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        燃氣-蒸汽聯合循環機組余熱鍋爐選型分析

        放大字體  縮小字體 發布日期:2016-12-21  瀏覽次數:467
         
        隨著燃氣輪機技術的日益成熟,西氣東輸工程的進一步推進,以及國內人們對環保質量要求的提高,燃氣輪機及其聯合循環已經成為蘇州等發達地區熱電負荷的一個重要組成部分,燃氣-蒸氣聯合循環發電效率已達56%,由于其效率高,安全可靠,單位千瓦造價低及低排放等特點,已成為經濟發達地區的主力機組,被經濟發達地區熱電聯產行業普遍采用,余熱鍋爐做為聯合循環的重要組成部分,也受到熱電聯產行業普遍重視,下面就余熱鍋爐的選型設計問題進行分析。

         
        01某廠余熱鍋爐簡介
         
         
         
        根據本期工程裝機方案,某廠燃氣-蒸汽聯合循環發電機組有四大主機,分別是燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機和發電機,其配置為一臺蒸汽輪機與一臺燃氣輪機以及一臺余熱鍋爐組成。燃機高溫排氣通往余熱鍋爐,通過熱交換產生兩種壓力的過熱蒸汽進入汽輪發電機組做功。因此,余熱鍋爐處于燃氣輪機發電循環和蒸汽輪機發電循環結合點的位置,它是將燃氣輪機的排氣余熱轉換為蒸汽輪機的熱能從而實現熱能回收的設備。故余熱鍋爐可靠性和安全性等各項指標均對整個電廠效率產生很大的影響。
         
        02某廠余熱鍋爐選型方案比較
         
         
         
        某廠燃機余熱鍋爐在初設過程中,做了兩個主要方案,其中方案一:余熱鍋爐型式為三壓無補然、雙鍋筒、帶一體化除氧器、臥式煙道、立式螺旋翅片管自然循環水管鍋爐;方案二:余熱鍋爐型式為無補燃,雙壓,懸吊立式,強制循環余熱鍋爐。
         
        a啟動時間方面
         
        聯合循環電廠相對于普通電廠的一個優點就是負荷變化較快,這就要求余熱鍋爐的熱慣性為最小,以便與燃氣輪機達到同步啟動,同時可靠性極高。一般自然循環余熱鍋爐的冷啟動時間約為25至30min,強制循環余熱鍋爐的冷啟動時間約為20至25min。大唐蘇州熱電主要為熱電聯產,不作調峰機組,自然循環余熱鍋爐滿足工程需求。
         
        b檢查和維修方面
         
        由于強制循環余熱鍋爐是垂直布置,換熱面吊裝在鋼架上,鍋簡直接吊裝在鍋爐上,且設計有3臺左右的強制循環泵。因此,鍋爐必須支撐較重的設備,它的基礎很重,需要耗費更多的結構支撐鋼,而且,為了便于維護和檢修,它需要多層平臺,閥門和附件必須布置在不同的標高上,致使操作和維護都很困難。而自然循環方式的臥式余熱鍋爐只需要一層平臺,沒有了強制循環水泵,因此臥式鍋爐在檢查和維修方面大大優于立式鍋爐。
         
        c運行可用率方面
         
        在強制循環余熱鍋爐中,管束不像自然循環那樣垂直布置,而改為水平向布置,因而容易發生汽水分層現象:在管子周圍易造成溫度梯度、不同程度的傳熱和膨脹,其結果將使強制循環的余熱鍋爐容易發生腐蝕、燒壞、塑性變形和事故。為了避免出現這種現象,就需要采用大循環倍率的循環水泵,這就要額外地消耗能量,而且會由于循環泵發生故障,致使強制循環余熱鍋爐的運行可用率比自然循環低2個百分點左右。
         
        d施工工期方面
         
        由于臥式鍋爐的熱交換模塊都是在車間里完成的,因此一方面能保證產品質量,另一方面現場安裝方便,施工工期短。而對于立式余熱鍋爐而言,鍋爐需要在現場進行大量的焊接工作,施工工期延長。
         
        f爐型方面
         
        余熱鍋爐有自然循環和鍋爐強制循環兩種,近幾年,內地燃機電廠較多使用自然循環余熱鍋爐,而廣東主要作用于調峰電廠比較流行強制循環余熱鍋爐。自然循環鍋爐具有不需爐水循環泵,運行可靠,廠用電耗相對較小等優點。
         
        03結論
         
         
        通過以上述分析,某廠余熱鍋爐選型為三壓無補然、雙鍋筒、帶一體化除氧器、臥式煙道、立式螺旋翅片管自然循環水管鍋爐。鍋爐具有以下性能特點:
         
        1、工作安全可靠。鍋爐設計以國內外廣為應用的燃氣輪機自然循環余熱鍋爐為母型,鍋爐型式先進、成熟。
         
        2、鍋爐兼備自然循環鍋爐和強制循環鍋爐二者特點。鍋爐鍋內過程為自然循環而爐內過程則與強制循環鍋爐毫無差別。
         
        3、重量輕、尺寸小。本型鍋爐的重量尺寸指標不但在同類型自然循環鍋爐中居國內外領先地位,而且可與一般強制循環鍋爐相媲美。
         
        4、機動性強。本型鍋爐水容量小,啟動速度快,鍋爐啟動性能在同類型鍋爐中居國內外領先地位。此一特點對啟停頻繁的燃氣輪機電站尤為重要。
         
        5、運行費用省。本型鍋爐不設強制循環泵,不但沒有工作不可靠的設備,而且自耗電少,運行成本低。每年單不設強制循環泵一項就能節省175.2萬度電,能使電廠廠用電率下降百分之零點二。
         
        6、結構簡單,制造簡易,安裝方便。
         
        7、鍋爐入口煙道截面形狀好。本型鍋爐煙道截面長、寬比例較一般燃機余熱鍋爐為佳,煙氣充滿度好,爐內熱力均勻、熱偏差小,受熱面沖刷較完全,對改善爐內傳熱性能,提高工作可靠性,減少煙氣阻力都有利。
         
        8、一體化構架結構提高了材料的利用效率,減少鋼耗。
         
        9、鍋爐重心較低,穩定性較好,抵抗陣風和地震的能力較強。
         
        10、鍋爐無水運行。高壓過熱器受熱面在啟動過程中可在煙氣溫度低于500℃下干燒運行。高壓鍋爐蒸發管束及高壓省煤器允許在煙氣溫度低于400℃下短期干燒運行。在高壓鍋爐運行時,低壓鍋爐受熱面可長期干燒運行。 
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