燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统

燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统

刘浩磊

（东莞深能源樟洋电力有限公司，广东东莞 523000）

摘要：最近几年，国际社会对于保护环境和清洁能源的要求越来越高，作为消耗能源大国，我国从各个方面对使用能源提出了更高的标准和要求，包括：政策、经济等，正在不断改善着以煤炭燃烧为电力生产主体的情况。相较于煤炭来说，天然气具有着多种优势，包括：环保、绿色、储备量充足等，而随着不断提高的天然气新增储量，也加快了燃气发电发展的速度。燃气-蒸汽联合循环机组是我国现有燃气发电的主体，借助于有机结合蒸汽轮机与燃气轮机，能够显著提高其联合系统转化能力的效率，一般情况下，能够达到百分之五十五以上。其中，作为蒸汽轮机和燃气轮机连接的重要设备，余热锅炉得到了众多专家的密切关注。基于此，本次研究针对于燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统进行了深入分析与探讨。

关键词：燃气蒸汽；循环发电机组；烟气余热；有效利用系统

燃气蒸汽联合循环发电机组目前使用天然气调压站。有两台天然气水浴炉被配备在天然气调压站区域之中，用来升高天然气的温度，并充分满足前置燃机模块的温度需要。根据相关研究调查发现，六十万立方约为两台水浴炉合计年用气量值，越高的用气量，涉及着越高的运行成本。除此之外，燃气蒸汽联合循环发电机组发电效率的提高可以通过天然气温度的提高来实现，势必会进一步增加燃气所消耗的概率，还会降低综合发电效率。九十摄氏度是现有燃气蒸汽联合循环发电机组余热锅炉排烟的温度值，其中存在着余热，若是不经过处理，直接在大气环境中将其排放，势必会损失一定的能力。针对于此，此次需要讨论的技术问题是采用燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统，可以实现余热锅炉烟气余热的有效使用，以及将目前天然气水浴炉进行替代，天然气借助于循环水进行加热，降低排放烟气污染物，降低电厂燃料消耗率，保证燃气蒸汽联合循环发电机组应用的可靠性和安全性，从而提高实际运行发电机组的整体工作质量和效率。此次研究的燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统能够提高天然气温度，提高余热锅炉烟气余热使用率。

想要对上述技术问题进行有效处理，此次深入探讨的燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统涉及以下内容（详情见图一）：

（1）回水主管路。

（2）供水主管路。

（3）启动加热装置，在供水主管路的出水端来安设启动加热模块。

（4）余热换热装置，在余热锅炉的尾部烟道处来安设余热换热模块，余热换热装置具有三个组成部分，分别是：出水分管、余热换热模块、进水分管，有换热流道形成于余热换热模块之内，进水分管的两端分别连通于回水主管路与换热流道，出水分管两端分别连通于输水主管路与换热流道[1]。

（5）横跨余热换热装置的回流旁路，回流旁路的两端分别连通于回水主管路与供水主管路[2]。

（6）膨胀水箱，回水主管路或者是供水主管路与膨胀水箱相连通。

（7）天然气加热装置，由天然气吸热流道、加热流道、天然气输入管、天然气输出管、加热器、出水支管、进水支管共同组成天然气加热装置，加热器内形成天然气吸热流道和加热流道，二者位置互相配合，启动加热器和加热流道连通于进水支管的两端，回水主管路和加热流道连通于出水支管的两端，天然气吸热流道的进气管与天然气输入管相流通，天然气吸热流道的出气端与天然气输出管相连通[3]。

（8）辅助蒸汽母管，启动加热器与辅助蒸汽母管的出汽端相连通[4]。

（9）循环水增压泵，在回水主管路中安设循环水增压泵[5]。

（10）出水闸阀、出水止回阀是所述出水分管上沿水流的方向顺序；进水闸阀、进水调节阀、进水止回阀是所述进水分管上沿水流的方向顺序；有计量单元设于所述天然气输入管上；有调压单元设于所述天然气输出管上；废水排放管也涵盖在所述烟气余热有效利用系统之中，启动加热模块与废水排放管的一端相连接，废水池是另一端废水排放管延伸的区域位置；第一回流闸阀、过滤器、回流止回阀以及第二回流闸阀依次设在所述回水主管路上沿水流方向之中，循环水泵的下游处设有回流止回阀和第二回流闸阀，循环水泵的上游处设有第一回流闸阀和过滤器；所述余热换热装置有多个数量，互相并联布置全部余热换热装置[6]。

图一 燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统流程示意图

结束语：

综上所述，此次研究的燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统具备一定的良好效果，详细内容如下：

在此次研究中，初期加热器工作时，因为余热锅炉中烟气排出的温度不高，循环水应用加热器的启动来加热，循环水在吸热后会朝着天然气加热装置中流入，天然气吸热流道中的天然气会收到所传递的热量，以此充分满足天然气输出管内天然气的温度需求。

当上面所说的加热器启动处于加热模式的时候，余热换热装置有着未流通状态的出水分管和进水分管，以及有着流通状态的回流旁路，处于供汽状态下的辅助蒸汽母管会在上述启动加热器内通入蒸汽，从而加热循环水达到有关温度要求。不仅如此，还同时存在着处于运动状态的循环水泵。当一台余热锅炉的排烟温度与循环水加热的温度要求相吻合时，余热换热装置有着处于流通状态的出水分管和进水分管，以及处于未流通状态的回流旁路。当出水分管的出水温度与预算值相吻合的时候，停止运行加热器，模式换为余热换热装置的加热尾部烟气。此时，借助于上述出分管和进水管流量以及循环水泵频率的调整，对上述天然气加热装置的加热情况进行有效控制。当正常运行多台发电机组的时候，当有一台余热锅炉的排烟温度与加热要求相吻合的时候，需要将相应的余热换热装置立即打开，以此实现多尾部烟气的进入，进入天然气共同加热的模式。

当有故障存在于其中一个余热换热装置或者是一台余热锅炉之中时，需要将相应的出水分管和进水分管进行自动关闭。如若仅运行一个余热换热装置的过程中，便需要停止运行，并且，在这之前，还需要将加热器进行自动联锁投用，将加热器换为加热模式。当设于加热模式的尾部烟气时，预设值与天然气加热装置的天然气的温度不相吻合，就需要将启动加热器进行自动投用，确保燃气轮机的安全运行要求与天然气的温度相吻合。为此，上述燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统能够将现有的天然气水浴炉进行有效替代，实现余热锅炉烟气余热的有效使用，借助于循环水的加热，充分满足天然气加热的实际需要，确保上述燃气蒸汽联合循环发电机组的烟气余热有效利用系统使用的可靠性、安全性、稳定性，降低排放烟气污染物的概率，提高电厂燃料的整体使用效率，升高天然气的温度值，进而更好地使发电机组稳定运行。

参考文献：

[1]王义方,苏城丽.燃气—蒸汽联合循环余热锅炉烟气阻力分布比例对锅炉经济性影响研究.节能技术,2015,33(1):72-76.

[2]马琴,李伟,常娜娜,王宸曦.LM2500+G4型燃气-蒸汽联合循环机组余热加热天然气的技术经济分析.华电技术,2018,40(7):59-61.

[3]王林,杨博,高景辉,李斌,张亚夫,王红雨,孟颖琪.蒸汽-烟气余热协同回收联合利用系统应用研究.热力发电,2021,50(4):67-71.

[4]陈浩,张金荣,梁硕全,李鹏,陈静艳,韩嘉琳.燃气-蒸汽联合循环发电机组停用充氮保护技术研究.广西电力,2022,45(2):55-61.

[5]唐寅,王子睿,郑震,宗吉琪,何朝荣.基于9E燃气-蒸汽联合循环发电机组的烟气余热利用系统.燃气轮机技术,2022,35(2):47-50.

[6]赵玺灵,付林,孙涛,张世钢.9F级燃气-蒸汽联合循环背压供热机组烟气余热深度利用工艺流程研究.暖通空调,2017,47(8):83-87.