燃氣輪機尾氣余熱利用方法及其系統的設計與開發

摘要：文章結合燃氣輪機尾氣的物理及化學特性，介紹了燃氣輪機尾氣的余熱利用方法及其系統。

關鍵詞：燃氣輪機尾氣；中、低溫煙氣；余熱利用

1 緒論

燃氣輪機是現代工業生產中的重要能源裝備，其作用是將燃料的內能轉化為機械能。燃氣輪機工作過程中產生大量燃燒后的尾氣，其溫度通常分布在450～600℃，如果直接排放到大氣當中，不僅造成能量的損失，還會造成嚴重的大氣環境污染。現有技術條件下，燃氣輪機單循環熱效率不及50%，大部分熱量隨著尾氣被排入大氣中，造成能量的浪費，并且排放的氮氧化物超出相關國家強制標準的要求。

燃氣輪機尾氣余熱利用方法及其系統是一種廢棄能源利用技術及裝備，燃氣輪機排放的尾氣通過搭建余熱回收利用及環保治理系統將會有效降低燃氣輪機的運營及環保成本，提升燃氣輪機的經濟效益和社會環境效益。燃氣輪機尾氣余熱回收利用市場前景廣闊，下面著重介紹燃氣輪機尾氣余熱利用方法及其系統的設計與開發。

2 余熱利用及環保治理方法

燃氣輪機尾氣余熱利用及環保治理方法是基于燃氣輪機輸出尾氣的物理及化學參數，通過設置余熱鍋爐及選擇性催化還原法脫硝模塊（SCR）來實現的。燃氣輪機尾氣先進入高溫余熱模塊進行熱交換，尾氣降至一定溫度進入選擇性催化還原法脫硝模塊（SCR）進行環保治理，經過環保處理的尾氣再進入低溫余熱模塊進行熱交換，最后通過煙囪排出。余熱鍋爐產生的蒸汽沖轉汽輪機帶動發電機發電，產生的電能并入公用電網。燃氣輪機尾氣余熱利用及環保治理方法可通過預先設定的邏輯程序依托工業計算機實現自動化運行。圖1是燃氣輪機尾氣余熱利用及環保治理方法流程圖。

3 余熱利用及環保治理系統

燃氣輪機尾氣余熱利用及環保治理系統是能源轉換及化學反應系統，所述系統由導流煙道、余熱鍋爐及選擇性催化還原法脫硝模塊（SCR）構成。導流煙道的一端與燃氣輪機尾氣系統連通，另一端則與余熱鍋爐相接，燃氣輪機尾氣先進入高溫余熱鍋爐進行熱交換，尾氣降至一定溫度進入選擇性催化還原法脫硝模塊（SCR）進行環保治理，經過環保處理的尾氣再進入低溫余熱鍋爐進行熱交換，最后通過煙囪排出。圖2是燃氣輪機尾氣余熱利用及環保治理系統。

導流煙道呈錐形由小漸大水平布置，導流煙道上面板與水平成30°角，漸變錐形煙道內設有導流板，燃氣輪機尾氣進入導流煙道擴散、導流形成均勻的動力場進入余熱鍋爐。余熱鍋爐臥式水平布置，由高溫余熱鍋爐、低溫余熱鍋爐組成，高、低溫余熱鍋爐間設有選擇性催化還原法脫硝模塊（SCR）。余熱鍋爐蒸汽段為自然循環，水預熱段則為強制循環。給水在水預熱段中被加熱至預設溫度，分別送高溫余熱鍋爐和低溫余熱鍋爐。高溫余熱鍋爐與高溫尾氣熱交換生成高溫過熱蒸汽；低溫余熱鍋爐與低溫尾氣熱交換生成低溫過熱蒸汽。余熱鍋爐產生的高溫過熱蒸汽及低溫過熱蒸汽沖轉汽輪機帶動發電機發電，產生的電能并入公用電網。汽輪機排出的蒸汽經冷凝系統冷卻相變后，由系統給水泵提供壓頭進行下一次熱工循環。

余熱利用及環保治理系統通過工業計算機程序化控制系統實現自動化運行，所述工業計算機程序化控制系統通過一次就地測量裝置測量燃氣輪機尾氣溫度、余熱鍋爐汽包水位、余熱鍋爐主蒸汽壓力、溫度及流量等參數的數值，變送裝置將一次就地測量裝置測量數值轉化為數字信號送往DCS（Distributed Control System，簡稱DCS）控制系統，DCS控制系統通過預先設定的邏輯程序來實現余熱鍋爐的自動化運行。在特定及其他需要的情況下，余熱鍋爐DCS控制系統可撤出運行，余熱鍋爐改為人工手動控制的運行模式。

4 結語

燃氣輪機尾氣余熱利用方法及其系統實施后，在實現燃氣輪機尾氣潔凈排放的同時提高了燃氣輪機的能源轉換效率，克服了制約燃氣輪機發展的瓶頸。本文所闡述的燃氣輪機尾氣余熱利用方法及其系統是在堅持節約資源和保護環境基本國策的大背景下，實現新型工業化道路的過程中提出，具有良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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作者簡介：林仟國（1980），男，漢族，江蘇射陽人，工程師，主要研究方向：余熱回收及利用。