燃氣分布式能源在燃煤熱電廠“煤改氣”中的應用
前言：2013年9月國務院頒布了《大氣污染防治行動計劃》，要求到2017年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上，空氣質量達到優良的天數應逐年提高;京津冀、長三角、珠三角等區域細顆粒物濃度分
前言：2013年9月國務院頒布了《大氣污染防治行動計劃》，要求到2017年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降10%以上，空氣質量達到優良的天數應逐年提高;京津冀、長三角、珠三角等區域細顆粒物濃度分別下降25%，20%，15%左右，其中北京市細顆粒物年均濃度控制在60微克/立方米左右。為執行這一計劃，各地紛紛提出相應對策，由于燃煤鍋爐是導致大氣污染的重要來源，因此全國各地開始了大規模的“煤改氣”行動。
“煤改氣”治理有三條渠道，即：燃氣發電廠、燃氣鍋爐和燃氣分布式系統，燃氣發電廠屬于大型公共設施，需要納入到城市能源規劃中，而依托已有的燃煤熱電廠改造為燃氣分布式能源站，也不失為一種利舊、快捷的方式。
改造方案
根據國外的實踐經驗，燃煤熱電廠改造為燃氣分布式系統的方式基本為四種：①改造為常規的、不補燃的燃氣—蒸汽聯合循環;②改造為排氣助燃鍋爐型的燃氣—蒸汽聯合循環;③改造為并列動力布置型燃氣—蒸汽聯合循環;④改造為給水加熱型燃氣—蒸汽聯合循環。這四種改造方式都可以使舊燃煤電站的功率、效率和污染物排放獲得一定程度的改善。
常規的、不補燃的燃氣—蒸汽聯合循環
圖1給出的是改造為常規的、不補燃的燃氣—蒸汽聯合循環系統，它是一種最常用的雙壓余熱鍋爐型的聯合循環方案。
圖1 常規的、不補燃的燃氣—蒸汽聯合循環系統
這種改造方案的特點是：
(1)在現有蒸汽輪機機組的基礎上，用一臺或多臺燃氣輪機和余熱鍋爐來取代原有的燃煤鍋爐。燃氣輪機的排氣在余熱鍋爐中不補燃。在改造中，宜采用多臺燃氣輪機和余熱鍋爐的組合，這將有利于提高電站部分負荷下的效率。
(2)按照燃氣輪機功率Pgt：蒸汽輪機功率Pst=(1.5～2)：1的配比，來選擇燃氣輪機的總容量。
(3)本方案可以使燃煤電站的功率和效率獲得最大程度的改善，污染排放水平降至最低，改造的費用投資也較少。因而在不缺乏天然氣燃料的前提下，是改造燃煤電站的最優選擇。
排氣助燃鍋爐型的燃氣—蒸汽聯合循環
圖2給出了改造為排氣助燃鍋爐型的燃氣—蒸汽聯合循環的系統，依然保留了燃煤鍋爐，這種方案的特點是：
圖2 排氣助燃鍋爐型的燃氣—蒸汽聯合循環系統
(1)在現有燃煤鍋爐前，增加一臺燃氣輪機，通過大尺寸高溫管道，把燃氣輪機的高溫排氣供給燃煤鍋爐的燃燒器和磨煤機，以取代原鼓風機和鍋爐空預器，即把燃氣輪機排氣作為燃煤鍋爐的高溫燃燒用空氣。
(2)按以上配風設計，若不增加輔助送風機，Pgt：Pst=0.25～0.3;若增加輔助送風機，則Pgt：Pst=0.17～0.25。
(3)顯然，這種方案中燃氣輪機的排氣背壓阻力為最大，當負荷變化時，應盡可能保持燃氣輪機的負荷不做變動。改造需要燃氣輪機布置在燃煤鍋爐附近，增大了場地布置要求，投資也較大。
改造為并列動力布置型燃氣—蒸汽聯合循環
圖3給出了改造為并列動力布置型燃氣—蒸汽聯合循環的系統，保留了燃煤鍋爐，這種方案的特點是：
圖3并列動力布置型燃氣—蒸汽聯合循環系統
(1)在燃煤電站的基礎上，并列增設一臺燃氣輪機和一臺余熱鍋爐。余熱鍋爐產生的蒸汽與燃煤鍋爐的主汽和再熱蒸汽一起進入原蒸汽輪機發電。改造后，燃氣輪機和燃煤機組可以獨立運行。
(2)對Pgt：Pst的選擇要比“常規不補燃”和“排氣助燃”方式靈活性大，但必須要保證改造后的蒸汽輪機能夠接受全部增加的蒸汽量，所增發的功率受限于蒸汽輪機所能承受的機械強度和發電機的極限功率，通常0.15
(3)新增的燃氣輪機和燃煤機組是通過蒸汽管道相連，因而節省了改造費用和時間，布置位置約束也較小。
責任編輯：lixin
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