專利名稱：用于高溫蒸汽發(fā)生器的混合型水處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高溫蒸汽發(fā)生器的混合型水處理。
背景技術(shù)：
在蒸汽發(fā)生器領(lǐng)域中，一個問題是與蒸汽接觸的鋼管或其他鋼質(zhì)組件的腐蝕。 腐蝕問題在較高蒸汽溫度下加劇。一種已知的減輕腐蝕的途徑是氧水處理(OWT)。參見例如“蒸汽其產(chǎn)生和使用(Steam =Its Generation and Use) ”，第 41 版，J. B. Kitto 和S. C. Multz編(美國俄亥俄州巴伯頓得巴伯考克和威爾考克斯公司(The Babcock & Wilcox Company, Barberton, Ohio, USA) 2005)，其內(nèi)容通過參考全文結(jié)合于此。OffT工藝的一個問題在較高溫度下顯現(xiàn)，使蒸汽氧化懸掛連接的過熱器和再熱器的內(nèi)表面上的氧化物生長增加。當(dāng)氧化物變得足夠厚時，在冷卻過程中，氧化物的外層傾向于以大的薄片從管的內(nèi)徑(ID)表面剝落。OWT使氧化物剝落的臨界厚度減小。剝落物會在管的彎道中累積，在之后的鍋爐的重啟過程中，堵塞蒸汽流動路徑。堵塞物使蒸汽的冷卻效應(yīng)降低，會導(dǎo)致管過熱故障。目前控制采用OWT的蒸汽發(fā)生器中的氧化物剝落問題的方法包括(1)使用更耐氧化的合金對懸掛連接的過熱器和再熱器進(jìn)行升級；( 更頻繁地關(guān)停鍋爐，隨后通過蒸汽吹掃清潔管回路中的剝落物，然后重啟；(3)使用X射線和/或磁鐵來確定管的彎道中的堵塞物量，然后通過切割基本被堵塞的管回路來清除剝落物；和(4)處理管的內(nèi)徑，增大管表面的耐氧化性。有時候同時采用以上四種解決方案中的兩種或更多種，以應(yīng)付氧化物剝落問題。實(shí)施以上四種方案中的任何方案都是高成本和耗時的。方法( 和C3)關(guān)注于物理除去管回路中累積的氧化物剝落物，而方法(1)和(4)使管表面的化學(xué)性質(zhì)升級以對抗過度氧化。發(fā)明概述在本發(fā)明的一個方面中，本發(fā)明方法包括使用包括鋼管的蒸汽發(fā)生器進(jìn)行包括水相和蒸汽相的蒸汽發(fā)生；在水相中進(jìn)行充氧的水處理，將水轉(zhuǎn)化成氧化性(oxidizing chemistry)；在蒸汽相中進(jìn)行還原的水處理，將蒸汽轉(zhuǎn)化成較低的氧化性，或者轉(zhuǎn)化成還原性(reducing chemistry)。在本發(fā)明的另一個方面中，本發(fā)明設(shè)備包括包括設(shè)置用于傳輸蒸汽的蒸汽側(cè)鋼管的蒸汽發(fā)生器；設(shè)計(jì)用于將水和蒸汽中的至少一種(其中還包含氧清除添加劑)注射進(jìn)蒸汽側(cè)鋼管中的降溫器或其他注射裝置。在本發(fā)明的另一個方面中，本發(fā)明蒸汽發(fā)生方法包括對水充氧，產(chǎn)生具有氧化性的水；將具有氧化性的水轉(zhuǎn)化成具有氧化性的蒸汽；以及在轉(zhuǎn)化之后，向具有氧化性的蒸汽添加氧清除劑，形成具有較小氧化性或具有還原性的蒸汽。在本發(fā)明的另一個方面中，本發(fā)明的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)包括設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生具有氧化性的水的充氧水處理(OWT)子系統(tǒng)；設(shè)計(jì)用于將具有氧化性的水轉(zhuǎn)化成具有氧化性的蒸汽的蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)；設(shè)計(jì)用于向具有氧化性的蒸汽添加氧清除劑以產(chǎn)生具有較小氧化性或具有還原性的蒸汽的注射器；以及設(shè)計(jì)用于將具有較小氧化性或具有還原性的蒸汽冷凝成冷凝水的冷凝器。附圖簡要描述本發(fā)明可采取多種組件和組件設(shè)置的形式，可采取多種工藝操作和工藝操作設(shè)置的形式。附圖只是用于說明優(yōu)選的實(shí)施方式，不應(yīng)理解為限制本發(fā)明。

圖1顯示本文揭示的采用水處理的示例性蒸汽發(fā)生器水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)；和圖2顯示用于本文揭示的蒸汽發(fā)生器水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)的水處理方法。優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)說明參見圖1，顯示一種用于自然循環(huán)筒型蒸汽發(fā)生器的示例性水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)8。 在循環(huán)系統(tǒng)8中，進(jìn)料水進(jìn)入節(jié)熱器10的進(jìn)口集管A，以與煙氣的向下流動相反的方向向上通過。水收集在集管B中，該集管任選地也位于煙氣流中。然后水流過將節(jié)熱器10的集管B與蒸汽筒20相連的管或管道。在所示結(jié)構(gòu)中，垂直管14從集管B垂直地通過對流通道16 (在圖1中用表現(xiàn)出左側(cè)壁和對流通道16的較低部分的虛線表示)進(jìn)至位于蒸汽發(fā)生器頂部的一個或多個節(jié)熱器出口集管C。在這種結(jié)構(gòu)中，集管B和C之間的垂直管14可適當(dāng)?shù)赜米髌渌?例如示出的水平主過熱器18和/或再熱器(未示出))的水冷卻的支承物。來自出口集管C的水在出口 D處傳輸?shù)秸羝?0中。沿包括點(diǎn)A、B、C、D的路徑的流體回路適當(dāng)?shù)財(cái)y帶有水。在蒸汽筒20處，水與從蒸汽-水分離器排出的水混合，然后在下導(dǎo)管進(jìn)口處進(jìn)入下導(dǎo)管22，該下導(dǎo)管進(jìn)口從蒸汽筒20離開。下導(dǎo)管22的出口 E包括分配歧管M，該歧管將水分配進(jìn)供應(yīng)管或?qū)⑺畟魉偷焦艿倪M(jìn)口 F中的管道沈中，例如水壁，或者另外的一個或多個設(shè)置在加熱爐30中或其周圍的流體導(dǎo)管觀。注意到在圖1中，加熱爐30在左側(cè)繪出一個或多個流體導(dǎo)管觀，而加熱爐30的右側(cè)使用虛線32繪出。事實(shí)上，所述一個或多個流體導(dǎo)管觀通常全部設(shè)置在加熱爐30的周圍，或者基本環(huán)繞加熱爐30的周邊。作為附加或另選地，設(shè)想所述一個或多個流體導(dǎo)管觀中的一部分或全部導(dǎo)管一般向上通過圍繞加熱爐30。例如，在另一種情況中，所述一個或多個流體導(dǎo)管觀包括向上延伸圍繞加熱爐30 的螺旋繞管。加熱爐30采用合適的熱源，例如在燃煤蒸汽發(fā)生器的情況中是煤燃燒，在燃?xì)庹羝l(fā)生器的情況中是天然氣，或者在燃油蒸汽發(fā)生器中是燃料油。更一般來說，可以通過任何能產(chǎn)生熱量以增加所述一個或多個流體導(dǎo)管觀中的流體的焓的可燃材料的燃燒來加熱加熱爐30。需要重申的是，水向下流過下導(dǎo)管22進(jìn)至加熱爐30底部的分配歧管M，在此處， 歧管M和供應(yīng)管沈傳送并分配循環(huán)水到較低的加熱爐板壁集管或者所述一個或多個流體導(dǎo)管觀的其他進(jìn)口 F。水通過加熱爐壁上升通過所述一個或多個流體導(dǎo)管觀，這時，在亞臨界壓力筒型鍋爐或蒸汽發(fā)生器中，水轉(zhuǎn)化成兩相(水/蒸汽)混合物，通過所述一個或多個流體導(dǎo)管觀的出口集管G離開。該兩相水/蒸汽混合物從出口集管G傳送通過上升管 34，排放進(jìn)蒸汽筒20中，在此處，蒸汽-水分離器運(yùn)行，將兩相混合物的蒸汽和水組分分離。 這種分離使無蒸汽的水基本回到下導(dǎo)管進(jìn)口接頭D。在次級蒸汽分離器(細(xì)節(jié)未顯示)中除去離開蒸汽筒20的主蒸汽分離裝置的蒸汽中的殘余濕氣，干燥的蒸汽通過多個筒出口接頭H排放到過熱器18，在圖1中，所述接頭包括所示的集管I和集管J。蒸汽筒20的出口接頭H的蒸汽循環(huán)下游冷卻對流通道圍套 16，形成過熱蒸汽條件。來自蒸汽筒20的出口 H的蒸汽通過多個接頭，這些接頭分別進(jìn)至供應(yīng)頂管的集管I，以及供應(yīng)懸掛連接(如此命名的原因在于，過熱器/再熱器垂直管從上方支承物垂掛)的對流通道40的膜板的集管J。蒸汽流過這些膜板進(jìn)至出口集管K。然后來自這些出口集管K和頂管出口集管L的蒸汽為對流通道圍套16 (有時候稱為水平對流通道 16，因?yàn)檫^熱器18、節(jié)熱器10和再熱器(未顯示)的管道在這種煙氣下通道中是水平的) 提供冷卻。蒸汽向下流過管道42，為對流通道圍套16提供冷卻，并收集在處于節(jié)熱器排管 10緊鄰的上游(相對于煙氣流動的方向)的出口集管M中。然后蒸汽流進(jìn)入并向上流過主過熱器18，通過出口集管N和傳送過熱的蒸汽的連接管44排放。連接管44中包括噴射降溫器50。降溫器是通過向過熱的蒸汽流中加水或較低溫度的蒸氣流從而可控地冷卻過熱的蒸汽的裝置。通過降溫器50可控地降低溫度之后， 過熱的蒸汽進(jìn)入進(jìn)口集管P，傳送進(jìn)圖示為52的次級過熱器中。過熱的蒸汽流過次級過熱器段52，進(jìn)至出口集管Q。雖然圖1中顯示了一個降溫器50和一個次級過熱器段52，但是任選可提供兩個或更多個次級過熱段，任選可提供兩個或更多個降溫器，例如在每個過熱段之間具有一個降溫器，從而以所需的升高且受控的溫度提供過熱的蒸汽。最終出口集管 Q將過熱的蒸汽傳送到排放出口 R。在排放出口 R傳送的過熱的蒸汽進(jìn)入一個或多個蒸汽管線M，這些管線通過鍋爐或蒸汽發(fā)生器圍套(未顯示)的外側(cè)，與合適的負(fù)載相連，例如圖示具有控制閥的渦輪機(jī)56，例如在蒸汽發(fā)生器用于發(fā)電的情況中適當(dāng)使用的。在該負(fù)載的下游，蒸汽回到蒸汽發(fā)生器。冷凝器60除去任何剩余的過量熱量，從而將蒸汽冷凝成水，形成進(jìn)入底部集管A的給水，從而完成水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)8的封閉循環(huán)回路。提供補(bǔ)充供水62以補(bǔ)償任何損失的流體。在其他實(shí)施方式中，蒸汽發(fā)生器以完全開放流體循環(huán)運(yùn)行，其中，冷凝器60的輸出沒有返回蒸汽發(fā)生器中，而是完全通過外部供水提供給水。圖1的水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)是一種簡化的示例。所示的水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)8是一種自然循環(huán)亞臨界蒸汽發(fā)生器，其包括過熱器18、52 ；但是，所揭示的水處理技術(shù)也可用于直通式超臨界壓力蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)。所示的系統(tǒng)8采用自然循環(huán)，但是還設(shè)想通過合適泵吸獲得輔助循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)。圖1的蒸汽發(fā)生器只是一種示例，可以用另一種蒸汽發(fā)生器代替。蒸汽發(fā)生的熱源可以不同，例如通過煤、煤氣、油或其他可燃燃料的燃燒?？梢蕴砑釉S多附加或其他組件以適應(yīng)特定應(yīng)用，以及/或者所述組件可以設(shè)置成不同的結(jié)構(gòu)。例如，雖然圖1所示的蒸汽發(fā)生器不包括再熱器，但是本發(fā)明的理念也可應(yīng)用于包括一個或多個再熱器段的蒸汽發(fā)生器。在這些應(yīng)用中，通常在這些再熱器的進(jìn)口處提供噴射降溫器，以提供再熱蒸汽溫度控制。例如在“蒸汽其發(fā)生和應(yīng)用(Steam=Its Generation and Use)”，第41版，J. B. Kitto和S. C. Stultz (美國俄亥俄州巴伯頓得巴伯考克和威爾考克斯公司(The Babcock & Wilcox Company，Barberton，Ohio，USA) 2005) 中描述了能利用所揭示的水處理技術(shù)的各種蒸汽發(fā)生器和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，該文獻(xiàn)的內(nèi)容通過參考全文結(jié)合于此。圖1的水/蒸汽循環(huán)系統(tǒng)8還包括充氧水處理(OWT)子系統(tǒng)70。這種子系統(tǒng)提供防護(hù)以免鋼管或者其他接觸水或蒸汽的鋼質(zhì)部件腐蝕。OWT工藝基于以下觀察現(xiàn)象，即， 在沒有雜質(zhì)的情況下，氧能形成保護(hù)性的鐵氧化物，其溶解性小于在無氧條件下形成的物質(zhì)。OWT子系統(tǒng)70建立了氧在給水中的受控濃度。為了有效形成保護(hù)性的鐵氧化物，給水應(yīng)當(dāng)具有高純度。例如，在一些實(shí)施方式中，進(jìn)行OWT處理的給水在25°C的陽離子傳導(dǎo)率小于0.15微西門子/厘米。OWT子系統(tǒng)70使給水具有低濃度的氧。在一些實(shí)施方式中，目標(biāo)氧濃度約為0. 040-0. 150ppm，不過還可設(shè)想更高或更低的氧濃度。相較于在沒有OWT的條件下運(yùn)行的類似鍋爐，給水PH有所降低。關(guān)于OWT工藝的進(jìn)一步說明，參見例如“蒸汽 其發(fā)生和應(yīng)用(Steam :Its Generation and Use) ”，第 41 版，J. B. Kitto 和 S. C. Stultz 編 (美國俄亥俄州巴伯頓得巴伯考克和威爾考克斯公司(The Babcock & Wilcox Company, Barberton, Ohio, USA) 2005)，該文獻(xiàn)的內(nèi)容通過參考全文結(jié)合于此。不受任何具體理論的限制，發(fā)明人相信⑴由OWT子系統(tǒng)70提供的WOT增大了在冷卻過程中在過熱器元件18、52、任何再熱器等的ID表面上形成的氧化物中的壓縮應(yīng)力； 和(ii)這些增大的壓縮應(yīng)力傾向于使外部氧化物曾更容易以較大的薄片剝落。這些薄片傾向于堵塞管的彎道，在隨后的鍋爐重啟過程中導(dǎo)致過熱故障。發(fā)明人相信，所述額外的應(yīng)力是因?yàn)樵诖盆F礦層(經(jīng)常如此稱呼表面氧化物外層)和尖晶石層(經(jīng)常如此稱呼表面氧化物內(nèi)層)上形成赤鐵礦相而產(chǎn)生的。赤鐵礦的熱膨脹系數(shù)小于下層的氧化物以及鋼基材。因此，在冷卻過程中，在鋼上的氧化物中產(chǎn)生大的壓縮應(yīng)力，迫使外部氧化物層(包括赤鐵礦)從內(nèi)部氧化物層以較大的薄片剝落。在以較高溫度運(yùn)行的蒸汽發(fā)生器中，較高的蒸汽溫度使得蒸汽氧化懸掛連接的過熱器和再熱器的內(nèi)部表面上的氧化物生長增加，使得總體加熱/冷卻溫度擺動增大，從而導(dǎo)致更快的以較大平均薄片尺寸的剝落。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過OWT發(fā)生剝落的氧化物的臨界厚度明顯小于通過一些其他耐腐蝕處理工藝如全揮發(fā)處理(AVT)的厚度。結(jié)果是，在現(xiàn)有的采用OWT的蒸汽發(fā)生器中，以氧化物剝落增加和OWT造成高溫過熱器和再熱器管段中的堵塞問題增加為代價，通過OWT獲得給水管道中腐蝕減小和加熱爐壁管中沉積減小的益處。如本文所述，要減少或消除通過OWT引起的氧化物剝落增加和堵塞問題增大的缺點(diǎn)，本文揭示了在蒸汽相中采用額外的水處理工藝。所揭示的途徑通過OWT子系統(tǒng)70對給水(或更一般說來是在水相中)進(jìn)行0WT，提供具有氧化性的水。將具有氧化性的水轉(zhuǎn)化成同樣具有氧化性的蒸汽(和任選的過熱的蒸汽)。但是，在蒸汽相中的一些位置，向蒸汽回路引入氧清除劑，例如胼和/或碳酰胼。氧清除劑清除蒸汽中因?yàn)镺WT工藝而存在的氧，從而形成具有減小的氧化性或具有還原性的蒸汽。繼續(xù)參見圖1，在合適的實(shí)施方式中，氧清除劑通過一個或多個降溫器引入。在所示實(shí)施方式中，噴射降溫器50使用提供包含氧清除劑的水或蒸汽的源72進(jìn)行降溫。由此， 噴射降溫器50將氧清除劑引入蒸汽中，然后該蒸汽進(jìn)入進(jìn)口集管P，傳送到次級過熱器52 中。在包括多個過熱元件和/或再熱元件(包括多個降溫器)的更復(fù)雜的蒸汽回路中，可以對一個、兩個或更多個降溫器進(jìn)行改進(jìn)，以傳送包含氧清除添加劑的降溫用水或蒸汽。優(yōu)選的是，降溫器50是設(shè)計(jì)用于將水注入蒸汽回路中的已有的系統(tǒng)組件。由此， 對引入氧清除劑的改進(jìn)只需要調(diào)節(jié)傳送進(jìn)降溫器50中的降溫用水即可。但是，還設(shè)想額外或另外地通過其他的一種或多種注射裝置將氧清除劑引入蒸汽回路中，這些裝置任選可包括專門的注射裝置，用于引入氧清除劑這一唯一目的。添加氧清除劑從氧清除劑注射點(diǎn)的下游開始形成具有減小的氧化性或者甚至具有還原性的蒸汽。不受任何具體理論的限制，發(fā)明人相信，氧化性減小或還原性的蒸汽條件
7抑制了氧化物表面上赤鐵礦相的形成，從而減少由于鍋爐循環(huán)和關(guān)停造成的應(yīng)力累積。降低氧化物中的這些殘余應(yīng)力抑制了外部氧化物層在冷卻過程中剝落的傾向，從而減少或消除與剝落相關(guān)的堵塞問題。這種氧化性減小或還原性的現(xiàn)象存在于蒸汽回路中從氧清除劑注射點(diǎn)向下游的全部位置。因此，在所示實(shí)施例中，流過次級過熱器52的蒸汽具有減小的氧化性或者具有還原性，因此，不會導(dǎo)致過多的氧化物剝落和形成薄片的現(xiàn)象，對于下游 (相對于蒸汽流動方向)的渦輪機(jī)56和再熱器(未顯示)也是有利的。氧清除劑可以是基本上任何能清除蒸汽中的氧并且能與氧清除劑所注射進(jìn)入的高溫蒸汽環(huán)境相容的任何添加劑。在一些實(shí)施方式中，氧清除劑包括胼。在一些實(shí)施方式中，氧清除劑包括碳酰胼。在一些實(shí)施方式中，氧清除劑包括基于胼的氧清除劑。在一些實(shí)施方式中，氧清除劑包括基于酰胼的氧清除劑。還可設(shè)想胼和/或另一種基于胼的氧清除劑和/或碳酰胼和/或另一種基于酰胼的氧清除劑的各種組合。氧清除添加劑的濃度應(yīng)當(dāng)足以提供所需的氧化性減小或還原性效果。例如，如果在OWT之后，水(因此也指轉(zhuǎn)化的蒸汽)具有約0. IOOppm的氧濃度，則氧清除添加劑應(yīng)當(dāng)足以清除基本上全部這些氧，例如，應(yīng)當(dāng)具有約0. 100(x)ppm的濃度，其中χ是倍增因子，用添加的氧清除劑應(yīng)對不完全的清除。 在一些具體的情況中，χ = 1是合適的。具有減小的氧化性或者具有還原性的蒸汽流過注射點(diǎn)下游(即，在所示實(shí)施方式中，為噴射降溫器50的下游)的蒸汽回路，最終作為水收集在冷凝器中。在一些實(shí)施方式中，氧清除劑的揮發(fā)性大于水，在冷凝過程中保留在氣相中。例如對于胼或碳酰胼，就是這種情況。因此，揮發(fā)性較大的氧清除劑在冷凝過程中保留在氣相中，通過具有合適滌氣能力用于安全容納或處理氣相氧清除劑的排放口 74從系統(tǒng)中排放出去。在一些實(shí)施方式中，適當(dāng)?shù)厥褂没诨钚蕴康臏鞖馄鱽砣菁{氣相氧清除劑。然后，冷凝的水基本上不含氧清除劑， 輸入OWT子系統(tǒng)70中，再次進(jìn)行上述OWT以完成循環(huán)。如果氧清除劑在冷凝器60中部分或完全地與水一起冷凝，則采用適當(dāng)?shù)囊合噙^濾或處理，從冷凝的水中除去液相氧清除劑，然后輸入OWT子系統(tǒng)70中。在其中冷凝的水沒有傳送回到蒸汽發(fā)生器中的實(shí)施方式中，基本上可以采用任何合適的安全處置工藝，以容納氣相和/或液相氧清除劑，或者使其變得無害。所揭示的需要添加氧清除劑的水處理部分與傳統(tǒng)的全蒸發(fā)處理(AVT)具有一些相似之處。參見例如“蒸汽其發(fā)生和應(yīng)用(Steam=Its Generation and Use)”，第41版， J. B. Kitto和S. C. Multz編(美國俄亥俄州巴伯頓得巴伯考克和威爾考克斯公司(The Babcock & Wilcox Company, Barberton, Ohio, USA) 2005)，第 42 章，該文獻(xiàn)的內(nèi)容通過參考全文結(jié)合于此。在AVT中，不向給水中添加氧，相反，向給水中添加氧清除劑以清除可能存在的任何殘余氧。AVT的一個目的是消除全部水和蒸汽回路中的氧。與OWT相比，在 AVT中，磁鐵礦表面上的赤鐵礦一般很少，或者甚至不存在，這導(dǎo)致在冷卻過程中氧化物中的殘余應(yīng)力累積較慢。較慢的應(yīng)力累積允許外部氧化物層在剝落開始之前與OWT相比生長得相當(dāng)厚。另外，較慢的應(yīng)力累積減少了在每個冷卻過程中發(fā)生的氧化物剝落的量，從而形成較小的薄片，其堵塞管道的傾向較小。因此，與OWT相比，采用AVT水處理的蒸汽發(fā)生器通常在過熱器和再熱器管道中經(jīng)歷明顯減少的因?yàn)檠趸飫兟湟鸬亩氯?。另一方面，與 OWT相比，AVT在抑制給水管道中的腐蝕和抑制加熱爐壁管觀中的沉積方面明顯不太有效。本文揭示的水處理采用在水回路中進(jìn)行的0WT。這樣在抑制水回路中和蒸汽回路較低溫度部分中的腐蝕和沉積方面提供了明顯的OWT的益處。隨后在蒸汽相中加入氧清除劑，在所示實(shí)施例中，通過設(shè)置在蒸汽回路高溫部分52的蒸汽回路上游中的噴射降溫器50 或者其他的一個或多個裝置加入。添加的氧清除劑的濃度足以在很大程度上或完全清除因?yàn)镺WT而增加的氧。例如，如果因?yàn)镺WT產(chǎn)生的氧濃度為約0. 040-0. 150ppm，則注射進(jìn)蒸汽相中的氧清除劑的濃度足以清除絕大部分或所有這些氧。這樣在氧清除劑注射點(diǎn)的下游形成“類似AVT”的條件，抑制了蒸汽回路的高溫部分中與氧化物剝落相關(guān)的堵塞，這種堵塞情況對于使用具有氧化性的蒸汽運(yùn)行時的氧化物剝落是非常可能發(fā)生的。參見圖2，提出包括所揭示的水處理工藝的示例性蒸汽發(fā)生工藝。圖2的工藝可以適當(dāng)?shù)厥褂没旧先魏畏N類的包括鋼管的蒸汽發(fā)生器進(jìn)行。在操作步驟100中，進(jìn)行OWT 工藝以形成具有氧化性的水102。在操作步驟104中，將這種水轉(zhuǎn)化成具有氧化性的蒸汽 106。在操作步驟110中，使蒸汽過熱，在操作步驟112中，過熱的蒸汽經(jīng)歷降溫以降低溫度。在降溫操作步驟112中，還添加氧清除劑114，從而在所需的受控溫度形成具有減小的氧化性或者具有還原性的過熱的蒸汽116。任選地，進(jìn)行第二過熱階段，其包括第二過熱操作步驟120和第二降溫操作步驟 122，任選還采用氧清除添加劑124( —般是與氧清除劑114相同或不同的添加劑)，從而形成具有還原性的最終工作蒸汽126。任選地，進(jìn)行第三或更多的過熱階段(未顯示)。另外或額外地，可以進(jìn)行一個或多個再熱階段。可以在任何降溫操作中添加氧清除劑。在一些實(shí)施方式中，可以通過這種方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼壑校沟谜羝芈返闹虚g階段具有不同程度的蒸汽性質(zhì)，從而在氧化性蒸汽提供的耐腐蝕性和氧化性減小或還原性的蒸汽提供的剝落減少之間進(jìn)行權(quán)衡。在一個或多個合適的操作步驟130中使用最終工作蒸汽126，例如驅(qū)動發(fā)電廠的渦輪機(jī)。由于這樣的操作步驟需要冷卻蒸汽，所以合適的操作步驟130之后的最終蒸汽132 可能是蒸汽或過熱的蒸汽132。在任何一種情況中，在冷凝操作步驟140中，將最終蒸汽132 冷凝，形成冷凝的水142，任選地傳送回到OWT操作步驟100中(如圖所示)。冷凝操作步驟140還形成排放產(chǎn)物144，其包含氧清除劑。(這時假設(shè)氧清除劑的揮發(fā)性使其在蒸汽冷凝成水之后基本保留在氣相中。)排放產(chǎn)物144經(jīng)歷滌氣操作步驟146，如圖所示，或者經(jīng)歷一些其他工藝，以容納排放產(chǎn)物144或使其處于安全狀態(tài)中。已經(jīng)說明和描述了優(yōu)選的實(shí)施方式。顯然，通過閱讀和理解之前的詳細(xì)說明，可以進(jìn)行其他的修改的變化。本發(fā)明應(yīng)理解為包括所有這些修改和變化，只要它們落在所附權(quán)利要求及其等同項(xiàng)的范圍之內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括使用包括鋼管的蒸汽發(fā)生器進(jìn)行包含水相和蒸汽相的蒸汽發(fā)生；在水相中進(jìn)行充氧水處理，將水轉(zhuǎn)化成氧化性；和在蒸汽相中進(jìn)行還原水處理，將蒸汽轉(zhuǎn)化成較低的氧化性或還原性。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)行還原水處理的步驟包括 使用包含氧清除添加劑的水或蒸汽進(jìn)行降溫。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)行蒸汽發(fā)生的步驟包括使蒸汽相過熱，對過熱的蒸汽相進(jìn)行降溫。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)行還原水處理的步驟包括向蒸汽相添加氧清除劑。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，氧清除劑包括胼和碳酰胼中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，蒸汽相中的還原水處理將蒸汽轉(zhuǎn)化成還原性。
7.一種蒸汽發(fā)生器，其包括設(shè)計(jì)用于進(jìn)行如權(quán)利要求1所述的方法的鋼管。
8.一種設(shè)備，其包括包括設(shè)計(jì)用于傳送產(chǎn)生的蒸汽的蒸汽側(cè)鋼管的蒸汽發(fā)生器；和設(shè)計(jì)用于向所述蒸汽側(cè)鋼管中注射水和蒸汽中的至少一種的降溫器或其他注射裝置， 所述水和蒸汽還包含氧清除添加劑。
9.一種蒸汽發(fā)生方法，其包括 對水充氧，形成具有氧化性的水；將具有氧化性的水轉(zhuǎn)化成具有氧化性的蒸汽；和轉(zhuǎn)化之后，向具有氧化性的蒸汽添加氧清除劑，形成具有減小的氧化性或者具有還原性的蒸汽。
10.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括 將具有減小的氧化性或者具有還原性的蒸汽冷凝成水；和重復(fù)所述充氧、轉(zhuǎn)化、添加和冷凝，形成蒸汽發(fā)生循環(huán)。
11.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，添加步驟包括添加基于胼的氧清除劑。
12.如權(quán)利要求11所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，基于胼的氧清除劑包括胼。
13.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，添加步驟包括添加基于酰胼的氧清除劑。
14.如權(quán)利要求13所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，所述基于酰胼的氧清除劑包括碳酰胼。
15.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，添加步驟包括添加氧清除劑，該氧清除劑包含基于胼的氧清除劑和基于酰胼的氧清除劑的組合。
16.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，添加步驟包括 添加包含胼和碳酰胼的組合的氧清除劑。
17.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，所述充氧步驟包括對水進(jìn)行充氧水處理(OWT)，該水在25°C的陽離子傳導(dǎo)率小于0. 15微西門子/厘米。
18.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，添加步驟包括 使用包含氧清除劑的水和蒸汽中的至少一種進(jìn)行降溫。
19.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括對(i)和(ii)中的至少一種進(jìn)行過熱操作，其中(i)具有氧化性的蒸汽，( )具有減小的氧化性或者具有還原性的蒸汽。
20.如權(quán)利要求19所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，添加步驟在過熱操作和添加步驟之后進(jìn)行，包括使用包含氧清除劑的水和蒸汽中的至少一種進(jìn)行降溫。
21.如權(quán)利要求20所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括 在進(jìn)行降溫之后，進(jìn)行至少一次額外的過熱操作。
22.如權(quán)利要求20所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括重復(fù)所述過熱和降溫操作至少一次。
23.如權(quán)利要求9所述的蒸汽發(fā)生方法，其特征在于，添加步驟形成具有還原性的蒸汽。
24.一種蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，其包括設(shè)計(jì)用于形成具有氧化性的水的充氧水處理(OWT)子系統(tǒng)； 設(shè)計(jì)用于將具有氧化性的水轉(zhuǎn)化成具有氧化性的蒸汽的蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)； 設(shè)計(jì)用于向具有氧化性的蒸汽添加氧清除劑的注射器，用來形成具有減小的氧化性或者具有還原性的蒸汽；和設(shè)計(jì)用于將具有減小的氧化性或者具有還原性的蒸汽冷凝成冷凝的水的冷凝器。
25.如權(quán)利要求24所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，注射器設(shè)計(jì)用于向具有氧化性的蒸汽添加氧清除劑，以形成具有還原性的蒸汽。
26.如權(quán)利要求M所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述注射器包括降溫器。
27.如權(quán)利要求M所述的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，冷凝器進(jìn)一步設(shè)計(jì)用于將冷凝的水輸入到OWT子系統(tǒng)中。
全文摘要
一種蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，其包括充氧水處理(OWT)子系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)用于形成具有氧化性的水；蒸汽發(fā)生子系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)用于將具有氧化性的水轉(zhuǎn)化成具有氧化性的蒸汽；降溫器或者其他的一個或多個注射裝置，其設(shè)計(jì)用于向具有氧化性的蒸汽添加氧清除劑，以形成具有減小的氧化性或者具有還原性的蒸汽；以及冷凝器，其設(shè)計(jì)用于將具有減小的氧化性或者具有還原性的蒸汽冷凝成冷凝的水。
文檔編號F22B37/00GK102219294SQ20111007215
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者D·K·麥克唐納, S·C·昆 申請人:巴布科克和威爾科克斯能量產(chǎn)生集團(tuán)公司