[發明專利]發電廢氣中水蒸氣回收系統、火力發電系統、以及發電廢氣中水蒸氣回收方法

有效

• 申請號: 201680064022.1
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN108351098B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 出健志;阿部法光;柴崎理;松代武士;早見德介;堀川大介;太原俊男;今田敏弘
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝;東芝能源系統株式會社
• 主分類號: F22D11/06
• 分類號: F22D11/06;B01D5/00;B01D53/22;F22D11/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 房永峰

根據實施方式，發電廢氣中水蒸氣回收系統被應用于火力發電系統，該火力發電系統具有：使用通過燃燒燃料而產生的熱來產生高溫高壓的蒸汽的鍋爐和將由上述鍋爐產生的蒸汽所具有的能量轉換為發電機的驅動力的汽輪機。該發電廢氣中水蒸氣回收系統具備將從上述鍋爐排出的廢氣中的水蒸氣以保持水蒸氣的狀態的方式進行分離的水蒸氣分離裝置和使被上述水蒸氣分離裝置分離出的水蒸氣冷凝的冷凝器。

技術領域

本發明的實施方式涉及發電廢氣中水蒸氣回收系統、火力發電系統以及發電廢氣中水蒸氣回收方法。

背景技術

今后，在工業化、人口增加異常顯著的新興國家，可預見會在供給趕不上電力需求的增加的地域(特別是內陸)設置火力發電廠。但是，在煤炭火力發電、天然氣聯合循環火力發電(以下有時簡稱為“聯合循環發電”)中，在通過基于燃料的燃燒而產生的燃燒熱讓水氣化所形成的蒸汽使渦輪轉動之后，需要進行冷卻來凝汽，為此，例如在圖14所示的煤炭火力發電站的典型案例(Model case)(發電規模：300MW)中，參考冷卻介質(海水等)需要105萬m³/日。另外，由于在使汽輪機轉動的鍋爐水13，600m³/日中會濃縮析出防銹劑、二氧化硅等，使設備劣化，所以需要抽出鍋爐水的一部分作為排污水(blow off water)，并供給純水650m³/日作為抽出量的補給水。通常，從發電站外供給干凈的水或者工業用水925m³/日，在站內制造純水。并且，在煤炭火力發電站中，由于脫硫水、為了防止煤炭儲存地的粉煤飛散的灑水而需要大量的水。但是，在將這樣的火力發電廠設置于內陸的情況下，無法確保該電廠需要的冷卻水，難以建設發電站。

另一方面，在面對無法確保大量冷卻水的地域時，一般例如如圖15所示的煤炭火力發電站的典型案例(發電規模：300MW)那樣作為冷卻手段使冷卻水在凝汽器與冷卻塔間循環，通過利用冷卻塔使冷卻水強制與空氣接觸來使其水量的1.5～2％氣化，通過其氣化熱來進行冷卻。但是，這里為了防止因氣化的量和冷卻水中的鹽濃縮所引起的析出、腐蝕而導致的設備劣化，也需要排出冷卻水的一部分，并作為它們的減少量，需要補給25，655m³/日的水(工業用水等)。另外，在專利文獻1、專利文獻2中公開了空冷式凝汽器。例如如圖16所示的煤炭火力發電站的典型案例(發電規模：300MW)那樣通過采用空冷式凝汽器能夠大幅減少來自發電站外的補給水量，但為了確保鍋爐補給水(純水650m³/日)需要從站外供給干凈的水或者工業用水925m³/日。另外，在圖17所示的天然氣火力發電站的典型案例(發電規模：300MW)中，雖然能夠減少鍋爐補給水的量，但還是需要從站外供給干凈的水或者工業用水。

另一方面，在專利文獻3中，公開了使上述鍋爐的廢氣中的蒸汽冷凝來回收水分，在電廠內確保必要的水的方案，但僅通過廢氣中的蒸汽難以確保凝汽所需要的冷卻水的總量。另外，在專利文獻3中，雖然使廢氣中的蒸汽冷凝來回收水分，但需要從回收到的水中去除粒子狀的物質、有害物質并調整pH。

另外，在一般的煤炭火力發電、聯合循環發電中，通過利用大氣中的空氣與燃料的燃燒而產生的燃燒熱使水氣化并利用蒸汽使渦輪旋轉來進行發電。燃燒后的發電廢氣中包括大氣中所含的水分、因燃料的燃燒所產生的生成水。例如有一種在聯合循環發電中，為了使燃氣輪機發電輸出提高，而在外部空氣溫度高時對從大氣獲取的空氣進行噴霧灑水，通過其氣化熱來冷卻供給空氣的方案(專利文獻4)，這些水分作為水蒸氣而包含。