燃機(jī)電站中聯(lián)合循環(huán)旁路煙肉的改造技術(shù)

1.燃機(jī)電站簡(jiǎn)單循環(huán)的不足和改造 的調(diào)查評(píng)估

燃機(jī)電站為提高簡(jiǎn)單循環(huán)燃機(jī)發(fā)電效率，聯(lián)合循環(huán)旁路煙囪改造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其通過(guò)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)排放的廢氣進(jìn)行再利用，有效地提高燃機(jī)發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性[1]。

與單循環(huán)燃機(jī)電站相比，聯(lián)合循環(huán)燃機(jī)電站具有更高的效率和更少的污染物排放。其天然氣燃料在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體被用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其產(chǎn)生的高溫氣體被引入到余熱鍋爐中進(jìn)行熱交換，再次產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。因此，聯(lián)合循環(huán)燃機(jī)電站的發(fā)電效率高達(dá) 50% ，聯(lián)合循環(huán)旁路煙囪改造技術(shù)是基于同樣的原理對(duì)簡(jiǎn)單循環(huán)機(jī)組煙囪進(jìn)行改造升級(jí)，進(jìn)行有效能源的再利用。

不足方面，一是廢氣直接排放，導(dǎo)致大量熱能損失。二是廢氣中有害物超標(biāo)，如二氧化硫、氮氧化物等，未經(jīng)處理，嚴(yán)重污染環(huán)境。

機(jī)組改造需要從效率和環(huán)保角度，對(duì)于適用旁路煙囪技術(shù)改造的機(jī)組需要進(jìn)行調(diào)查評(píng)估，主要內(nèi)容包括燃機(jī)類型，配套煙肉的結(jié)構(gòu)和尺寸、煙氣溫度和流量等參數(shù)測(cè)量和記錄。

2.聯(lián)合循環(huán)旁路煙囪技術(shù)應(yīng)用的步驟

2.1復(fù)核機(jī)組調(diào)查評(píng)估資料改造的可行性

2.2改造方案的制定：相關(guān)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)審核的圖紙、計(jì)算書(shū)等，明確煙氣進(jìn)出口位置、管道布局、材料選擇等。

2.3改造前的安全措施落實(shí)，如機(jī)組狀態(tài)核實(shí)，防護(hù)腳手架等措施性審批。

2.4改造煙囪結(jié)構(gòu)

按照改造方案的設(shè)計(jì)圖紙，增加或修改煙肉的進(jìn)出口管道，增加旁路管道等。按照計(jì)算書(shū)中內(nèi)容，確定加強(qiáng)筋板和導(dǎo)流板的位置正確[2]。同時(shí)，確保改造過(guò)程中煙肉的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，必要時(shí)利用臨時(shí)支撐系統(tǒng)。

2.4.1原有設(shè)備拆除

首先拆除鋼絲網(wǎng)，然后拆除原燃機(jī)側(cè)非金屬膨脹節(jié)與燃機(jī)擴(kuò)散段的連接螺栓，并拆除燃機(jī)擴(kuò)散段與燃機(jī)側(cè)非金屬膨脹節(jié)的連接內(nèi)襯，磨除連接法蘭的密封焊縫。拆除原轉(zhuǎn)角煙道與天圓地方的連接螺栓，并拆除相應(yīng)的連接內(nèi)襯，磨除連接法蘭的密封焊縫[3]。拆除轉(zhuǎn)角煙道與原有基礎(chǔ)錨栓的螺栓連接，使用卷?yè)P(yáng)機(jī)將轉(zhuǎn)角煙道移出鋼架區(qū)域，用吊車吊離，交土建重新澆筑預(yù)埋基礎(chǔ)件。

2.4.2煙氣擋板門安裝

擋板門共分上下兩段到場(chǎng)，以圖紙剖分線劃分。

先吊裝擋板門上段，再吊裝擋板門下段。提前在旁路煙囪頂梁上焊接吊點(diǎn)，掛2臺(tái)20t倒鏈和2臺(tái)10t倒鏈，旁路煙肉下采用兩根200的H型鋼鋪設(shè)滑道。上段重量為43t，使用180t履帶吊將擋板門上段吊到滑道上，選用直徑Φ43mm 鋼絲繩四股受力，4個(gè)25t的卡環(huán)，進(jìn)行吊裝作業(yè)，把卡環(huán)卡在擋板門自帶的吊點(diǎn)上，吊裝前要在設(shè)備兩側(cè)角系好拖拉繩，防止設(shè)備在吊裝過(guò)程中來(lái)回晃動(dòng)。松鉤后采用卷?yè)P(yáng)機(jī)將擋板門上段拖拽至旁路煙囪底部，利用4臺(tái)倒鏈提起就位。就位后穿裝與上部煙道法蘭面連接的螺栓，并進(jìn)行斷續(xù)焊。然后使用同樣的方法安裝擋板門下段，將擋板門上段與下段通過(guò)連接螺栓固定。隨后用臨時(shí)支撐固定擋板門，安裝下部支座及定位塊，把擋板門底部的螺栓孔與支座的螺栓孔對(duì)正，擋板門就位在支座上。

擋板門組件全部吊裝完成后，整體進(jìn)行找正，必須注意使煙道內(nèi)部相結(jié)合氣封座的止口貼合，找正結(jié)束后把擋板門每條結(jié)合面按照?qǐng)D紙的要求進(jìn)行焊接，并把高強(qiáng)螺栓使用力矩扳手進(jìn)行終緊。

2.4.3內(nèi)置盲板安裝

內(nèi)置盲板使用50t汽車吊吊至旁路煙囪靠余熱爐側(cè)，倒鏈接鉤，此時(shí)密切關(guān)注右上段擋板吊點(diǎn)及支柱有無(wú)變化，通過(guò)倒鏈緩慢提升擋板，將擋板穿裝到銷軸上（提前摘掉銷軸和限位桿）。穿裝內(nèi)置盲板，然后進(jìn)行盲板支架組合，并將電動(dòng)葫蘆安裝在上梁上，用吊車吊裝就位。

2.4.4保溫及內(nèi)襯安裝

在擋板門內(nèi)部搭設(shè)腳手架，安裝保溫棉及內(nèi)襯，保溫棉安裝要錯(cuò)層鋪設(shè)，各層錯(cuò)開(kāi) 40mm ，保溫棉鋪設(shè)層數(shù)按照說(shuō)明書(shū)要求執(zhí)行。

鋪設(shè)前要求拆除保護(hù)內(nèi)襯，以及相鄰內(nèi)襯上的不銹鋼螺母，以便鋪設(shè)內(nèi)襯。特別注意角落及搭接處的保溫棉鋪設(shè)，務(wù)必壓實(shí)并填充滿保溫棉。擋板門內(nèi)部拆除腳手架，用倒鏈調(diào)整內(nèi)置擋板，保證擋板處保溫全部完成。然后安裝外部平臺(tái)爬梯。

2.4.5擋板門附屬設(shè)備安裝

擋板門主要工作完成后安裝密封風(fēng)機(jī)，按圖紙順序組裝密封風(fēng)管道，安裝止回閥時(shí)注意閥門的開(kāi)啟方向。隨后安裝液壓系統(tǒng)及測(cè)壓系統(tǒng)。

2.5附屬設(shè)備和系統(tǒng)的安裝

按照改造設(shè)計(jì)方案，安裝附屬設(shè)備，主要是密封風(fēng)系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)和

測(cè)壓系統(tǒng)，包含密封風(fēng)機(jī)，密封風(fēng)管道，擋板門，風(fēng)道止回閥等。

2.6改造系統(tǒng)的冷態(tài)調(diào)試

旁路煙囪改造完成后，需要對(duì)該煙風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和冷態(tài)調(diào)試。實(shí)驗(yàn)包含對(duì)煙風(fēng)道系統(tǒng)接口螺栓的緊固性檢查和膨脹節(jié)等鏈接件的密封性，同時(shí)在冷態(tài)工況下，調(diào)整煙氣流量和溫度等參數(shù)。

2.7熱態(tài)工況監(jiān)測(cè)

完成上述冷態(tài)調(diào)試工作，進(jìn)入熱態(tài)工況下的監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)不同工況下的煙氣溫度、流量、壓力等參數(shù)的定值，監(jiān)測(cè)對(duì)發(fā)電效率的提升數(shù)據(jù)，從而分析和評(píng)估改造效果，并進(jìn)行必要的調(diào)整和優(yōu)化。

此項(xiàng)改造前建議咨詢主機(jī)廠的意見(jiàn)，并由專業(yè)人員進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，以確保改造效果和安全性，避免震動(dòng)和支撐系統(tǒng)失效。改造后的單循環(huán)機(jī)組可以通過(guò)聯(lián)合循環(huán)旁路煙囪實(shí)施，兩種運(yùn)行模式，一是維持簡(jiǎn)單循環(huán)，廢氣直排大氣。二是可以將部分煙氣引入聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)行二次利用，提高能源利用效率。

3.技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性分析

從收益提高方面分析，一是廢氣重新利用，有效減少燃料的消耗，降低發(fā)電成本。二是聯(lián)合循環(huán)旁路煙肉可以提高發(fā)電效率，同等的能源輸入可以產(chǎn)生更多的電力輸出。三是可以減少二氧化碳等溫室氣體的排放，降低了減排成本。

從改造方案實(shí)施的不足方面分析，一是改造設(shè)備和系統(tǒng)的投入，如增加煙氣再循環(huán)裝置和余熱鍋爐系統(tǒng)等。二是改造機(jī)組需要提前進(jìn)行復(fù)雜的熱力學(xué)計(jì)算和工程設(shè)計(jì)，以確保改造后系統(tǒng)在不同工況下運(yùn)行的穩(wěn)定性。三是改造實(shí)施，也需要與現(xiàn)有的發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行適配，涉及機(jī)組運(yùn)行控制系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)設(shè)備的升級(jí)成本。

總的來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單循環(huán)煙囪改造為聯(lián)合循環(huán)旁路煙肉的應(yīng)用為燃機(jī)電站帶來(lái)了更大的場(chǎng)景應(yīng)用能力。該技術(shù)應(yīng)用的可行性高，技術(shù)難度低，并對(duì)提高發(fā)電效率、降低運(yùn)營(yíng)成本和降低排放成本方面有顯著表現(xiàn)，整體的經(jīng)濟(jì)性分析優(yōu)良，為清潔能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

4.結(jié)束語(yǔ)

作為清潔能源的代表，有數(shù)據(jù)表明2024年全球天然氣發(fā)電市場(chǎng)中，簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)怆娬镜氖袌?chǎng)占有率約為 ，因此簡(jiǎn)單循環(huán)煙囪改造為聯(lián)合循環(huán)旁路煙囪是一種有效的技術(shù)應(yīng)用方式，尤其是各國(guó)逐步對(duì)碳排放成本的量化和督導(dǎo)，此改造技術(shù)具有更高的經(jīng)濟(jì)性，具備進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)研究空間，且能在更多的燃機(jī)電站中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李紅、楊曉慶、呂士明。循環(huán)冷卻煙囪聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)在船用柴油機(jī)上的應(yīng)用[J].艦船動(dòng)力工程，2004，23（2）：168-170.

[2]王海濱、汪洋、劉建中。聯(lián)合循環(huán)對(duì)火電廠煙肉影響的數(shù)值模擬[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，41（12）： 2037-2040.

[3]宋紀(jì)成、黃愛(ài)國(guó)。火電廠聯(lián)合循環(huán)減脫硫改造經(jīng)濟(jì)性分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1999，19（4）：38-42.作者單位：中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)天津電力建設(shè)有限