Como as caldeiras HRSG da classe H/J podem atender aos requisitos de eficiência e segurança da geração combinada de energia do ciclo?

Por que as caldeiras HRSG da classe H/J se tornam equipamentos principais em geração de energia de ciclo combinado

Em gás natural, geração de energia de ciclo combinado e sistemas de ciclo combinados de anda de gás, H/J Classe HRSG (Generador de vapor de recuperação de calor) caldeiras emergiram como o hub principal que conecta turbinas a gás e turbinas a vapor, graças às suas capacidades eficientes de recuperação de calor residual e saída de vapor estável. Sua vantagem central decorre do design otimizado para gás de combustão de alta temperatura-as superfícies de aquecimento (como economizadores, evaporadores e super-folhetos) de HRSGs de classe H/J são dispostas em várias camadas, permitindo a absorção total de calor de gás de alta temperatura (normalmente 500-600 ℃) Este calor converte água em vapor de alta pressão e alta temperatura (com pressão de até 10-15MPa e temperatura superior a 500 ℃), que é transportada para turbinas a vapor para geração de energia. Isso realiza a recuperação dupla de energia da “reutilização de calor de geração de energia a gás”, aumentando a eficiência geral da geração de energia em 15% a 20% em comparação com as unidades convencionais a carvão. Comparados aos HRSGs regulares, os produtos de classe H/J oferecem mais forte capacidade de pressão e podem se adaptar a alterações frequentes de carga em sistemas de ciclo combinados. Mesmo durante os ajustes da condição de partida ou de operação da unidade, eles mantêm parâmetros de vapor estáveis, evitando o desgaste do equipamento causado por flutuações de parâmetros. Além disso, o design do canal de gás de combustão de hrsgs de classe H/J é mais racional, com baixa resistência a gás de combustão que reduz a perda de pressão das turbinas a gás, aumentando ainda mais a eficiência operacional de todo o sistema de ciclo combinado-tornando-lhes equipamentos indispensáveis ​​de núcleo indispensável em projetos de geração de potência combinados de ciclo de alta eficiência.

Operações de controle de pressão-chave para caldeiras HRSG da classe H/J durante as fases de inicialização e desligamento

Flutuações de pressão nas caldeiras HRSG da classe H/J durante as fases de inicialização e desligamento causam danos à fadiga às superfícies de aquecimento. Operações precisas são necessárias para controlar a taxa de mudança de pressão e garantir a segurança do equipamento. A fase de inicialização deve seguir o princípio de "aumento de pressão gradual": primeiro, a água desaerada é injetada na caldeira no nível normal da água, e pequenos incêndios ou gases de combustão de baixo fluxo são usados ​​para pré-aquecer para aumentar lentamente a temperatura da água da caldeira a 100-120 ℃, expulsando o ar das superfícies de aquecimento. Posteriormente, a carga da turbina a gás é gradualmente aumentada para aumentar a temperatura do gás de combustão, permitindo que a pressão da caldeira suba a uma taxa de 0,2-0,3MPa/h-a expansão desigual de superfícies de aquecimento devido a surtos repentinos de pressão. Quando a pressão atinge 30% da pressão nominal, o aumento da pressão é pausado para a "purga estabilizada por pressão". As válvulas de drenagem são abertas para descarregar água condensada das superfícies de aquecimento, impedindo o martelo de água. Ao continuar aumentando a pressão para 80% da pressão nominal, outra inspeção estabilizada por pressão é realizada. Somente depois de confirmar que acessórios como válvulas de segurança e medidores de pressão estão funcionando normalmente, a pressão pode ser aumentada para o nível nominal. A fase de desligamento requer o controle da “taxa de redução da pressão”: primeiro, reduza a carga da turbina a gás para diminuir a entrada de gás de combustão, permitindo que a pressão da caldeira caia a uma taxa de 0,15-0,25MPa/h-evitando a deformação da contração das superfícies de aquecimento devido a queda repentina de pressão. Quando a pressão cair abaixo de 0,5MPa, abra a válvula de escape e a válvula de drenagem para descarregar o vapor residual e a água acumulada na caldeira, impedindo a corrosão de baixa temperatura. Durante o processo de inicialização, parâmetros como pressão, temperatura e nível de água devem ser monitorados em tempo real para garantir que as flutuações estejam dentro de faixas permitidas (flutuação de pressão ≤ ± 0,1MPa, flutuação de temperatura ≤ ± 20 ℃).

Análise comparativa da eficiência térmica entre caldeiras HRSG da classe H/J e caldeiras convencionais

A diferença na eficiência térmica entre as caldeiras HRSG da classe H/J e as caldeiras convencionais (como caldeiras a carvão e caldeiras a óleo) decorre principalmente de diferenças nas fontes de calor e nos métodos de recuperação. Em termos de eficiência da utilização do calor, as caldeiras HRSG da classe H/J usam o calor residual descarregado por turbinas a gás como fonte de calor, eliminando a necessidade de consumo adicional de combustível. Sua eficiência térmica é calculada com base na “taxa de recuperação de calor residual”, normalmente atingindo 85%a 90%-significando mais de 85%do calor residual de gás de combustão é convertido em energia de vapor. Por outro lado, as caldeiras convencionais a carvão exigem queimar carvão e outros combustíveis para gerar calor. Sua eficiência térmica é afetada pela eficiência da combustão de combustível e perda de calor, geralmente variando de 80%a 85%, com custos adicionais e consumo de energia para transporte e armazenamento de combustível. Em termos de eficiência fora do projeto, as caldeiras HRSG da classe H/J exibem uma flutuação de eficiência térmica de não mais que 5% dentro da faixa de carga de 30% a 100%, adaptando-se a ajustes frequentes de carga em sistemas de ciclo combinados. As caldeiras convencionais, no entanto, sofrem um declínio significativo na eficiência da combustão em cargas baixas (<50%), com a eficiência térmica potencialmente diminuindo em 10%a 15%e o consumo de energia aumentando acentuadamente. Além disso, as caldeiras HRSG da classe H/J apresentam uma temperatura mais baixa de gases de escape (normalmente <120 ℃), resultando em menos perda de calor; As caldeiras convencionais geralmente têm uma temperatura de gases de escape de 150-180 ℃, levando a mais desperdício de calor. No geral, em cenários combinados de geração de energia do ciclo, as caldeiras HRSG da classe H/J superam as caldeiras convencionais em eficiência térmica e economia.

Estratégias de limpeza e prevenção de corrosão em escala para superfícies de aquecimento de caldeiras H/J Classe HRSG

As superfícies de aquecimento (economizadores, superaquecedores) das caldeiras HRSG da classe H/J são propensas a escalar e corrosão devido ao contato a longo prazo com gás e vapor de alta temperatura. Medidas científicas são necessárias para prevenção e limpeza. Os métodos de limpeza de escala devem ser selecionados com base no tipo de escala: para escala de carbonato macio, a “limpeza química” é aplicável-inibidores de ácido clorídrico diluído (concentração de 5% a 8%) e inibidores de corrosão na caldeira, de molho por 8-12 horas, depois descarregam completamente a água limpa para remover a escala de escalas de desmoronamento. Para sulfato duro ou escala de silicato, é utilizada “limpeza de jato de água de alta pressão”, utilizando jatos de água de alta pressão de 20 a 30MPa para impactar a escala, evitando a corrosão das superfícies de aquecimento causadas pela limpeza química. As medidas de prevenção de corrosão devem ser controladas na fonte: primeiro, verifique se a qualidade da água da alimentação atende aos padrões - dureza da água de feed <0,03mmol/L e teor de oxigênio <0,05mg/L - impurezas na água na água de depósito em superfícies de aquecimento e formação de fontes de corrosão. Segundo, aplique revestimentos resistentes à corrosão (como revestimentos de cerâmica e tintas anticorrosões de alta temperatura) nos canais de gás de combustão para melhorar a resistência à corrosão das superfícies de aquecimento contra o gás de combustão. Terceiro, controle a temperatura dos gases de escape para impedir que ele caia abaixo da temperatura do ponto de orvalho (normalmente 90-100 ℃), evitando a condensação de substâncias ácidas no gás de combustão nas superfícies da superfície do aquecimento e causando corrosão de baixa temperatura. Além disso, as inspeções do endoscópio de superfícies de aquecimento devem ser realizadas a cada 3-6 meses para detectar sinais precoces de escala e corrosão, impedindo a escalada de falhas.

Métodos de adaptação entre caldeiras H/J Classe HRSG e sistemas de geração de energia de ciclo combinados

As caldeiras HRSG da classe H/J requerem correspondência precisa de parâmetros com turbinas a gás e turbinas a vapor para maximizar a eficiência geral do sistema de ciclo combinado. Primeiro é "Adaptação de parâmetros": os parâmetros de vapor da caldeira (pressão, temperatura) devem alinhar com os parâmetros de projeto da turbina a vapor. Por exemplo, se a pressão nominal da turbina a vapor for de 12MPa e a temperatura for de 535 ℃, a caldeira deve garantir que o desvio do parâmetro de vapor de saída não exceda ± 5% - evitando a eficiência reduzida da turbina devido a parâmetros de vapor incompatíveis. O segundo é "Adaptação de carga": a capacidade de evaporação da caldeira deve ser ajustada dinamicamente com base no volume de gás de combustão da turbina a gás e no consumo de vapor da turbina a vapor. Dispositivos como "Dampers de gás de combustão" e "Flues de desvio" são instalados para regular o volume de gás de combustão que entra na caldeira quando a carga da turbina a gás muda, mantendo a capacidade de evaporação da caldeira equilibrada com a demanda da turbina a vapor. Por exemplo, quando a carga da turbina a gás aumenta em 10%, o amortecedor de gás de combustão é aberto para aumentar a taxa de fluxo de gás de combustão, aumentando de maneira síncrona a capacidade de evaporação da caldeira em 8%a 10%. Além disso, "a adaptação da lógica de controle" deve ser considerada: os sistemas de controle de pressão e nível da água da caldeira devem estar ligados aos da turbina a gás e da turbina a vapor para obter "start-stop de um clique" e "proteção ligada a falhas". Quando a caldeira experimenta falhas como sobrepressão ou escassez de água, a carga da turbina a gás é reduzida automaticamente e a válvula de entrada de turbinas a vapor é fechada para evitar a propagação de acidentes. Após a adaptação, é realizado um “teste de comissionamento conjunto” para simular a operação do sistema sob diferentes condições de trabalho, garantindo a operação coordenada e estável da caldeira e outros equipamentos.

Medidas de resposta e especificações de segurança para flutuações de temperatura do gás de combustão em caldeiras H/J Classe HRSG

A temperatura do gás de combustão das caldeiras HRSG da classe H/J é propensa a flutuações devido à carga da turbina a gás e à composição de combustível. As temperaturas de gás de combustão excessivamente altas ou baixas afetam a segurança e a eficiência do equipamento, exigindo medidas de resposta direcionadas. Quando a temperatura do gás de combustão é excessivamente alta (excedendo a temperatura do projeto em mais de 50 ℃), a carga da turbina a gás deve ser reduzida imediatamente e o Flue de Bypass aberto para desviar a parte do gás de alta temperatura.