燃煤燃气轮机发电系统的技术开发.pdf

2 ． 7 键相器探头的安装要求 3 ． 结论 典型的健相器探头的安装见图9 ， 被测物 体可以是凹口，也 可以为凸出的一个齿，而 其间隙则要保证在1 ． 2 7 ram左右。 一 ， 午 罔9 ．键 柯器 的安 装 引进型3 0 0 Mw 中问再热凝汽式汽 轮 机 上所安装的本特利内华达公司的监视检测仪 表，如轴向位移、相对膨胀 振 动、键 相 器 等，电气监视部套均按上述要求设计安装支 架，效果 良好。但若不按上述安 装 要 求 的 话， 即会 出现 显示不正确的现 象。例如在核 电3 O 万千瓦汽轮机组上，由于检测振动的探 头过长，当机组在3 0 0 0 转／分额定转速运行 时，结果就出现振动较大的情况，而采用机 械式振动表去测量，则振动较 小。检查结果 发现，产生的原因是由于振动探头的剐性不 佳，在机组转速较高时，探头本身也产生抖 动，后来在其外面加上一套管，以增加其刚 性，这样一来，它就能正确地反映 出 实 际 的振动情况 由此可见，虽然 TS I 的所有元 器件的性能均佳，但若由于安装不能满足要 求，就不易正确反映出机组的真实情况。这 出充分 说 明，安装 支架 的重要性。它 值得我 们设 计和现 场装配人员加 以充分重视的 。只 有这样，才能显示出部件的 良好功能。 燃煤燃气轮机发 电系统 的技术开 发 南京 燃气轮机 研究所 王震华TM i ／ ， 3 摘要介绍美国最i 丘研制燃煤燃气轮机发电系统的4 条技术开发途径。 主题词 燃煤发电燃气轮机发电机组 美国目前正在通过第二代加压流化床燃 烧、整体煤气化、直接燃煤和阀接燃煤 采 用空气换热器或常压流化床空气加热器 等 4 条途径 ， 展开 一场燃 煤燃气 轮机技术灼攻坚 战 。 综 述 俸 造 1 ． 第二 代加 压流化床燃 烧／联 台 循 环 PFBC ／ CC 第一代P F B C系统的透平进 口温度是 9 0 0 C，联合循环效 率 仅 4 1 H HV 。 维普资讯 第二代PF B C系统 图 1 则 通过增 加一／ 卜 前置燃 烧 室使透 平进 口温度 提高到1 2 6 O ℃， 联合 循环 效率为 4 5 ％ HHv 。第一代 与 第 二 _ 代 P F B e的除尘设计也不 同 第一代 图I ．芽二代PFBC／ CC 仅在 PF B c炉 与燃 气轮 机之间设置 多级旋 风分 离器 ， 在 余热锅炉后再 没静 电除尘器。 第 二代 则在前置 燃烧 室前设 置 陶瓷过 滤器，确 保灰 粒不 进入燃烧 室， 以避免 高温灰粒对 透 平产生结 垢 腐蚀 。以美 国福斯 特 惠勒 公 司 为 首的集团，投 资3 6 0 0 万 美元正在 建造 第二 代 PF B C联合循环 电厂 ，预计 1 9 9 4年 投入 试运行作为期2 年的试验项 目 西屋 公司为该 工程 提供 前置燃烧 室，该燃烧 室采用多级旋 流燃烧器 ，并 已进行 了1 2 英 寸 3 O S mm 的模 型试验 ， 试验结果表 明其 高温N0 x 排 玻低， 壁 温在运行要求之 内 2 。 整体煤气化映合循环 1 G C C 第 一代 I G C C 技术 已在I ∞h w 盼 Co 0 1 W a t e r 电厂进行 了I J 、 范，它采 用 纯 氧气化、湿 式脱 硫工艺，循环效 率 仅 3 2 左右。第二代 I G CC采用 空气 气化 ，干 式 高温气体净化 工艺 ，将循环 效率提 高到船 HHV ，若采用 新型燃气轮 机，其循 环 效率会更 高。第二代I G C C的气化器可 以是 嘲定床、流化床 或喷流床 ， 由于所产生 的煤 ， 热值较 低，美国 GE 公 司正在开发这 种低 热 值煤气 燃烧 室和控 制燃 料气 的 高 温 阀 门 6 4 9 ℃ 。 高温 煤气的除尘 和脱 硫是 第 二 代 I G C C的最关键技术。美国能源部能源技 术 中心 已开发 出一种铁 酸锌和 钛 酸 僻 脱 硫 剂 ，可在 5 3 8 C 以上的环境 中从燃料 气中除 去S Ox 至 l o p p m水平 ，且 又能方便地再生 。 cE 公 耐正在验证采用该脱 硫剂的移动床 脱 硫工艺 。有关公 司正在开 发高温煤气 的除 尘 装 置 。 两 座第 _-{ t l G C C示 范 电厂正在 建造 一 是 A B B燃烧 工程 公司承建 的 “ 湖 畔 电 厂 ”改造项 目，投 资 2 ． 7亿美元，采用喷流 床 气化炉和燃气 轮机改造 原有 电厂， 改造 后 总 出力 6 5 MW ，另一是 1 2 0 MW “ 草根” f 乜 厂，采用 固定床气化炉 。 图2 ． 直接燃媒沟燃气轮矗 安电系统 维普资讯 3 ． 直接魅露竹燃气轮机技术 D C F GT 多年来，美 国能源部投资8 0 0 0 多万美元 资助索拉、西屋 、爱力森三家公司开发直接 燃煤的燃气轮机。5 ～2 O MW 的索拉和爱力 森系统 将用 于热 电联产 。西 屋 的 D CFG T 以联 合循环 方式运行， 出力超 过 2 0 0 Mw 。 图2 介绍一个D CFG T系统 ，燃料是干 煤粉 或水煤浆 含 5 O 煤粉、5 ～4 O 微米粒度 、 含 灰量 0 ． 8 ～7 。上述 3 公 司的D CFG T 系统基 本类似 ，采用分级燃烧 控 制 NOx 。 除尘可以用惯性分离器、旋风分离器或陶瓷 过滤器 西屋 公司于1 9 8 8 年 9月开始进 行小 型排 渣燃烧 室 图3试 验， 到1 9 8 9 年9 月 已成 功 地燃烧了含硫量分别为1 ～2 ． 4 的烟煤粉、 0 ． 6 的次烟煤粉、1 的烟煤水煤浆，所有 试 奠均在 0 ． 6 MP a 下进行，在主燃 区出口喷 射氧化钙吸 附荆去S O ，其试验结果达到了 图3 ． 排渣燃烧室 预期 目标。该试验仍将继续，以提 高硫、颗 粒的捕集率 。 4 ． 闻接燃蔗的燃气轮机技术 间接燃煤的燃气轮机系统见图4 干净 的压气机排气引至机外热交换器加热后进入 图4 ． 间接燃煤的燃气轮机发电系统 透平 ， 这就 无需 高温除尘 器， 其 技术竞 争力 优 于D CFG T。 若通过联合循环或喷水进 入压 气机，效率仍可进一步提高。喷永可增强热 交换器的热传递，并增加膨胀透平的质量流 量。 于是联 合循环 效率可达到 5 2 H HV o 此效率是假定透平进 口温度 为1 2 0 0 。要求 增压 换热器在l l 0 O 以上的 温度 环境 中长期 运行，这超过了金属热交换器管材 8 7 O ℃ 的 极限运行温度 ，因而热交 换器必须 使用陶瓷 材 料。 另一种 间接燃 煤 的燃气轮 机发 电装置是 采用常压流化床 AF BC 空气加热 器。 流化 床空气加热 器的关 键技 术是 床 内埋管材 料的研制。床内埋管深埋于燃烧 的 炉 料 之 中，承受着比流化床锅炉更为恶劣的运行条 件。美国能源部有一个研究项 目将对多种管 材进 行2 0 0 0 小时 的材 料试 验。研究成 员有西 屋 公司 、拔柏葛公 司，福斯特 惠勒 公 司 和 维普资讯 一 f7 A B B 燃烧 工程 公司 。在加封福尼亚的一座 谲于美国能源 部的A F B 炉 中，有许多 种 管材已承受8 7 1 “达2 0 0 0 小时， 材料样品已为 上述 3家锅炉制造 商拿 去分 析。结果表 ， 蜩． 有几种 材料具有 1 0 年的期 望寿命 参考文献略 整体煤气化联合循环发 电装置 的最新发展 发电 谩备 主编 陆定原7 7 3 摘要介绍姜，德、荷 兰、英， F，西班 牙、芬兰等 在开发整体煤气化联合稚环发电 装 翌 I GcC 的最 新动 杰 主 题词 塑墨墼婴 壁垒堡 塞 皇 整休 煤气化联台 循 环 英 文 缩 写 为 I G C C发 电装置通过将 煤 的气化技 术 和 先进 的燃气轮 机技术优化结合，为 电力 工业 提供 了一种 以煤为燃料的具有广 阔应用前景 的大型发 电装置 。整体 煤气化联合循环发 电 装置 的发展趋势是进一步 降低造 价和提 高经 济性 ，以加速 其帝业化进程 1 ． 美 罾 1 ． 1 C0 0 1 W a t e r 1 0 0 MW 整 体 煤 气 化 联 合 循 环 示 范 电 厂 1 9 8 年6 月， 鼍阿 CO o l W a t e r 整体 煤 气化联 台循环示范 电厂投运 。该 电厂 的建造 历时2 8 个月，总投资为2 ． 6 3 亿 蓑元， 电厂总 功率为1 2 0 Mw， 电厂净 电功率为1 0 0 MW ， 单位造价为2 6 3 0 ； 元／千瓦，全负 荷 时 j 争 热耗 率为l i l 6 6 k J ／k W I a电厂 热 效 率 3 2 ． 2 ，供 电煤耗率3 8 2 g ／k W h。 谈 电 厂采用德士古气化炉和 GE公 司燃 气轮 机， 每 日烧 煤摄犬 能力为l O 0 0 吨 。该示范 电厂从 1 9 8 4 年投运 t l 9 9 1 年停 运共 7 年 多期 间累 计 运行2 7 1 0 o J 时 ，燃烧 各种 含 硫 量 o ． ～ 3 的煤累计 达1 1 3 万吨，为I G c c技 术 商业 化提供 了大量的科研成果 。为 了 开 展 新的科研项 目，美国最近决定在1 9 9 2 年 内重 新启用该示范 电厂 ，蓝 对设 备作相应调 整， 重点研究 污水泥 渣的气化和燃烧技 术，为此 配备了每 月处理2 5 0 吨污水泥 渣的气化炉， 还 增添1 套 C O 回收装置和 1 套 氨 回收 装 置 1 O 吨 ／ 日 。 1 ． 2 W ab a S h Ri v e r电 厂 2 0 5 M W 改 造 L 程 W a h a s h Ri v e r 电厂 原 是 一 庵 役 龄 为 0 年 的汽 轮机 电厂， 汽轮机功率 为 1 0 4 MW 。 美围能 源部于1 9 9 1 年9 月 宣布 将该 电厂 改 造 I G c c 示 范 电厂，净 电 功 率 增 至 2 6 5 Mw ，采用 美国 Do w化 学公 司开发的 新 型 气化炉 。这项改造 工程于l 9 9 2 年 开工，l 9 9 5 年 完成并投 入营运 该 电厂能烧含硫量 高达 5 ． 9 5 ％的煤种， 每 日烧煤2 5 0 0 吨 灰分1 1 ， 届 时该 电厂 将是 美国最大 的I G c c电厂， 而 且其污染排放浓度低予其它大型烧高硫煤的 维普资讯