技术干货——燃气-蒸气联合循环锅炉余热机组选型剖析

随着煤气轮机技术的逐渐成熟，西气东输安装工程的逐步加强，以及国外人们对环保质量要求的提升，煤气轮机及其联合循环已然成为上海等发达地区电厂负荷的一个重要组成部份，煤气-蒸汽联合循环发电效率已达56%，因为其效率高，安全牢靠，单位千瓦造价低及低排放等优点，已成为经济发达地区的主力锅炉，被经济发达地区电厂联产行业普遍选用，余热机组做为联合循环的重要组成部份，也遭到电厂联产行业普遍注重，下边就余热机组的选型设计问题进行剖析。

01

某厂余热机组简介

按照本期安装工程装机方案燃气蒸汽发生器，某厂煤气-蒸气联合循环发电锅炉有四大主机，分别是煤气轮机、余热机组、蒸汽轮机和发电机，其配置为一台蒸气轮机与一台煤气轮机以及一台余热机组组成。燃机低温进气驶向余热机组，通过热交换形成两种压力的过热蒸气踏入汽轮发电锅炉做功。因而，余热机组处于煤气轮机发电循环和蒸气轮机发电循环结合点的位置，它是将煤气轮机的进气余热转化为蒸气轮机的热能因而实现热能回收的设备。故余热机组靠谱性和安全性等各项指标均对整个电站效率形成巨大的影响。

02

某厂余热机组选型方案比较

某厂燃机余热机组在初设过程中，做了两个主要方案，其中方案一：余热机组型式为三压无补然、双锅筒、带一体化脱气器、卧式烟道、立式螺旋翅片管自然循环水管机组;方案二：余热机组型式为无补燃，双压，悬吊卧式，强制循环余热机组。

a启动时间方面

联合循环电站相对于普通电站的一个特点就是负荷变化较快，这就要求余热机组的热惯性为最小，从而与煤气轮机达到同步启动，同时靠谱性极高。通常自然循环余热机组的冷启动时间约为25至30min，强制循环余热机组的冷启动时间约为20至25min。大唐上海电厂主要为电厂联产，不作调峰锅炉，自然循环余热机组满足安装工程需求。

b检测和修理方面

因为强制循环余热机组是平行布置，传热面起吊在铁架上，锅简直接起吊在机组上，且设计有3台左右的强制循环泵。因而，机组应当支撑较重的设备，它的基础很重，还要花费更多的结构支撑钢，但是，为了方便维护和检修，它还要单层平台，球阀和附件应当布置在不同的高程上，使得操作和维护都很困难。而自然循环模式的立式余热机组只须要一层平台，没有了强制循环风机，所以立式机组在检测和修理方面大大优于卧式机组。

c运行可用率方面

在强制循环余热机组中，管束不像自然循环这样平行布置，而改为水平向布置，因此容易发生饮料分层现象：在管子周围易导致气温梯度、不同程度的传质和膨胀，其结果将使强制循环的余热机组容易发生磨蚀、烧坏、塑性变型和车祸。为了防止出现这些现象，就须要辅以大循环倍率的循环电机，这就该额外地消耗能量，但是会因为循环泵发生故障，导致强制循环余热机组的运行可用率比自然循环低2个百分点左右。

d施工工期方面

因为立式机组的热交换模块都是在工厂里完成的燃气蒸汽发生器，所以一方面能保证产品品质，另一方面现场安装便于，施工工期短。而对于卧式余热机组而言，机组还要在现场进行大量的冲压工作，施工工期延长。

f炉型方面

余热机组有自然循环和机组强制循环两种，近几年，香港燃机电站较差使用自然循环余热机组，而广州主要作用于调峰电站比较流行强制循环余热机组。自然循环机组具备不需炉水循环泵，运行靠谱，厂用能耗相对较小等特点。

03

推论

通过以上述剖析，某厂余热机组选型为三压无补然、双锅筒、带一体化脱气器、卧式烟道、立式螺旋翅片管自然循环水管机组。机组具备以下功耗特性：

1、工作安全靠谱。机组设计以国外外广为应用的煤气轮机自然循环余热机组为母型，机组型式先进、成熟。

2、锅炉兼具自然循环机组和强制循环机组两者特征。机组锅内过程为自然循环而炉内过程则与强制循环机组颇有差距。

3、重量轻、尺寸小。本型机组的净重规格指标不但在同类别自然循环机组中居国外外领先地位，并且可与通常强制循环机组相抗衡。

4、机动性强。本型机组水容量小，启动速率快，机组启动功耗在同类别机组中居国外外领先地位。此一特征对启停经常的煤气轮电气站尤为重要。

5、运行成本省。本型机组不设强制循环泵，不但没有工作不靠谱的设备，并且自耗电少，运行费用低。每年单不设强制循环泵一项能够节约175.2万度电，能使电站厂用电率增长百分之零点二。

6、结构简略，制造简易，安装便于。

7、锅炉入口烟道截面形状好。本型机组烟道截面长、宽比列较通常燃机余热机组为佳，烟气富有度好，炉内热力均匀、热误差小，受热面磨蚀较完全，对缓解炉内传质功耗，减少工作靠谱性，降低烟气阻力都有利。

8、一体化架构结构增强了材料的运用效率，降低钢耗。

9、锅炉重心较低，稳定性较差，抵御阵风和洪灾的能力较强。

10、锅炉无水运行。高压过热器受热面在启动过程中可在烟气气温高于500℃下干烧运行。高压机组蒸发管束及高压省煤器容许在烟气气温高于400℃下短期干烧运行。在高压机组运行时，低压机组受热面可常年干烧运行。