燃气―蒸汽联合循环蒸汽系统节能优化探讨.doc

燃气蒸汽联合循环蒸汽系统节能优化探讨 摘 要燃气-蒸汽联合循环发电机组凭借循环热效率高、经济环保等优点，获得了行业的普遍认可。联合循环系统热效率的提高主要是通过蒸汽系统对低品位热能的利用实现的，蒸汽系统的运行性能直接影响整个燃气-蒸汽联合循环系统的运行安全和生产效率。本文主要就燃气-蒸汽联合循环中蒸汽系统的节能优化和机组的日常维护进行探讨。 关键词燃气蒸汽联合循环；余热锅炉；燃气轮机；优化；维护 中图分类号：TM603 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01 一、联合循环系统 燃气-蒸汽联合循环发电机组由燃气系统和蒸汽循环系统两部分组成。其燃气循环系统由燃气-蒸汽联合循环发电机组中的燃气轮机和燃气轮机辅助设备组成；蒸汽循环系统由燃气-蒸汽联合循环发电机组中的蒸汽轮机、循环泵、余热锅炉及相关辅助设备组成。联合循环系统发电流程如图1所示： 燃气-蒸汽联合循环发电系统的工作原理是根据能量的梯级利用原则，首先将高品位的热能用于燃气循环系统发电，然后由燃气轮机排出的高温烟气进入余热锅炉产生高温蒸汽用于蒸汽循环发电。由此看出，蒸汽循环系统由燃气-蒸汽联合循环发电系统充分利用了高、低品位的能量，具有很高的能量利用效率。另外，燃气-蒸汽联合循环发电机组还具有建设周期较短、占地面积小、清洁环保、启动运行快等优点。 二、燃气-蒸汽联合循环系统效率分析 燃气-蒸汽联合循环发电机组的功率由燃气系统的发电功率和蒸汽循环系统的发电功率两部分组成。 假设燃气系统的发电功率为，有 通过对燃气-蒸汽联合循环效率分析知，燃气轮机发电机组所提供的功率大约占联合循环发电总功率的2/3，而蒸汽循环发电机组提供的功率也占到了联合循环发电总功率1/3。因此，在联合循环电厂建设时不能只注重考虑燃气轮机的高效率，还要着重考虑蒸汽循环系统中蒸汽轮机的效率和余热锅炉的效率问题。 三、余热锅炉热力参数优化 余热锅炉作为联合循环蒸汽系统中的一个关键设备，它吸收上级设备燃气轮机排出气体所携带的热量，并将这部分热量通过水蒸气传递给下级设备蒸汽轮机用于做功，是联合循环系统中的连接枢纽。因此，对余热锅炉的性能优化是蒸汽系统优化的关键。 首先，从影响余热锅炉热效率的热力参数进行分析。蒸汽循环过程中汽水参数是余热锅炉的主要热力参数，包括锅炉入口烟气的、流量、温度和压力，使之稳定在一定范围内对整个燃气-蒸汽联合循环的循环效率至关重要。理论上，自然循环的无再热、三压余热锅炉，其高压蒸汽的流量和压力，随着排气温度的升高而升高；其低压蒸汽的流量和压力随着上级燃气轮机的排气量的增大而增大，随着排气温度的升高没有明显变化。 实际生产中经常出现这样的情况，尽管燃气轮机的排气流量、温度都比设计值高，而余热锅炉高压蒸汽流量、温度和压力却低于设计值，严重影响整个联合循环系统的循环热效率。造成这种现象的原因有多种： i.节点温差（蒸发器入口与蒸发器中饱和水温度的差值）设计不当。减小节点温差可以提高余热锅炉的废热回收率，降低烟气排空温度，达到提高整体循环效率提高的目的。因此，可以通过合理选择循环水压力以获得适当的节点温差，提高燃气-蒸汽联合循环的循环效率。 ii.接近点温差（省煤器出口水温与相应饱和水温的差值）设计不当。出于联合循环发电机组安全运行和获得高循环效率的考虑，接近点温差一般在520之间。在燃气轮机的排气流量增大、排气温度升高的情况下，接近点温差过大会影响余热锅炉的传热效率。此时，可以通过适度减小接近点温度差和略微降低供水压力的办法，提高传热效率。 iii.热端温差（锅炉进口与过热器出口温度的差值）过高。过高的热端温差影响传热效果，而热端温差较小时可以获得较高品质的过热蒸汽，但蒸汽的流量也会减少，需要增大传热面积。因此建议热端温差在3060之间选取。在实际生产中热端温差的选取应在保证蒸汽品质和蒸汽流量的前提下，根据燃气轮机的排气情况，热端温差在高压系统适当降低，在低温系统适当提高。 四、联合循环机组的运行、维护 近年来，越来越多的燃气-蒸汽联合循环发电机组进入投产运行阶段，随之而来的是各种各样的运行、维护问题。燃气-蒸汽联合循环发电机组合理规范的日常维护不仅可以延长机组的使用寿命，而且可以在一定程度上提高联合循环发电机组的运行效率。 i.联合循环机组中燃气轮机的维护。燃气轮机的燃烧系统部件、热量流通通道部件和转动部件是维护的重点也是难点。一般大型燃气轮机由于检修维护工作的复杂性，都是有生产厂家来完成的，但是维护价格非常昂贵，而且存在一定的潜在威胁。因此，建议对燃气轮机的热部件要进行定期燃烧检查或定期进行孔窥仪检查，以缩短大修周期；实时监控燃气轮机的运行状态，保证及时发现运行中的安全隐患；为缩短维修周期，电厂应参考其他电厂的维修经验储备一定量的维修部件，如密封用垫片、隔热材料、动叶等。 ii.联合循环机组中余热锅炉的维护。余热锅炉作为特种设备需要经过严格的检验，其检验原则可参考GB/T10863-2011烟道式余热锅炉热工试验方法。余热锅炉的维护包括锅炉主体的维护和相关辅助设备的维护，建议1年1小修5年1大修，必要时需进行停炉检查，以保证余热锅炉安全运行。另外，对于长期不用的余热锅炉需要对锅炉受热面进行特别维护，有干保养和湿保养两种方法。 五、总述 本文首先介绍了燃气-蒸汽联合循环发电系统的发电流程及工作原理，阐明了燃气-蒸汽联合循环发电的众多优点及其广阔的应用前景。针对燃气-蒸汽联合循环发电系统的运行效率进行分析，明确了燃气系统和蒸汽系统在整个联合循环发电系统中各自所占的比重。进一步对余热锅炉的运行热力参数进行优化探讨，以期达到更高的循环效率。另外，本文对燃气-蒸汽联合循环发电机组的维护进行分析，并提出了相应的检修、维护方法。 参考文献 1 张兴华，欧俭平.联合循环余热锅炉热力参数优化运行研究J.金属材料与冶金工程.2010.（38）. 2 李江.燃气-蒸汽联合循环余热锅炉概述及维护保养J.工业技术.2013（9）. 3 吴文建，李鸿坤.燃气-