燃气%蒸汽联合循环双压%三压再热余热锅炉性能分析

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!科技风 "#"# 年 $ 月
机械化工
余热锅炉采用单排框架结构$全悬吊型式"热膨胀自由# 因本工程燃料为含硫量相对很低的天然气"所以应尽可
能降低排烟温度"尽可能利用燃气余热"提高锅炉效率"本工 程双压余热锅炉烟气排烟温度为 $)%&$B#
在不补燃的余热锅炉中"烟气温度与蒸汽或水的温度最 接近的地方是烟气离开蒸发器的地方"这一点的烟气温度与 进入蒸发器的饱和水的温度差称为节点温差"降低节点温差 可以提高蒸汽参数"降低排烟温度"但随着平均传热温差的 减小"受热面面积增加"同时余热锅炉烟气侧阻力增加"相应 引起成本增加'接近点温差是指省煤器出口水温与相应压力 下饱和水温度的差值# 余热锅炉接近点温差通常取值为 7 > )%B"接近点温差取值为 4 >)%B(() # 本工程双压余热锅炉 节点温差为 $4B"接近点温差为 'B# 余 热 锅 炉 烟 气 侧 压 降 )7%%d:#
温度 B
流量 ]A*S
压力 ;:Y:
温度 B
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4&01 )%'&)
)&) 三压再热余热锅炉的受热面布置及热力参数 双压 余 热 锅 炉 为 一 次 再 热$ 无 补 燃$ 卧 式$ 自 然 循 环 型 式"受热面布置如下! )低压省煤器'*低压蒸发器'+一级高压省煤器',中 压省煤器'-低压过热器'2 中压蒸发器'3 二级高压省煤 器'4中压过热 器' 5 高 压 蒸 发 器' 6 一 级 高 压 过 热 器' 7 8 9 一 级再热器'7 8 :二级高压过热器'78;二级再热器'78<三级高压过 热器'7 8 =除氧器# 三压再热余热锅炉受热面沿烟气流动方向依次布置为! 三级高压过 热 器$ 二 级 再 热 器$ 二 级 高 压 过 热 器$ 一 级 再 热 器$一级高压过热 器$ 高 压 蒸 发 器$ 中 压 过 热 器$ 二 级 高 压 省 煤器$中压蒸发器$ 低 压 过 热 器$ 中 压 省 煤 器$ 一 级 高 压 省 煤 器$低压蒸发器$低压省煤器# 余热锅炉采用单排框架结构$ 全悬吊型式"热膨胀自由# 相较于双压余热锅炉"三压再热 型余热锅炉增加了中压$再热受热面"进一步提高了烟气的 热量回收率"降低了排烟参数"提高了机组性能# 三压再热 余热锅炉烟气排烟温度为 $%7&)B"节点温差为 $(B"接近点 温差为 7B# 由于增加了受热面布置"余热锅炉烟气侧压降 增加为 (%%%d:# 相较于双压余热锅炉"三压再热余热锅炉增 加了高压过 热 器 的 级 数" 同 时 减 小 了 节 点 温 差 和 接 近 点 温
55根据文献) 及以往工程经验本项目设计了双压余热 锅炉三压再热余热锅炉汽水系统两种方案
$双压三压余热锅炉性能比较 )&$ 双压余热锅炉的受热面布置及热力参数 双压余热锅炉为无再热无补燃卧式自然循环型式 受热面布置如下)低压省煤器*低压蒸发器+低压过热 器,一级高压省煤 器 - 二 级 高 压 省 煤 器 2 高 压 蒸 发 器 3一级高压过热器4二级高压过热器5除氧器 双压余热锅炉受热面沿烟气流动方向依次布置为二级 高压过热器 一 级 高 压 过 热 器 高 压 蒸 发 器 二 级 高 压 省 煤 器一级高压省煤器低压过热器低压蒸发器低压省煤器
燃气 ?蒸 汽 联 合 循 环 对 燃 料 的 化 学 能 实 现 了 梯 级 利 用 如何进一步提高联合循环效率是目前研究的焦点之一 余 热锅炉作为联合循环中的能量交换设备同时连接着燃气轮 机和蒸汽轮机在系统中起着承上启下的作用$ 提高余热 锅炉的热力性能最大程度的实现余热回收是提高机组整体 效率提高能源利用率的有效方法
高压 温度 流量 压力 温度 ]A*S ;:Y: B ]A*S ;:Y: B ]A*S ;:Y: B
4)&) $)% 4(%&3 0$&( (4 4)'&) $%&$ 3&() )34&'
55由双压余热锅炉和三压再热余热锅炉的蒸汽参数对比 可知"三压余热锅 炉 蒸 汽 温 度 与 双 压 余 热 锅 炉 相 当" 总 流 量 也相近"但高压蒸 汽 压 力 远 高 于 双 压 余 热 锅 炉" 从 而 导 致 主 蒸汽管道壁厚增加" 同时增加了再热系统" 机组初始投资 增加#
55三压余热锅炉由于增加了中压及再热受热面及过热器 级数"同时减小了 节 点 温 差 和 接 近 点 温 差" 回 收 了 更 多 的 热 量"同时也把烟气温度降至更低# 由上表可以看出"三压再 热余热锅炉比双压再热余热锅炉机组出力增加了 $$&(LD" 机组热耗降低了 $4']J*.DC"机组效率提高了 $&)76"机组 整体性能明显改善"具有可观的经济效益#
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55随着燃气轮机单 机 功 率 和 热 效 率 的 提 高 燃 气 ?蒸 汽 联 合循环机组逐渐成熟再加上世界范围内天然气能源的进一 步开发燃气?蒸汽联合循环在世界能源系统中的地位越来 越重要目前联合循环的热效率已超过 446 另外燃气? 蒸汽联合循环机组占地面积小环保效果好安装周期短运 行灵活可靠具有广泛的应用前景
关键词联合循环双压余热锅炉三压再热余热锅炉机组性能
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利用应尽可能降低排气离开余热锅炉的温度值 当燃气轮 机排气流量大于 $)%.A*S以及进入余热锅炉的燃气温度高 于 4$%B的时候应采用双压或三压的汽水流程系统) 本 工程燃气轮机排气参数如下
排气温度 B
44'&4
排气流量 ]A*S
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排气压力 ;:Y: $&%3
排气焓值 ]J*.A 0)$&0
(结论 *$+ 本工程 V/UEU-SVKM4?)%%%X二拖一燃气?蒸汽联合 循环机组采用三压再热余热锅炉方案比双压余热锅炉方案 可增加机组出力$降低热耗$提高机组效率"可大幅提高机组 性能# *)+ 采用三压再热余热锅炉方案比双压余热锅炉方案余 热锅炉等设备$汽水管道初始投资将增加# *(+ 随着设备制造技 术 的 提 高$材 料 成 本 的 降 低 及 现 代 电厂对高效率$节能降耗的要求提高"本工程采用三压再热 余热锅炉热力系统是经济合理的# 参考文献 )$* 黄文波!林汝谋&联合循环中余热锅炉及其热力特性 分析&燃气轮机技术!$''0!'&3& ))* 刘 辉! 郝 红 艳! 张 红 莲&汽 轮 机 汽 封 系 统 设 计 研 究 ) J* &汽轮机技术!)%%)!33%(& & )(* 李忠军!张永恒!王雷&联合循环中的余热锅炉及其 设计参数选择&洁净煤燃烧与发电技术!)%%1%3& & 作者简介刘传成 % $'04'& ! 男! 汉 族! 吉 林 镇 赉 人! 本 科!高级工程师!副总工程师!火力发电厂热机专业设计#
)&( 双压余热锅炉与三压再热余热锅炉热力性能对比 在汽轮机排汽背压$汽轮机效率相同的条件下"双压余 热锅炉与三压再热余热锅炉热力性能参数见下表!
机组出力 LD
机组热耗 ]J*.DC
机组效率 6
双压 三压再热
31$&) 37)&4
0111 00$7
4(&$) 43&3
高压蒸汽
低压蒸汽
流量 ]A*S
压力 ;:Y:
"机组配置 某燃气?蒸汽联合循环机组选用西门子 V/UEU-SVKM4 ? )%%% X燃气轮机两 台 杭 州 锅 炉 厂 生 产 的 余 热 锅 炉 一 台 西 门子生产的 $4%LD 级汽轮机机组燃料为天然气 联合循 环系统配置如下)压气机*燃烧室+燃机透平,燃气 轮机发电机-余热锅炉2蒸汽轮机3蒸汽轮机发电机 为了使燃气轮机的排气余热能够在余热锅炉中被充分
提高余热锅炉的出口蒸汽参数可以提高机组的效率"但 蒸汽压力提高后"也提高了蒸汽饱和温度"受节点温差的影 响"节点温差点的烟气温度提高"将使主蒸汽蒸发量下降"余 热锅炉排烟温度升高"余热利用率下降"所以蒸汽参数选择 要考虑多方面因素#
经过优化计算"双压余热锅炉方案蒸汽侧参数如下!
差"受热面面 积 进 一 步 增 加" 造 成 余 热 锅 炉 初 始 投 资 增 加# 经过优化设计后三压再热余热锅炉方案蒸汽侧参数如下!
机械化工 !"#$%&$'(') *+&,-./&$01$21(3$&)%)%)4%4(
科技风 "#"# 年 $ 月
燃气%蒸汽联合循环双压三压再热余热锅炉性能分析
刘传成
青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司!山东青岛!$##"%%
摘5要燃气2蒸汽联合循环机组热效率高环保效果好在全世界范围内得到了广泛应用 余热锅炉作为联合循环系统 中的重要设备连接着燃气轮机和蒸汽轮机起着承上启下的作用 研究如何提高余热锅炉的热力性能充分挖掘其回收余 热的能力是提高机组整体热效率的重要途径 本文比较了某工程 V/UEU-SVKM42)%%%X机组双压余热锅炉三压再热余热 锅炉热力参数机组发电量机组热耗系统效率得出机组最佳配置方案