燃气联合循环电厂燃气系统安装调试研究

摘要：文章主要是分析了大型天然气联合循环电厂对余热锅炉蒸汽系统的选择，同时讲解了电厂的预热锅炉蒸汽参数和再热系统、蒸汽循环的积水加热以及除氧方式的选择，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。 关键词：天然气；大型联合循环电厂；预热锅炉 引言

为迎接到西气东输以及液化天然气的输入我国的东部地区准备建设一批大型的联合循环电厂，为能使得建成后的电厂单位能够投入成本低，且具有良好的收益，而选择到合适的余热锅炉十分重要。

1 燃气联合循环电厂余热锅炉蒸汽压力级数的选择 1.1 节点温差和接近点温差的选取

余热锅炉温度分布图表明了各个受热面的热传导量及各点蒸汽和烟气的温度。在不补燃的联合循环中，烟气温度与蒸汽或水的温度最接近的点是烟气从蒸发器离去的地方。在这一点上烟气温度与进入蒸发器的饱和水的温度差通常称为节点温差或窄点(pinch?point)温差0r。合理的节点温差是设计余热锅炉的关键因素之一。减小节点温差则蒸汽参数提高，蒸汽吸热量增加；但随着平均传热温差减小。受热面积必须增加，则成本增加。节点温差增加时,情况相反。产生一种压力等级的燕汽供汽轮机)余热锅炉的节点温差为15℃；双压和三压(即产生2种或3种压力等级的蒸汽供汽轮机)余热钢炉为10℃。接近点温差O。

(approach?temperature?point)是指省煤器出口的水温与相应压力下饱和水温间的差值。为避免在部分负荷工况下，省煤器内发生给水汽化，设计余热锅炉时总是使省煤器出口的水温略低于其相应压力下的饱和水温。联合循环设备采购国际标准规定，省煤器的接近点温差为5℃。 1.2 单压、双压和三压蒸汽系统的选择

在单压蒸汽系统中，因为省煤器对热量的需求受到余热锅炉高温段(蒸发器和过热器)产汽量的限制。即在低温段烟气热量末能充分利用.因此单压余热锅炉不能将排烟温度降低到较低的水平，一般仅能控制在160-200℃。这对于烧重油的调峰联合循环电厂来说还是合适的。如浙江镇海300MW联合循环电厂(烧重油)余热锅炉排烟温度为176℃,温州300MW联合循环电厂(烧原油)排烟温度为171℃。这是因为：第一，重燃料油成本相对较低又是带调峰负荷,对效率的要求无需过于苛刻；第二，单压余热锅炉系统简单设备投资较低；第三，重燃料油含硫量较高，适当高-些的排烟温度可避免锅炉尾部受热面低温腐蚀。因此烧重燃料油的联合循环大多采用单压蒸汽系统。燃用含硫暈很低的轻油或几乎不含硫的天然气时，因燃料成本相对较高,需要进一步降低排烟温度,力求尽可能地利用燃气余热,提高余热锅炉效率。在设计余热锅炉时可采用双压或三压蒸汽系统，即在余热锅炉中除了产生高压过热蒸汽外，还产生中压或低压过热蒸汽,补入汽轮机的中，低压缸中做功。由于增加了产生低压蒸汽的系统，回收了更多的热量,同时也把烟囱排烟温度降至更低。双压余热锅炉的排烟温度可降低到110-130℃。研究表明,双压蒸汽系统的联合循环效率可比单压系统提高1.7个百分点。对于几乎不含硫的天然气,其烟气露点温度约为43-53℃,排烟温度原则上只要高于露点10℃即可避免排烟段受热面的低温腐蚀。因此采用三压蒸汽系统,可使排烟温度进一步降到80-90℃,联合循环的效率还将比双压再提高0.6个百分点。当然这些措施将引起余热锅炉，蒸汽管道和汽轮机的设备费用相应提高。

1.3 余热锅炉烟气阻力的选取

这里需指出的是随着余热锅炉换热面积增加，余热锅炉烟气侧阻力将有所提高，即燃气轮机排气背压将有所提高，这将引起燃气轮机功率和效率有所下降。计算表明：1kPa压降会使燃气轮机功率和效率下降0.8%，因此在联合循环设计优化时要综合考虑这，因素余热锅炉及烟道的阻力按联合循环设备采购国际标准规定,对于单压、双压和三压余联合循环设备采购国际标准规定,单压(即只热锅炉分别为2.5kPa、3.0kPa、3.3kPa）。

2 联合循环电厂热锅炉蒸汽参数和再热系统的选择 2.1 余热锅炉蒸汽温度的确定

在不补燃的联合循环电厂中，余热锅炉高压蒸汽温度受到燃气轮机排烟温度的限制。燃气轮机选型确定后,其排气温度余热锅炉高压蒸汽温度一般比燃气轮机排气温度低2540℃。按联合循环设备采购国际标准1规定,过热器出口高压蒸汽温度与燃气轮机排气温度差为25℃。当然联合循环高压蒸汽温度的确定还与余热锅炉过热器和汽轮机高压部件材料选择的经济合理性有关。同样，中压蒸汽和低压蒸汽的温度则比它们各自所在的余热锅炉受热面积上游的燃气温度低11℃左右。低压蒸汽的温度应有一个较高的过热度，可降低汽轮机排汽湿度，使末级叶片减少腐蚀，所以余热锅炉-般均安装低压过热器。在确定低压燕汽温度时，还要考虑高,中压蒸汽膨胀做功后与补入的低压蒸汽混合时的温差不宜太大;否则将引起汽轮机内的热应力过大。

2.2 余热锅炉蒸汽压力的优化

蒸汽参数的优化主要是高压蒸汽压力的选择。国外研究表明,随着高压蒸汽压力的提高,联合循环效率有一定程度的提高，升至一个较高的最佳值后开始下降。研究表明叫，综合考虑了高压蒸汽压力对蒸汽的焓降汽轮机效率。高压蒸汽和低压蒸汽流量及汽轮机末级叶片排汽湿度的影响，优化后的高压蒸汽压力不高，通常在次高压到高压范围内。研究表明,低压蒸汽过程的效率与其压力的关系是随着低压蒸汽压力的升高而下降的,所以低压蒸汽的压力应取一个较低值。但压力过低，汽轮机的焓降过低,井使蒸汽容积流量增大.需增大通流面积，因此低压蒸汽压力的最佳值一般不应低于0.3MPa。 2.3 余热锅炉与汽轮机的参数匹配

为与汽轮机相匹配，余热锅炉出口的主蒸汽压力应比汽轮机主汽门前的压力高3%左右，主蒸汽温度应高出3-4℃。余热锅炉出口的再热蒸汽压力则要比汽轮机高压缸排汽压力低12%-14%.余热锅炉出口的再热蒸汽送到汽轮机中压主蒸汽门前,其压力要下降2.5%-3.0%。温度下降2-3℃。 2.4 余热锅炉再热系统的选择

早期的燃气轮机排气温度较低，大多低于538℃,所配的蒸汽循环不宜采用再热方案.但它们可以是单压、双压或三压的循环型式。近年来高于584℃排气温度的大型燃气轮机，具备了为余热锅炉提供足够的高温热量用以实现双压或三压再热循环的可能性。随着蒸汽循环由单压变为双压和三压，由无再热向再热发展，联合循环的效率都会有一定程度的提高。研究表明，采用再热系统后，联合循环效率可比无再热系统提高0.6-0.7个百分点。总起来说，三压再热联合循环的效率比单压无再热联合循环的效率大约提高3个百分点。上述研究还表明，三压再热系统所需余热锅炉的换热面积反而比三压无再热时小。这是因为再热系统使得通过高压省煤器和高压蒸发器的水、汽质量流量有所减少，而这2个受热面是余热锅炉中主要受热面。同时再热系统也使循环中凝结水流量减少,使余热锅炉冷端的

换热面积也较小,，再热方式余热锅炉的排烟温度比无再热时反而有所升高。 3 结语

由上可知，降低到余热锅炉的排烟温度是有效提升到余热锅炉效率的重要途径，为此应当选取到合理的节点温度和接近点温差来进行余热锅炉的设计，且在联合循环设计的过程中应当要考虑到预热锅炉的阻力。 参考文献：

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[2]顾本可.燃气蒸汽联合循环发电技术探讨[J].贵州电力技术，2017,20(01):8-10.