燃機電站中聯合循環旁路煙肉的改造技術

1.燃機電站簡單循環的不足和改造 的調查評估

燃機電站為提高簡單循環燃機發電效率，聯合循環旁路煙囪改造技術應運而生，其通過對燃氣輪機排放的廢氣進行再利用，有效地提高燃機發電的經濟性[1]。

與單循環燃機電站相比，聯合循環燃機電站具有更高的效率和更少的污染物排放。其天然氣燃料在燃氣輪機中燃燒產生的高溫高壓氣體被用來驅動發電機發電，其產生的高溫氣體被引入到余熱鍋爐中進行熱交換，再次產生蒸汽驅動汽輪機帶動發電機進行發電。因此，聯合循環燃機電站的發電效率高達 50% ，聯合循環旁路煙囪改造技術是基于同樣的原理對簡單循環機組煙囪進行改造升級，進行有效能源的再利用。

不足方面，一是廢氣直接排放，導致大量熱能損失。二是廢氣中有害物超標，如二氧化硫、氮氧化物等，未經處理，嚴重污染環境。

機組改造需要從效率和環保角度，對于適用旁路煙囪技術改造的機組需要進行調查評估，主要內容包括燃機類型，配套煙肉的結構和尺寸、煙氣溫度和流量等參數測量和記錄。

2.聯合循環旁路煙囪技術應用的步驟

2.1復核機組調查評估資料改造的可行性

2.2改造方案的制定：相關設計機構審核的圖紙、計算書等，明確煙氣進出口位置、管道布局、材料選擇等。

2.3改造前的安全措施落實，如機組狀態核實，防護腳手架等措施性審批。

2.4改造煙囪結構

按照改造方案的設計圖紙，增加或修改煙肉的進出口管道，增加旁路管道等。按照計算書中內容，確定加強筋板和導流板的位置正確[2]。同時，確保改造過程中煙肉的結構穩定性，必要時利用臨時支撐系統。

2.4.1原有設備拆除

首先拆除鋼絲網，然后拆除原燃機側非金屬膨脹節與燃機擴散段的連接螺栓，并拆除燃機擴散段與燃機側非金屬膨脹節的連接內襯，磨除連接法蘭的密封焊縫。拆除原轉角煙道與天圓地方的連接螺栓，并拆除相應的連接內襯，磨除連接法蘭的密封焊縫[3]。拆除轉角煙道與原有基礎錨栓的螺栓連接，使用卷揚機將轉角煙道移出鋼架區域，用吊車吊離，交土建重新澆筑預埋基礎件。

2.4.2煙氣擋板門安裝

擋板門共分上下兩段到場，以圖紙剖分線劃分。

先吊裝擋板門上段，再吊裝擋板門下段。提前在旁路煙囪頂梁上焊接吊點，掛2臺20t倒鏈和2臺10t倒鏈，旁路煙肉下采用兩根200的H型鋼鋪設滑道。上段重量為43t，使用180t履帶吊將擋板門上段吊到滑道上，選用直徑Φ43mm 鋼絲繩四股受力，4個25t的卡環，進行吊裝作業，把卡環卡在擋板門自帶的吊點上，吊裝前要在設備兩側角系好拖拉繩，防止設備在吊裝過程中來回晃動。松鉤后采用卷揚機將擋板門上段拖拽至旁路煙囪底部，利用4臺倒鏈提起就位。就位后穿裝與上部煙道法蘭面連接的螺栓，并進行斷續焊。然后使用同樣的方法安裝擋板門下段，將擋板門上段與下段通過連接螺栓固定。隨后用臨時支撐固定擋板門，安裝下部支座及定位塊，把擋板門底部的螺栓孔與支座的螺栓孔對正，擋板門就位在支座上。

擋板門組件全部吊裝完成后，整體進行找正，必須注意使煙道內部相結合氣封座的止口貼合，找正結束后把擋板門每條結合面按照圖紙的要求進行焊接，并把高強螺栓使用力矩扳手進行終緊。

2.4.3內置盲板安裝

內置盲板使用50t汽車吊吊至旁路煙囪靠余熱爐側，倒鏈接鉤，此時密切關注右上段擋板吊點及支柱有無變化，通過倒鏈緩慢提升擋板，將擋板穿裝到銷軸上（提前摘掉銷軸和限位桿）。穿裝內置盲板，然后進行盲板支架組合，并將電動葫蘆安裝在上梁上，用吊車吊裝就位。

2.4.4保溫及內襯安裝

在擋板門內部搭設腳手架，安裝保溫棉及內襯，保溫棉安裝要錯層鋪設，各層錯開 40mm ，保溫棉鋪設層數按照說明書要求執行。

鋪設前要求拆除保護內襯，以及相鄰內襯上的不銹鋼螺母，以便鋪設內襯。特別注意角落及搭接處的保溫棉鋪設，務必壓實并填充滿保溫棉。擋板門內部拆除腳手架，用倒鏈調整內置擋板，保證擋板處保溫全部完成。然后安裝外部平臺爬梯。

2.4.5擋板門附屬設備安裝

擋板門主要工作完成后安裝密封風機，按圖紙順序組裝密封風管道，安裝止回閥時注意閥門的開啟方向。隨后安裝液壓系統及測壓系統。

2.5附屬設備和系統的安裝

按照改造設計方案，安裝附屬設備，主要是密封風系統，液壓系統和

測壓系統，包含密封風機，密封風管道，擋板門，風道止回閥等。

2.6改造系統的冷態調試

旁路煙囪改造完成后，需要對該煙風系統進行實驗和冷態調試。實驗包含對煙風道系統接口螺栓的緊固性檢查和膨脹節等鏈接件的密封性，同時在冷態工況下，調整煙氣流量和溫度等參數。

2.7熱態工況監測

完成上述冷態調試工作，進入熱態工況下的監測環節。通過對不同工況下的煙氣溫度、流量、壓力等參數的定值，監測對發電效率的提升數據，從而分析和評估改造效果，并進行必要的調整和優化。

此項改造前建議咨詢主機廠的意見，并由專業人員進行改造設計，以確保改造效果和安全性，避免震動和支撐系統失效。改造后的單循環機組可以通過聯合循環旁路煙囪實施，兩種運行模式，一是維持簡單循環，廢氣直排大氣。二是可以將部分煙氣引入聯合循環機組進行二次利用，提高能源利用效率。

3.技術應用的經濟性分析

從收益提高方面分析，一是廢氣重新利用，有效減少燃料的消耗，降低發電成本。二是聯合循環旁路煙肉可以提高發電效率，同等的能源輸入可以產生更多的電力輸出。三是可以減少二氧化碳等溫室氣體的排放，降低了減排成本。

從改造方案實施的不足方面分析，一是改造設備和系統的投入，如增加煙氣再循環裝置和余熱鍋爐系統等。二是改造機組需要提前進行復雜的熱力學計算和工程設計，以確保改造后系統在不同工況下運行的穩定性。三是改造實施，也需要與現有的發電系統進行適配，涉及機組運行控制系統、供熱系統設備的升級成本。

總的來說，簡單循環煙囪改造為聯合循環旁路煙肉的應用為燃機電站帶來了更大的場景應用能力。該技術應用的可行性高，技術難度低，并對提高發電效率、降低運營成本和降低排放成本方面有顯著表現，整體的經濟性分析優良，為清潔能源產業的可持續發展作出貢獻。

4.結束語

作為清潔能源的代表，有數據表明2024年全球天然氣發電市場中，簡單循環燃氣電站的市場占有率約為 ，因此簡單循環煙囪改造為聯合循環旁路煙囪是一種有效的技術應用方式，尤其是各國逐步對碳排放成本的量化和督導，此改造技術具有更高的經濟性，具備進一步優化的技術研究空間，且能在更多的燃機電站中進行推廣應用。

參考文獻：

[1]李紅、楊曉慶、呂士明。循環冷卻煙囪聯合循環系統在船用柴油機上的應用[J].艦船動力工程，2004，23（2）：168-170.

[2]王海濱、汪洋、劉建中。聯合循環對火電廠煙肉影響的數值模擬[J].清華大學學報（自然科學版），2001，41（12）： 2037-2040.

[3]宋紀成、黃愛國?；痣姀S聯合循環減脫硫改造經濟性分析[J].中國電機工程學報，1999，19（4）：38-42.作者單位：中國能源建設集團天津電力建設有限