H/JクラスHRSGボイラーは、組み合わせたサイクルの発電の効率と安全の要件をどのように満たすことができますか？

H/JクラスHRSGボイラーが複合サイクルの発電でコア機器になる理由

天然ガスを組み合わせたサイクルの発電とガスシュチョウの組み合わせサイクルシステムでは、 H/JクラスHRSG（熱回収蒸気発電機）ボイラー 効率的な廃熱回収能力と安定した蒸気出力のおかげで、ガスタービンと蒸気タービンを接続するコアハブとして登場しました。それらのコアアドバンテージは、高温煙道ガスの最適化された設計に由来します。H/JクラスHRSGの加熱表面（エコノマイザー、蒸発器、スーパーヒーターなど）は複数層に配置され、高温煙道ガスからの熱の完全な吸収を可能にします（通常は500-600℃）ガスタービンによる排出されます。この熱は、水を高圧の高温蒸気（最大10〜15MPaまでの圧力と500℃を超える温度）に変換し、発電のために蒸気タービンに輸送されます。これは、「ガス発電廃棄物熱の再利用」の二重エネルギー回収を実現し、従来の石炭火力ユニットと比較して、全体的な発電効率を15％〜20％増加させます。通常のHRSGと比較して、H/Jクラス製品は圧力をかける容量が強くなり、複合サイクルシステムの頻繁な負荷変化に適応できます。ユニットの開始または動作状態の調整中であっても、パラメーターの変動によって引き起こされる機器の摩耗を回避する安定した蒸気パラメーターを維持します。さらに、H/JクラスHRSGの煙道ガスチャネル設計は、より合理的であり、ガスタービンの逆圧損失を減らす低い煙道ガス抵抗を特徴とし、複合サイクルシステム全体の運用効率をさらに高め、高効率の組み合わせサイクル発電プロジェクトで不可欠なコア機器を作ります。

起動およびシャットダウンフェーズ中のH/JクラスHRSGボイラーの主要な圧力制御操作

起動段階とシャットダウン段階中のH/JクラスHRSGボイラーの圧力変動は、暖房表面に疲労損傷を容易に引き起こします。圧力変化率を制御し、機器の安全性を確保するには、正確な操作が必要です。起動段階は「緩やかな圧力上昇」の原理に従う必要があります。まず、脱毛水がボイラーに通常の水位に注入され、小さな火災または低流量の煙道ガスが予熱するために使用され、ボイラーの水温をゆっくりと100〜20℃に上げ、暖房表から空気を排出します。その後、ガスタービンの負荷が徐々に増加して煙道ガス温度を上げ、ボイラーの圧力が0.2-0.3MPA/Hの速度で上昇することを可能にします。圧力が定格圧力の30％に達すると、「圧力安定化されたパージ」のために圧力上昇が一時停止されます。排水バルブを開いて、加熱表面から凝縮水を排出し、水ハンマーを防ぎます。圧力を定格圧力の80％に引き続き上げ続けると、別の圧力安定化検査が行われます。安全バルブや圧力ゲージなどのアクセサリーが通常機能していることを確認した後のみ、圧力を定格レベルに上げることができます。シャットダウンフェーズでは、「圧力削減速度」を制御する必要があります。まず、ガスタービンの負荷を減らして煙道ガス入力を減らし、ボイラーの圧力が0.15-0.25MPA/Hの速度で低下し、突然の圧力降下による加熱表面の収縮変形を回避します。圧力が0.5MPaを下回ったら、排気バルブと排水バルブを開いてボイラーに残留蒸気と蓄積を放出し、低温腐食を防ぎます。開始プロセス全体を通して、変動が許容範囲内にあることを保証するために、圧力、温度、水位などのパラメーターをリアルタイムで監視する必要があります（圧力変動≤±0.1MPa、温度変動≤±20℃）。

H/JクラスHRSGボイラーと従来のボイラー間の熱効率の比較分析

H/JクラスのHRSGボイラーと従来のボイラー（石炭火力ボイラーやオイル燃焼ボイラーなど）の熱効率の違いは、主に熱源と回復方法の違いに由来しています。熱利用効率に関しては、H/JクラスHRSGボイラーは、ガスタービンによって放出される廃熱を熱源として使用し、追加の燃料消費の必要性を排除します。それらの熱効率は、通常85％-90％に達する「廃熱回収速度」に基づいて計算されます。つまり、煙道ガス廃棄物の85％以上が蒸気エネルギーに変換されます。対照的に、従来の石炭火力ボイラーは、熱を発生させるために石炭やその他の燃料を燃やす必要があります。それらの熱効率は、燃料燃焼効率と熱損失の影響を受け、通常は80％〜85％の範囲で、燃料輸送と貯蔵のための追加コストとエネルギー消費があります。オフデザインの効率に関しては、H/JクラスHRSGボイラーは、30％〜100％の負荷範囲内で5％以下の熱効率の変動を示し、複合サイクルシステムの頻繁な負荷調整に適応します。ただし、従来のボイラーは、低負荷での燃焼効率が大幅に低下し（<50％）、熱効率が10％〜15％減少し、エネルギー消費量が著しく増加します。さらに、H/JクラスHRSGボイラーは、排気ガス温度が低く（通常は<120）、廃棄物の発熱が少なくなります。通常、従来のボイラーの排気ガス温度は150〜180℃で、熱廃棄物が増えます。全体として、組み合わせたサイクル発電シナリオでは、H/JクラスのHRSGボイラーは、熱効率と経済の両方で従来のボイラーを上回ります。

H/JクラスHRSGボイラーの加熱表面のための洗浄および腐食防止戦略

H/JクラスのHRSGボイラーの加熱表面（エコノマイザー、スーパーヒーター）は、高温煙道ガスと蒸気との長期的な接触により、スケーリングと腐食を起こしやすくなります。予防と清掃には科学的対策が必要です。スケール洗浄方法は、スケールの種類に基づいて選択する必要があります。軟炭酸塩スケールの場合、「化学洗浄」が適用されます。挿入希薄塩酸（5％-8％濃度）と腐食阻害剤をボイラーに浸し、8〜12時間浸し、排出してクリーン水を完全に吸収して、暖房サーフェスからスケールを除去します。硬い硫酸塩またはケイ酸塩スケールの場合、「高圧ウォータージェットクリーニング」が使用され、20-30MPAの高圧ウォータージェットを使用してスケールに影響を与え、化学洗浄によって引き起こされる加熱面の腐食を回避します。腐食防止措置は、出典で制御する必要があります。まず、給水品質が基準を満たしていることを確認します。フィードウォーターの硬度<0.03mmol/Lおよび酸素含有量<0.05mg/L-加熱表面への堆積と腐食源の形成による水の不純物を予防します。第二に、透食耐性コーティング（セラミックコーティングや高温腐食塗料など）を煙道ガスチャネルに適用して、煙道ガスに対する加熱面の耐食性を高めます。第三に、排気ガス温度を制御して、露点温度（通常は90-100℃）を下回るのを防ぎ、加熱表面上の煙道ガス中の酸性物質の凝縮を回避し、低温腐食を引き起こします。さらに、スケーリングと腐食の初期兆候を検出するために、3〜6か月ごとに加熱表面の内視鏡検査を実施する必要があります。

H/JクラスHRSGボイラーとサイクル発電システムを組み合わせた適応方法

H/JクラスHRSGボイラーは、組み合わせたサイクルシステムの全体的な効率を最大化するために、ガスタービンと蒸気タービンとの正確なパラメーターマッチングが必要です。 1つ目は「パラメーター適応」です。ボイラーの蒸気パラメーター（圧力、温度）は、蒸気タービンの設計パラメーターと整列する必要があります。たとえば、蒸気タービンの定格圧力が12MPaで、温度が535℃の場合、ボイラーは出力蒸気パラメーター偏差が±5％を超えないようにする必要があります。 2つ目は「負荷適応」です。ボイラーの蒸発能力は、ガスタービンの煙道ガス量と蒸気タービンの蒸気消費に基づいて動的に調整する必要があります。 「煙道ガスダンパー」や「バイパスフルー」などのデバイスが設置され、ガスタービンの負荷が変化するときにボイラーに入る煙道ガスの量を調整し、蒸気タービンの需要とボイラーの蒸発能力のバランスを保ちます。たとえば、ガスタービンの負荷が10％増加すると、煙道ガスダンパーが開かれて煙道ガス流量が増加し、ボイラーの蒸発能力が8％〜10％増加します。さらに、「制御ロジック適応」を考慮する必要があります。ボイラーの圧力および水位制御システムは、ガスタービンおよび蒸気タービンのシステムとリンクして、「ワンクリックスタートストップ」および「断層リンクされた保護」を実現する必要があります。ボイラーが過圧や水不足などの障害を発生させると、ガスタービンの負荷が自動的に減少し、事故の拡大を防ぐために蒸気タービンの入口バルブが閉じられます。適応後、「共同試運転テスト」が行われ、さまざまな労働条件下でシステム操作をシミュレートし、ボイラーおよびその他の機器の調整された安定した動作を確保します。

H/JクラスHRSGボイラーの煙道ガス温度変動のための応答測定と安全仕様

H/JクラスHRSGボイラーの煙道ガス温度は、ガスタービンの負荷と燃料組成により、変動する傾向があります。過度に高くまたは低い煙道ガス温度は、機器の安全性と効率に影響を及ぼし、ターゲットを絞った対応測定を必要とします。煙道ガス温度が過度に高い場合（設計温度を50を超える°を超える）、ガスタービンの負荷をすぐに減らし、バイパス煙道を開いて高温煙道ガスの一部を迂回させる必要があります。