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燃气分布式能源在燃煤热电厂“煤改气”中的应用

2017-12-08 16:22:35 来源:天然气分布式能源 作者:吴卫 　 点击量： 评论 (0)
前言：2013年9月国务院颁布了《大气污染防治行动计划》，要求到2017年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上，空气质量达到优良的天数应逐年提高;京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分
前言：2013年9月国务院颁布了《大气污染防治行动计划》，要求到2017年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上，空气质量达到优良的天数应逐年提高;京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25%，20%，15%左右，其中北京市细颗粒物年均浓度控制在60微克/立方米左右。为执行这一计划，各地纷纷提出相应对策，由于燃煤锅炉是导致大气污染的重要来源，因此全国各地开始了大规模的“煤改气”行动。
 
“煤改气”治理有三条渠道，即：燃气发电厂、燃气锅炉和燃气分布式系统，燃气发电厂属于大型公共设施，需要纳入到城市能源规划中，而依托已有的燃煤热电厂改造为燃气分布式能源站，也不失为一种利旧、快捷的方式。
 
改造方案
 
根据国外的实践经验，燃煤热电厂改造为燃气分布式系统的方式基本为四种：①改造为常规的、不补燃的燃气—蒸汽联合循环;②改造为排气助燃锅炉型的燃气—蒸汽联合循环;③改造为并列动力布置型燃气—蒸汽联合循环;④改造为给水加热型燃气—蒸汽联合循环。这四种改造方式都可以使旧燃煤电站的功率、效率和污染物排放获得一定程度的改善。
 
常规的、不补燃的燃气—蒸汽联合循环
 
图1给出的是改造为常规的、不补燃的燃气—蒸汽联合循环系统，它是一种最常用的双压余热锅炉型的联合循环方案。
 
 
图1 常规的、不补燃的燃气—蒸汽联合循环系统
 
这种改造方案的特点是：
 
(1)在现有蒸汽轮机机组的基础上，用一台或多台燃气轮机和余热锅炉来取代原有的燃煤锅炉。燃气轮机的排气在余热锅炉中不补燃。在改造中，宜采用多台燃气轮机和余热锅炉的组合，这将有利于提高电站部分负荷下的效率。
 
(2)按照燃气轮机功率Pgt：蒸汽轮机功率Pst=(1.5～2)：1的配比，来选择燃气轮机的总容量。
 
(3)本方案可以使燃煤电站的功率和效率获得最大程度的改善，污染排放水平降至最低，改造的费用投资也较少。因而在不缺乏天然气燃料的前提下，是改造燃煤电站的最优选择。
 
排气助燃锅炉型的燃气—蒸汽联合循环
 
图2给出了改造为排气助燃锅炉型的燃气—蒸汽联合循环的系统，依然保留了燃煤锅炉，这种方案的特点是：
 
 
图2 排气助燃锅炉型的燃气—蒸汽联合循环系统
 
(1)在现有燃煤锅炉前，增加一台燃气轮机，通过大尺寸高温管道，把燃气轮机的高温排气供给燃煤锅炉的燃烧器和磨煤机，以取代原鼓风机和锅炉空预器，即把燃气轮机排气作为燃煤锅炉的高温燃烧用空气。
 
(2)按以上配风设计，若不增加辅助送风机，Pgt：Pst=0.25～0.3;若增加辅助送风机，则Pgt：Pst=0.17～0.25。
 
(3)显然，这种方案中燃气轮机的排气背压阻力为最大，当负荷变化时，应尽可能保持燃气轮机的负荷不做变动。改造需要燃气轮机布置在燃煤锅炉附近，增大了场地布置要求，投资也较大。
 
改造为并列动力布置型燃气—蒸汽联合循环
 
图3给出了改造为并列动力布置型燃气—蒸汽联合循环的系统，保留了燃煤锅炉，这种方案的特点是：
 
 
图3并列动力布置型燃气—蒸汽联合循环系统
 
(1)在燃煤电站的基础上，并列增设一台燃气轮机和一台余热锅炉。余热锅炉产生的蒸汽与燃煤锅炉的主汽和再热蒸汽一起进入原蒸汽轮机发电。改造后，燃气轮机和燃煤机组可以独立运行。
 
(2)对Pgt：Pst的选择要比“常规不补燃”和“排气助燃”方式灵活性大，但必须要保证改造后的蒸汽轮机能够接受全部增加的蒸汽量，所增发的功率受限于蒸汽轮机所能承受的机械强度和发电机的极限功率，通常0.15
 
(3)新增的燃气轮机和燃煤机组是通过蒸汽管道相连，因而节省了改造费用和时间，布置位置约束也较小。
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