IGCC主要系統(tǒng)中燃氣機輪系統(tǒng)的構(gòu)成與特點
IGCC聯(lián)合循環(huán)動力島為無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)，是以燃氣輪機為主的聯(lián)合循環(huán)，其熱功轉(zhuǎn)換利用的核心部件是燃氣輪機。加入系統(tǒng)的全部或大部分熱量先在高溫區(qū)段借助燃氣輪機實現(xiàn)高效熱功轉(zhuǎn)換、輸出有效功，然后充分回收燃氣輪機排熱產(chǎn)生蒸汽，再在中、低溫區(qū)段通過汽輪機實現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換、輸出有效功。對于這類聯(lián)合循環(huán)構(gòu)成，應注意燃氣輪機有關的下列問題:
①該類聯(lián)合循環(huán)電站的性能主要取決于燃氣輪機(主機)的特性，必須根據(jù)電站容量和運行模式，全面考慮可供選擇的燃氣輪機機型的熱力性能、環(huán)保特性、運行的可用性和經(jīng)濟性等問題，來進行主機選型。
②通常，這種型式的聯(lián)合循環(huán)承擔基本負荷或中間負荷，所以選用高效、高性能大容量、長壽命、維修方便的燃氣輪機更為合適。影響燃氣輪機及其組成的聯(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于當代技術水平(高溫材料與冷卻技術以及設計技術等)。另外，至今大型聯(lián)合循環(huán)中燃氣輪機多采用單軸燃氣輪機，這是因為它結(jié)構(gòu)簡單、運行安全可靠以及甩負荷時防超速能力強。
③壓比Π的優(yōu)化問題。與簡單循環(huán)有很大差別，聯(lián)合循環(huán)中燃氣輪機的壓比優(yōu)化不僅要考慮燃氣輪機循環(huán)本身燃料高效利用，而且還要充分考慮燃氣輪機排熱得到充分回收利用，其效率最高的最佳壓比值Πopt要比燃氣輪機簡單循環(huán)的(在相同燃氣初溫時)小，而接近于燃氣輪機簡單循環(huán)比功最大的壓比值。在燃氣初溫t =1000℃－1300℃的范圍，大量現(xiàn)有的燃氣輪機壓比(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)有大型先進的燃氣輪機組成的聯(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衡問題。從回收排氣余熱角度，多壓再熱蒸汽流程更為合理，但將造成更大的燃氣輪機排氣壓損，從而降低燃氣輪機的出力和效率。余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)中燃氣輪機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，比簡單循環(huán)大得多。
⑤聯(lián)合循環(huán)中燃氣輪機調(diào)節(jié)問題。燃氣輪機簡單循環(huán)中，考慮其熱力性能和安全性，一般是控制燃氣透平進口溫度T來適應外界負荷的變化。而在余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)中，不僅要考慮燃氣輪機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)整壓氣機進口導葉IGV)。
目前，IGCC中的燃氣輪機多以現(xiàn)有的批量生產(chǎn)的燒油氣的燃氣輪機為母型，但其工作條件變化很大，影響設計優(yōu)化的因素更多、更復雜，同時還要受母型機的硬件條件的制約。
燃氣輪機在 IGCC系統(tǒng)中運行的主要特點:
(l)在 IGCC中，燃氣輪機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，一般偏離原母型機設計點運行。
(2)空分裝置所需的空氣既可以由燃氣輪機的壓氣機抽氣供給，又可以由專門的空氣壓縮機供給，還可以由它們聯(lián)合供給，其整體化程度直接影響燃氣輪機燃燒室和透平的工質(zhì)流量，從而影響燃氣輪機各部件聯(lián)合平衡運行工況點和性能。此外，它還影響系統(tǒng)的廠用電耗率、空分工藝流程和氮氣的回注利用。
(3)為了回收氮氣的余能和降低 NOx 的排放量，空分得到的氮氣，經(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)。氮氣的回注量影響燃氣透平和 余熱鍋爐的工質(zhì)流量。
(4)燃氣輪機后接余熱鍋爐，其背壓必然比原設計的額定情況高，使壓比增大，因此要重新核算燃氣輪機的設計點。
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