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燃气轮机余热利用方式分析

1、燃气轮机余热利用必要性

目前,燃气轮机的单循环热效率为20%-42%,而小型、微型燃气轮机的热效率低于20%,既浪费了大量燃气热能,又造成了氮氧化物等的超标排放,对燃气轮机未来的应用与发展是极为不利的。为了推动燃气轮机的进一步发展,提高燃气轮机排气余热的利用率,降低能源消耗。加大科技投入积极开发绿色产品,实现燃气轮机余热的高效回收利用,是我国当前燃气轮机发展的必由之路。

2、燃气轮机余热利用的方式

2.1 联合循环式余热锅炉是一种典型的热交换器

主要用于燃气轮机排气余热的回收和利用,可有效提高热效率10%以上,在此过程中产生的蒸汽或热水可用于取暖、制冷、发电等;将蒸汽回注可以有效提高热效率,将热效率提高4%以上。

余热锅炉装置主要由省煤器、余热锅炉、过热器三部分构成,一方面其外壁不承受压力,但另一方面其换热管和外壁都要承担热负荷。一般地,单纯使用余热锅炉并不能达到余热回收的理想效果,而要使用单压式余热锅炉装置(简称单压锅炉)进行余热回收,按照安装形式划分,可分为卧式和立式;按照循环方式划分,可分为自然循环和强迫循环。为了降低其辅助设备的能耗和制造成本,余热锅炉装置一般采用卧式自然循环。

燃气轮机在工作时,其排烟温度可高达400-600℃。为提升燃烧空气温度,降低排气温度达到回收废热目的。厂商经过设计、开发、检验推出了一整套燃气轮机发电机组废热回收装置,即在燃气轮机发电机组排烟管道原有的基础上加装一套余热锅炉及换热器,将排烟出口的温度降低100-130℃,实现了废热回收和利用,降低能源消耗,实现燃气机余热的二次利用,减少了大气污染。

3.2 回热式

3.2.1 板式回热器板式回热器

是在板式热交换器的基础上进行改良发展的,用于气-气的板式热交换器,其换热系数可达350W/(m2/ ),而管式热交换器的换热系数只能达到30W/(m2/ )。板肋式热交换器具有单位体积传热面积大、传热效率高、流体阻力小、热容量小、结构紧凑及同时允许几种介质进行热交换等优点,它的传热面积能达到(1500-2500)m2,最高可以达到5000m2,而管式热交换器仅能达到150m2左右,其采用真空铅焊,特别适用于小型燃气轮机。

近年来,波形板式回热器经过一系列的改善,新型波形板式回热器与原来相比有了很大的不同,它由两块薄的金属板一次卷压为异型,用激光焊接手法密封两端,上下波形板的波形相交呈X形,冷热流体在波形板两侧的流动时,通过波形板实现热交换;改良后的波形板式回热器与传统的相比具有很大优势,主要表现在:

体积小、成本低、制造工艺简单、传热面积大等。因此,波形板式回热器的气体流通度较好,压力损失率低;以波形接触点作为结构支撑点,强度较好;同时,将回热器制成环形,并安装在燃气轮机的外壳上,可以构成一道坚实的转子破裂屏障,具有很高的安全性,噪声小,安装拆卸方便。

3.2.2 热管式热交换器热管式热交换器

作为一种新型的高效热交换器,其应用情况可追溯到上世纪六十年代,它具有超强的导热能力,是优良金属的1000-10000倍,实现了低温条件下的有效传热,其应用已最初宇航的热控制,扩展到近期的电子工业、余热回收、新能源、石油化工等方面,收效明显。专门用于燃气轮机余热回收的热管换热器主要有三部分:壳体、热管、隔板。热管式热交换器在工作时,利用其高温烟气使工作液液化,从而使冷流体的温度在热管的流动过程中得到提高,冷热流体一般是逆向流动的,具有较高的热传导效率。

4结论

余热锅炉燃气轮机机组的组合适用于回收和利用大中型燃气轮机的余热,热效率高;回热器适用于压比低于10的中小型燃气轮机的回收与利用,根据中小型燃气轮机未来的发展趋势,回热器很可能成为小型燃气轮机的重要组件之一。就海洋石油发电系统而言:大型FPSO和中心平台适合采用余热锅炉进行余热回收;而中小平台由于受空间所限,适合于采用回热器提升燃气轮机发电效率。 实行余热锅炉和回热器的优化重组,进一步提高燃气轮机余热的能源阶级利用,提高整个系统的能源利用效率,实现节能减排,是海上浮式生产储油轮燃气轮机发展的必然选择。

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我司缺中高级燃气工程师,请问哪位朋友评了中高级职称,不需要坐班。


刘13427780010【微信同号】 Q597222289

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