燃煤电厂改造成联合循环的可行性分析

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1、燃煤电厂改造成联合循环的可行性分析[内容摘要]燃煤电厂，特别是小型的燃煤电厂，效率低、煤耗大、能源浪费，并产生大量的SO2污染环境。大量的CO2产生温室效应，使地球逐年变暖，这是危及人类生存、令人类担忧的问题。本文建议，将燃煤电厂改造成联合循环，是解决这个问题的最有效措施之一。提出了改造配置方案例，改造后的性能以及大约的投资费用。最后用技术-经济分析的方法确定改造方案的可行性和效益。[关键词]燃煤电厂联合循环改造1燃煤电厂经济性现状和原因分析1998年，全国的电站装机总容量为2.773亿千瓦，其中火电机2.1亿千瓦，占总装机的75.5%；水电6507万千瓦，占23.5%；核电210万

2、千瓦，占0.8%。至1999年，全国的电站装机总容量增加为2.94亿千瓦，年增长6.1%。火电300MW及以上的燃煤机组（亚临界机）总共6924万千瓦，占火电总装机的33.0%。300MW以下（不含300MW）的燃煤机组总共14493万千瓦，占火电总装机的67.0%：其中高压100MW机140台，1400万千瓦，占6.67%；超高压125MW机134台，1675万千瓦，占7.98%；超高压200MW机179台，3580万千瓦，占17.05%；苏制超高压鲍曼级210MW机17台，357万千瓦，占1.7%。100MW以下（不含100MW）的高压、中压、低压参数机组，共7060万千瓦，占3

3、3.6%。300MW以下（不含300MW）的燃煤机组，一般设计于50年代末至70年代初，但采用的都是前苏联四十年代的汽轮机设计技术。经济性低、煤耗大，相应的SO2和CO2的排放量也大，对环境产生较大污染。统计的供电效率和煤耗见表1-1，电站烟气排放见表1-2。表1-1火电机和燃气轮机电站效率比较简单循环联合循环汽轮机电站燃机电站燃气-蒸汽电站类型中压高压超高压亚临界超临界1200-1300双压/三压供电效率%21-2329-3134-3537-3839-4132-4248-58折合的供电标煤耗克/度585-534424-396361-351332-323315-300384-2932

4、56-212发电效率%29-3037-3841-4245-4647-49表1-2火电机和燃气轮机电站烟气排放比较电站汽机电站（有脱硫）联合循环电站NOX<70×10-6<10×10-6SO2去除率%9099粉尘mg/Mj129极少由表1-1、表1-2可见，占火电总装机33.6%的100MW以下的燃煤机组，不但设计技术落后，而且采用的是低参数（初温、初压低）的循环，因此经济性差，煤耗高、污染严重。火电机组经济性差最根本的问题还在于循环本身，这可以从卡诺循环看出。卡诺循环是一个理想的热力循环，永远也无法达到的，它在热机方面的贡献在于：指出了如何提高热机效率的方向。汽轮机的发展就是这样的：

5、为了提高平均吸热温度，采用多级回热、再热、高温/高压等措施，研制了超高压机、亚临界、超临界、超超临界机；为了降低平均放热温度，采用低的凝汽压力，大循环水倍率等。卡诺循环见图1-1。图1-1理想卡诺循环理想卡诺循环效率见表1-3。表1-3理想卡诺循环效率热机类型汽轮机循环燃气轮机循环联合循环最高吸热温度℃53513001300平均吸热温度℃400750750最高放热温度℃3560035平均放热温度℃2531025热机极限效率%564371实际效率水平%35-4128-3860理想卡诺循环由无损失的等熵压缩、等温吸热、等熵膨胀和等温放热构成，实际是无法达到的。热机按平均吸热温度和平均放热

6、温度可以估算出循环的极限效率，从而判定热机改进的潜力还有多大。由表1-3可见，汽轮机循环效率低的根本问题是平均吸热温度低，而燃气轮机效率不高的根本问题是平均放热温度太高。燃气-蒸汽联合循环正是一种有高平均吸热温度和低平均放热温度的循环，所以有最高的循环效率。2燃煤电厂改造成联合循环的可行性燃气轮机循环如图2-1，燃煤电站循环如图2-2。图2-1燃气轮机电站循环图2-2燃煤电站循环空气经滤清器进入压气机压缩成高压空气（大约10-30ata），被引入燃烧室喷油（或气体燃料）燃烧，并混合成1200-1400℃的高温燃气，高温燃气在涡轮机内膨胀作功（热能转变为机械能），作功后的燃气排向大气（

7、大约550-600℃），形成开式循环。典型燃气轮机的性能见表2-1。表2-1典型燃气轮机性能制造商/机型燃机功率MW效率%排气温度℃GE/9FA25636.8609GE/9E12334538西门子/V94.3A25538.5577ABB/GT2626538.5640(两次燃烧)三菱/701G33439.5587燃气轮机电站有很快的启动性能,优良的调峰和两班制运行能力,见表2-2。表2-2启动时间比较（分）启动方式汽机电站燃机电站联合循环电站冷态360-48