天然氣分布式能源站余熱鍋爐選型探討

孫 浩，葛春亮

（浙江天地環(huán)保科技有限公司，浙江 杭州 310000）

天然氣分布式能源站余熱鍋爐選型探討

孫 浩，葛春亮

（浙江天地環(huán)?？萍加邢薰荆憬?杭州 310000）

文章介紹余熱鍋爐效率、節(jié)點(diǎn)溫差等主要性能參數(shù)，并對(duì)余熱鍋爐選型考慮因素進(jìn)行了描述，為天然氣分布式能源站余熱鍋爐的選型提供技術(shù)參考。

分布式能源；天然氣；余熱鍋爐

天然氣分布式能源采用天然氣作為燃料，與燃煤火電機(jī)組相比，其SO2和固體廢棄物排放幾乎為零，二氧化碳排放量減少50%以上，具有很強(qiáng)的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。氣輪機(jī)余熱鍋爐是天然氣分布式能源電站的主要設(shè)備組成，其通過對(duì)氣輪機(jī)排除的氣體中的余熱進(jìn)行回收，這部分有余熱的氣體，其溫度仍舊較高，一般能達(dá)到550℃左右，甚至其溫度能伴隨著氣輪機(jī)入口的溫度升高而使得排氣溫度也同樣升高，且該回收氣體所產(chǎn)生的蒸汽作為一種動(dòng)力作用于蒸汽輪機(jī)發(fā)電的換熱設(shè)備。這一回收利用的過程，不僅可以提高其工作效率還能大大降低整體設(shè)備自身的負(fù)荷。

1 主要性能參數(shù)

①余熱鍋爐的效率，是指通過對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)排氣熱量的余熱回收利用的利用率程度，而該余熱鍋爐排氣溫度的利用率程度和選擇設(shè)備所用的蒸汽循環(huán)模式、節(jié)點(diǎn)溫度比值以及燃料屬性和成分有著緊密的關(guān)系；②節(jié)點(diǎn)溫度比值就是節(jié)點(diǎn)溫差，是余熱鍋爐中蒸發(fā)器入口處的燃?xì)鉁囟扰c飽和溫度之間的差值，節(jié)點(diǎn)溫差減小，會(huì)相應(yīng)減少余熱鍋爐的排氣溫度，提高余熱利用率；③接近點(diǎn)溫度比值是接近點(diǎn)溫差，是在余熱鍋爐正常汽包工作壓力下溫度達(dá)到飽和狀態(tài)與進(jìn)入汽包前省煤器出口水溫之間的差值，一般5～20℃，是控制省煤器汽化的參數(shù)；④排氣溫度，直接影響到其經(jīng)濟(jì)性。單壓汽水系統(tǒng)的余熱鍋爐，排氣溫度160～200℃，采用雙壓或三壓汽水系統(tǒng)，排氣溫度可以降至110～120℃；⑤余熱鍋爐煙氣阻力，按聯(lián)合循環(huán)設(shè)備國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于單壓、雙壓和三壓余熱鍋爐分別為2.5、3.0、3.3kPa。一般燃?xì)廨啓C(jī)背壓每增加1kPa時(shí)，其功率下降0.6～0.7%，熱耗率會(huì)增大0.6～0.7%。

2 余熱鍋爐型號(hào)的選擇

余熱鍋爐型號(hào)的選擇，需從以下三方面進(jìn)行考慮。

2.1 汽水循環(huán)系統(tǒng)中的壓力級(jí)別的考量

多壓系統(tǒng)的采用首先取決于不同蒸汽作用力的利用選擇。在汽水循環(huán)系統(tǒng)中的壓力級(jí)別即是指余熱鍋爐中余熱回收利用產(chǎn)生的蒸汽的作用壓力的級(jí)別，通常情況下分為單壓、雙壓和三壓三種級(jí)別。

單壓鍋爐投資較省，但是其排煙溫度較高，理論上可在主蒸汽省煤器出口另外增加一套換熱裝置，并產(chǎn)生較低參數(shù)的蒸汽，以提高余熱鍋爐的效率。小型燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠由于汽輪機(jī)容量較小，進(jìn)汽壓力較低，建議采用單壓余熱鍋爐，并在尾部加裝省煤器產(chǎn)生98℃的高溫?zé)崴鳛槲談├錈嵩?。燃?xì)廨啓C(jī)排氣量相對(duì)較大，考慮調(diào)節(jié)靈活方便，可采用一拖一方案。對(duì)燃?xì)鈨?nèi)燃聯(lián)合循環(huán)，其排氣量遠(yuǎn)小于燃?xì)廨啓C(jī)，可采用四拖二方案，即4臺(tái)內(nèi)燃機(jī)分別進(jìn)入2臺(tái)單壓余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，再共同進(jìn)入一臺(tái)汽輪機(jī)發(fā)電，并在尾部加裝省煤器產(chǎn)生80℃的高溫?zé)崴鳛槲談├錈嵩础?/p>

當(dāng)壓力級(jí)別達(dá)到三壓時(shí)，其余熱鍋爐中的高壓蒸汽直接作用于氣輪機(jī)，而中壓蒸汽則供給與氣輪機(jī)中的補(bǔ)氣發(fā)電?；谌龎河酂徨仩t與雙壓余熱鍋爐相比，不管哪一種級(jí)別的壓力模式均可以通過對(duì)尾部受熱面的擴(kuò)大從而提高水溫，并供給高溫?zé)崴Ｔ趯?shí)際運(yùn)用中，三壓和雙壓的初期投資成本較高，兩種壓力級(jí)別的余熱效率的差距僅為2.5%左右，其間比較中雙壓余熱鍋爐較于三壓余熱鍋爐能產(chǎn)生較多的高壓蒸汽。不能用于發(fā)電，利用價(jià)值不大。因此，根據(jù)工程的情況，一般推薦采用雙壓余熱鍋爐。

2.2 鍋爐的循環(huán)方式的選擇

較為普遍的余熱鍋爐爐型區(qū)分是按照其受熱面的分布進(jìn)行分類，有臥式和立式兩種，這兩中類型的余熱鍋爐均可以聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行使用。余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的循環(huán)方式主要有兩種，即是：強(qiáng)制循環(huán)和自然循環(huán)。

自然循環(huán)通常應(yīng)用在鍋爐循環(huán)水循環(huán)中，通過氣體流動(dòng)方面流過各級(jí)別壓力的受熱面，而其受熱面管束呈水平分布。強(qiáng)制循環(huán)通常應(yīng)用于鍋爐水循環(huán)中，通過使用循環(huán)泵作為水循環(huán)的動(dòng)力進(jìn)行強(qiáng)制執(zhí)行。兩種循環(huán)方式比較中，強(qiáng)制循環(huán)比自然循環(huán)的冷啟動(dòng)更快。強(qiáng)制循環(huán)的氣體流動(dòng)為垂直進(jìn)行，余熱鍋爐的安裝呈垂直狀，更加節(jié)約空間面積，但是較于自然循環(huán)，強(qiáng)制循環(huán)還需要加裝循環(huán)泵設(shè)備。

2.3 鍋爐補(bǔ)燃與否的選擇

余熱鍋爐補(bǔ)燃與否的選擇是余熱鍋爐選型要考慮的重要一個(gè)環(huán)節(jié)，一般不選擇鍋爐補(bǔ)燃的情況是在余熱鍋爐出力匹配于氣輪機(jī)額定的進(jìn)氣量時(shí)，可不采用補(bǔ)燃方式。采用余熱鍋爐補(bǔ)燃的循環(huán)機(jī)組可提高余熱鍋爐的蒸汽品質(zhì)，但補(bǔ)燃中燃料的利用率較低，同時(shí)也增大了系統(tǒng)的阻力，使得大大降低了聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的工作效率，且補(bǔ)燃燃料的屬性和成分的選擇也會(huì)增加余熱鍋爐利用的成本。一般情況下會(huì)較不采用補(bǔ)燃的方式高25～35%。

3 結(jié)束語

汽輪機(jī)余熱鍋爐是天然氣分布式能源電站的主要設(shè)備組成，余熱鍋爐的選型在具體實(shí)施時(shí)應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。同時(shí)在選定汽機(jī)型號(hào)后，需核算余熱鍋爐出力是否滿足汽機(jī)參數(shù)要求，以達(dá)到余熱鍋爐出力與汽輪機(jī)額定進(jìn)汽量相匹配。

[1]楊愛麗,徐傳海.聯(lián)合循環(huán)電站中余熱鍋爐主要參數(shù)的計(jì)算與選擇[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),2003,16(2):48-51.

[2]張學(xué)榮.大型聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱鍋爐選型比較[J].東北電力技術(shù),2007,(1):37-39.

[3]聶銘,林介東,劉紅文,等.鍋爐受熱面管的復(fù)合涂層防護(hù)技術(shù)[J].冶金叢刊,2004,(6):17-19.

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TK223

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2096-2789（2016）11-0238-01

孫浩（1981-）男，山東棗莊人，碩士，工程師，主要從事火力發(fā)電廠機(jī)務(wù)設(shè)計(jì)。

葛春亮（1981-）男，浙江杭州人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事火力發(fā)電廠脫硫脫硝設(shè)計(jì)。