Recuperação de calor de escape de turbina a gás

Recuperação de calor residual de turbina a gás

Durante a operação da turbina a gás, cerca de 40% -60% da energia do combustível é descarregada diretamente na forma de escape de alta temperatura (geralmente 400-650 graus). Esse "calor residual" pode ser convertido em energia secundária, como vapor, água quente ou ar pré-aquecido através do trocador de calor do tubo de barbatana, o que melhora a taxa geral de utilização de energia de 30% a 40% em uma turbina a gás apenas para 55% -65% em um ciclo combinado. A taxa geral de utilização de energia aumenta de 30% a 40% para a turbina a gás sozinha para 55% -65% para o ciclo combinado.

No sistema de recuperação de calor residual da turbina a gás, o trocador de calor de tubo de barbatana é o equipamento principal para obter captura e conversão de calor eficientes.

Cenários de aplicação típicos em recuperação de calor residual

Com base no uso de calor recuperado, os trocadores de calor de tubo com barbatana são usados principalmente em três cenários principais em sistemas de turbinas a gás:

Geração de energia de ciclo combinado: "núcleo de caldeira de calor residual" para acionar a turbina a vapor

Em uma usina de ciclo combinada a gases de vapor, o escape de turbina a gás (500-600 graus) entra pela primeira vez na caldeira de calor residual e no trocador de calor do tubo de barbatana, como o evaporador da caldeira, o componente do superaquecedor, o economizador "do componente da caldeira, que converte o calor dos gases de escape em alta temperatura e a vapor de pressão:

Evaporador: adota evaporador soldado de alta frequência: Usando tubos em espiral soldados soldados de alta frequência (barbatanas em espiral para melhorar o distúrbio lateral do gás de combustão), água de alta pressão dentro do tubo (10-18MPa) e 500-600 graus de transferência de calor, água absorve o calor e fervilha para produzir vapor;

Superaquecedor: vapor saturado nos tubos barbatana do superaquecedor (geralmente materiais de liga resistente à corrosão) e escape de temperatura mais alta (450-550 graus) para transferência de calor adicional, o calor é aumentado para 400-500 graus de vapor, a transferência de calor é feita no trocador de calor. O vapor superaquecido é aquecido até 400 a 500 graus para evitar vapor com água, causando erosão na turbina a vapor subsequente;

Economizador: A seção de baixa temperatura adota tubos de barbatana para pré-aquecer a água da alimentação da caldeira (aquecida de 100-150 graus a 200-250 graus), para recuperar o "calor médio e baixo de temperatura" no gases de escape (200-300 graus), para reduzir a perda de calor do evaporador-1, a redução da carga de calor-1, que é a redução da carga do que a carga do cano-1 (4}}}}), reduzindo a carga do calor do que a carga do que é a redução da carga do calor-1 (4}}}}}}, a redução da carga do calor do que a carga do evapor-1), a redução da carga do que é a redução da carga do que é o que é a redução da carga do que é o que é a redução da carga do evapor. (abaixo do qual a corrosão do ponto de orvalho ácido pode ser acionada).

Por meio dessa troca de calor do tubo de três estágios, a taxa de recuperação de calor do escape de turbinas a gás pode atingir 70%a 85%, e o vapor superaquecido gerado aciona a turbina a vapor para gerar eletricidade, de modo que a eficiência de geração de energia de todo o ciclo combinado pode ser aumentado em 20%a 30%(GOG, de 38%a 58%) como comparado com o número de turbas a gás.

Aquecimento industrial: "Trocador de calor personalizado" para água quente / demanda de ar quente

Para usinas de turbina a gás que requerem usuários de calor industrial (por exemplo, químico, papel, aquecimento distrital), o trocador de calor do tubo de barbatana pode converter diretamente o calor do gás de escape em água quente ou ar quente:

Aquecimento de água quente: são usados tubos de barbatana plana ou baixa (para minimizar a resistência à água) e a água circulante (a temperatura da água de alimentação de 50 a 50%) é alimentada nos tubos. Aquecimento de água quente: tubo com aletas planas ou tubo de alinhagem baixa (para reduzir a resistência do lado da água), o tubo é alimentado com água circulante (temperatura de entrada de 50 a 80 graus) e, após a troca de calor com o gasolina de 300 a 450 graus, a temperatura da água aumenta para 120-180 graus (ajustada para as necessidades do usuário) e depois o transporte para as necessidades do usuário) e, em seguida, a temperatura da rede para as necessidades do usuário) e, em seguida, a temperatura da rede para as necessidades do usuário) e, em seguida, a temperatura para o usuário e depois a temperatura para as necessidades do usuário. Esse tipo de trocador de calor precisa controlar a taxa de fluxo no lado da água (1-2m/s) para evitar a escala e, ao mesmo tempo, o espaçamento da barbatana é projetado para ser mais largo (8-12mm) para minimizar o acúmulo de poeira no gás de combustão (por exemplo, quando a turbina a gás queima óleo pesado).

Pré-aquecimento do ar quente: se a turbina a gás adotar "pré-aquecimento do ar" (para melhorar a eficiência da combustão), o ar frio (temperatura ambiente) pode ser trocada com o gases de escape de baixa temperatura de 200 a 350 graus através do trocador de calor de tubo em espiral e depois enviado para a câmara de combustão após o pré-aquecimento de 100 a 200 de grau. O ar quente pode reduzir o consumo de combustível (a cada pré-aquecimento de 10 graus, economia de combustível de cerca de 1%), enquanto os tubos de barbatana são feitos de aço carbono de alta temperatura (econômico em 200 a 350 graus), altura da barbatana 5-8mm, equilibrando a área de transferência de calor e resistência a gás de combustão.

Sistema de recirculação de gases de escape (EGR): "Utilização de gradiente de calor residual" para reduzir as emissões de NOx

Algumas turbinas a gás adotam "recirculação de gases de escape" para controlar as emissões de NOx (a combustão de alta temperatura é propensa a gerar NOx): 10% -30% do gás de escape (400-500 graus) é resfriado e devolvido ao gás de escape (400-500 graus). Algumas turbinas a gás usam "recirculação de gases de escape" para controlar as emissões de NOx (a combustão de alta temperatura é propensa a geração de NOx): 10% -30% do gases de escape (temperatura 400-500 graus) é resfriado e remixado na entrada do pressurizador para diminuir a temperatura de combustão. Trocador de calor de tubo de barbatana aqui para assumir o papel do escape de refrigeração:

Usando tubo com barbarações de aço inoxidável resistente à corrosão (para lidar com a leve corrosão de NOx, Sox no escapamento), o tubo é passado para a água de resfriamento ou a solução de glicol, o escape de 400 a 500 graus de resfriado a 120-150 graus, para evitar que a corrosão de baixa temperatura), a mixagem friosa de 150 a 15 anos, que a corrosão de baixa temperatura), com a queda de mais de 120 a 150 graus; As emissões são reduzidas de 1500 graus para abaixo e as emissões de NOx são reduzidas. Isso reduz a temperatura de combustão acima de 1500 graus para abaixo de 1300 graus e reduz a emissão de NOx em 50%a 70%.

Nesse processo, o calor recuperado do trocador de calor de tubo com barbatana pode ser usada para aquecer a água da caldeira ou a água quente doméstica síncrona, percebendo os duplos benefícios da "redução de emissões + economia de energia".