IGCC聯合循環的主要特點
IGCC是復雜的化工流程和動力流程的整合,作為 IGCC 動力島的聯合循環系統的輸入燃料氣由常規聯合循環的天然氣變成了熱值更低的中低熱值的合成氣,同時它和化工流程之間存在著能量和物質的交換,這種設備和流程之間的耦合關系使IGCC系統中的聯合循環具備一些更多的特點:
(l)蒸汽發生系統為多熱源。IGCC蒸汽系統的熱源除燃氣透平排氣余熱外、 還有煤氣冷卻凈化時的顯熱與潛熱、空分系統空氣冷卻排熱等。IGCC蒸汽系統的熱力特性和流程參數優化與各熱源參數、汽水系統及汽輪機參數等密切相關。例如,通常氣化爐和煤氣廢鍋產生的高壓蒸汽量約占總高壓蒸汽量的一半以上,因此 IGCC 中余熱鍋爐(HRSG)的省煤器和過熱器的廢熱面積相對較大,而蒸發器受熱面積相對較小。水與水蒸汽的傳質傳熱為多系統、多向、多方式。IGCC 中蒸汽循環是系統中物質、流量交換的一個集中點,要考慮熱煤氣廢鍋產生的蒸汽匯合匹配優化和其它系統余熱回收綜合等問題。
(2)IGCC 中聯合循環的蒸燃功率比比常規聯合循環要大。對同樣型號的燃氣較機,組成的 IGCC 中汽輪機的功率要比該燃氣輪機組成的燃燒天然氣或液體燃料的常規聯合循環的大。通常,在常規聯合循環中蒸燃功率以(Pst/Pgt),即汽輪機功率與燃氣輪機功率的比值約為 1:2;但在 ICCC 中由于氣化和凈化系統中利用煤氣顯熱而附加產生的蒸汽可供汽輪機作功,以及燃燒發熱量較低的合成煤氣,及氮氣回注等因素,流經余熱鍋爐的燃氣流量(與空分裝置的整體化程度有關)增多,可以產生更多的蒸汽,根據國外現有 IGCC 示范電站的性能參數統計表明這個比值約為1:1.5(l.2-1.8)。因此,聯合循環中蒸汽系統的流程與參數設計優化重要型更顯突出。
(3) IGCC中的聯合循環燃用中低熱值煤氣,氣化爐采用純氧或富氧作為氣化劑時產生中熱值煤氣,改用空氣作為氣化劑時產生低熱值煤氣。此時需要對燃氣輪機燃燒系統與部件等進行相應的改造,同時余熱鍋爐及其系統也要進行相應的設計優化以適應 IGCC運行的需要。
(4) IGCC中的聯合循環也采用滑壓參數運行方式。為了充分利用燃氣輪機頂循環排熱和使汽輪機后幾級蒸汽濕度下降不至太多,并盡量增加余熱鍋爐 的產汽量,聯合循環中蒸汽系統部分負荷時,也多采用滑壓運行方式。另外,也多不采用從汽輪機抽氣回熱,而是更多利用余熱鍋爐匯集的中低溫余熱來提供多壓力級的省煤器所需要的熱量。
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