燃气发电机组的设计及其余热利用

随着国家环保节能政策的实施，燃气发电机组冷、热、电分布式能源项目因为其能效高、清洁环保、安全性好、经济效益高等特点而蓬勃发展。在燃气发电机组冷、热、电分布式能源项目中，燃气发电机组是其重要的组成部分。燃气发电机组部分设计好坏关乎着整个项目的成败。

排烟系统设计要点

任何燃气发动机均有其允许的大排气背压。当实际排气背压高于发动机所允许的排气背压时，燃气发动机将出现排烟不畅，排气温度高的现象。严重时将不能满载运行且将出现气门和涡轮增压器损坏的现象。对于燃气发电机组分布式能源项目来说，为了充分利用尾气中的热量，排烟管道上要增加各种换热设备；为了优化燃气发动机排放，排烟系统中还将应用SCR/OXI技术；为了将发动机废气排到相应的地方，将配置排烟弯头，排烟管道和排烟消音器。不同管径、不同数量、不同角度的弯头均将产生一定的阻力。所有这些排烟系统的设备都将增加排烟系统的阻力。排烟系统的设计是燃气系统中复杂的部分，主要体现在以下几个方面：

1、排烟管的热胀冷缩

钢制管道在500?C时长度延伸量约为3%。为了抵消烟管因为热胀冷缩而造成的巨大压力，必须在管道上加装钢膨胀节，否则将严重损坏烟管的固定支架。一般来说，排烟管道每隔6米需安装一个膨胀节，管道在每个膨胀节之后要增加约2.54mm的直径。

2、保温要求高

良好的保温可以让烟气的热量全部排出室外或者全部进入余热利用设备。发动机烟气成分主要是CO?和水蒸汽，发动机排烟管道较长，如果温度下降过快，烟气在没有排出烟卤前就冷却到100?C以下，如此烟气中的水蒸汽将变成液体倒灌回发动机，从而严重损坏发动机气缸。

3、排烟系统的所有设备均将形成一定的阻力

排烟管道，排烟弯头将形成一定的阻力；烟气余热利用设备安装在排烟系统内也将形成一定的阻力；为了使排气背压小于发动机正常运行的要求，我们应设计合适管径的排烟管道以及选择相应阻力的烟气余热利用设备。

根据排气背压计算公式及发动机允许的排气背压，设计排烟管道的管径。排气背压计算公式：

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

S=365/(273+t)

P—排烟系统的背压

L—排烟管道长度

S—烟所在特定温度下的比重

Q—烟气流量

D—排烟管的管径

t—排烟温度