基于补燃的供热调峰机组设计方案优化.pdf
《基于补燃的供热调峰机组设计方案优化.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于补燃的供热调峰机组设计方案优化.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷 第 期 年 月燃 气 轮 机 技 术 .收稿日期:改稿日期:作者简介:林张新()男浙江海宁人硕士主要研究燃气轮机分布式能源机组选型及规划:.基于补燃的供热调峰机组设计方案优化林张新 沈明杰 汤 洋(杭州汽轮新能源有限公司 杭州)摘 要:随着新能源装机容量的增长由于海南电网的特殊性对于分布式能源供热机组还需承担调峰任务 为了掌握调峰模式下供热机组运行特点及其协同关系实现热电解耦对补燃余热锅炉联合循环方案进行了研究 根据机组特性给出无补燃方案的热电耦合关系以及机组负荷调节范围 通过分析余热锅炉补燃的基本原理及特点给出补燃量与机组负荷率及供热负荷之间的关系和基于补燃的机组负荷调节范围对比补燃
2、对机组效率及排放的影响分析余热锅炉补燃在调峰模式下的供热协同和运行控制策略优化机组设计方案 最后通过对两种方案经济性对比和敏感性分析确定基于补燃的机组设计方案的合理性提升项目经济效益和抵御风险的能力关 键 词:补燃余热锅炉调峰机组供热联合循环分布式能源中图分类号:文献标志码:文章编号:()海南电网电源分布具有“大机小网”的特点近年来随着国民经济的发展负荷峰谷差不断扩大 与此同时随着新能源装机规模的迅猛增长电源调峰能力不足的问题尤为突出 因此在海南电网增配适当比例具有调峰功能的电源对保障电网安全稳定运行至关重要由燃气轮机、余热锅炉、汽轮机以及发电机构成的分布式能源机组具有整体联合循环效率高、调峰
3、性能好、清洁低碳等优点 机组启停速度快、运行灵活性高是调峰机组的最佳选择目前国内外关于供热机组调峰的研究如下:姜慧等提出了针对调峰机组余热锅炉补燃改造方案从能效的角度分析了补燃对调峰机组运行状况的改善但是没有定量分析补燃对机组调峰能力的影响张龙英等在建立某热电联产机组热力性能模型的基础上分析影响机组调峰能力的主要因素给出了机组调峰运行负荷范围王宏伟等通过实验定量分析不同供热工况调峰机组的运行范围张利等应用软件建立某联合循环热电联产机组仿真模型通过变工况计算分析得到机组调峰运行范围与供热量的关系刘慧珍等通过实验数据得到联合循环热电联产机组的数学模型分析了在不同机组配置模式下抽凝、背压工况的调峰能
4、力朱誉等采用等效焓降法定量分析某热电联产机组的调峰能力和经济性 但是相关研究没有考虑补燃对供热机组调峰性能的影响缺少对补燃与供热调峰协同的研究没有分析补燃对供热调峰机组经济性的影响本文以海南某分布式能源项目为研究对象结合海南电网实际需求从方案规划及优化、补燃与调峰供热协同、补燃对系统效率及经济性的影响等多个方面深入分析为海南分布式能源规划建设提供参考 工程概况海南某分布式能源站拟建设 套“一拖一”多轴布置燃气蒸汽联合循环机组 其中燃气轮机暂定为 等级工业重型燃气轮机余热锅炉为双压余热锅炉汽轮机为抽汽凝汽式汽轮机通过汽轮机抽汽及余热锅炉低压蒸汽来满足供热需求 机组采用“一拖一”分轴布置燃气轮机、
5、汽轮机分别驱动发电机运行余热锅炉高压、低压蒸汽进入汽轮机或对外供热 汽轮机采用高、低压合缸中压抽汽进入热网供热 本文以单套机组为研究对象联合循第 期林张新等:基于补燃的供热调峰机组设计方案优化环流程如图 所示图 联合循环(常规余热锅炉)系统流程图由于海南电网的特殊性峰谷差较大如图 为海南电网历年 小时电网峰谷曲线电网调峰频繁机组需承担一定的调峰任务图 海南电网历年 小时电网峰谷曲线当电网调峰时燃气轮机负荷下降余热锅炉蒸发量下降抽汽量同步减少 当机组参与深度调峰时热负荷存在缺口可通过备用燃气锅炉补充 当机组负荷率进一步降低备用燃气锅炉也无法弥补热负荷的缺口只能通过其他热源进行供热 在此常规余热锅
6、炉方案中机组对外供热的可靠性无法得到保证 机组设计优化本项目的热负荷属于非季节性生产工艺热负荷要求连续稳定 针对热负荷特性及海南电网的情况机组的热、电负荷应相对独立能够进行单独调节 但是联合循环机组存在热电耦合因此应优化设计来有效削弱机组的热电耦合特性.联合循环机组热电耦合特性目前常用的热电解耦技术有旁路供热、低压零出力、补燃余热锅炉、燃气炉、电储能等 考虑到海南油气增储上产的政策背景本文主要论述补燃余热锅炉方案对于联合循环机组热电解耦的可行性及经济性联合循环调峰机组运用时根据电网调度要求燃气轮机常以低于额定设计功率的负荷率运行 此时燃气轮机排烟流量下降排烟温度略有上升如图 所示 由于燃气轮机
7、排烟带给余热锅炉的热量减少余热锅炉蒸发量减少蒸汽参数发生变化 对于抽汽凝汽式联合循环机组一部分做过功的蒸汽从中间抽出供给热用户其余蒸汽继续膨胀做功机组在运行时含有两个变量即燃气轮机负荷率及机组供热量 燃气轮机负荷率与机组供电功率、机组供热功率存在如下热电耦合关系:()()式中:为燃气轮机负荷率 为联合循环机组供电功率 为联合循环机组供热功率()燃气轮机排烟流量与负荷率关系()燃气轮机排烟温度与负荷率关系图 燃气轮机排烟流量、排烟温度与负荷率关系对于采用抽汽凝汽式汽轮机的联合循环机组联合循环效率与燃气轮机负荷率密切相关 当燃气轮机负荷率下降时燃气轮机效率下降同时燃气轮机排烟焓下降余热锅炉产生的蒸
8、汽参数下降汽轮机效率也随之下降 综合燃气轮机、汽轮机功率变化联合循环效率变化如图 所示 综上所述当燃气轮机参与调峰在低负荷率运行时联合循环余热利用率低机组运行经济性差当供热量确定时机组电功率调节范围也随之确定如图 所示为不同供热量下机组电功率调节范围 在供热量超过 /时机组电功率调节范围低于 热电耦合限制了机组参与电网深度调峰.基于补燃的机组设计方案优化基于以上分析对机组设计方案进行优化为了燃气轮机技术第 卷图 联合循环效率及燃气轮机效率与燃气轮机负荷率关系图 机组负荷调节范围与供热量关系实现热电解耦余热锅炉采用补燃型.补燃余热锅炉特点余热锅炉的补燃方式有内补燃和外补燃两种 外补燃方式是在锅炉
9、前部设有专门的外部燃烧室燃烧室中设有水冷壁补燃用空气由外部风机提供 该方式的优点是当燃气轮机停运时仍维持余热锅炉运行缺点是系统复杂、运行维护不方便、投资成本高 内补燃方式是将补燃装置安装在锅炉入口烟道中利用内部空间作为燃烧室如图 所示 补燃所需的氧气量由燃气轮机排气中的过量空气提供一般燃气轮机的排气含氧量在 因燃气轮机燃烧的过量空气系数较大燃气轮机排气中的含氧量足够补燃燃烧一般不需要另外补充空气 此外燃气轮机的排气温度较高有利于补充燃料的燃烧 内补燃方式系统简单、投资少适用于所需补燃量不大的余热锅炉 结合本项目需求宜采用内补燃方式补燃余热锅炉设计时需要同时评估在补燃燃料量最大工况时所有材料、结
10、构及设备的选型均须保证锅炉的安全、可靠运行 长周期投入补燃系统不会给锅炉带来任何安全方面的影响 若补燃后的最高温度控制在 以内锅炉的受压件及非受压件的选材可靠也不需要大幅度地提高材料等级当采用带 容量的补燃余热锅炉可保证在燃气轮机负荷降至 时余热锅炉的蒸发量能够图 余热锅炉内补燃示意图基本保持额定设计值从而能够满足热负荷需求基于补燃型余热锅炉的联合循环系统流程图如图 所示图 基于补燃余热锅炉联合循环系统流程图.补燃对汽轮机影响当燃气轮机参与深度调峰、负荷率降至 时锅炉蒸发量降低汽轮机偏离额定设计工况运行汽轮机效率下降明显 补燃能够增加锅炉蒸发量弥补因燃气轮机降负荷减少的热量输入减少调峰对汽轮机
11、运行效率的影响两种方案热耗率()及汽耗率()对比如表 所示表 补燃前后汽轮机能耗对比方案/()/()常规余热锅炉.补燃余热锅炉.以供热量 /为例不同的燃气轮机负荷率对应的补燃燃料耗量如图 所示燃气轮机负荷率越低补燃所消耗的燃料量越多.补燃方式实现热电解耦通过补燃还改变了联合循环机组热电耦合的关系 当机组参与调峰时机组负荷率降低余热锅炉蒸发量降低供热量受到限制 此时通过补燃提高余热锅炉的蒸发量弥补燃气轮机负荷率降低对余热锅炉的影响保证余热锅炉蒸发量维持在额定设计值从而确保机组供热稳定在燃气轮机 负荷率工况机组对外供热约/以上时需要补燃补燃燃料耗量随机组供热量增大而增大如图 所示第 期林张新等:基
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 供热 机组 设计方案 优化
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。