本发明涉及一种发电站(2)的水‑蒸汽循环回路(1)，所述水‑蒸汽循环回路包括至少一个低压蒸汽系统(3)和用于废水的容器(4)，所述废水出自水‑蒸汽循环回路(1)，其中容器(4)除了至少一个废水输入管道(31)之外具有出自水‑蒸汽循环回路(1)的另一供热部(5)和蒸汽出口(6)，所述蒸汽出口经由废汽管(7)与水‑蒸汽循环回路(1)的低压蒸汽系统(3)连接。本发明还涉及一种用于借助水‑蒸汽循环回路(1)清洁发电站(2)的废水的方法，其中将废水导入容器(4)中并且除了通过自动蒸发处于容器(4)中的废水所产生的蒸汽份额之外，利用出自水‑蒸汽循环回路(1)的能量来蒸发继续累积的水份额，并且将全部蒸汽质量流导入发电站(2)的低压蒸汽系统(3)中。
1.一种发电站(2)的水-蒸汽循环回路(1)，所述水-蒸汽循环回路包括至少一个低压蒸汽系统(3)和用于废水的容器(4)，所述废水出自所述水-蒸汽循环回路(1)，其特征在于，所述容器(4)除了至少一个废水输入管道(31)之外，具有出自所述水-蒸汽循环回路(1)的另一供热部(5)和蒸汽出口(6)，所述另一供热部用于利用出自所述水-蒸汽循环回路(1)的能量蒸发累积的水份额，所述蒸汽出口经由废汽管(7)与所述水-蒸汽循环回路(1)的所述低压蒸汽系统(3)连接并且适合于将全部蒸汽质量流导入所述发电站(2)的所述低压蒸汽系统(3)中。
2.根据权利要求1所述的水-蒸汽循环回路(1)，其还包括中压蒸汽系统(8)，其中，中压蒸汽管道(9)从所述中压蒸汽系统(8)中分出并且通到所述容器(4)的蒸汽入口(10)中，以进行供热。
3.根据权利要求2所述的水-蒸汽循环回路(1)，其中所述中压蒸汽管道(9)从冷的再热器管道(11)中分出。
4.根据权利要求2所述的水-蒸汽循环回路(1)，其中所述中压蒸汽管道(9)从热的再热器管道(11)中分出。
5.根据权利要求1所述的水-蒸汽循环回路(1)，其中在所述容器(4)中设置有换热器(13)以进行供热，所述换热器在运行中在初级侧能够用热水加载，所述热水的温度高于对应于所述容器(4)中的蒸发压力的温度。
6.根据权利要求5所述的水-蒸汽循环回路(1)，其中所述换热器(13)与中压给水预热器(14)连接，以用热水加载所述换热器(13)。
7.根据权利要求5或6所述的水-蒸汽循环回路(1)，其中将喷射泵(18)接入到所述废汽管(7)中，使得所述喷射泵在抽吸介质侧(19)与所述容器(4)的所述蒸汽出口(6)连接以及在排出侧(20)与所述低压蒸汽系统(3)连接，其中所述喷射泵在工作介质侧(16)与高压蒸汽系统(17)或中压蒸汽系统(8)连接。
8.根据权利要求7所述的水-蒸汽循环回路(1)，其中所述换热器(13)与冷凝物预热器(21)连接，以用热水加载所述换热器(13)。
9.根据权利要求7所述的水-蒸汽循环回路(1)，其中所述废汽管(7)通入引导至蒸汽轮机(22)的低压蒸汽管道(23)中。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的水-蒸汽循环回路(1)，其具有至少一个蒸发器(24)和至少一个连接在所述蒸发器(24，32，34)下游的过热器(25，33，35)以及冷凝物收集与引回管道(26)，所述冷凝物收集与引回管道设置在所述过热器(25，33，35)和所述蒸发器(24，32，34)之间并且用于收集存在于所述过热器(25，33，35)中的冷凝物和用于将所述冷凝物引回到所述蒸发器(24，32，34)中。
11.一种用于借助水-蒸汽循环回路(1)清洁发电站(2)的废水的方法，其特征在于，将所述废水导入容器(4)中，并且除了通过自动蒸发处于所述容器(4)中的废水产生的蒸汽份额之外，利用出自所述水-蒸汽循环回路(1)的能量来蒸发继续累积的水份额，并且将全部蒸汽质量流导入所述发电站(2)的低压蒸汽系统(3)中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将中压蒸汽或高压蒸汽导入所述容器(4)中。
13.根据权利要求11所述的方法，其中将设置在所述容器(4)的水区域中的换热器(13)在初级侧用具有如下温度的水加载：所述温度高于对应于所述容器(4)中的蒸发压力的温度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中用出自中压给水预热器(14)的水加载所述换热器(13)。
15.根据权利要求13所述的方法，其中借助高压蒸汽或中压蒸汽运行喷射泵(18)，并且借助所述喷射泵(18)降低所述容器(4)中的压力，并且将由所述喷射泵(18)输出的蒸汽输入到所述低压蒸汽系统(3)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中用出自冷凝物预热器(22)的水加载所述换热器(13)。
17.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中通过配属于各个压力级的冷凝物收集与引回管道(26)截取相对干净的锅炉废水，并且将其直接再次输送给相应的蒸发器(24)。
闪蒸槽设计
技术领域
[0001] 本发明涉及一种发电站的、尤其燃气和蒸汽联合循环设备的水-蒸汽循环回路，并且涉及处理和利用锅炉废水。本发明还涉及一种用于清洁发电站的废水的方法。
背景技术
[0002] 在具有蒸汽锅炉的发电厂中，通常出现不连续地累积运行废水。尤其在自然循环和强制循环锅炉(汽包锅炉)中存在经由在锅炉汽包处排污来从循环回路中去除杂质的需求。
[0003] 在具有汽包锅炉的发电厂中，在设备运行期间累积的锅炉废水通常能够划分成两个组。在“干净的”废水、即出自蒸汽区域中的排水(锅炉中的过热器加热面的排水)的水的情况下，该废水的化学特性允许其在水-蒸汽循环回路中的直接再应用。在出自在“水区域”中的排水的“污染的”废水(汽包排污)的情况下，在再应用之前进行再处理，其中在所述水区域中废水的化学特性不允许其在水-蒸汽循环回路中直接再应用。
[0004] 因此，出自在蒸汽区域中的排水的水的“清洁度”引起：在锅炉汽包中分离成水相和汽相时，在水相中残留一些杂质并且蒸汽“干净地”离开汽锅。
[0005] 在此，出于降低运行成本的观点，减少废水累积/再应用该运行废水是期望的。另一方面，与之相对的是在建立发电站时的相应的耗费，使得关于整个设施的经济性，借助至今已知的技术可行性最小化该废水累积通常是没有意义的。
[0006] 因此，累积的运行废水通常仅被收集并且随后被完全地丢弃，即最终输出到公共废水系统中。在此，通常必须首先将废水根据法定的边界条件进行处理。未来，由于对环境保护规定的可预见的进一步加强可以得出：法定强制性降低废水量或者使废水输出包括处理变得昂贵，使得降低废水量在经济上是有意义的。此外，该运行废水必须通过被耗费地处理的(全脱盐的)循环水取代，由此一方面引起投资成本(由于足够大的全脱盐设备)以及另一方面引起所产生的运行成本。
[0007] 此外，锅炉的通常极其热的该运行废水的排放表现出显著的能量损失，所述能量损失在运行期间在发电站的效率和功率损失方面显现或者在停机状态下通过锅炉的更快速的冷却显现。后者尤其在厚壁的锅炉部件的可能的启动时间和寿命消耗方面是有害的。
[0008] 至今为止，锅炉废水(因此其原则上不应当被丢弃)被收集(部分地根据干净和污染的废水来分开)、冷却、根据需要借助于冷凝物清洁设备再次处理，必要时暂存并且以更多或更少的份额再次输送给循环回路。至今为止，在废水中包含的能量(部分地经由专门的冷却系统)未被利用地输出给环境。
[0009] WO2007/077248至少公开：如何能够降低累积的要清洁的水量，更确切地说通过如下方式来降低，即通过分配给各个压力级的收集管来截取干净的锅炉废水并且将其直接再次输送给相应的蒸发器。由此尤其能够在锅炉本身中储存在停机状态下累积的水，并且不需要外部的储存容量。
发明内容
[0010] 本发明的目的是：提出一种改进的水-蒸汽循环回路并且提出一种用于清洁发电站的废水的改进的方法。
[0011] 根据本发明，所述目的通过设备和通过用于借助水-蒸汽循环回路清洁发电站的废水的方法来实现。在下文中限定本发明的有利的改进形式。通过如下方式实现：在发电站运行中，除了通过自动地蒸发出污染的锅炉废水在容器(闪蒸槽)中产生的蒸汽份额之外，利用出自水-蒸汽循环回路的能量来蒸发继续累积的水份额，并且将该全部蒸汽质量流导入到低压蒸汽系统中，由此保持在循环回路中并且有助于发电厂的蒸汽部件的性能，即在发电站的水-蒸汽循环回路中包括至少一个低压蒸汽系统和用于出自水-蒸汽循环回路的废水的容器，该容器除了至少一个废水输入管道之外具有出自水-蒸汽循环回路的另一供热部和蒸汽出口，所述蒸汽出口经由废汽管与水-蒸汽循环回路的低压蒸汽系统连接。
[0012] 由于再蒸发产生出自污染的锅炉废水中的干净的蒸汽以及通过结晶出杂质的方式显著地降低、必要时完全地降低剩余废水量。
[0013] 在本发明的一个有利的实施方式中，水-蒸汽循环回路还包括中压蒸汽系统，其中为了进一步供热到容器中，从中压蒸汽系统中分出中压蒸汽管道，并且所述中压蒸汽管道通到容器的蒸汽入口中。该解决方案是尤其成本适宜的，但是随之带来效率损失，尽管所述效率损失是相对小的。然而，只有当锅炉废水累积时，才存在该效率损失(进而是极其偶尔的)。
[0014] 在此有利的是：中压蒸汽管道从冷的再热器管道中分出，因为在启动发电站时在相对早的时间点已经存在出自再热器管道的蒸汽，因为高压蒸发器处于运行中。作为替代方案，也能够在其他部位处从中压蒸汽系统中、例如从热的再热器管道中提取蒸汽。这具有如下优点：可以不考虑由于蒸汽提取而对废热锅炉产生的影响。
[0015] 在本发明的一个替代的实施方式中，为了供热，在容器中设置有换热器，所述换热器在运行中在初级侧能够用热水加载，所述热水的温度高于对应于容器中的蒸发压力的温度。
[0016] 关于所需要的温度水平适当的是：为了用热水加载换热器，将换热器与中压给水预热器连接。
[0017] 在水-蒸汽循环回路的另一有利的实施方式中，将喷射泵接入到废汽管中，使得所述喷射泵在抽吸介质侧与容器的蒸汽出口连接以及在排出侧与低压蒸汽系统连接，其中所述喷射泵在工作介质侧与高压蒸汽系统或中压蒸汽系统连接。该喷射泵降低容器中的压力并且将在容器中产生的蒸汽压缩至，使得所述蒸汽能够被输送给邻接的低压蒸汽系统。因此，为了加热换热器，在容器中使用较低温度水平的热水。于是，例如适当的是：为了用热水加载换热器，将换热器与冷凝物预热器连接。
[0018] 特别地，在该解决方案中，废汽管能够有利地通入引导至蒸汽轮机的低压蒸汽管道中。由于出自高压或中压系统的驱动蒸汽，在废汽管中在到低压蒸汽系统的过渡处即存在具有如下温度的蒸汽，所述温度比没有喷射泵的解决方案中的温度更高。
[0019] 为了整体上保持要处理的水量尽可能小，还有利的是：水-蒸汽循环回路具有至少一个蒸发器和至少一个连接在蒸发器下游的过热器以及冷凝物收集与引回管道，所述冷凝物收集与引回管道设置在过热器和蒸发器之间并且用于收集存在于过热器中的冷凝物和用于将冷凝物引入到蒸发器中。
[0020] 在用于借助水-蒸汽循环回路清洁发电站的废水的发明方法中，将废水导入容器中，并且除了通过自动蒸发容器中的废水所产生的蒸汽份额之外，利用出自水-蒸汽循环回路的能量来蒸发继续累积的水份额，并且将全部蒸汽质量流导入发电站的低压蒸汽系统中。
[0021] 为了提供对于蒸发所需的能量，适当地将中压蒸汽或高压蒸汽导入容器中。
[0022] 在一个替代的方法中，将设置在容器的水区域中的换热器在初级侧用具有如下温度的水加载，所述温度高于对应于容器中的蒸发压力的温度。
[0023] 关于所需要的温度水平有利的是：用出自中压给水预热器的水加载换热器。
[0024] 作为替代方案，有利的能够是：借助高压蒸汽或中压蒸汽运行喷射泵，并且借助喷射泵降低容器中的压力，并且将由喷射泵输出的蒸汽输入到低压蒸汽系统。
[0025] 于是，借助在容器中下降的压力适当的是：用出自冷凝物预热器的水加载换热器。
[0026] 为了保持清洁耗费尽可能小而有利的是：通过分配给各个压力级的冷凝物收集与引回管道截取相对干净的锅炉废水，并且将其直接再次输送给相应的蒸发器。
[0027] 因此，能够将此后还残留的少的剩余废水量(极端情况也能够表现为“完全没有剩余废水”)输出到公共废水系统中或者输送给其他的处理步骤。
[0028] 与仅收集废水并且随后丢弃的系统相比，几乎不需要其他的硬件。相反，通过相应地降低循环回路附加水量，能够节约全脱盐设备的成本，因为能够减小所述全脱盐设备或完全取消所述全脱盐设备。此外，降低运行成本。刚好在由该解决方案造成的极其小的水需求的情况下，能够在没有自身再生的情况下极其成本适宜地实现经由槽车或临时的水处理设备的外部的供应。
[0029] 完全取消了至今对于在水-蒸汽循环回路中的再利用所需要的成本耗费的冷却系统、冷凝物处理设备、单独的收集罐等(因为累积的热量还有水从一开始就保持在循环回路中，而不用将其首先冷却然后再次借助于冷凝物清洁设备处理、暂存以及随后再次输送给循环回路)。
[0030] 此外，热量保持在循环回路中之后，降低在负载运行期间开放锅炉排污对发电站的功率和效率的负面影响。尽管与之相对存在用于再蒸发“污水状态”的能量需求，总体上，根据本发明的“闭合的”系统在发电厂的效率和功率方面至少等同于老式的“开放的”系统。
[0031] 此外，根据本发明的闭合的系统尤其降低在停机状态期间的热量损失，即锅炉的冷却在停机状态下相应更缓慢地进行，这实现在使用寿命消耗小的情况下更快速地再次启动。此外能够延长如下时间，在所述时间内，在没有辅助锅炉参与的情况下能够由废热锅炉供应发电厂的辅助蒸汽系统。
附图说明
[0032] 示例地根据附图详细阐述本发明。其示意地且非合乎比例地示出：
[0033] 图1示出发电站的根据本发明的水-蒸汽循环回路的第一实施例，[0034] 图2示出发电站的根据本发明的水-蒸汽循环回路的第二实施例，以及[0035] 图3示出发电站的根据本发明的水-蒸汽循环回路的第三实施例。
具体实施方式
[0036] 图1示意地且极度简化地以燃气-蒸汽联合循环设备的实例示出发电站2的根据本发明的水-蒸汽循环回路1的第一实施例。燃气轮机(未示出)与废热蒸汽发生器28连接，所述废热蒸汽发生器设置用于从燃气轮机的废热中产生蒸汽轮机22的运行蒸汽。
[0037] 燃气轮机的大约仍为550至650℃的热的废气被输送给废热蒸汽发生器28，从废气入口29穿流所述废热蒸汽发生器直至废气出口30，并且朝未详细示出的烟囱的方向离开废热蒸汽发生器28。
[0038] 图1的实例中的废热蒸汽发生器28构成为具有自然循环的多压锅炉并且包括低压蒸汽系统3、中压蒸汽系统8和高压蒸汽系统17。但是在如下废热蒸汽发生器中也能够应用本发明，所述废热蒸汽发生器在单个的或全部的蒸发器压力级中构成为强制循环或构成为强制循环蒸发器。
[0039] 燃气轮机的热的废气在其经过废热蒸汽发生器28的路径上将其热量输送给高压过热器35，随后输送给再热器36，再输送给高压蒸发器34、高压预热器37，随后输送给中压过热器33、中压蒸发器32、中压预热器(或者还有中压给水预热器)14，随后输送给低压过热器25、低压蒸发器24并且最后输送给冷凝物预热器21。
[0040] 在高压过热器35中过度加热的蒸汽通过蒸汽导出管道38输送给蒸汽轮机22的高压级，并且在那里膨胀做功。在高压级中部分膨胀的热蒸汽随后与出自中压过热器33的蒸汽共同地被输送给再热器36，在那里重新或者继续过度加热，并且经由导出管道39输送给蒸汽轮机22的中压级，并且在那里膨胀，以机械做功。在那里部分膨胀的蒸汽与出自废热蒸汽发生器28的低压蒸汽系统3的低压蒸汽共同地被输送给蒸汽轮机22的低压级，并且在那里继续膨胀，以输出机械能。
[0041] 膨胀的蒸汽在冷凝器40中冷凝，并且将如此形成的冷凝物经由冷凝物泵41在冷凝物预热器21中加热之后直接输送给低压蒸汽系统3，或者经由给水泵42(并且由所述给水泵42设置相应压力)输送给中压蒸汽系统8或高压蒸汽系统17，在那里蒸发冷凝物。在产生蒸汽和过度加热之后，将蒸汽又输送给蒸汽轮机22，以膨胀并且机械做功。
[0042] 在发电站2运行中，在水-蒸汽循环回路1中不连续地累积运行废水。因此，尤其在自然循环和强制循环锅炉(汽包锅炉)中存在经由在锅炉汽包处排污来从循环回路中移除杂质的需求。
[0043] 为了该目的，在图1的水-蒸汽循环回路1中设有容器4，所述容器具有由低压蒸汽系统3、中压蒸汽系统8和高压蒸汽系统17构成的废水输入管道31，经由所述废水输入管道借助废水也将热量输送给容器4。在此，将进入的废水的一部分立即蒸发，另一部分作为沸水累积。容器4中的压力确定为，使得容器内压匹配于低压蒸发器压力。这通过容器4处的蒸汽出口6实现，所述蒸汽出口经由废汽管7连接到低压蒸汽系统3上，在图1的实例中连接到低压汽包15上。该废汽管7将通过蒸发产生的蒸汽导入邻接的系统中。
[0044] 在蒸发之后保留的剩余废水通过另一供热部5从水-蒸汽循环回路1中被继续蒸发并且所产生的蒸汽经由废汽管7被继续输送给低压蒸汽系统3。为了该目的，将中压蒸汽从冷的再热器管道11中经由中压蒸汽管道9导入容器4中。容器4处的相应的蒸汽入口10在该实施例中设置在水位12下方。但是，也能够考虑其他的布置。
[0045] 此后还残留的少的剩余废水量于是能够输出到公共废水系统中，或者输送给其他的处理步骤43。
[0046] 图2示出根据本发明的水-蒸汽循环回路1的另一实施方式，其中借助出自中压给水预热器14的热水加热换热器13，所述换热器设置在容器4的水区域27中。在该实施例中，废汽管7也通入低压汽包15中。
[0047] 在图3的实施例中，用喷射泵18对图2的实例进行补充，所述喷射泵借助出自废热蒸汽发生器28的高压蒸汽系统17或中压蒸汽系统8的蒸汽运行，所述喷射泵降低容器4中的压力并且将在容器4中产生的蒸汽压缩至，使得所述蒸汽能够输送给低压蒸汽管道23。因此，与在图2的实例中相比，能够使用更低温度水平的热水来加热换热器13。
[0048] 在此，喷射泵18接入到废汽管7中，使得所述喷射泵在抽吸介质侧19与容器4的蒸汽出口6连接以及在排出侧20与低压蒸汽系统23连接，其中所述喷射泵在工作介质侧16与中压蒸汽系统8连接。
[0049] 由于与图2的实施方式相比需要更低的温度水平来加热换热器，在图3的实施例中所述换热器与冷凝物预热器21连接。
[0050] 在所有实施例中，水-蒸汽循环回路1具有冷凝物收集与引回管道26，以收集存在于过热器25、33、35中的冷凝物和用于将冷凝物引回到蒸发器24、32、34中，其中所述冷凝物收集与引回通道设置在过热器25、33、35和分别所属的蒸发器24、32、34之间。
[0051] 所述措施不是强制性的，但是减轻在容器4中进行水处理的负担，因为干净的锅炉废水又被直接输送给相应的蒸发器，并且不必先经过容器4。
