隨著國家環保節能政策的實施，燃氣發電機組冷、熱、電分布式能源項目因為其能效高、清潔環保、安全性好、經濟效益高等特點而蓬勃發

隨著國家環保節能政策的實施，燃氣發電機組冷、熱、電分布式能源項目因為其能效高、清潔環保、安全性好、經濟效益高等特點而蓬勃發展。在燃氣發電機組冷、熱、電分布式能源項目中，燃氣發電機組是其重要的組成部分。燃氣發電機組部分設計好壞關乎著整個項目的成敗。上期我們介紹了燃氣發電機組的安裝應用設計要點（點擊閱讀），本期將繼續向大家介紹燃氣發電機組余熱利用設計要點。

本期主講

排煙系統設計要點

冷卻系統設計要點

1排煙系統設計要點

任何燃氣發動機均有其允許的最大排氣背壓。當實際排氣背壓高于發動機所允許的排氣背壓時，燃氣發動機將出現排煙不暢，排氣溫度高的現象。嚴重時將不能滿載運行且將出現氣門和渦輪增壓器損壞的現象。

對于燃氣發電機組分布式能源項目來說，為了充分利用尾氣中的熱量，排煙管道上要增加各種換熱設備；為了優化燃氣發動機排放，排煙系統中還將應用SCR/OXI技術；為了將發動機廢氣排到相應的地方，將配置排煙彎頭，排煙管道和排煙消音器。不同管徑、不同數量、不同角度的彎頭均將產生一定的阻力。所有這些排煙系統的設備都將增加排煙系統的阻力。排煙系統的設計是燃氣系統中最復雜的部分，主要體現在以下幾個方面：

1排煙管的熱脹冷縮：鋼制管道在500?C時長度延伸量約為3%。為了抵消煙管因為熱脹冷縮而造成的巨大壓力，必須在管道上加裝鋼膨脹節，否則將嚴重損壞煙管的固定支架。一般來說，排煙管道每隔6米需安裝一個膨脹節，管道在每個膨脹節之后要增加約2.54mm的直徑。

2保溫要求高：良好的保溫可以讓煙氣的熱量全部排出室外或者全部進入余熱利用設備。發動機煙氣成分主要是CO2和水蒸汽，發動機排煙管道較長，如果溫度下降過快，煙氣在沒有排出煙鹵前就冷卻到100?C以下，如此煙氣中的水蒸汽將變成液體倒灌回發動機，從而嚴重損壞發動機氣缸。

3排煙系統的所有設備均將形成一定的阻力：排煙管道，排煙彎頭將形成一定的阻力；煙氣余熱利用設備安裝在排煙系統內也將形成一定的阻力；為了使排氣背壓小于發動機正常運行的要求，我們應設計合適管徑的排煙管道以及選擇相應阻力的煙氣余熱利用設備。

根據排氣背壓計算公式及發動機允許的排氣背壓，設計排煙管道的管徑。排氣背壓計算公式：

P = ( L * S * Q2) /( 5184 * D2)

S = 365 /(273 + t)

P—排煙系統的背壓

L—排煙管道長度

S—煙所在特定溫度下的比重

Q—煙氣流量

D—排煙管的管徑

t—排煙溫度

在煙氣余熱利用設備的選型和設計上，需要進行以下考慮：

1）煙氣余熱利用設備的阻力應滿足發動機背壓的要求。如設備的阻力超過發動機背壓的最高限制時，必須在阻力最大的管路末端加裝引風機，用以減小管路的背壓。同時在選擇引風機時必須考慮其安裝位置的煙氣溫度。

2）在任何一種工作狀態或故障狀態都要確保煙氣管路的暢通。在管路上最好不要加裝任何安全閥門。如果必須安裝，則需要在閥門前段安裝旁通管道。3）排煙管道安裝設備安全問題：在排煙管道彎頭端，方形管端1米處加裝泄爆閥。因為發動機排煙系統內經常會有未能完全燃燒的CH4氣體，當遇到火星時會在局部形成爆炸。為了避免較嚴重的煙管中CH4氣體爆炸情況，在煙管中加裝泄爆閥，以避免損壞管道和用熱設備。

4）高溫煙氣中NOX和COX處理及應用

高溫煙氣中含有大量熱量，是余熱利用的重要熱量來源。 另一方面在運用了稀薄燃燒技術并采用SCR/OXI技術時，燃氣發動機尾氣中的NOX含量將降到100mg/m3以下，基本對大氣沒有污染。因此可利用尾氣中大量CO2氣體，將其作為溫室氣體的重要來源。

2冷卻系統設計要點

大功率燃氣發動機冷卻系統由兩部分組成：一部分為高溫系統，包括缸套水冷卻系統和潤滑油冷卻系統；另一部分是低溫系統，即中冷水冷卻系統。這兩部分不是同一回路，工作溫度也各不相同，需要分別設計不同冷卻系統。

1高溫冷卻系統

這是分布式能源項目系統中余熱利用的重要部分。通常情況下，使用熱交換設備將高溫回路中的熱量交換出來，再與煙氣換熱器中交換出來的熱水回路進行并聯，經過補熱或直接送入吸收式冷水機組之中予以利用。為了更好地余熱利用，建議選擇110?C溫度冷卻系統。

2低溫冷卻系統

溫度越低，熱回收就越困難。燃氣發動機低溫冷卻系統即中冷水系統的溫度越低。發動機效率越高，排放也越好，功率也越大。為了最大限度地利用燃氣發電機組電能，我們通常選擇盡可能低的中冷水溫度。對于分布式能源項目中的中冷水系統，也一般不作為余熱利用。

3遠程散熱系統

當分布式能源系統中的余熱回收裝置停止工作時，發動機冷卻系統也將停止工作。為了保證發電機組正常運行，在分布式能源系統中，發電機組還需設計遠程散熱系統。遠程散熱系統可分為冷卻塔散熱系統和遠置散熱水箱系統。可根據項目應用進行選擇。

這里著重討論遠置散熱水箱系統的設計要點：

1

發動機與散熱水箱之間需配置熱交換器主要原因有：

1.1）發動機冷卻系統能夠承受的最大靜壓力約為17KPA，當散熱水箱放置在高于發動機17.6米以上時，散熱水箱相對于發動機的靜壓力將大于17KPA，發動機密封系統不能承受。因此需加裝熱交換器將散熱水箱和發動機循環水隔離，以減小發動機承受的靜壓力。

1.2）發動機自帶泵的揚程不夠。由于系統中散熱水箱通常安裝在離發動機較遠的地方，較長的管路，較多的彎頭將在系統管路中形式較大的阻力，超出了發動機水泵的動力需求。如果為了滿足水泵揚程而加大冷卻水管徑，從而減小阻力，則安裝空間和安裝工程成本將增加。在增加了熱交換器后系統可以根據水管的阻力選擇相應的水泵，性價比更高。

2換熱設備二次回路上循環水泵需要設計一主一備，以及相應檢修閥門。保證系統的可靠性。3散熱水箱上的冷卻風扇采用電動機驅動，其電源引自發電機組輸出電源。這些設備的控制需設計專門的配電控制系統。4為了確保安裝在室外的散熱水箱的冷卻水不結冰，冷卻水必須添加一定比例的防凍液。5遠程散熱水箱的風扇運行時將產生較大的噪聲，應根據環境要求對噪聲作出相應的降噪處理。

本期關于燃氣發電機組余熱利用設計要點已講解完畢，希望能幫助到工作在燃氣發電機組方面的各位同行。不全或不盡之處敬請各位專家同行指正。希望通過技術交流和討論，大家能相互學習，共同進步。