[发明专利]发电废气中水蒸气回收系统、火力发电系统、以及发电废气中水蒸气回收方法

说明书

根据实施方式，发电废气中水蒸气回收系统被应用于火力发电系统，该火力发电系统具有：使用通过燃烧燃料而产生的热来产生高温高压的蒸汽的锅炉和将由上述锅炉产生的蒸汽所具有的能量转换为发电机的驱动力的汽轮机。该发电废气中水蒸气回收系统具备将从上述锅炉排出的废气中的水蒸气以保持水蒸气的状态的方式进行分离的水蒸气分离装置和使被上述水蒸气分离装置分离出的水蒸气冷凝的冷凝器。

技术领域

本发明的实施方式涉及发电废气中水蒸气回收系统、火力发电系统以及发电废气中水蒸气回收方法。

背景技术

今后，在工业化、人口增加异常显著的新兴国家，可预见会在供给赶不上电力需求的增加的地域(特别是内陆)设置火力发电厂。但是，在煤炭火力发电、天然气联合循环火力发电(以下有时简称为“联合循环发电”)中，在通过基于燃料的燃烧而产生的燃烧热让水气化所形成的蒸汽使涡轮转动之后，需要进行冷却来凝汽，为此，例如在图14所示的煤炭火力发电站的典型案例(Model case)(发电规模：300MW)中，参考冷却介质(海水等)需要105万m³/日。另外，由于在使汽轮机转动的锅炉水13，600m³/日中会浓缩析出防锈剂、二氧化硅等，使设备劣化，所以需要抽出锅炉水的一部分作为排污水(blow off water)，并供给纯水650m³/日作为抽出量的补给水。通常，从发电站外供给干净的水或者工业用水925m³/日，在站内制造纯水。并且，在煤炭火力发电站中，由于脱硫水、为了防止煤炭储存地的粉煤飞散的洒水而需要大量的水。但是，在将这样的火力发电厂设置于内陆的情况下，无法确保该电厂需要的冷却水，难以建设发电站。

另一方面，在面对无法确保大量冷却水的地域时，一般例如如图15所示的煤炭火力发电站的典型案例(发电规模：300MW)那样作为冷却手段使冷却水在凝汽器与冷却塔间循环，通过利用冷却塔使冷却水强制与空气接触来使其水量的1.5～2％气化，通过其气化热来进行冷却。但是，这里为了防止因气化的量和冷却水中的盐浓缩所引起的析出、腐蚀而导致的设备劣化，也需要排出冷却水的一部分，并作为它们的减少量，需要补给25，655m³/日的水(工业用水等)。另外，在专利文献1、专利文献2中公开了空冷式凝汽器。例如如图16所示的煤炭火力发电站的典型案例(发电规模：300MW)那样通过采用空冷式凝汽器能够大幅减少来自发电站外的补给水量，但为了确保锅炉补给水(纯水650m³/日)需要从站外供给干净的水或者工业用水925m³/日。另外，在图17所示的天然气火力发电站的典型案例(发电规模：300MW)中，虽然能够减少锅炉补给水的量，但还是需要从站外供给干净的水或者工业用水。

另一方面，在专利文献3中，公开了使上述锅炉的废气中的蒸汽冷凝来回收水分，在电厂内确保必要的水的方案，但仅通过废气中的蒸汽难以确保凝汽所需要的冷却水的总量。另外，在专利文献3中，虽然使废气中的蒸汽冷凝来回收水分，但需要从回收到的水中去除粒子状的物质、有害物质并调整pH。

另外，在一般的煤炭火力发电、联合循环发电中，通过利用大气中的空气与燃料的燃烧而产生的燃烧热使水气化并利用蒸汽使涡轮旋转来进行发电。燃烧后的发电废气中包括大气中所含的水分、因燃料的燃烧所产生的生成水。例如有一种在联合循环发电中，为了使燃气轮机发电输出提高，而在外部空气温度高时对从大气获取的空气进行喷雾洒水，通过其气化热来冷却供给空气的方案(专利文献4)，这些水分作为水蒸气而包含。