簡介
repoweringandretrofitofsteampowerplantwithgasturbine
turbine)在現有的落汽動力發電廠的基礎上，用洪氣槍機至里或並聯成為斌氣一蕊汽聯合循環機組，以
提高其功率和效率，並使其污染排放水平得以改善的技術措施.增容改造的方案有:①餘熱鍋爐型聯合循
環;②排氣助嫩型聯合循環;③並列布t型聯合循環;④給水加熱型聯合循環等四種，其中以前兩種改造方
案套用得最多。在環保質量要求很高而又有天然氣等清潔然料的地方更受育睞.它們已在德國和日本獲得實際套用，技術是成熟的。
餘熱鍋爐型聯合循環改造方案在原有汽輪機系統的基礎上，用1台或多台嫩氣輪機和餘熱鍋爐來取代原有的嫌煤鍋爐，以組成餘熱鍋爐型的聯合循環系
統。一般.燃氣輪機功率屍.t按汽輪機功率P.:的1.5~2.。倍關係配t;聯合循環的熱效率已能做到52%以
上;在燃氣輪機與餘熱鍋爐之間的燃氣管道上宜安裝煙氣的旁通閥，以保證燃氣輪機能夠單獨運行。這種改造方案可以保留原有的汽輪機，但其局部
結構和給水系統必須作適當改造，如汽輪機應改為全周進汽，以滿足滑壓調節的需要;汽輪機尾部的通流面積和凝汽器的冷卻面積都必須增大，以
適應中間抽汽量減少或關閉的需要;適當改造調節控制系統，以適應滑壓調節方式的要求。此外，還應校核汽輪機的機械強度。
這種改造方案可以在現有的燃煤電廠的場地範圍內實現增容改造的要求，由於改用天然氣或液體燃料，因而污染物的排放數t(包括C02)得以減
少。這個方案的缺點是必須改用掖體然料或天然氣。排氣助然型聯合循環改造方案在現有的燃煤鍋爐前加裝一台然氣輪
機，組成排氣助燃型聯合循環，它用尺寸較大的高溫管道把姍氣輪機的高溫排氣，供向然煤鍋爐的燃燒器和磨煤系
統的磨煤風機，以取代原電站中通過送風機和鍋爐空氣預熱器供給高溫空氣的送風系統。為防止連線管道過長，燃
氣輪機及其附屬設備應布里在然煤鍋爐附近，改造時應考慮現場布里這些設備的可能性。由於燃氣輪機排氣中的含
軟t只有14%~16%，僅能滿足鍋爐設計煤160寫~70%的燃燒需要.為了保證燃煤鍋爐能滿負荷運行，就必須
如圖1那樣安裝一台輔助送風機19和空氣預熱器18。當不輔助送風時，燃氣輪機的功率應按屍。一(0.25~0.3)P.:的關係選擇;當
輔助送風時，p。~(0.17~0.25)p，r。圖1中給出了燃用煙煤時，本改造方案的系統圖.
此時，嫩氣輪機燃用天然氣或液體燃料，鍋爐仍嫌用煙煤。汽輪機和給水系統變動不大。50:、NO二和飛灰的
排放則分別用尾氣脫硫裝t(FGD)、選擇性催化還原反應器(SCR)和靜電除塵器來控制。原有的嫩煤鍋爐需要進行適當改造，如:應拆除鍋
爐內原有的空氣預熱器;改造嫩燒器，以保證煤粉在含氧濃度較低的燃氣中能夠穩定和完全嫩燒。由於拆除
了鍋爐內原有的空氣預熱器，鑰爐的排煙溫度很高，應在鍋爐後增設1~2級煙氣型給水加熱器17和輔助風
機的預熱器18。另在靜電除塵器之後應增設抽風機21，以避免燃氣輪機承受過大的背壓流阻。選擇性催化
還原反應器(SCR)必須工於煙氣脫硫裝!(FGD)之後，這樣才能避免已形成的液態NH;HSO。和固體的(NH‘)
250。積存到煙氣型給水加熱器上去。由於SCR在32。一450℃範圍內才能有效地脫除NO二，為此，在
SCR之前必須安裝氣/氣換熱器23和蒸汽/煙氣預熱天份氣成抽┌—┬—┐┌————————┬——┤│8││。否│)一││
││├——┤││││—.││││├——┤││└———┬————┤││││J│└—┴—┘│(
│└————┘┌——┐│滬││片勺│└——┘圖1燃用煙煤時排氣助燃型聯合循環改造方案系統圖
l一發電機;2一壓氣機;3一空氣冷卻器;4一然燒室，5一燃氣透平;6一
磨煤風機;7一磨煤機;8一然煤鍋爐;9一高壓汽輪機，10一中壓汽輪機，
n一低壓汽輪機;12一凝汽器;13一水系;14一儲水箱;15一給水加熱器;
16一除載界;17一煙氣型給水加熱器;18一空氣預熱器;19一輔助送風機;
20一靜電除塵界，21一引風機;22一煙氣脫硫設備;23一氣/氣換熱器.24一落汽/煙氣預熱導;25一選擇性催化還原反應器
器24，以便把進人SCR的煙氣升溫到325℃。由於除灰、脫硫和脫硝流程的流阻損失較大，廠用電耗率較
高，將使改造後的電廠效率要下降1.4~1.5個百分點。在運行中當負荷變動時，應盡t維持燃氣輪機的負
荷變化不大，而調節嫩煤t來控制汽輪機的功率，力求機組效率的變化比較平緩。當鍋爐燃燒褐煤時，由於含水分較多，燃燒溫度不
會很高，NO二的生成t有限，可以不採用SCR脫硝設備，同時可以省略圖1中FGD之後的那些設備，使系
統簡單化，有利於提高淨熱效率、降低投資費用。但是揭煤的含灰t較多，按全負荷容量運行時，鍋爐的管簇
易被磨蝕。為此，可以不裝輔助送風機，但鍋爐只能在60%~70%的容t下工作。並列布!型聯合循環改造方案在原有的嫩煤電
廠基礎上，並列地增設一台燃氣輪機和餘熱鍋爐，組成並行布t的聯合循環系統。在餘熱鍋爐中可以產生幾
種不同壓力和溫度的燕汽，與在原有的嫩煤鍋爐中產生的主燕汽和再熱燕汽一起供到原有的汽輪機中去做
功。圖2中給出了這種改造方案的系統圖。燃氣輪機燃用天然氣或液體嫩料，燃煤鍋爐則仍燃用煤.燃氣輪機
與鍋爐的排氣是分別從各自的煙肉排人大氣.燃氣輪機的功率可按。.15<導<。.35範圍選擇。燃煤鍋爐f.t
的排氣經過靜電除塵器、煙氣脫硫裝置和選擇性催化還原反應器(SCR)的處理達標後排空。在安裝煙氣旁
溫度，使汽輪機仍能發出額定功率.由於新增的嫩氣輪機和餘熱鍋爐只是通過蒸汽管道和給水管道與嫌煤鍋
爐相連線，因而可以節省改造費用和時間，嫌氣輪機和餘熱鍋爐也不一定要布t在嫩煤鍋爐附近。給水加熱型聯合循環的改造方案在原有嫩煤電
廠的基礎上，增設一台燃氣輪機和熱水餘熱鍋爐組成的給水加熱型聯合循環.嫌氣輪機的排氣餘熱用來加
熱汽輪機的凝結水和給水，藉以減少從汽輪機中抽給各給水加熱器的蒸汽t，由此可以增大流經汽輪機中
壓缸和低壓缸的燕汽流t，達到增加汽輪機功率的目的。為此必須增大汽輪機中壓缸和低壓缸的通流能力。
這種抽汽t的變化還會導致燃煤鍋爐再熱器壓力增高，必要時再熱器藉進行改造，還豁適當增大凝汽器的
冷卻面積和冷卻水盆。此方案中屍.:/P.，毛。.35。圖3中給出了這種改造方案的系統圖。這種改造方案的嫩煤鍋爐無需作多大改造，仍然
可以通過靜電除塵器、FGD和SCR來清除飛灰、50:和NO二。SCR可置於嫩煤鍋爐中空氣預熱器之前溫度
為325℃左右的地方。嫌氣輪機和熱水餘熱鍋爐布設場地的選擇比較靈活，因為它們只通過給水管道與汽
輪機的給水系統相聯.熱水餘熱鍋爐的結構簡單，投資費用較低，施工周期較短，運行可靠性有保障。在嫩氣
輪機排氣流道中裝設煙氣旁通閥門後，燃氣輪機、燃煤鍋爐和汽輪機就能獨立運行。各方案的具體改造內容列於下表。
通閥後，燃氣輪機與汽輪機(包括燃煤的鍋爐)可以單獨運行，空氣預熱器仍t於嫌煤鍋爐中，由於鍋爐的排氣溫度
已降至r25℃左右，因而在其後無需再設t煙氣型給水加熱器，SCR可放里在燃煤鍋爐中空氣預熱器之前溫度
32。~38。℃的地方。相對於圖1所示方案來說，本方案設備和系統要簡單得多，故可減少改造的投資費用，也能使電廠的效率略有提高。
目前，人們比較偏向於採用圖2所示的產汽方式。此時，餘熱鍋爐產生的中壓燕汽與在燃煤鍋爐的再熱器中產生的再熱蒸汽摻混後，進到汽輪機的中
壓缸中去膨脹做功;低壓燕汽則單獨送往汽輪機的低壓缸中去膨脹做功。為了防止汽輪機超負荷，同時為了提高燃煤
鍋爐中過熱器和再熱器的使用壽命，可以適當降低主蒸汽和再熱燕汽的運行壓力和溫度.當嫩氣輪機停運時，可以
恢復主蒸汽和再熱燕汽的運行壓力與┌——┐│.│├——┤│二>│├——┼———┐││}│├——┼———┤│食
│。切│├——┼———┤┌—————┐││口丁││二，二丫1││││├—————┤├——┼———┤│I)卜N《)、│
│>││├—————┤││││.耳.‘、1││││├—————┤││││l}││││└—————┘
├——┼———┘│了一││派│├——┤│l│└——┘圖2並列布!型聯合循環改造方案系統圖
1一發電機，2一壓氣機，3一空氣冷卻器;4一然燒室;5一然氣透平;6一餘
熱鍋爐;7一嫩煤鍋爐.8一鍋爐內的過熱器;9一鍋爐內的再熱器;10一鍋
爐內的SCR，11一鍋爐內的空氣預熱界;12一高壓汽輪機;13一中壓/低壓
汽輪機;14一凝汽器;15一水泵;16一煙氣脫硫裝I(FGD)，17一靜電除
塵器;18一引風機;19一送風機;20一除飯異;21一給水加熱器四種方案的斷派設.和改造內容
┌——┬———————┬————————┬———————┬———————┐│改造│餘熱鍋爐型│排氣助燃型│並列布t型│給水加熱型
││方案│聯合循環│聯合循環│聯合循環│聯合循環│├——┼———————┼————————┼———————┼———————┤
│新增│燃氣輪機、余│燃氣輪機、餘熱│然氣輪機、余│燃氣輪機、熱│
│設備│熱鍋爐、新增的│鍋爐、新增的電氣│熱鍋妒、新增的│水餘熱鍋爐、新││
│電氣和控制設備│和控制設備、煙氣│電氣和控制設備│增的電氣和控制││││型給水加熱器及其││設備│││
│管路系統、輔助送││││││風機及其空氣預熱││││││器、SCR的煙氣加││││││熱系統││
│├——┼———————┼————————┼———————┼———————┤│原設│原有汽輪機的│改造然煤鍋爐然│
改造原有汽輪│改造原有汽輪││備的│通流部分、凝汽│燒器、拆除空氣預│機的通流部分、│機的通流部分、│
│改造│界的冷卻面積和│熱導、替換空氣管│凝汽界冷卻面積│凝汽器的冷卻面││內容│冷卻水t、抽汽│路系統│和冷卻水t、增
│積和冷卻水t、│││系統、調節系統││加管路和泵│以及抽蒸汽系統│
├——┼———————┼————————┼———————┼———————┤│改造││6~8個月│2~3個月│1·5~2個月│
│時問│││││└——┴———————┴————————┴———————┴———————┘37、:絲
101一-，一」11曰12253℃16，奉么少de七a天臼氣成泊17峨卜切.┌—┐┌—┐│││下│└—┘├—┤
│17│├—┤┌—┐│││芝│├—┤└—┘│習│├—┤│l}│└—┘圖3給水加熱型聯合循環改造方案系統圖
(a)原有能煤電廠的系統圈;(b)改造後聯合循環電廠的系統圖1一發電機;2一壓氣機;3一堪燒室;4一空氣冷卻器，5一然氣透平;6一煙氣
旁通閥;7一燃煤鍋爐沼一落汽過熱導，9一再熱器;10一汽輪機的高壓缸;n一
汽輪機的中壓缸;12一汽輪機的低壓缸;13一凝汽器，14一給水泵.15一給水加熱界;16一除氛器，17一熱水餘熱鍋爐
幾種改造方案的性能比較餘熱鍋爐型聯合循環只能用來改造超高壓參數及其以下的汽輪機電廠。其他三種方案則無燕汽參
數的限制，它們可以用來改造大型的亞臨界甚至超臨界參數的汽輪機發電廠。從提高原燃煤電廠的淨熱效率的角度看，餘熱鍋爐
型聯合循環方案最好，它可以使高壓蒸汽參數的汽輪機電廠之效率增大15個百分點左右。“排氣助嫩型”的聯合循環次之，“並列
布!型”者更次之，“加熱給水型”者最差。它們分別能使原淨熱效率為42%的憔煤電廠的效率提高2.8~4.。個百分點、2.8~
3.2個百分點和2.5個百分點。幾種方案的淨熱效率隨負荷的變化關係如圖4所示，它們都比燃煤電廠者優越得多。當用同樣功
率的嫩氣輪機分別以“排氣助嫩型”、“並列布t型”和“給水加熱型”來改造燃煤電廠時，改造投資費用的相對關係如圖5所示。它
們之間的相對比例關係為1，(0.7~0.8):0.62。把嫩煤電廠改造成為餘熱鍋爐型聯合循環時，其比投資費用會低於“排氣助
嫩型”者，可以與“並列布t型”抗衡。總之，在不缺少天然氣和液體燃料的地區，應優先選用餘熱鍋爐型聯合循環來改造超高壓及
其以下參數的燃煤電廠，超高壓蒸汽參數以上的大型嫩煤電廠則以排氣助燃型和並列布t型聯合循環為首選.“給水加熱型”者用
得很少，因其熱效率的增量小，而且在低負荷工況下熱效率會惡化得較厲害。增容改造實例改造方式因各國發電狀況和燃料狀況的不同
而有差異。在德國:自1970年以來已有16台.總容量為65o0MW的機組進行了改造，有十多年運行Zhengqldong]t
fodlonChongdeJ舊nhexUnhUOn90}200燕汽動力發電廠的聯合循環改造(r印。wer-ingand
retrofitofsteampowerplantwith只asr約:多)從
業績。多數採用排氣助燃型聯合循環。改造目的是進口天然氣和原油，有效利用國產煤。改造特點是在新建機組上採用，多數為調峰運行;汽輪機出
┌———┬——┬————┬———┬—┐│廠，│││││├———┼——┼——┬—┼———┼—┤│││月│門││陣│
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MW到455MW;採用高溫風箱，不設燃氣和排氣冷卻裝里。在荷蘭:已有11台總容量為42。。MW的機組進行了改造。開
始時是藉以減少火電廠溫排水而採用的對策。其後的改造目的是為了充分利用國產天然氣、節約進口重油，使機組高效率化。改造
特點是擴容改造原有火電廠，有設定燃氣和排氣冷卻裝里的業績。在日本:已有7台總容量為3900Mw的機組成功地進行了改
。改造目的是提高效、嚴格控制環境質020406080負扮，%圖4幾種方案的熱粼率隨負荷而變化的關係
(600MW等級的電廠)l一餘熱鍋爐型聯合循環2一排氣助燃型聯合循環3一併列布皿型聯合循環;4一燃煤的汽輪機電廠
，l刁TesTesjee幾.TleeT.esJ，eses「eses「〕J刁.|〕‘we衛TtllTweesjesesJ飛esjoo
。改造特點是擴容改造原有電廠;多數採用排氣，個別有採用給水加熱型的.造率量型j燃產排氣助姍型並列布t型給水加熱型
圖5用三種不同型式的聯合循環來改造燃煤電廠時，改造投資費用之間的相對關係
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