IGCC主要系統(tǒng)中燃?xì)鈾C(jī)輪系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)
IGCC聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力島為無(wú)補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán),是以燃?xì)廨啓C(jī)為主的聯(lián)合循環(huán),其熱功轉(zhuǎn)換利用的核心部件是燃?xì)廨啓C(jī)。加入系統(tǒng)的全部或大部分熱量先在高溫區(qū)段借助燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)高效熱功轉(zhuǎn)換、輸出有效功,然后充分回收燃?xì)廨啓C(jī)排熱產(chǎn)生蒸汽,再在中、低溫區(qū)段通過(guò)汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換、輸出有效功。對(duì)于這類(lèi)聯(lián)合循環(huán)構(gòu)成,應(yīng)注意燃?xì)廨啓C(jī)有關(guān)的下列問(wèn)題:
①該類(lèi)聯(lián)合循環(huán)電站的性能主要取決于燃?xì)廨啓C(jī)(主機(jī))的特性,必須根據(jù)電站容量和運(yùn)行模式,全面考慮可供選擇的燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)型的熱力性能、環(huán)保特性、運(yùn)行的可用性和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題,來(lái)進(jìn)行主機(jī)選型。
②通常,這種型式的聯(lián)合循環(huán)承擔(dān)基本負(fù)荷或中間負(fù)荷,所以選用高效、高性能大容量、長(zhǎng)壽命、維修方便的燃?xì)廨啓C(jī)更為合適。影響燃?xì)廨啓C(jī)及其組成的聯(lián)合循環(huán)裝置性能的主要參數(shù)是透平初溫和相匹配的最佳壓比,它們?nèi)Q于當(dāng)代技術(shù)水平(高溫材料與冷卻技術(shù)以及設(shè)計(jì)技術(shù)等)。另外,至今大型聯(lián)合循環(huán)中燃?xì)廨啓C(jī)多采用單軸燃?xì)廨啓C(jī),這是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全可靠以及甩負(fù)荷時(shí)防超速能力強(qiáng)。
③壓比Π的優(yōu)化問(wèn)題。與簡(jiǎn)單循環(huán)有很大差別,聯(lián)合循環(huán)中燃?xì)廨啓C(jī)的壓比優(yōu)化不僅要考慮燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)本身燃料高效利用,而且還要充分考慮燃?xì)廨啓C(jī)排熱得到充分回收利用,其效率最高的最佳壓比值Πopt要比燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)的(在相同燃?xì)獬鯗貢r(shí))小,而接近于燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)比功最大的壓比值。在燃?xì)獬鯗豻 =1000℃-1300℃的范圍,大量現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)壓比(約為10-16)大體上與聯(lián)合循環(huán)的壓比Π相近,所以以現(xiàn)有大型先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)大多能獲得較高的效率。
④蒸汽流程的選擇與排氣壓損權(quán)衡問(wèn)題。從回收排氣余熱角度,多壓再熱蒸汽流程更為合理,但將造成更大的燃?xì)廨啓C(jī)排氣壓損,從而降低燃?xì)廨啓C(jī)的出力和效率。余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)中燃?xì)廨啓C(jī)排氣壓損主要由余熱鍋爐流阻決定,而余熱鍋爐的流阻又取決于它的流程結(jié)構(gòu)。它一般在(200-350)mmHO,比簡(jiǎn)單循環(huán)大得多。
⑤聯(lián)合循環(huán)中燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)節(jié)問(wèn)題。燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)中,考慮其熱力性能和安全性,一般是控制燃?xì)馔钙竭M(jìn)口溫度T來(lái)適應(yīng)外界負(fù)荷的變化。而在余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)中,不僅要考慮燃?xì)廨啓C(jī)本身熱力性能和安全,而且還要考慮底循環(huán)部件的熱力性能和安全,更多采用排氣溫度T 調(diào)節(jié)(借助于調(diào)整壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉IGV)。
目前,IGCC中的燃?xì)廨啓C(jī)多以現(xiàn)有的批量生產(chǎn)的燒油氣的燃?xì)廨啓C(jī)為母型,但其工作條件變化很大,影響設(shè)計(jì)優(yōu)化的因素更多、更復(fù)雜,同時(shí)還要受母型機(jī)的硬件條件的制約。
燃?xì)廨啓C(jī)在 IGCC系統(tǒng)中運(yùn)行的主要特點(diǎn):
(l)在 IGCC中,燃?xì)廨啓C(jī)燃用中低熱值的合成煤氣,而不是通常高熱值的油或天然氣,一般偏離原母型機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)運(yùn)行。
(2)空分裝置所需的空氣既可以由燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)抽氣供給,又可以由專(zhuān)門(mén)的空氣壓縮機(jī)供給,還可以由它們聯(lián)合供給,其整體化程度直接影響燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室和透平的工質(zhì)流量,從而影響燃?xì)廨啓C(jī)各部件聯(lián)合平衡運(yùn)行工況點(diǎn)和性能。此外,它還影響系統(tǒng)的廠用電耗率、空分工藝流程和氮?dú)獾幕刈⒗谩?/p>
(3)為了回收氮?dú)獾挠嗄芎徒档?NOx 的排放量,空分得到的氮?dú)?,?jīng)常增壓后直接回注到燃燒室或與潔凈煤氣摻混后回注到燃燒室,參與熱力循環(huán)。氮?dú)獾幕刈⒘坑绊懭細(xì)馔钙胶?余熱鍋爐的工質(zhì)流量。
(4)燃?xì)廨啓C(jī)后接余熱鍋爐,其背壓必然比原設(shè)計(jì)的額定情況高,使壓比增大,因此要重新核算燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)點(diǎn)。
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