PDF《Overall Performance in IGCC》

通过实例研究总结归纳了装置负荷变化并采 用3种不同调节手段以及大气温度变化时的汽水循环 系统变工况特性,揭示了一些主要变量典型变化规律 及其对系统性能影响关系.高健等人[12-13] 采用分别限 定排烟温度和节点温差的方法,研究了IGCC设计工况 下合成气冷却器与余热锅炉的匹配以及采用不同循环 形式对电厂整体技术、经济性的影响. 在前面的研究基础上, 本文以 200MW 级IGCC 整体 系统为研究对象,结合国外 IGCC 机组实际运行特点, 研究汽水系统配置方式对整体性能的影响情况.为国 内IGCC 示范机组汽水系统的合理配置和优化运行提 供参考.

1 IGCC 汽水系统的建立 本IGCC汽水系统流程如图1所示. 从凝汽器出来的 凝结水一部分经空气冷却器和净合成气冷却器预热, 另一部分直接进入余锅低压省煤器,然后汇集进入除 氧器.从除氧器出来凝结水分三路:一路进入废热锅 炉省煤器,一路进入中压省煤器,还有一部分进入低 压蒸发器.低压蒸发器产生的低压饱和蒸汽,部分作 为除氧器工作蒸汽, 剩余进入低压过热器进一步加热, 产生的低压过热蒸汽与中压缸排汽一起进入蒸汽轮机 的低压缸;

中压省煤器的凝结水经中压蒸发器、中压 过热器产生中压过热蒸汽,与汽轮机高压缸排汽混合 后进入高温再热器继续加热,产生的再热蒸汽进入汽 轮机的中压缸;

高压省煤器的凝结水经高压蒸发器、 高压过热器产生高压过热蒸汽, 进入汽轮机的高压缸. 在基准算例的系统流程中,为了将气化岛的高温 合成气热量有效转移至常规岛的汽水系统中,辐射废 热锅炉和对流废热锅炉同时从余热锅炉高压省煤器处 引入部分凝结水,在废热锅炉中吸热蒸发后,产生的 蒸汽再次引入余锅的高压蒸发器,与余热锅炉汽水系 统汇合. 此外,粗合成气过热器、冷却水终冷器、粗合成 气冷却器以及粗合成气湿饱和器的汽水侧组成一个小 的、独立的汽水循环,在本系统计算中给予考虑但不 作深入比较. LP, IP and HP denote low pressure, middle pressure and high pressure respectively;

E, B and S denote economizer, evaporator and superheater respectively;

RH denotes reheater LP、IP 和HP 分别表示低压、中压和高压;

E、B 和S分别表示省煤器、蒸发器和过热器;

RH 表示再热器 Figure 1. Schematic of water-steam system in IGCC 图1. IGCC 汽水系统示意图

2 研究方法 采用序贯模块法对系统进行模拟计算,各单元操 作模块按照相应的单元操作正常运行的情况而设计, 将输入物流的变量和为进行计算所需的各项设备参 数,作为已知数据供给模块,模块根据这些信息进行 计算,得出输出物流数据及其他各项计算结果.在进 行逐个模块的计算时,前一模块的出口物流信息,作 为后一模块的入口物流数据,直至完成整个热力系统 的模拟[14] . 余热锅炉系统由于工质侧和烟气侧的流动方向相 反, 不同于传统的单向流动, 因而在调用各个模块时, 采用回路切断法,即在适当的地方切断回路,将切断 处的变量作为迭代变量赋一假定值,然后依次调用单 元模块进行序贯计算, 得到其计算值, 反复进行迭代, 直到迭代变量的两次计算值一致. 本IGCC系统中, 空分系统的整体化系数为30%, 气 化方式采用带辐射废热锅炉和对流废热锅炉的水煤浆 气化,燃气轮机选择E级改烧合成气燃气轮机联合循 环.在基准算例中,余热锅炉选用三压、再热、无补 燃、卧式余热锅炉,蒸汽轮机为三压再热蒸汽轮机. 设计工况下,保证燃机100%负荷运行,高、中、低压 段节点温差都设为10℃,高、中压段接近点温差设为 5℃,低压段接近点温差设为16℃. 参照国外同级别 IGCC 发电机组的实际运行数据, 输入合理的初始参数,以满足系统的质量和能量平衡 以及各单元之间的耦合. 在Thermoflex 商用软件的设 计工况(TD 模式)下,进行热力计算,待热力核算平 衡后, 再利用 ED 模式对组成系统的各设备特性指标进 行计算和评估, 最后在 OD 模式下, 计算系统的额定工 况和变工况热力特性.设计工况的主要参数如表