論熱力動能裝置發(fā)展的前景

岳蓓 陽煤平原化工有限公司

一、熱力動能裝置發(fā)展的前景

1.煤氣凈化系統(tǒng)。燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的燃料為焦爐煤氣和高爐煤氣，燃機的穩(wěn)定運行關(guān)鍵因素是煤氣的凈化質(zhì)量，因此煤氣凈化非常重要。焦爐煤氣凈化的功能主要是降低煤氣中的萘和焦油含量。焦爐煤氣首先進入洗萘塔，入洗萘塔煤氣含萘量為250mg/m3，經(jīng)洗萘后，萘含量降至40mg/m3（與高爐煤氣混合后可降至5mg/m3），洗萘后的煤氣逸出進入捕霧塔，經(jīng)捕霧后的煤氣進入電捕工序。捕霧后的煤氣進入電捕焦油器下部，進口焦油、輕柴油含量約2g/m3，經(jīng)除焦油后焦油萘含量降至10mg/m3（與高爐煤氣混合后含量可降至2mg/m3），除焦油后的煤氣自電捕器頂部逸出通過管道送至煤氣混合站。高爐煤氣凈化站的主要功能是降低煤氣的含塵量。高爐煤氣送至電除塵器進口，進口煤氣含塵約15mg/m3，經(jīng)除塵后降至1mg/m3。除塵后的煤氣進入煤氣混合站。煤氣混合站的功能是保證將經(jīng)過凈化的焦爐煤氣和高爐煤氣按要求的比例充分混合，然后送至發(fā)電主廠區(qū)燃氣輪機。

2.主要技術(shù)經(jīng)濟指標。高爐煤氣等低熱值煤氣燃汽輪機CCPP 技術(shù)先進，在不外供熱時熱電轉(zhuǎn)換效率可達40%～45%，已接近以天然氣和柴油為燃料的類似燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電水平；比常規(guī)鍋爐蒸汽轉(zhuǎn)換效率高出近一倍。相同的煤氣量，CCPP 又比常規(guī)鍋爐蒸汽多發(fā)70%～90%的電，且此發(fā)電技術(shù)CO2排放比常規(guī)火力電廠減少45%～50%，沒有SO2、飛灰及灰渣排放，NOx 排放又低，不僅回收了鋼鐵生產(chǎn)中的二次能源，且為同容量常規(guī)燃煤電廠用水量的1/3 左右。本項目是以濟鋼在能源利用結(jié)構(gòu)調(diào)整中節(jié)余的焦爐煤氣和回收放散的高爐煤氣為燃料，采用高效率的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組實施發(fā)電的項目。項目建成后所發(fā)電力就近供濟鋼本企業(yè)負荷，可減少電力輸送過程中的損耗。濟鋼冶金生產(chǎn)的副產(chǎn)品煤氣用于電力生產(chǎn)可使其得到充分、合理、高效的綜合利用，有利于降低濟鋼的生產(chǎn)成本、增強企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力，同時可減少煤氣排放對周圍環(huán)境的污染，符合國家能源、經(jīng)濟和環(huán)保政策，屬國家鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，是國家推廣示范點優(yōu)良方案。復雜循環(huán)燃氣輪機的思想在數(shù)十年前已經(jīng)形成，但思想的實施在當時的技術(shù)水平上受到較大的困難。歷史上的RM60 機組就是一個案例。幾十年后在新的技術(shù)、工藝、材料水平上復雜循環(huán)燃氣輪機終于取得了成功。具有中間冷卻、回熱的完成了500 小時的試驗大綱，中間冷卻器使發(fā)動機功率增加了25%，而回熱器和動力渦輪的可變面積噴嘴的結(jié)合使油耗下降了30%～40%。這又是燃氣輪機特別是艦船燃氣輪機的一大喜訊。

3.關(guān)于高超臨界蒸氣熱能系統(tǒng)的發(fā)展工質(zhì)參數(shù)不斷提高，熱力循環(huán)不斷完善，給蒸氣熱能系統(tǒng)發(fā)展也帶來生機和活力為某公司對燃煤蒸氣電站的性能的預測。電站容量、燃料種類和凝氣壓力都可首先是亞臨界蒸氣最高可達到的發(fā)電效率是41.9%；其次是通過新材料開發(fā)，把材料由珠光體鋼提高到奧氏體鋼，再進一步提高到英康鎳合金，從而超臨界參數(shù)高達35 M aP 時燃煤發(fā)電效率達47.7%與之同時，通過完善熱循環(huán)（包括雙再熱、煙氣余熱回收）和開發(fā)高效新部件、新工藝（包括氣機效率提高，減少廠用電等），說明了超臨界蒸氣動力的進一步開發(fā)的潛力。對煤耗為4049 標煤k/w·h 的我國熱能系統(tǒng)而言，這個潛力的開發(fā)也是非常重要的。然而高超臨界參數(shù)的實現(xiàn)不能僅僅從發(fā)電效率出發(fā)，還必須從建造成本、運行管理等做全面的綜合經(jīng)濟分析。

二、船舶動力裝置的發(fā)展

船舶動力裝置是一種重要的熱能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，它必須滿足船舶的機動性、可靠性、緊湊性、隱蔽性等特殊要求和適應海河港口、水上水下的特殊環(huán)境，它的結(jié)構(gòu)型式和性能要求上有很大的特殊性。然而上述熱能動力裝置發(fā)展的總趨勢不會不對船舶動力裝置發(fā)生重要影響大中型水面艦艇的動力裝置早在70 年代許多國家已宣布除航空母艦外，新建大中型水面艦艇一律采用燃氣輪機。到目前為止，幾乎無例外地采用航空改型的直流布置的簡單循環(huán)機組。然而，WR 型復雜循環(huán)燃氣輪機的研制成功，一定會打破簡單循環(huán)的一統(tǒng)天下，柴一燃聯(lián)合動力裝置的地位也會動搖。到那時，復雜循環(huán)燃氣輪機不僅是水面艦艇的推進動力，而且在定期客輪和快速渡船市場上也會有需求。由于雙工質(zhì)并行聯(lián)合循環(huán)的結(jié)構(gòu)簡單和經(jīng)濟性好，故近來有人建議把注蒸氣燃氣輪機循環(huán)用于航空母艦，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸氣用于回注或用于飛機的蒸氣彈射裝置電力推進電力推進曾經(jīng)在船舶動力裝置中占有一定地位。以后由于發(fā)電機、電動機重量過大，調(diào)速困難等原因，逐步喪失優(yōu)勢。但是電力推進的許多優(yōu)點，包括不要軸系傳動、有利于船舶分段建造等還是吸引許多人的注意。近年來由于電機調(diào)速性能的改善，電力推進可能會東山再起本節(jié)所述主要是艦船動力發(fā)展可能出現(xiàn)的新趨勢。

實際上，現(xiàn)有的動力裝置，包括蒸氣輪機、柴油機等在滿足各種航行要求中都還會占有重要的地位。