燃气发电机组设计方案.docx
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1、燃气发电机组-安装应用设计要点随着国家环保节能政策的实施,燃气发电机组冷、热、电分布式能源工程将由于其能 效高、清洁环保、安全性好、经济效益高等特点而蓬勃进展。在燃气发电机组冷、热、电分布式能源工程中燃气发电机组是其重要的组成局部。燃气发电机组局部设计好坏关乎着整个 工程的成败。为了保障燃气发电机组冷、热、电分布式能源工程的顺当进展,信昌机器燃气 发电机组工程工程师从应用的角度依据燃气发电机组特点和工程的应用需求将燃气发电机 组设计要点归纳总结如下:1、燃气发电机组技术参数在分布式能源工程中,依据工程应用需求有以热定电、以电定热等各种选择燃气发电机组的选型方式。燃气发电机组选型目标是选择一款与
2、工程应用相匹配,在工程应用中经济性最高的燃气发电机组。因此正确了解燃气发电机组技术参数至关重要:1) 框架性参数:燃气发电机组使用范围和使用方式;燃气发电机组型号、输出电压、频率、适用燃气的品质、排放指标、低温冷却水进水温度和高温冷却水出口温度等。2) 燃气消耗量指标:燃气消耗量或发电效率,余热利用效率对于工程的投资回收周期, 发电本钱有着至关重要的作用。3) 发动机指标:燃气发电机组核心是燃气发动机,燃气发动机性能至关重要。燃气发动 机的技术参数包括:生产商、发动机缸数、缸径、冲程、排量、吸气方式、机械输出功率、汽缸平均有效压力、额定转速、压缩比、润滑油消耗量、要求燃气的工作压力及所能适用的
3、 燃料最小甲烷值、启动方式和发电机组尺寸和重量。4) 热平衡指标:在分布式能源工程中,余热利用是工程的另一个重要组成局部。燃气 发电机组热平衡指标是工程余热利用设计的根底。主要包括:发动机连续输出功率、润滑油 冷却器散热量、机体辐射热量、中冷水回路散热量、缸套水回路散热量、烟气降到120C 时的可用能量等。5) 进排气指标:燃气发动机所允许的进气阻力和排气阻力、温度和流量是机房通风设 计及排烟系统余热利用设计中的重要参数。全部机房通风设计、余热利用等必需满足发电机组满载运行的要求。在保证工程技术性能的同时保证工程的经济性能。6) 冷却水指标:冷却水指标描述了发动机在不同冷却系统中冷却水容量、流
4、量、出水 温度、回水温度、冷却水回路外部最大阻力、冷却水回路的最大压力和最小静压。这些数据 是设计换热系统、散热系统的根本依据。7) 排放指标:排放指标描述了发动机在不同功率下尾气中有害物质的浓度。发动机尾气中的有害物质除了 NOX 之外 ,还有 CO 等各种化合物。排放指标好坏是打算工程是否选用此发动机的重要指标。需要说明的是假设各种排放指标随功率的变化比较平稳,说明该发动机排放把握系统承受了比较先进的闭环把握。8) 功率折损表:发动机功率折损是燃气发电机组一个格外重要的参数。它反映了发动 机在不同海拔和不同气温下燃气发动机能够输出的实际功率。任何工程均需依据现场的实际条件计算所选燃气发电机
5、组的真实功率输出。9) 热平衡修正表:热平衡修正表主要是考虑到热水在不同和温度下热力学性能会发生 变化,所以给出一个修正表以便利设计人员在设计的时候考虑环境因素,设计出满足发电机 组现场应用的换热系统和散热系统。2、燃气发电机组根底设计要点1 / 9燃气发电机组具有确定的重量,而且在运行中会产生确定的振动。这些振动被证明是有害的。因此对燃气发电机组的根底设计提出了确定的要求。制作燃气发电机组根底主要有四个方面需要考虑: 1根底的承重:对于并联运行的发电机组,根底承重一般设计为燃气发电机组湿重的2 倍或以上。 2根底的刚度:为了防止设备本身所产生的有害变形,根底必需具有足够的刚度。一般承受混凝土
6、来制作根底,并在混凝土中加确定量的加强钢筋。 3隔离振动:设备与根底之间一般都有减振垫,用来隔离设备与房间之间的振动。同时设备根底与支撑面之间应参与确定的隔振材料如黄沙、碎石等。4根底尺寸:任何根底形式下均建议根底比机组底座在全部方向上多出500MM。根底厚度可承受以下公式计算:FD = W/(L * B * D)FD-根底厚度W根底承重L根底总长B-根底总宽D混凝土密度kg/m33、燃气接入系统的设计要点首先我们介绍燃气供给系统的主要作用:1) 把输送到燃气发电机组的燃气进一步清洁和处理;2) 保证按机组运行的要求,调整供给到燃气发电机组的燃气压力和流量;3) 保证在燃气发电机组启动、运行和
7、正常或事故停机时准时地供货或切断燃气供给。任何一台燃气发电机组都必需配备专用的燃气供气系统。对于燃气发电机组来说,燃气 接入系统的作用就是供给清洁、压力稳定、流量稳定的燃料。典型的燃气供给阀组包括手动 关断阀、燃气过滤器、燃气压力表、安全关断阀、燃气压力调整阀、燃气压力开关、安全排气阀只有在高压燃气系统中才安装以及双螺线管电磁阀。整套阀组安装在一起组成Gas Train。目前全部燃气发电机组 Gas Train 均由燃气发电机组供给商随机供给,以削减现场安装的工作量。4、接地系统设计要点这里所表达的接地系统主要是指发电机组的接地系统。在 400V 低压系统中,发电机组将依据系统的接地要求进展设
8、计和安装。而在 10KV 中压系统中,发电机组接地会有一些特别要求:110KV 系统中通常为多台燃气发电机组并机运行,并机运行的发电机组接地方式有三种:不接地系统、小电阻接地系统和大电阻接地系统。不同接地方式能为发电机组供给不同的保护功能。通常状况下,10KV 燃气发电机组接地系统承受小电阻接地系统。2全部接地系统的技术要求如下: A、接地电阻1 B、必需用单独的接地极与接地干线相连接C、接地线截面积 发电机组70mm2 , 其他设备25mm2D、铜板的截面积不应当小于 100 mm2,厚度不应小于 4mm.并且接地线应当与水平接地体的截面积一样E、人工接地体在土壤中的埋设深度2m,埋在土壤中
9、的接地装置其连接处应承受焊接,并且焊接处需作防腐处理。5、润滑系统设计要点在分布式能源工程中,燃气发电机组属于长期运行设备。停机时间越少,其经济效益将越高。所以在工程设计中我们将尽可能削减停机时间。由于燃气发电机组本身在运转过程中是需要消耗润滑油的,因此如何在不停机的状况下往发动机里面补充润滑油将是我 们在系统设计中的设计要点之一。1) 了解燃气发电机组润滑油消耗量:润滑油消耗是发电机组运行费用中的重要局部。 润滑油消耗率低是用户对燃气发电机组技术要求的重要性能之一。润滑油消耗量通常依据发电量来计算,单位:g/kwh 。2) 依据系统运行时间,系统中机组数量,系统中燃气发电机组润滑油消耗率确定
10、润滑油补充系统的容量和布置方式。润滑油补充系统标准配置为日用油箱、润滑油主存油箱、废油存储箱以及相应的管道系统。3) 管路系统的自动化设计:在具体应用中,通常设计为较为简洁的润滑油补油系统。就 是依靠重力的自动补油系统。系统中要求燃气发电机组自带补油阀,安装过程应将润滑油箱抬高安装,高于发动机 2 米左右;废油箱安置在根底下 0.5 米左右,再在管道中设计相应的检修和维护阀门,整个系统就可以依靠重力完成系统的不停机自动补油功能: 润滑油由于重力作用,流进燃气发动机润滑油箱。当润滑油箱液面上升到确定位置时, 补油阀自动关闭,停顿补油。燃气发电机组-余热利用设计要点6、排烟系统设计要点任何燃气发动
11、机均有其允许的最大排气背压。当实际排气背压高于发动机所允许的排气背压时,燃气发动机将消灭排烟不畅,排气温度高的现象。严峻时将不能满载运行且将消灭气门和涡轮增压器损坏的现象。对于燃气发电机组分布式能源工程来说,为了充分利用尾气中的热量,排烟管道上要增 加各种换热设备;为了优化燃气发动机排放,排烟系统中还将应用SCR/OXI 技术;为了将发动机废气排到相应的地方,将配置排烟弯头,排烟管道和排烟消音器。不同管径、不同数量、 不同角度的弯头均将产生确定的阻力。全部这些排烟系统的设备都将增加排烟系统的阻力。排烟系统的设计是燃气系统中最简洁的局部,主要表达在以下几个方面:1) 排烟管的热胀冷缩:钢制管道在
12、500C 时长度延长量约为 3%。为了抵消烟管由于热胀冷缩而造成的巨大压力,必需在管道上加装钢膨胀节,否则将严峻损坏烟管的固定支架。一般来说,排烟管道每隔6 米需安装一个膨胀节,管道在每个膨胀节之后要增加约2.54mm 的直径。2) 保温要求高:良好的保温可以让烟气的热量全部排出室外或者全部进入余热利用设2备。发动机烟气成分主要是CO和水蒸汽,发动机排烟管道较长,假设温度下降过快,烟气在没有排出烟卤前就冷却到 100C 以下,如此烟气中的水蒸汽将变成液体倒灌回发动机,从而严峻损坏发动机气缸。3) 排烟系统的全部设备均将形成确定的阻力:排烟管道,排烟弯头将形成确定的阻力 ;烟气余热利用设备安装在
13、排烟系统内也将形成确定的阻力;为了使排气背压小于发动机正常运行的要求,我们应设计适宜管径的排烟管道以及选择相应阻力的烟气余热利用设备。3.1依据排气背压计算公式及发动机允许的排气背压,设计排烟管道的管径。排气背压计算公式:P = ( L * S * Q2) /( 5184 * D2)S = 365 /(273 + t)P-排烟系统的背压L-排烟管道长度S烟所在特定温度下的比重Q烟气流量D-排烟管的管径t-排烟温度 3.2在烟气余热利用设备的选型和设计上,需要进展以下考虑:1) 烟气余热利用设备的阻力应满足发动机背压的要求。如设备的阻力超过发动机背压的最高限制时,必需在阻力最大的管路末端加装引风
14、机,用以减小管路的背压。同时在选择 引风机时必需考虑其安装位置的烟气温度。2) 在任何一种工作状态或故障状态都要确保烟气管路的畅通。在管路上最好不要加装任何安全阀门。假设必需安装,则需要在阀门前段安装旁通管道。443) 排烟管道安装设备安全问题:在排烟管道弯头端,方形管端1 米处加装泄爆阀。由于发动机排烟系统内常常会有未能完全燃烧的 CH 气体,当遇到火星时会在局部形成爆炸。为了避开较严峻的烟管中 CH 气体爆炸状况,在烟管中加装泄爆阀,以避开损坏管道和用热设备。X4) 高温烟气中 NO和 CO处理及应用X高温烟气中含有大量热量,是余热利用的重要热量来源。 另一方面在运用了淡薄燃烧技术并承受
15、SCR/OXI 技术时,燃气发动机尾气中的NO 含量将降到 100mg/m3 以下,根本对X2大气没有污染。因此可利用尾气中大量CO气体,将其作为温室气体的重要来源。7、冷却系统设计要点大功率燃气发动机冷却系统由两局部组成:一局部为高温系统,包括缸套水冷却系 统和润滑油冷却系统;另一局部是低温系统,即中冷水冷却系统。这两局部不是同一回路,工作温度也各不一样,需要分别设计不同冷却系统。1) 高温冷却系统:这是分布式能源工程系统中余热利用的重要局部。通常状况下,使用热交换设备将高温回路中的热量交换出来,再与烟气换热器中交换出来的热水回路进展 并联,经过补热或直接送入吸取式冷水机组之中予以利用。为了
16、更好地余热利用,建议选择 110C 温度冷却系统。2) 低温冷却系统:温度越低,热回收就越困难。燃气发动机低温冷却系统即中冷水系统的温度越低。发动机效率越高,排放也越好,功率也越大。为了最大限度地利用燃气发电机组电能,我们通常选择尽可能低的中冷水温度。对于分布式能源工程中的中冷水系统,也一般不作为余热利用。3) 远程散热系统:当分布式能源系统中的余热回收装置停顿工作时,发动机冷却系统也 将停顿工作。为了保证发电机组正常运行,在分布式能源系统中,发电机组还需设计远 程散热系统。远程散热系统可分为冷却塔散热系统和远置散热水箱系统。可依据工程应 用进展选择。这里着重争论远置散热水箱系统的设计要点:
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