摘要：为响应国家节能减排，提高资源综合利用，节能环保的政策要求，建设燃气—蒸汽联合循环发电机组。这样不仅具有节能效益，同时减轻大气污染。本文结合工程实例，对燃气—蒸汽联合循环发电热力系统的设备选型进行分析研究。
关键词： 余热锅炉 燃气—蒸汽联合循环发电 热力系统设备
前沿
我国是个产煤大国，石油与天然气资源相对比较贫乏。这一因素长期制约着我国燃机发电的发展，随着燃机技术的发展，以及国家能源结构的变化和对环保要求的提高，利用燃机压缩机废气发电，即将燃机废气余热通过余热锅炉，余热锅炉产生过热蒸汽，蒸汽带动汽轮发电机组发电，这一技术的实现为采用燃机联合循环解决调峰、热电联产及环保问题创造了条件。
1 装机方案及技术
1.1 概况
根据燃机排放烟气参数，温度维持在470～500℃之间，结合国内机组参数，从提高机组效率出发，宜选用中温中压参数。鉴于电厂水源可以有效保证，远离城区，无集中供热需求，本期工程1×20MW 机组可选择凝汽补气式汽轮发电机组。
1.2 主机技术条件
（1）锅炉选型
随着国家节能减排政策的实施，国内建设了一批调节负荷压力的区域性燃气—蒸汽联合循环发电项目，运行效果良好。锅炉蒸发量计算见表1-1。
通过计算分析，本工程拟选用一台型号：Q607/480-67（14）-3.82（0.4）/450（240）卧式、双压余热锅炉。
（2）汽机选型
凝汽补气式汽轮发电机组其技术应用已经进入较快的发展期，运行经验证明凝汽补气式汽轮发电机组具有设备少，系统简单，基建投资少，占地面积较小，调节灵活的优点。选用20MW凝汽补气式汽轮发电机组已经具有成熟的制造和运行经验。
（3）发电机选型
根据参考汽机热力特性曲线情况，汽机VWO 工况下，汽机最大功率达到19.4MW，因此，设计选用20MW 凝汽式汽轮发电发电机组。
1.3 主机技术条件论证
从拟选主机参数可以看出：
（1）锅炉额定蒸发量67/h（中压）/14t/h（低压），汽机进气量为68t/h（中压）/12t/h。针对余热发电特点，汽机容量要略大于锅炉容量，因此，汽机、锅炉容量是匹配的。
（2）锅炉产汽中压参数为3.82MPa、450℃，汽机中压进汽参数为3.43MPa、435℃；锅炉低压产汽参数为0.4MPa、240℃，汽机进汽参数为0.3MPa、235℃，锅炉、汽机参数是匹配的。
（3）根据汽机厂工况图，汽机VWO 工况，汽机负荷可达到19.8MW，结合余热锅炉热源在470～500℃区间波动，且最高波动到550℃左右。经验算，锅炉最大产汽量发电功率可达到19.8MW，因此，发电机选用20MW 凝汽式汽轮发电发电机，与机组运行工况相匹配。
（4）燃驱机排气不含低温腐蚀成分，因此，应尽可能降低排烟温度，排烟温度控制在110℃左右，设计选用双压卧式余热锅炉，产生中压和低压两种参数的蒸汽，汽机同样选择补汽式汽轮机，机组效率高，性能优越。
综上结论，本工程所选三大主机技术条件先进，性能优越，故推荐此装机方案是适宜的。
2 烟气系统
本工程高温烟气余热来自燃气轮机排气。燃驱机共设置三台，采用美国GE 公司产品，装机形式为两用一备。在本期设计中，拟设一台燃气余热型余热锅炉，对应同时运行两台燃机的余热资源。
压气站原排放采用直接排放，排放口伸出厂房顶部5 m左右。在设计过程中，通过加高烟道，在烟道中间打孔，通过烟道支管引出，通过调节挡板控制取烟压力和温度。
高温烟气设计温度500℃，烟气极限温度为550℃，因此，材料按12Cr1MoV 选取。
为满足环保排放要求，本工程余热锅炉拟设置一座高60 m（参考压气站原排放高度），出口内径为4.2 m的单管烟囱。锅炉为室内布置，轻钢结构，锅炉构架为钢构架，平台扶梯靠南侧。炉后布置引风机、烟囱。
3 热力系统及辅助设备
本工程设计选用一台18MW中温中压、单轴、补汽凝汽式汽轮机。无给水加热系统，除氧器采用锅炉自除氧形式，汽封为自密封系统。设计系统为一机对一炉的单元制系统。
3.1 主蒸汽（补汽）系统
余热锅炉为双压锅炉，产生中压蒸汽和低压蒸汽。中压蒸汽经汽轮机主汽门、调节汽门进入汽轮机，低压蒸汽经补汽主汽门从汽轮机下方补汽口进入汽轮机，推动汽机做功，排汽在凝汽式汽轮发电凝汽器凝结成水至排汽装置热井。
3.2 凝结水系统
凝汽式汽轮发电机蒸汽做工后冷凝流进凝汽器热井内，经凝结水泵、轴封加热器后通过综合管架输送至余热锅炉低压省煤器。一台机组配二台100%容量凝结水泵，正常工况下一台运行一台备用，两台泵互为备用。为保证汽封加热器及凝结水泵安全运行，在汽封加热器后设置凝结水再循环系统，回水进入凝汽器热井内。凝结水泵布置于汽机房内凝结水泵坑。
3.3 主给水及除氧系统
本工程共设置两台100%容量给水泵，其中，一台运行一台备用，给水泵进水来自低压锅筒，从两台给水泵出口接出两路给水管道汇成给水母管后输送至余热锅炉中压省煤器。给水泵布置在锅炉烟道下部。
锅炉采用双压带自除氧系统的除氧方式，除氧器安装在低压锅筒上部。
4 结论
本文在目前新疆地区燃气—蒸汽联合循环电站建设项目的现状基础上，论述了装机方案并进行技术分析，提出了热力系统设备选型的建议，对燃气—蒸汽联合循环电站设备选型具有指导意义。
参考文献：
[1]杨义波，《热力发电厂》中国电力出版社.2010年出版
[2]燃气蒸汽联合循环发电技术.中国能源在线.2013-07
[3]提高余热发电量技术措施的探索和实践.全球节能环保网.2012-08
论文作者:孙宪路
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/12
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