Rekuperacija toplote izpušnih plinov s plinsko turbino

Rekuperacija toplote odpadkov s plinsko turbino

Med delovanjem plinske turbine se približno 40% -60% energije za gorivo neposredno odvaja v obliki visokotemperaturnih izpušnih plinov (običajno 400-650 stopinj). To "odpadno toploto" se lahko pretvori v sekundarno energijo, kot so para, topla voda ali predgret zrak s pomočjo toplotnega izmenjevalnika plavuti, kar izboljša skupno stopnjo porabe energije s 30% -40% v plinski turbini le 55% -65% v kombiniranem ciklu. Skupna stopnja porabe energije se poveča s 30% -40% samo za plinsko turbino na 55% -65% za kombinirani cikel.

V sistemu za predelavo toplote odpadne toplote plinske turbine je plavuti toplotni izmenjevalec cevi temeljna oprema za uresničitev učinkovitega zajemanja toplote in pretvorbe.

Tipični scenariji uporabe pri odpadni toploti

Na podlagi uporabe obnovljene toplote se v treh osnovnih scenarijih v plinskih turbinskih sistemih uporabljajo predvsem v treh jednih scenarijih:

Kombinirano nastajanje energije v ciklu: "Jedro odpadne toplote" za pogon parne turbine

V elektrarni s plinom - s paro kombinirano cikel, plinski turbinski izpušni plini (500-600 stopinj) najprej vstopijo v kotel odpadne toplote in na plavuti cevni toplotni izmenjevalec, kot kotel "uparjalnik, nadgreševalec, ekonomizator" jedrna komponenta kotla, ki toploto izpušnega plina pretvori v visoko temperaturno in tlačno paro:

Uparjalnik: sprejme visokofrekvenčni varjeni uparjalnik: z uporabo visokofrekvenčnih varjenih spiralnih plavuti (spiralne plavuti za povečanje motenj stranskih dimnih plinov), visokotlačna voda znotraj cevi (10-18MPA) in 500-600 stopinjskih izpušnih plinov, absorbna, absorbs se toplotno in vrete, da bi nastala nasičena para (250-30-350-350-odstotek;

Pregrevanje: Nasičena para v plavuti cevi na pregrevanju (običajno korozijsko odporne zlitinske materiale) in višja temperaturna izpuha (450-550 stopinj) Za nadaljnji prenos toplote se toplota poveča na 400-500 stopenj pare, prenos toplote se opravi v izmenjevalniku toplote. Pregreta para se segreje do 400-500 stopinj, da se prepreči para z vodo, kar povzroči erozijo do naslednje parne turbine;

economizer: the low-temperature section adopts finned tubes to preheat the boiler feed water (heated from 100-150℃to 200-250℃), to recover the "middle and low temperature heat" in the exhaust gas (200-300℃), to reduce the evaporator's heat loss. 300℃), reducing the heat load of the evaporator, so that the final temperature of the exhaust gas is reduced to 120-180℃(below which Korozija točke kisle rose se lahko sproži).

S to tristopenjsko menjavo toplote s plameni cevi lahko stopnja obnovitve toplote plinske turbine doseže 70%-85%, ustvarjena pregreta parna pa parno turbino za proizvodnjo električne energije, tako da se lahko učinkovitost proizvodnje celotnega kombiniranega cikla poveča za 20%-30%(npr. Od 38%do 58%) v primerjavi s plinsko turbino.

Industrijsko ogrevanje: "Prilagojen izmenjevalec toplote" za tople vode / povpraševanje po vročem zraku

Za elektrarne na plinske turbine, ki potrebujejo uporabnike industrijskih toplote (npr. Kemično, papir, ogrevanje okrožja), lahko toplotni izmenjevalnik cevi neposredno pretvori toploto izpušnega plina v vročo vodo ali vroč zrak:

Ogrevanje vroče vode: Uporabljajo se ravne ali nizko recestne cevi (za zmanjšanje upornosti na strani vode) in v cevi se napajajo v obtoku vode (temperatura dovodne vode 50-50%). Ogrevanje vroče vode: ploščata cev ali nizko rekana plavuta cev (za zmanjšanje upora vodne strani) se cev dovaja s krožno vodo (dovodna temperatura 50-80 stopinj) in po izmenjavi toplote s izpušnim plinom 300-450 stopinj se temperatura voda dvigne na 120-180 stopinj. Ta vrsta toplotnega izmenjevalnika mora nadzorovati hitrost pretoka na vodni strani (1-2m/s), da se izognemo skaliranju, hkrati pa je razmik plavuti zasnovan tako, da je širši (8-12 mm), da se čim bolj zmanjša kopičenje prahu v dimnem plinu (npr. Ko plinska turbina gori težko olje).

Predgrevanje vročega zraka: Če plinska turbina sprejme "predgrevanje zraka" (za izboljšanje učinkovitosti zgorevanja), lahko hladen zrak (temperatura okolice) izmenjujemo z nizkotemperaturnim izpušnim plinom 200-350 stopinj skozi spiralno plavuti toplotni izmenjevalec in nato pošljemo v zgorevalno komoro po predhodniku na 100-200 stopinj. Vroč zrak lahko zmanjša porabo goriva (vsaka 10-stopinjska predgrevanje, prihranke goriva za približno 1%), medtem ko so plavuti cevi izdelane iz visokotemperaturnega ogljikovega jekla (stroškovno učinkovito pri 200-350 stopinj), višina plavuti 5-8 mm, uravnoteži površino prenosa toplote in odpornost na dimne pline.

Sistem za recirkulacijo izpušnih plinov (EGR): "Izkoriščanje odpadnih toplotnih gradientov" za zmanjšanje emisij NOX

Nekatere plinske turbine sprejmejo "recirkulacijo izpušnih plinov" za nadzor emisij NOX (visoko temperaturno zgorevanje je nagnjeno k ustvarjanju NOX): 10% -30% izpušnega plina (400-500 stopinj) se ohladi in vrne v izpušni plin (400-500 stopinj). Nekatere plinske turbine za nadzor emisij NOX uporabljajo "recirkulacijo izpušnih plinov" (visoko temperaturno zgorevanje je nagnjeno k generiranju NOX): 10% -30% izpušnega plina (temperatura 400-500 stopinj) se ohladi in preusmeri na dovod pritiska, da se zniža temperatura zgorevanja. Tukaj je plačan toplotni izmenjevalec cevi, da prevzame vlogo hlajenja izpušnih plinov:

using corrosion-resistant stainless steel finned tube (to cope with the slight corrosion of NOx, SOx in the exhaust), the tube is passed into the cooling water or glycol solution, the exhaust from 400-500℃cooled to 120-150℃(to avoid low-temperature corrosion), the cooled exhaust mixed with fresh air, so that the combustion temperature is lowered from 1500℃to 1300℃, NOx Emisije se zmanjšajo s 1500 stopinj do spodaj, emisije NOX pa se znižajo. To zniža temperaturo zgorevanja z več kot 1500 stopinj na pod 1300 stopinj in zmanjša emisijo NOX za 50%-70%.

V tem postopku se lahko toplota, obnovljena iz plavuti cevni toplotni izmenjevalec, uporabi za ogrevanje dovajalne vode ali domače tople vode, kar uresniči dvojne prednosti "zmanjševanja emisij + varčevanje z energijo".