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1、研究论文联合循环余热锅炉设计特性及性能测试方法比较121艾卫国,曹建中,聂建平(1.国电热工研究院,陕西西安710032;2.深圳能源集团月亮湾燃机电厂,广东深圳518054)[摘要]针对燃气轮机余热锅炉的结构特点,分析了余热锅炉的设计特性,总结了几种测量、计算余热锅炉余热利用率和进口烟气流量的方法。结合现场实践,提出“余热锅炉热平衡法”,得出根据现场不同情况采用不同方法的结论。[关键词]联合循环;余热锅炉;设计特性;性能测试;燃机+[中图分类号]TK229.929[文献标识码]A[文章编号]10023364(2003)09001304我国的能源资源虽以煤为主,但由于近几年来环保条件的苛求和天
2、然气资源的新发现,以及某些经济1燃机余热锅炉的设计特性发达地区电力需求继续增长的需求,作为环保和节能的有效措施,燃气蒸汽联合循环电站在我国越来越得燃机余热锅炉(下文简称余热锅炉)分补燃和无补到重视,许多地区已经引进了一批燃气轮机及其联合燃,本文选取无补燃的余热锅炉作分析对象。与常规[1]循环机组。同时,有关部门已规划“十五”期间在沿锅炉相比,它没有燃烧系统及其辅助设备,没有辐射换海和经济较发达地区建一批单机容量(200～300)MW热及其相应的结构要求,系统上相对简单。但是余热的燃气蒸汽联合循环发电机组,这无疑为与之配套的锅炉有其特殊性,因为它的热源来自燃气轮机,产生的余热锅炉展示了良好的应用
3、前景。蒸汽输给蒸汽轮机,两者都是定型产品或标准产品,所然而,余热锅炉受制于使用对象的主工艺,且结构以余热锅炉必须与两者产生的工质参数(如温度、压力复杂,制造难度不一。在燃气蒸汽联合循环系统中,和流量)相匹配。此外,余热锅炉本身的结构也影响燃余热锅炉的性能测试是和燃机一起作为1个整体进行机的运行,如余热烟气侧的阻力损失每增大1kPa,约[2]的,其适用于燃机和余热锅炉为同一制造商的情况。降低燃机效率0.8%,故余热锅炉的设计受限于上随着我国对国外先进技术的引进、消化和吸收,我国的下游设备的边界条件。锅炉制造商已经形成独立设计和制造燃机余热锅炉的基于燃机余热锅炉的结构特点,在设计中主要考能力,因此
4、有必要对与燃机配套的余热锅炉进行单独虑以下几个基本参数。的性能测试。由于单独测试的实践在国内较少,采用的测量标准和测量方法也不统一,对此本文结合余热1.1节点温差Δtx锅炉的设计特点和在某电站的测试实践,讨论燃机余如图1所示,节点温差Δtx也称“尖点”,是指余热热锅炉性能测试的几种方法及其优缺点。锅炉中蒸发器入口处燃气的温度Tg7与饱和水温度Ts之间的差值,即Δtx=Tg7-Ts。节点温差减小,余热锅炉的排气温度Tg5降低,有利于提高余热锅炉的热利用收稿日期:20030211作者简介:艾卫国(1972),男,江西南昌人,西安交通大学硕士,现在国电热工研究院从事锅炉燃烧、排放控制、节能优化等研究
5、。热力发电·2003(9)lx研究论文率,但同时将增大其换热面积和燃气侧的流阻,这会增滴为原则,即Tg5值应高于水的露点温度10℃。加投资费用,并使燃机的功率有所减小。从投资费用余热锅炉节点温差、接近点温差以及排烟温度的以及联合循环最佳效率的角度考虑,存在1个合理的选定对余热锅炉总体设计性能有重要影响,但不是孤余热锅炉节点温差范围,这个范围为8℃～20℃。实立的,而是相互影响的,其不仅影响烟气余热利用率,际节点温差在现场是比较难测量的参数,但设计值选还直接影响设计成本,在具体工程中,要进行综合分析用得是否合适,可以间接通过分析其它测量参数值得比较,决定取舍。到,如主蒸汽流量、压损等。2性能测试
6、方法分析比较为了反映和体现锅炉的设计和以后的运行性能,在工程交付前,有必要测量余热锅炉的性能参数,但国内这方面的资料较少。一般对小型余热锅炉,多采用GB1086389“烟道式余热锅炉热工试验方法”进行。燃机电站中,余热锅炉容量大,且燃机大多采用进口设备(如GE、Alston等公司制造),按照国际惯例,也为了保证试验结果通用性和一致性,试验一般采用ASME(GasTurbineHeatRecoverySteamGenerators)PTC4.41981标准。图1单压汽水系统余热锅炉燃气和汽水温度的关系ASME标准对余热锅炉的利用率测量计算提出2[4]种方法:正平衡法和反平衡法。1.2接近点温差Δ
7、tw(1)正平衡法接近点温差是指余热锅炉中省煤器出口的水温与输出η=×100%(1)相应压力下饱和水温之间的差值,即Δtw=Ts-Tw7,输入通常,Tw7总是略低于Ts。这是由于尺寸已定的余热式中:输出定义为工质吸收的热量,在此主要为高低压锅炉,当进入的燃气温度Tg4随机组负荷的减小而降低主蒸汽、再热蒸汽,减温水以及辅助用气等所吸收的热时,接近点温差也减小。如果设计的接近点太小,部分量;输入定义为
