燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組性能分析研究

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1、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組性能分析研宄中海油深圳電力有限公司518120摘要：從工程熱力學(xué)出發(fā)，建立了大容量燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組熱力學(xué)理論模型。以此為基礎(chǔ)，提出了運用線性小偏差法與機組運行數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法研究聯(lián)合循環(huán)機組特性。并計算各參數(shù)變化對機組性能的影響系數(shù)，分析了機組性能與熱力參數(shù)的依變關(guān)系，為聯(lián)合循環(huán)機組出力和熱效率的提高提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C；蒸汽輪機；聯(lián)合循環(huán)機組燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電具有熱效率高、三廢排放少、占地面積小、水資源消耗少、運行維護方便、適于調(diào)峰等優(yōu)點。近年來，節(jié)能環(huán)保、低碳發(fā)展、PM2.5監(jiān)測治理等問題受到社會廣泛關(guān)注，大中城市投產(chǎn)了越來越多

2、的供熱聯(lián)合循環(huán)機組，以緩解環(huán)境污染的問題。木文以F級燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)機組為研宄對象，通過運行試驗和數(shù)學(xué)建模等方法得到了聯(lián)合循環(huán)機組在各種運行模式下的供熱能力及調(diào)峰性能，為電網(wǎng)和熱網(wǎng)更好的協(xié)調(diào)調(diào)控提供了數(shù)據(jù)支撐。一、聯(lián)合循環(huán)機組的重要性燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的主要設(shè)備由三大主要部分組成，即燃?xì)廨啺l(fā)電機組、余熱鍋爐、蒸汽輪發(fā)電機組。其中燃?xì)廨啓C是聯(lián)合循環(huán)中的關(guān)鍵部件，其性能對聯(lián)合循環(huán)的熱效率十分關(guān)鍵。余熱鍋爐和蒸汽輪機所組成的蒸汽系統(tǒng)，其參數(shù)主要取決于燃?xì)廨啓C的排氣參數(shù)，受到燃機排氣條件的限制，要使聯(lián)合循環(huán)只有較高的效率，首先要在機組配置上達(dá)到最佳。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站的

3、機組選型工作，首先要確定燃?xì)廨啓C，在選定燃機的情況下，對蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行合理選擇和優(yōu)化，最大限度利用燃?xì)廨啓C的排氣余熱，使蒸汽系統(tǒng)取得較高的效率，從而使整個電站的性能更好。二、聯(lián)合循環(huán)機組配置分析1、軸系布置聯(lián)合循環(huán)裝置的軸系布置可分為單軸和多軸聯(lián)合循環(huán)。單軸是指燃?xì)廨啓C和汽輪機共同拖動一臺發(fā)電機運行。多軸是指燃?xì)廨啓C和汽輪機分別拖動發(fā)電機運行。單軸布置機組從工藝系統(tǒng)到廠房布置，都完全獨立自成系統(tǒng)，控制簡單、運行操作簡單。但是部分負(fù)荷效率大幅度下降，NOx排放物大幅增加，適合于帶基本負(fù)荷。主軸較長，軸系統(tǒng)復(fù)雜。多軸配置的聯(lián)合循環(huán)電廠，燃?xì)廨啓C可快速啟動，調(diào)峰能力強。但設(shè)備和系統(tǒng)較

4、復(fù)雜，全廠的調(diào)節(jié)控制也較復(fù)雜，占地也較多。聯(lián)合循環(huán)軸系配置對電站投資成本、總體布置與占地面積、運行操作以及熱力性能有很大影響，是決定電廠結(jié)構(gòu)和機組效率及靈活性的重要因素。根據(jù)己建聯(lián)合循環(huán)項目看，當(dāng)燃?xì)廨啓C單機容量在150MW級及以下，一般考慮燃?xì)廨啓C與蒸汽輪機不同軸，即采用多軸布置；燃?xì)廨啓C容量在200MW及以上吋，可考慮與蒸汽輪機同軸布置，即單軸聯(lián)合循環(huán)。2、動力島布置模式動力島布置是指燃?xì)廨啓C、余熱鍋爐與蒸汽輪機的組合方式。有“1+1”、“2+1”的方案可供選擇。“1+1”是指1臺燃?xì)廨啓C、1臺余熱鍋爐、1臺蒸汽輪機組成聯(lián)合循環(huán)?！?+1”是指2臺燃?xì)廨啓C、2臺余熱鍋爐、

5、1臺蒸汽輪機組成聯(lián)合循環(huán)。其中“1+1”方案的主要優(yōu)點在于其系統(tǒng)相對簡單獨立，運行控制方便靈活，可靠性高。“2+1”方案的特點在于其全負(fù)荷吋整體效率要略高于“1+1”機組，在半負(fù)荷以下運行吋，整體效率不及“1+1”。但是由于其多臺燃機共用一臺汽輪機，當(dāng)其中一臺燃?xì)廨啓C出現(xiàn)問題解列或者低負(fù)荷運行吋，蒸汽輪發(fā)電機組經(jīng)濟性較差，同吋余熱鍋爐需要并汽運行，各燃機之間需要協(xié)調(diào)參數(shù)運行等問題，控制及運行相對復(fù)雜。三、聯(lián)合循環(huán)機組選型分析1、燃?xì)廨啓C在聯(lián)合循環(huán)電站中，蒸汽輪機的出力與燃機出力比例一般為1/3?1/2,因此，提高燃?xì)廨啓C效率比冋等程度提高蒸汽輪機效率對于整個聯(lián)合循環(huán)效率的提高

6、更加明顯。燃?xì)廨啓C的熱力性能是機組選型時的關(guān)鍵因素，在設(shè)計聯(lián)合循環(huán)時，應(yīng)優(yōu)先考慮滿足燃?xì)廨啓C要求。燃?xì)廨啓C熱效率隨比功的增人而增加，而燃機的燃燒溫度是決定比功的主要因素。從熱力學(xué)角度講，提高聯(lián)合循環(huán)電廠熱效率的首要途徑是選擇透平初溫較高的燃?xì)廨啓C。此外，還應(yīng)具奮對聯(lián)合循環(huán)最佳的壓比和較高的排氣溫度。這樣才能做到燃?xì)庋h(huán)和蒸汽循環(huán)效率的最佳配比,使聯(lián)合循環(huán)效率最大。2、余熱鍋爐余熱鍋爐是能量交換設(shè)備，同時連接著燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機，在系統(tǒng)中起承上啟下的作用。其設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)定對于整個聯(lián)合循環(huán)的效率會產(chǎn)生重要影響。余熱鍋爐在設(shè)計選型時主要考慮以下幾個因素：一是，余熱鍋爐的效率高；

7、二是，余熱鍋爐的煙氣側(cè)阻力低，以防止燃?xì)廨啓C的功率和效率下降較多；三是，啟動過程中，允許快速升壓。3、蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)中的蒸汽輪機不同于常規(guī)火電廠的蒸汽輪機。燃?xì)廨啓C是定型產(chǎn)品，具冇相對明確的排氣參數(shù)。而供熱量是通過汽輪機抽汽供應(yīng)的，因此余熱鍋爐設(shè)計參數(shù)，爐型結(jié)構(gòu)必須與汽輪機組相匹配，冋吋還受到汽輪機制造廠設(shè)計模塊組合的制約。與燃?xì)廨啓C相比，蒸汽輪機的生產(chǎn)和運行技術(shù)在國內(nèi)要成熟許多，但是聯(lián)合循環(huán)中的蒸汽輪機也具有一定的特殊性，與常規(guī)蒸汽輪機相比，主要有以下特點：一是，采用滑壓調(diào)節(jié)方式，無調(diào)節(jié)級，全周進(jìn)汽