動力機械基礎-聯(lián)合動力循環(huán)

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,聯(lián)合動力循環(huán),90年代為了調峰，現(xiàn)在減碳,一、,燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán),主要內容,二、,IGCC與PFBC-CC的研究與開發(fā),一、燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán),1、,目的,2、,型式,3、,國內應用情況,4、,缺點,1、目的：為了提高循環(huán)熱效率,=（2643）%,一般電廠總效率,電站鍋爐效率：,管道效率：,若不計工質的漏失，,若計及工質的漏失，,汽機的相對內效率：,對于大型汽機工作過程的各段,機械效率：,循環(huán)熱效率：,發(fā)電機效率：,其中：,燃氣輪機的平均吸熱溫度較高（一般為1100,1200），,但其平均放熱溫度也較高（一般為500600）,蒸汽動力中，平均放熱溫度卻很低（一般為3038）,而其平均吸熱溫度不高（一般為540560），,將兩種循環(huán)聯(lián)合起來組成燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)，就能得到較高的,平均吸熱溫度和較低的平均放熱溫度，可使整個循環(huán)的熱效率大大提高,平均吸熱溫度和平均放熱溫度,2、型式,（1）,余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán),（2）,余熱鍋爐加補燃聯(lián)合循環(huán),（3）,正壓鍋爐聯(lián)合循環(huán),（4）,排氣助燃聯(lián)合循環(huán),在燃氣輪機后加裝余熱鍋爐，利用燃機排氣所具有的熱能產生蒸汽，,驅動汽輪發(fā)電機發(fā)電,發(fā)電功率以燃機為主（占總發(fā)電量的65%70%），汽機為輔（占,30%35%）,汽機的容量，蒸汽參數(shù)和運行等受燃機容量和排氣參數(shù)的影響和,限制，汽機不能單獨運行,燃機可在簡單循環(huán)方式下單獨運行，但經濟性很差,余熱鍋爐結構簡單，但換熱面積需很大,（1）余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)：,（2）余熱鍋爐加補燃聯(lián)合循環(huán)：,在燃機和余熱鍋爐之間的排氣通道中增加補燃裝置，利用燃機排氣,中含有的16%18%的氧氣助燃提高余熱鍋爐爐內煙氣溫度,通常補燃量占總燃料的20%30%,可適當提高蒸汽參數(shù)，使整個循環(huán)熱效率得到提高，汽機的功率,增大（其發(fā)電功率占總功率的50%）,實際的余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)圖：,（3）正壓鍋爐聯(lián)合循環(huán)：,采用正（增）壓鍋爐，同時產生高溫高壓蒸汽和燃氣,循環(huán)熱效率較高,正壓鍋爐內壓力約為0.55MPa，燃燒迅猛，傳熱系數(shù)大為增加，,可以大大減少換熱面積，縮小鍋爐尺寸，減少設備造價和投資,燃機和汽機不能單獨運行,只能使用氣體和液體燃料,（4）排氣,助,助燃聯(lián)合循,環(huán),環(huán)：,以燃機排氣,作,作為鍋爐的,助,助燃空氣，,既,既可以利用,燃,燃機排氣中,的,的,氧氣，也可,回,回收其熱量,助燃鍋爐的,結,結構與普通,電,電站鍋爐相,似,似，需送風,機,機和空氣預,熱,熱器,鍋爐燃料不,受,受限制,可產生高參,數(shù),數(shù)蒸汽,燃機和汽機,可,可分開運行,適合于對原,有,有的中小型,火,火電機組進,行,行改造，既,可,可以增加發(fā),電,電量，,節(jié)約投資，,又,又可提高效,率,率，延長中,小,小型火電機,組,組的壽命,3、國內應,用,用情況,（1）1967年開始,籌,籌建，1971年在四,川,川樂山建成,燃,燃氣-蒸汽,聯(lián),聯(lián)合循環(huán),試驗電站：,正壓鍋爐型,，,，燃料為天,然,然氣,容量為12MW,（2）1987年在廣,東,東汕頭建成,燃,燃氣-蒸汽,聯(lián),聯(lián)合循環(huán)電,站,站：,排煙溫度為529 544,排煙量為495.9t/h,簡單循環(huán)時,出,出力為34.55MW,，,，熱耗率為11780KJ/KWh,聯(lián)合循環(huán)時,出,出力為34.10MW,，,，熱耗率為8032KJ/KWh,余熱鍋爐：,主蒸汽參數(shù),為,為4.0MPa，500,最大蒸發(fā)量,為,為 61t/h,燃機：,汽機：,主蒸汽參數(shù),為,為3.6MPa，486,主蒸汽流量,為,為121.9 t/h,額定功率為34.5MW,聯(lián)合循環(huán)的,總,總效率達45.6%,（3）近年,來,來在江蘇、,上,上海、福建,等,等地興建并,投,投運了許多,新,新項目,高達：,調峰性能：,啟,啟動12分,鐘,鐘到100%負荷。停,機,機更快。,2臺PG6551B燃,機,機，每臺38MW（冬,天,天40MW,）,），汽機：,南,南汽15MW,余熱鍋爐：,杭,杭鍋和703所各1臺,，,，中壓3.5MPa，500，,每,每臺66t/h。低壓,送,送除氧器。,輕柴油：聯(lián),合,合循環(huán)210230g/kwh,單循環(huán)280g/kwh,天然氣：聯(lián),合,合循環(huán)0.3Nm3/kwh,0.9元/kwh,油價1000多漲到8000多/,噸,噸,1.6,元,元/kwh,燃機排煙溫,度,度504,，,，,蘇州工業(yè)園,區(qū),區(qū)藍天燃氣,熱,熱電有限公,司,司,由燃機分廠,、,、第一熱源,廠,廠、跨塘分,廠,廠、管網(wǎng)部,構,構成,燃機分廠于2005年2月28日,正,正式開工，,在,在八個月的,時,時間內完成,了,了兩臺機組,的,的安裝及調,試,試工作。2005年9,月,月14日實,現(xiàn),現(xiàn)了一號機,組,組的聯(lián)合循,環(huán),環(huán)并網(wǎng)，2005年10月26日,二,二號機組實,現(xiàn),現(xiàn)首次并網(wǎng),，,，裝機總容,量,量可達2180兆瓦,，,，最大對外,供,供熱能力可,達,達每小時250噸。,第一熱源廠,建,建有二臺德,國,國進口的20噸/時LOOS 燃,油,油鍋爐，,跨塘分廠建,有,有二臺35,噸,噸/時國產,鍋,鍋爐，實際,供,供熱能力共,為,為90噸/,小,小時，發(fā)電,能,能力6MW,。,。,熱網(wǎng)系統(tǒng)已,經,經與燃機分,廠,廠的熱網(wǎng)聯(lián),網(wǎng),網(wǎng)，熱網(wǎng),管,管線累計達,到,到32公里,，,，最大供熱,能,能力將達到340噸/,小,小時。從熱,源,源廠地理分,布,布位置看，,已,已形成三點,鼎,鼎立、互為,聯(lián),聯(lián)網(wǎng)、互為,備,備用的特點,，,，三個熱源,廠,廠共同承擔,著,著為園區(qū)集,中,中供熱的任,務,務。,天然氣耗:0.23Nm3/kwh。天然,氣,氣價2.25元/Nm3。,上網(wǎng)電價：0.6元/kwh（氣,）,）,0.46元/kwh,（,（煤）,2套9E：,每,每套120MW+60MW=180MW,供汽：1.4MPa，300.250元/,噸,噸,汽耗：3GJ/噸,成本：90Nm3/噸*2=180元/噸,管損：10%15%,（4）杭州鍋爐廠,生,生產的燃氣,輪,輪機余熱鍋,爐,爐情況簡介,4、缺點：,燃,燃機燃用的,都,都是液體和,氣,氣體燃料,IGCC與PFBC-CC的研究,與,與開發(fā),二、IGCC與PFBC-CC的,研,研究與開發(fā),傳統(tǒng)的鍋爐,燃,燃煤技術，,可,可用能損失,占,占1/3以,上,上，并且產,生,生,粉塵、SOx、NOx,等,等嚴重污,染,染物,通過尋求高,效,效而潔凈的,先,先進燃煤技,術,術，以解決,污,污染物排放,問,問題和,提高電廠的,效,效率,背景：,1、IGCC（,整,整體煤氣化,燃,燃氣-蒸汽,聯(lián),聯(lián)合循環(huán)）,、PFBC-CC（,增,增壓,流,流化,床,床燃,燒,燒聯(lián),合,合循,環(huán),環(huán)）,1、IGCC（,整,整體,煤,煤氣,化,化燃,氣,氣-,蒸,蒸汽,聯(lián),聯(lián)合,循,循環(huán),）,）,是潔,凈,凈的,煤,煤氣,化,化技,術,術和,燃,燃氣-蒸,汽,汽聯(lián),合,合循,環(huán),環(huán)的,結,結合,（1,）,）系統(tǒng),組,組成,（2,）,）工,藝,藝,過,過,程,程,（3,）,）優(yōu),點,點,（4,）,）煤,的,的,氣,氣,化,化,爐,爐,及,及,煤,煤,氣,氣,的,的,凈,凈,化,化,系,系,統(tǒng),統(tǒng),（1,）,）,系,系,統(tǒng),統(tǒng),組,組,成,成,：,：,蒸,汽,汽,輪,輪,機,機,發(fā),發(fā),電,電,系,系,統(tǒng),統(tǒng),煤,的,的,氣,氣,化,化,與,與,凈,凈,化,化,部,部,分,分,燃,氣,氣-,蒸,蒸,汽,汽,聯(lián),聯(lián),合,合,循,循,環(huán),環(huán),發(fā),發(fā),電,電,部,部,分,分,氣,化,化,爐,爐,（,（,燃,燃,氣,氣,發(fā),發(fā),生,生,器,器,）,）,煤,氣,氣,凈,凈,化,化,設,設,備,備,（,（,包,包,括,括,硫,硫,的,的,回,回,收,收,裝,裝,置,置,）,）,空,分,分,裝,裝,置,置,（,（,可,可,選,選,）,）,燃,氣,氣,輪,輪,機,機,發(fā),發(fā),電,電,系,系,統(tǒng),統(tǒng),余,熱,熱,鍋,鍋,爐,爐,（2,）,）,工,工,藝,藝,過,過,程,程,：,：,煤,經,經,氣,氣,化,化,成,成,為,為,中,中,低,低,熱,熱,值,值,煤,煤,氣,氣,（,（CO,、,、H,2,為主）,，,，經過,凈,凈化，,除去煤,氣,氣中的,硫,硫化物,、,、氮化,物,物、粉,塵,塵等污,染,染物，,變,變?yōu)榍?潔,潔的,氣體燃,料,料，然,后,后送入,燃,燃機的,燃,燃燒室,燃,燃燒，,產,產生燃,氣,氣驅動,燃,燃氣,透平作,功,功，排,氣,氣進入,余,余熱鍋,爐,爐加熱,給,給水，,產,產生過,熱,熱蒸汽,驅,驅動,蒸汽,輪,輪機,作,作功,（3,）,）優(yōu),點,點：,發(fā)電,效,效率,高,高。,凈,凈效,率,率可,達,達43%45%,，,，今,后,后可,望,望更,高,高,環(huán)保,性,性能,極,極好,大量,灰,灰分,在,在氣,化,化爐,中,中被,熔,熔化,成,成灰,渣,渣，,在,在爐,底,底冷,卻,卻為,玻,玻璃,狀,狀顆,粒,粒，,可,可綜,合,合利,用,用,脫硫,效,效率,可,可達,到,到99%,，,，二,氧,氧化,硫,硫排,放,放在25mg/Nm3,左,左右,（,（目,前,前國,家,家標,準,準為1200mg/Nm3,）,）,NOx,排,排放,只,只有,常,常規(guī),電,電站,的,的15%20%,耗水,只,只有,常,常規(guī),電,電站,的,的1/31/2,廢水經,除,除去NH3和,酸,酸性氣,體,體后，,也,也符合,環(huán),環(huán)保要,求,求,（4）,煤,煤的氣,化,化爐及,煤,煤氣的,凈,凈化系,統(tǒng),統(tǒng),：是IGCC,最,最終商,業(yè),業(yè)化的,關,關鍵,對IGCC氣,化,化爐及,煤,煤氣的,凈,凈化系,統(tǒng),統(tǒng)的要,求,求,氣化爐,的,的種類,對IGCC氣,化,化爐及,煤,煤氣的,凈,凈化系,統(tǒng),統(tǒng)的要,求,求,氣化爐,的,的產氣,率,率、煤,氣,氣的熱,值,值和壓,力,力及溫,度,度等參,數(shù),數(shù)能滿,足,足,設計的,要,要求,氣化爐,有,有良好,的,的負荷,調,調節(jié)性,能,能，能,滿,滿足發(fā),電,電廠對,負,負荷調,節(jié),節(jié),的要求,煤氣的成,分,分、凈化,程,程度等能,滿,滿足燃氣,輪,輪機的要,求,求,具有良好,的,的煤種適,應,應性,系統(tǒng)簡單,，,，設備可,靠,靠，易于,操,操作，維,修,修方便，,具,具有電廠,長期、安,全,全、可靠,運,運行所要,求,求的可用,率,率,設備和系,統(tǒng),統(tǒng)的投資,、,、運行成,本,本低,氣化爐的,種,種類,噴流床氣,化,化爐,流化床氣,化,化爐,固定床氣,化,化爐,噴流床氣,化,化爐（entrainedflow bed）,壓力為2060bar,類似煤粉,爐,爐,示范工程,中,中應用最,多,多,采用90%以上的,顆,顆粒小于100um的煤粉,采用氧、,富,富氧、空,氣,氣或水蒸,氣,氣作為氣,化,化劑,爐溫高，,以,以氧為氣,化,化劑時，,氣,氣化爐爐,膛,膛中心火,焰,焰溫度可,達,達2000，出,口,口熱煤氣,溫,溫度為12001400,煤氣中碳,氫,氫化合物,、,、煤焦油,和,和酚類含,量,量少，主,要,要成分是CO、H2、CO2和H2O,約,的,的煤中灰,分,分在氣化,爐,爐高溫爐,膛,膛中心變,成,成液態(tài)渣,，,，由爐底,排,排出并通,過,過集渣器,送,送入渣池,煤種適應,性,性廣，碳,轉,轉化率高,達,達99%,給煤方式,有,有濕法水,煤,煤漿給煤,和,和干法給,煤,煤,流化床氣,化,化爐（fluidizedbed,）,）,可在燃燒,和,和氣化過,程,程中加入,脫,脫硫劑（,石,石灰石、,白,白云石）,，,，將產生,的,的大部分SO,2,和H,2,S脫除,焦油、烴,、,、酚、苯,和,和萘等大,分,分子有機,物,物基本上,都,都能被裂,解,解為簡單,的,的雙原子,和,和三原子,氣,氣體。CH,4,的含量一,般,般少于2%，主要,成,成分是CO和H,2,固定床氣,化,化爐（fixedbed,）,）,類似層燃,爐,爐，對煤,的,的粒徑有,一,一定的要,求,求,、PFBC-CC（增壓,流,