常规汽轮机电站的联合循环系统更新改造技术
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| 发布时间：2010-7-29 信息来源：互联网 |
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引言
到目前为止，我国老火电厂改造有三种方法：蒸汽轮机全三维设计改造、原有锅炉替换为循环 流化床锅炉、蒸汽轮机发电机组改为热电并供电厂。但是，这些方法并不能同时满足大幅度降低能 耗和解决燃煤的环境问题。为达到同时满足这两个条件，必须在以上设备改造基础上，对原有蒸汽 轮机发电厂进行联合循环系统更新改造。
联合循环系统更新改造技术从热力学角度而言，是将具有高温加热优势的燃气轮机（Brayton 循环）动力装置和较低排汽温度的汽轮机（Rankine 循环）动力装置有机结合起来，取长补短，按能的品位高低进行梯级利用。达到扩容降耗的目的。因此，不仅可以大幅度提高发电效率，而且可以同时解决环境污染问题。
采用联合循环系统更新改造传统燃煤火电站在国外近几十年来得到很大发展，并积累了成熟经验。其改造方案主要有以下四种：给水加热型（FWH- Repowering），排气助燃型（FF-Repowering）， 余热锅炉型（HRSG-Repowering）和平行混合型（PP- Repowering）。特别是80 年代后，美国、日本、荷兰、德国、意大利等国发展势头更是方兴未艾，尤其是HRSG-Repowering 应用得最多，主要进行改造的机组等级为100 MW、200 MW、300 MW。但是，我国国情与国外不同：国外火电机组用天然气和液体燃料的电站比较多，天然气和燃油供应比较充足，而我国天然气和燃油比较缺乏，煤炭比较丰富；国外的燃煤机组有脱硫脱硝装置，而我国的中小型燃煤机组没有脱硫脱硝设备；国外发 达国家财力雄厚，可投入大量资金进行余热锅炉型的更新改造，而我国是发展中国家，资金缺乏。
因此，对我国现有火电站进行升级改造时， 结合我国实际情况，尽可能降低改造费用。如原本应淘 汰的5 万千瓦汽轮机组采用给水加热型联合循环更新改造技术后，使全厂发电效率可从32.5%提高 到38.1%， 达到30 万千瓦大机组的水平[1-2]。
根据中国具体情况，本文主要讨论给水加热型和排气助燃型两种联合循环，并从热力学角度对它们进行热力特性分析与比较。改造后联合循环系统总输出功率以蒸汽轮机为主，锅炉燃料仍然是 煤，而新增加的燃气轮机则燃用油或者天然气，即以煤炭为主的双燃料动力系统。同时这种双燃料 动力系统也适合我国环境污染严重的西部地区（双燃料基地的能源结构）。
1 改造常规电站联合循环系统
1.1 给水加热型联合循环系统
给水加热型联合循环系统是用燃气轮 机的排气加热锅炉给水，以减少汽轮机用于 给水加热的抽汽，从而增大蒸汽轮机输出功 率，提高系统能源利用效率。图1 所示为给 水加热型联合循环系统。系统中使用原除氧 器，给水加热器包括有低压加热器和高压加 热器，与原蒸汽循环回热系统并联。其特点 是系统相对简单，设备投资少，锅炉燃烧系 统不必改造。
1.2 排气助燃型联合循环系统
图2 所示为排气助燃型联合循环系统。排 气助燃型联合循环系统是将燃气轮机排气做 为锅炉燃烧用空气加以利用，排气中剩余氧气 （14%～16%）供锅炉燃料燃烧用，这时燃气轮 机取代了锅炉鼓风机和空气预热器。燃气轮机 排气显热的有效充分利用可以大幅度降低锅 炉耗煤量，同时可外置省煤器以便保证锅炉排 烟温度不致过高。但是，锅炉必须进行改型设 计。燃气轮机和汽轮机可以分两个系统单独运 行。 1.3 FWHCC 与FFCC 热力学分析及讨论。
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