当理解,确定蒸汽特性在工业上是众所周知的,并且为此目的适合的装备可商购获得。一旦例如通过测量确定了蒸汽特性,该蒸汽特性就可以被控制单元23用作控制输入数据。

仍然参考图2,可以借助于至少在管线31中的蒸汽轮机3的终点处进行测量来确定蒸汽特性。另外,如将要解释的,也可以例如基于系统中其他位点(loci)的测量来确定蒸汽特性。

随着蒸汽进入蒸汽轮机3,蒸汽的特性(包括其温度)的确定可以是间接的。这意味着可以在上游或下游,例如在始于换热器15并终止于蒸汽轮机3的蒸汽输送路径中,进一步测量蒸汽特性,并且,例如当蒸汽进入蒸汽轮机3中时,将测量结果转换为通过使用已知的转换因子来确定的蒸汽的特性的值。这些已知转换因子可以通过例如在感兴趣的位点处的比较测量来获得,或者可以从基于系统的物理特性的计算中得出。如本文中所使用,确定蒸汽特性的概念还包括如上所述的间接确定。

在动力装置中,至少在动力装置生产电力时,蒸汽的压力可以保持恒定,在这种情况下,进入蒸汽轮机3的蒸汽的关键特性实际上可以由进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度t来捕获。

蒸汽轮机3可以适于经由传动系统70来驱动发电机9,发电机可以经由管线44将电力供应到用电进程。用电进程可以是特定的和/或局部的进程,诸如在制造工厂中,或者用电进程可以是诸如地方的、区域的或者国家的电网等电网中的总用电。

仍然参考图2,在该系统中,可以通过在流化床过热器2中使蒸汽过热或为蒸汽提供最终过热来生产过热蒸汽。这种流化床过热器2可以位于环封式换热器室1中。

众所周知,诸如换热器25和/或换热器11和/或换热器15或多个这些换热器等流化床过热器2上游的设备可以被用于使在系统中循环的水过热和/或汽化,从而使得水在进入流化床过热器2时已经是蒸汽或处于过热状态的蒸汽。

根据图2所示的示例,换热器11、15可以安装在管道71中,并且换热器25可以安装在炉子10中。

流化床过热器2可以是单个换热器装置。替代地,流化床过热器2可以是多个单独的换热器装置的集合体。这同样适用于换热器25、11、15。

仍然参考图2,燃料可以经由管线49从燃料源21供应到炉10,以在炉10中燃烧。燃烧燃料和/或引起流化床物料流化所需的空气或其他合适的气体或气体混合物的一部分可以经由管线50或多条这种管线输送到炉子10。可以经由管线51将由于燃烧燃料而产生的诸如灰等非气态燃烧残留物从炉子10中排出。可以将可能喷射到炉子10中的由于燃烧燃料而产生的燃烧气体以及其他气体与经由管道72从炉子10到固体分离器60的流化床物料一起排出。

在固体分离器60中,流化床物料可以与燃烧物和其他可能的气体分离。由此,流化床物料可以从固体分离器60经由料腿100行进到环封式换热器室1中。相应地,流化床物料的气体和诸如飞灰等细微残留物可以经由管道71行进到进程中的其他位置(未描绘)。固体分离器60可以是例如旋风分离器。

在从管道71排出之前,可以利用换热器11、15从燃烧物和其他气体中捕获热能。

仍然参考图2,环封式换热器室1可以布置成从固体分离器60接收外循环中的流化床物料,从而防止气流从炉子10经由环封式出口61并最终到达固体分离器60的气流,并使得流化床物料可以经由环封式出口61返回炉子1。系统中的环封式换热器室1的功能之一通常是防止这种气体回流。

根据图4a至图4c中的典型设置所示,通过布置流化床物料的经由环封式换热器室1中的不同结构限定区的行进,可以引起环封式换热器室1的这种功能,其中流化床物料的行进用箭头表示。在图4a至4c中,用波浪虚线示意性地示出了流化床物料的平均典型表面。应当理解,由于在环封式换热器室1中可能发生流化,所以严格来说,流化床物料的表面是不确定的。除非另有说明,否则这同样应用于以下讨论并在其他图中示出的流化床物料的其他表面。

如图4a和图4b所示,图4b是图4a所示的环封式换热器室1的a-a横截面,外循环中的流化床物料可以从固体分离器60经由料腿100到达环封式换热器室1中,此后流化床物料的流动可以在环封式换热器室1的分配区101中分成两个流动,其中一个流动经由旁路上段103行进到环封式出口61,另一个经由供给上段102行进到过热器室104。可以通过利用安装在送风器106a-c中的喷嘴110供给空气或其他适合的不可燃气体来引起流化床物料的这种行进,喷嘴110可以具有适合的喷射方向性。离散的送风器106a-c可使得具有送风器特定的流速和/或方向的空气或其他不可燃气体分别供给到分配区101、旁路上段103和供料上段102,由此可以控制流化床物料的流动,诸如控制经由旁路上段103和/或供料上段102行进的流化床物料的比例。

参照图4a和图4c,图4c是图4a中所示的环封式换热器室1的b-b横截面,流化床过热器2可以位于环封式换热器室1的过热器室104部分中,其中流化床过热器2可用于捕获行进通过过热器室104的流化床物料的热能。流化床物料可从过热室104经由排放上段105行进到旁路上段103,然后到达环封式出口61。流化床物料通过过热器室104和排放上段105的行进可以通过利用安装在送风器106d-f中的喷嘴110供给空气或其他适合的不可燃气体来控制,喷嘴110可以具有适合的喷射方向性。离散的送风器106d-f可以供给具有送风器特定的流速和/或方向的空气或其他不可燃气体。替代地,可以存在不同的送风器构造,诸如过热器室104和排放上段105共有的一个送风器。

应当理解,环封式换热器室1的这种分隔在工业上是已知的,并且这种知识容易应用于环封式换热器室1。

流化床物料可以从环封式换热器室1经由环封式出口61输送到炉子10以再次使用。

参照图10a和图10b,动力装置可以采取负荷w运转,负荷w是指由蒸汽轮机3驱动的每单位时间发电机9产生的电力的量。如工业上已知的,可以基于电力输出的电压和电流来测量每单位时间由发电机9产生的电力的量,即发电机9的动力输出。替代地或另外,由于动力装置的负荷w与其热消耗非常相关是众所周知的,所以可以从动力装置的热消耗推断出动力装置的负荷w。反过来,可以从单位时间内在炉子10中燃烧和/或为了从动力装置中产生热的目的而向炉子10中供给的燃料的量推断出热消耗。由于例如装置特定的能量损失,单位时间内燃烧的燃料的量与热消耗之间的精确关系以及热消耗与负荷w之间的精确关系通常是装置特定的。图11a和图11b示出了这些测量之间的理想关系。这些测量是常规动力装置仪器的一部分。

为了生产和加热蒸汽的目的而在炉子10中燃烧的燃料的体积与动力装置的负荷w具有相关性,该相关性对于每个动力装置而言是特有的,并且被运行人员已知和/或被编程到动力装置的控制设备中。因此,为了生产和加热蒸汽的目的,可以通过调节被燃烧的燃料来控制动力装置的负荷w,并且被燃烧和/或被供给的燃料的量通常可以作为动力装置的负荷w的合理代表。

如图10a和图10b所示,动力装置可以采取不同的负荷w运转。

图10a表示用于生产将在蒸汽轮机3中使用的蒸汽的常规系统的运行。图10b表示根据所公开的方案的用于生产将在蒸汽轮机3中使用的蒸汽的系统的运行,包括向炉子10外部的流化床物料可控地提供额外的加热。

如图10a所示,动力装置可以具有满额定负荷wf。这指的是动力装置的负荷w,其可以借助炉子10的满额定负荷获得,即当在炉子10中燃烧燃料的最高额定量时。在满额定负荷wf的情况下,热能的最高量在换热器25、11、15和流化床过热器2中被传递到供给到蒸汽轮机3的蒸汽中。在动力装置的这个满额定负荷wf下,进入蒸汽轮机3的过热蒸汽的温度t处于其最高值tf,其可以是满动力装置负荷wf可获得的蒸汽的最高温度。

进入蒸汽轮机的蒸汽的最高温度tf可以布置成低于在炉子10中燃烧最大量的燃料原则上所能获得的温度。该布置结构可以例如通过可控地对蒸汽调温和/或通过调节经由流化床过热器2的外循环中的流化床物料的比例来实现,如前所述。

利用这种布置结构,进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度t可以在动力装置的阈值负荷wth与满负荷tf之间的负荷范围内保持在最高温度tf,如图10a所示。

仍然参考图10a,在动力装置的阈值负荷wth以下,进入蒸汽轮机3的过热蒸汽的温度t从最高温度tf降低。典型地,过热蒸汽的压力保持恒定,但是进入蒸汽轮机3的过热蒸汽的质量流量率通常根据在换热器25、11、15和流化床过热器2中传递到蒸汽的能量而减低,如图10a所示。

所以,除非采用所公开的方案,否则随着动力装置的负荷w降低到阈值负荷wth以下,动力装置中生产电力的效率会不期望地减少。

特别是相对于流化床过热器2,可通过调节流化率或环封式换热器室1中的流化率,诸如在流化床过热器2中为了增加从流化床物料到蒸汽的热能的传递而增加流化床物料循环率,来进一步影响能传递到随后将供应到蒸汽轮机3的蒸汽的热能的量。这种影响可以通过例如调节经由送风器106a-f到相应的喷嘴110的气体喷射率来引起。经由管线50向炉子10供应的流化气体可以用于采取类似的方式朝向相同的端部。

然而,当动力装置的负荷w进一步降低时,这种流化率的调节或流化率可能无法维持流化床过热器2中的从流化床物料传递到蒸汽的热能的量。

另外,低动力装置负荷w可能增加动力装置的排放,该排放可能具有不能超过的调整上限。换句话说,对于动力装置负荷w可能有施加排放的下限,越过该下限负荷w可能不会减少。之所以可以达到这种排放上限,是因为由于设计和运行上的限制,流化气体、特别是到炉子10的流化气体的供应的减少可能不与供应到炉子10的燃料的减少完全相符。

仍然参考图10a,随着动力装置的负荷w从阈值负荷wth降低,它可以达到最低可行负荷wmv,在该最低可行负荷wmv以下,动力装置可能不能可行地运行。这种最低可行负荷wmv可以例如通过如上所述的排放上限来确定,和/或可以通过可接受的蒸汽质量(诸如其温度t)的最低标准来确定。动力装置的不可行运行的负荷范围wu是负荷w低于最低可行负荷wmv的负荷范围。反过来,动力装置的可行运行范围wv是负荷w等于或高于最低可行负荷wmv的负荷范围。

在最低可行负荷wmv下,流化床物料的外循环可能几乎没有,或者流化床物料的外循环可能已经终止。

根据本解决方案,并参考图10b,通过额外加热炉子10外部的流化床物料以在流化床过热器2中增加流化床物料可传递到蒸汽的热能的量。以此方式,并根据本方案,可以通过额外加热炉子10外部的流化床物料来补偿由于动力装置的负荷w降低而导致的流化床物料中的热能的量的减少。

因此,利用所公开的方案,即使当动力装置以小于其阈值负荷wth的负荷w运转时,供应至蒸汽轮机3的蒸气的温度t也可以维持足够高,优选地处于最高温度tf。所以,在动力装置以小于其满额定负荷wf、包括低于阈值负荷wth的负荷w运转的情形下,利用所公开的方案可以增加电力生产的效率。

根据一个示例,如图2所示,可以通过将来自燃料源6的可燃气体经由管线42可选择性地喷射到环封式换热器室1中,引起炉子10外的流化床物料的额外加热,其中可燃气体在与热的流化床物料接触时燃烧。结果,热能被释放到环封式换热器室1中的流化床物料。所以,在流化床过热器2中,从流化床物料传递到蒸汽的热能可能增加。

在这种情况下,通常,可燃气体与流化床物料接触时的燃烧需要流化床物料足够热以点燃可燃气体。点火的最低温度取决于所使用的气体。典型地,点燃可燃气体所需的流化床物料的最低温度可以在700-750℃,或750-800℃,或800-850℃的范围内。在细节上作必要修改后,相同的原理适用于以下描述的其他示例。

在这种情况下,通常,当可燃气体与流化床物料接触时,其燃烧需要在喷射的位点处或紧邻喷射的位点处有可用于燃烧的氧气。氧气可以与流化气体一起提供,诸如在图2所示的示例中经由管线54供应。在细节上作必要修改后,相同的原理适用于下面描述的其他示例。

仍然参考图2所示的示例,即使在流化床物料的外循环已经减少或已经终止和/或低于动力装置的阈值负荷wth的情形下,利用这种将可燃气体可选择性地喷射到环封式换热室1中,进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度t可以维持足够高,优选地处于其最高温度tf。

可燃气体的这种可选择性地喷射到环封式换热器室1中可以采取至少两种方式来完成。

首先,如图5b所示,可燃气体可以从燃料源6经由管线42借助气体喷嘴111可选择性地喷射,该气体喷嘴安装在环封式换热器室1的供给上段102节段中,例如安装在供给上段102节段的地板上。所以,在流化床物料进入容纳流化床过热器2的过热器室104之前,额外的加热可以在供给上段102中提供给流化床物料。

其次,如图5c所示,可燃气体可以从燃料源6经由管线42借助气体喷嘴111可选择性地喷射,该气体喷嘴安装在环封式换热器室1的过热器室104节段,例如安装在过热器室104的地板上。所以,在流化床物料留置在容纳有流化床过热器2的过热室104中的过程中,可以向流化床物料提供额外的加热。

在上述两个示例中,并且如图5a至5c所示,环封式换热器室1可以设置有再循环通道107。这种再循环通道107可以是位于供给上段102节段与过热器室104节段之间的壁中的开口或其他这种管路。这样的再循环通道107可以设置成使得流化床物料能够在环封式换热室1内循环,尤其是在流化床物料的外循环已经显著减少或已经终止的情形下。

根据另一示例,如图3所示,可以通过将来自燃料源6的可燃气体经由管线42可选择性地喷射到燃烧室16中来引起炉子10外部的流化床物料的额外加热,其中可燃气体在与热的流化床物料接触时发生燃烧。燃烧室16可以布置成邻近环封式换热器室1,使得经由管线56、57在环封式换热器室1与燃烧室16之间有固体循环。这种在环封式换热器室1与燃烧室16之间的流化床物料循环可以是由将流化空气或其他合适的流化气体或气体混合物经由管线37喷射到燃烧室16而引起的。所以,在环封式换热器室1与燃烧室16之间的流化床物料的循环可以是根据经由管线56和57的连通容器的原理来引起的。

由此,根据该示例,流化床物料可以在燃烧室16中被额外地加热,此后,在环封式换热器室1的流化床过热器2中,额外的热能可以从流化床物料传递到的蒸汽。

根据又一示例,如图9a所示,可以通过将来自燃料源6的可燃气体经由管线42通过气体喷嘴111可选择性地喷射到邻近炉子10的换热器室200,从而引起对炉子10外部的流化床物料的额外的加热。这样的气体喷嘴111可以安装在例如换热器室200的地板中。由此,可燃气体可以在与热的流化床物料接触时在换热器室200中燃烧,借此,在容纳有流化床过热器2的换热器室200中,热能可以被释放到流化床物料。所以,在换热器室200的流化床过热器2中,可以增加从流化床物料传递到蒸汽的热能。为了说明清楚起见,图8示出了根据所公开的方案的、没有喷射可燃气体的这种典型设置。

根据另一示例,如图9b所示,可以通过将来自燃料源6的可燃气体经由管线42通过气体喷嘴111可选择性地喷射到邻近炉子10的位于料腿100与换热器200之间的气锁202中,引起炉子10外部的流化床物料的额外加热。因此,气体喷嘴111可以安装在气锁202中,借此可以将热能释放到流化床物料中,该流化床物料置于和/或行进通过容纳有流化床过热器2的换热室200路途中的气锁。因此,在换热器室200的流化床过热器2中,从流化床物料传递到蒸汽的热能得到增加。

又根据另一个示例,如图12所示,可以在布置成相邻于没有任何过热器的环封式室300的换热器室320中对炉子10外部的流化床物料实施额外的加热。在这样的设置中,一个流化床过热器2或多个流化床过热器2可以位于换热器室320中。图12示出了在换热器室320中具有两个流化床过热器2的特定示例,但是替代地,换热器室320可以设置有一个、三个、四个或更多个流化床过热器2。

根据该示例,换热器室320可以通过料腿307连接到环封式室300,流化床物料可以通过料腿从环封式室300行进到换热器室320。这样的行进可以被阀310或类似的布置结构控制,使得可以从体积上控制和/或可选择性地完全阻止流化床物料从环封式室300经由供给上段303流出到料腿307。

根据该示例,换热器室320可以分隔成进入室308和一或多个容纳有流化床过热器2的过热器室304a、304b,进入室是来自料腿307的流化床物料到达之处。根据该示例,可以通过利用安装在进入室308和/或一个或多个过热室304a、304b中的喷嘴111喷射可燃气体来实施流化床物料的额外加热。所以,可以在过热器室304a、304b的流化床过热器2中增加从流化床物料传递到蒸汽的热能。

根据该示例,流化床物料可以从环封式室300经由随后是环封式出口361的旁路腿305,以及从换热器室300经由换热器室出口362,输送到炉子10以便再次使用。在图12中用箭头描绘的流化床物料的流化流在环封式室300中可以通过将流化气体经由送风器306a-c喷射到喷嘴110中来控制,以及,在细节上做必要修改后,在换热器室320中通过将流化气体经由送风器306d-f喷射到喷嘴110中来控制。

作为另外的可能性,可以用气化器4来产生可燃气体,该可燃气体将要可选择性地喷射以额外加热炉子10外部的流化床物料。图6和图7根据示例示出了这种情况。

根据图6所示的示例,被喷射以在环封式换热器室1中燃烧的可燃气体可以是通过利用气化器4的气化产生的产物气体。在这样的情况下,燃料供应器6可以包含初始燃料,以将其气化为最终燃料,即产物气体,即可燃气体。待气化的这种初始燃料可以包括例如生物质和/或废料。如图6所示,初始燃料可以从燃料源6经由管线39输送到气化器4。最终燃料可以从气化器4经由一条管线或多条管线40、41、42输送到环封式换热器室1。

气化器4可以是已知类型,诸如流化床型。为了气化,可以将空气或其他合适的气体或气体混合物经由管线38或多条这样的管线供应至气化器4。气化残留物可经由管线36或多条这样的管线从气化器排出。

如果可燃气体是由气化器4产生的产物气体,那么包括管线40、41、42的产物气体输送路径可以进一步包括冷却器5和/或过滤器7,冷却器用于冷却产物气体,过滤器用于在产物气体作为可燃气体供应到环封式换热器室1之前从产物气体中过滤出不期望的物质。冷却器和过滤器的种类和使用在工业上是众所周知的,并且这样的知识很容易应用于冷却器5和过滤器7。

如果如图6所示那样使用冷却器5,那么热能可以从冷却器5输送到安装在管线32与48之间的换热器8,其中该热能可以释放到位于管线32和48中的水或蒸汽中。可以通过使适合的热传递介质在冷却器5与换热器8之间的管线52和53中循环来引起从冷却器5到换热器8的这种热输送。

如果可燃气体是由气化器4产生的产物气体,那么产物气体可以另外经由管线47输送到炉子10,以用作燃料,例如用作补充燃料,和/或用作主燃料和/或仅用作锅炉10的燃料。

关于产生和使用产物气体作为根据本实用新型的可选择性地喷射的可燃气体的前述说明,在细节上作必要的修改后,适用于不同的示例,根据这些示例,可选择性地喷射可燃气体以额外加热炉子10外部的流化床物料。因此,产物气体可以作为可燃气体可选择性地喷射到例如图6所示的环封式换热器室1中,或图7所示的燃烧室16中,或图9所示的邻近炉子10的换热室200中,或图12中所示的邻近环封式室300的换热器室320。

可以通过控制单元23来实现可选择性地喷射可燃气体以额外加热炉子10外的流化床物料。

控制单元23可以通过使用例如蒸汽质量测量作为输入数据来引起可燃气体的这种可挑选的喷射。所述输入数据可以包括例如进入蒸汽轮机3的蒸汽例如在蒸汽轮机3的管线31的末端处进行测量的温度t。

作为另一示例,控制单元23可以通过使用动力装置的负荷w作为输入数据来引起可燃气体的这种可挑选的喷射。如上所述,可以通过发电机9每单位时间产生的电力的量,和/或动力装置的热消耗和/或在一个时间单位内燃烧和/或供给到炉子10中的燃烧的量,来推断出动力装置的负荷w。

为此,参考图10b,可能存在动力装置的触发负荷wtr。触发负荷wtr可用于触发开始喷射可燃气体,以额外加热炉子10外部的流化床物料。例如,当动力装置的负荷w变得低于触发负荷wtr时,即低于触发负荷wtr时,可开始喷射可燃气体。替代地,并且作为另一示例,当负荷w等于或低于触发负荷wtr时,可开始喷射可燃气体。

触发负荷wtr可以设置为例如与动力装置的阈值负荷wth一致。作为另一个示例,触发负荷wtr可以设置为高于阈值负荷wth,如图10b所示。触发负荷wtr大于动力装置的最低额定可行负荷wmv并且小于动力装置的满额定负荷wf。

根据后一示例,可以设定触发负荷wtr,例如使得当开始喷射可燃气体时,在动力装置负荷w高于阈值负荷wth的情况下,用于防止进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度t下降的措施(诸如利用水喷洒来对蒸汽进行调温)还没有用尽。

例如,当使用最高调温水喷洒体积的1%或5%或10%或15%时,可开始喷射可燃气体。换句话说,用于动力装置的触发负荷wtr可以设置为这样的负荷w,在该负荷下,使用最高喷水体积的1%或5%或10%或15%以将进入蒸汽轮机3的蒸汽保持在其最高温度tf。通过这样的设置,在喷射可燃气体以额外加热炉子10外部的流化床物料的期间使用调温措施,以便控制(诸如微调)进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度t。在可燃气体的喷射期间,例如,这样的控制可以将进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度t保持在等于或接近其最高温度tf。

通过另一示例,触发负荷wtr可以设定为负荷w的特定水平,诸如满动力装置负荷wf的百分比,例如满动力装置负荷wf的60%或55%或50%或45%或40%或35%或30%或25%。用于触发负荷wtr的这种特定水平的负荷w可以是这样的负荷w,低于该负荷下,进入蒸汽轮机的蒸汽的温度t将从其最高温度tf降低,除非流化床物料在炉子10外部被额外加热。

一旦动力装置的负荷w升高到高于触发负荷wtr或另一种设定为非触发负荷w(未具体示出),可燃气体的喷射可以被中止。另外,一旦动力装置的负荷w降低到低于其最低额定可行负荷wmv,可燃气体的喷射可以被中止。

替代地,一旦例如通过控制单元23观察到进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度t已经下降了一定量,例如比最高温度tf低1℃或5℃或10℃或15℃或20℃等温度度数的一定数值,可燃气体就可以开始喷射。换句话说,与上面解释的相对应,可能有警报温度ta,该警报温度可以用作触发使可燃气体开始喷射。

替代地,或另外,流化床物料的温度可以类似地用作控制信号,例如用于控制单元23。在这样的情况下,可以在或者基本上靠近可燃气体可选择性地喷射的位置处测量流化床物料的温度,诸如,在供给上段102和/或环封式换热器室1的过热器室104中,和/或在燃烧室16中,和/或邻近锅炉10的换热器室200中,和/或换热器室320的过热器室304a、304b,和/或换热器室320的进入室308中。因此,被测量的流化床物料的温度可以用作例如控制单元23控制动作的触发。这样的控制动作可以包括,例如,当处于喷射的位点的流化床物料的温度太低不足以使得可燃气体充分燃烧时(这可能意味着达到动力装置的最低额定可行负荷wmv),中止可燃气体的可选择性地供给,如图10b所示。

相对于以上提供的示例,并且通常相对于所公开的方案,气体喷嘴111可以有利地被提供有在动力装置的整个运转负荷w范围上的气流,诸如在可行运行wv的负荷范围内,或在可行运行wv加上不可行运行wu的总负荷范围内。通过这样做,可以防止气体喷嘴被流化床物料堵塞。例如,当动力装置以低于触发负荷wtr的负荷运转时,气体喷嘴111可以设置有可燃气体的流,并且当动力装置以等于或高于触发负荷wtr的负荷运转时,可以设置有诸如空气等不可燃气体的流(未具体描绘不可燃气体的供应)。

作为另外的可能性(未具体描绘),在流化床物料的额外的加热期间,通过气体喷嘴111喷射的气体可以是可燃气体和氧化性气体的混合物,诸如含氧空气。这样的布置结构的益处在于减少或消除在喷射位点中预先存在氧化性气体的需求,因为至少某种程度上,可以结合可燃气体提供可燃气体燃烧所需的氧化性气体。

再次参考图2至图3和图6至图7,在输送至蒸汽轮机3的蒸汽已经在蒸汽轮机3中使用之后,它(即,根据其温度和压力而呈气态或液态的水)可以经由包括一条管线或多条管线34、35、33、32、48的路径将其输送回炉子10。

如图2所示,例如,该路径可以另外包括冷凝器14,该冷凝器用于从蒸汽中回收热并将它传递给热消耗进程22。冷凝器14可以包括单个冷凝器装置,或者可以包括多个单一冷凝器装置。冷凝器的种类和用途在工业上是众所周知的,并且这样的知识容易应用于冷凝器14。冷凝器14可以通过管线45、46连接到热消耗进程22,其中,诸如水等热传递介质可以在冷凝器14与热消耗进程22之间循环。

另外,或替代地,反向输送路径可以包括一个泵或多个泵20,用于实现诸如水等循环物质在锅炉12与蒸汽轮机3之间的循环。

有利地,参考图10b,根据本方案,喷射的可燃气体的量是可挑选的,使得当动力装置以低于触发负荷wtr的负荷w运转时,可燃气体的能量含量为在燃烧时足以进一步使源自于流化床过热器2的蒸汽过热,使得至少满足进入蒸汽轮机3的蒸汽的最低可行温度tv,并且优选地,使得进入蒸汽轮机3的蒸汽的温度t维持在或非常接近其最高温度tf。喷射的可燃气体的量的控制例如可以通过控制单元23来执行,其中例如基于已知的被喷射的气体的每单位体积的能量含量,可以得到用于动力装置的不同负荷w的预编程的喷射的体积图。

所公开的方案不限于以上呈现的示例和实施例。此外,这些示例和实施例不应被认为是限制性的,而是可以采取各种组合使用以提供期望的结果。更具体地说,所公开的方案由所附权利要求书限定。

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