IGCC主要系統中余熱鍋爐系統的構成與特點
在聯合循環中余熱鍋爐是回收燃氣輪機的排氣余熱,借以產生推動汽輪機發電所需蒸汽的換熱設備。通常,余熱鍋爐是由省煤器、蒸發器、過熱器與鍋筒(汽包)以及再熱器等換熱管簇和容器等組成的。在省煤器中鍋爐的給水完成預熱的任務,使給水溫度升高到接近于飽和蒸汽;在蒸發器中給水相變成為飽和溫度;在過熱器中飽和蒸汽被加熱升溫成為過熱蒸汽;在再熱器中再熱蒸汽被加熱升溫到所設定的再熱溫度。
為了使燃氣輪機的排氣余熱能夠在余熱鍋爐中被充分利用,應力爭盡可能降低排氣離開余熱鍋爐時的溫度值。但是,這個排氣終溫度是不可能降得很低的,因為在余熱鍋爐的設計中,人們總的保證鍋爐給水的飽和蒸發段的起始點與燃氣側之間具有一定的溫差△TP (通稱為“節點溫差”)。否則,余熱鍋爐的受熱面積將增至無窮大。
余熱鍋爐是整個聯合循環系統中一個重要的有機組成部分,為系統整體優化和各主要子系統匹配的一個關鍵所在,起承上啟下的作用。余熱鍋爐的結構、性能以及參數都極大地影響到系統中其它設備乃至整個系統的性能。
余熱鍋爐的功能和結構與聯合循環方案及其給水系統預熱方案密切相關,因此,聯合循環系統和燃氣輪機型號的多樣化使得與之匹配的余熱鍋爐類型繁多。通常,可從結構以及蒸汽參數兩方面來對余熱鍋爐進行分類。按結構分:臥式和立式。按蒸汽系統流程與參數分:目前余熱鍋爐采用單壓、單壓再熱、雙壓、雙壓再熱、三壓及三壓再熱等。
從總體上看,在 IGCC 中采用的余熱鍋爐與燒天然氣或液體燃料的余熱鍋爐型聯合循環中采用的余熱鍋爐也是大同小異的,只是在 IGCC 中由于使用的合成煤氣的發熱量比較低,流經余熱鍋爐的燃氣流量稍大,故可以多產生一些蒸汽而己.當然,在煤氣的氣化系統和除灰脫硫系統中還會附帶產生一些飽和蒸汽,需要在余熱鍋爐中進一步過熱,致使兩者的換熱面積之分配關系也會略有差異。總之,對 IGCC 中余熱鍋爐設計也應注意:
(l)整個系統具有較低的熱慣性,以使余熱鍋爐能夠隨燃氣輪機的快速氣動,很快地達到滿負荷。通常,要求其冷態啟動時間為 20-30min。
(2)熱工參數的穩定性。希望由余熱鍋爐提供的蒸汽參數不會大幅度地偏離各負荷工況下地設定值。
(3)在技術經濟條件合理的情況下,盡可能多地回收熱能,即提高余熱鍋爐的當量效率。
(4) IGCC中的燃氣輪機的排氣流量都比較大(>300kg/s),且進入余熱鍋爐的燃氣溫度也都比較高(>530℃)。通常可以采用雙壓(高壓和低壓)或三壓(高壓、中壓和低壓)的汽水系統。當透平排氣溫度低于 570℃,采用雙壓循環的汽水系統:當透平排氣溫度高于 600℃時,則多采用三壓有再熱循環的汽水系統。
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