 ▲ 典型案例介绍：比利时 Electrabel（Herdersbrug）燃机电厂
（2×150MW，西门子V94.2型）
在2003年，位于比利时 Herdersbrug 的 Electrabel 燃机电厂进行了改造，安装了荷兰施托克公司的 SwirlFlash 系统，通过热水闪蒸喷雾方式对燃机进气进行冷却，所安装设备包括：高压泵和换热装置、管路、喷水管件、控制装置等。通过高压泵将水加压至130 bar后，采用低压蒸汽加热除盐水至180℃。然后加压热水供给大量的喷水管组件，使之实现2%的过喷雾冷却。这套装置于2003年调试并运行。该电厂为联合循环电站，用于基本负荷及调峰。
（一）SwirlFlash® 热水闪蒸喷雾技术的原理和描述：
荷兰施托克公司采用热水闪蒸喷雾方式来冷却燃机进气的 SwirlFlash® 技术，能够大幅提高燃机出力和降低 NOx 排放，同时将压气机叶片受冲蚀的风险降至最小。
SwirlFlash® 热水闪蒸喷雾技术是将极小的雾滴喷进燃机的进气之中（全部雾滴直径小于5微米）。这个概念包括：产生极其细小的雾滴以及雾滴在高压高温下进行闪蒸。由于极小的雾滴直径和质量，雾滴对压气机叶片的冲蚀将会降至最低的水平。也是由于雾滴的直径如此之小，因此在进入压气机的压缩过程之中，雾滴将在几毫秒之内瞬间蒸发，这一点特别不同于传统的冷水喷雾技术。传统的冷水喷射/喷雾技术，通常情况下的水滴平均直径在25微米左右（最大达到50微米），导致了水滴质量的增加（质量是热水喷雾雾滴的500～1000倍），从而对压气机的运行等方面造成了不利的影响。
施托克的 SwirlFlash® 系统能够运行在环境温度低至5℃和相对湿度较高的环境条件下（直到100%）。
相比于传统的冷水喷雾进气冷却技术，施托克的 SwirlFlash® 技术的优势在于：
- SwirlFlash® 技术能够在相同的环境条件下喷入更多的水，从而导致较高的出力增加，并相对独立于相对湿度。
- SwirlFlash® 技术产生的雾滴直径全部 <5微米，比传统冷水喷雾雾滴的重量轻500～1000倍。极细小的高温雾滴，防止了压气机叶片的冲蚀，减少了雾滴蒸发时间。
- 由于过喷雾的雾滴在压缩过程中同时蒸发，这导致了压缩机性能的改善（准等温过程）。
- 由于 SwirlFlash® 系统对环境温度的运行限制是在5℃，因此大量增加了 SwirlFlash® 系统的可运行时间，相应地增加了更多的出力。
- 相对较低的投资，使投资回收期较短。
- 使用 SwirlFlash® 技术后的总体结果是：出力显著增加(8～15%) 和NOx排放的显著减少 (20%-45%)。
（二）系统安装描述： SwirlFlash®系统包括四部分： 1、加压系统；2、换热系统；3、水喷射系统；4、控制系统。
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1、加压系统：
泵系统将水加压至 130~150 bar，水质要求是锅炉除盐水，PH值 >9，如能 >9.5更好。所使用的泵系统应是高压泵，适于 xx 千克/秒的水流量 (相当于进气质量流量的2% 左右)。 这种已被证明了的设计适合于低流量、高压力的应用，能够将水加压至130~150
bar。泵系统安装在一个底架上，并装有一个 xx V 的交流马达，防护等级IP55，马达转速由箱式频率控制器来控制。装置放置在靠近燃机附近，所占的空间很小。
2、换热系统：
换热器的介质是从余热锅炉来的蒸汽，对于E系列燃机，每小时只需要几吨的蒸汽。换热器的型式根据当地的条件来确定是低压型式（当和泵吸入口相连接时）还是高压型式（当和泵的压力侧相连接时）。蒸汽加热除盐水至180～200℃。
图1：加压和换热装置
3、水喷射系统：
在比利时的 Electrabel 项目中，水喷射系统共安装了15根喷水管组件，每个喷水管组件上上安装45个喷嘴（总共安装680个喷嘴）、一个支撑法兰/封头、一个高压细滤器（以防止喷水管结垢）和一个可手动调节的截止阀。喷射系统的流量大约11千克/秒除盐水（2%的进气质量流量）。喷嘴是为了满足在这种工况条件下（130 Bar, 180℃）的连续运行，而专门设计和制造的。
喷水管组件安装在特殊设计的法兰和支撑上，并焊接在进气通道内（位于过滤器后，靠近压气机进口），以确保在喷水管件需要更换时，很容易地进行。
图2：喷雾装置组件：
（从左至右包括阀门、过滤器、支撑法兰、进水管和喷嘴，所有组件均由不锈钢制造）
图3：安装在进气道内喷水管件的供给系统
（图3显示了供水系统与安装在进气风道内的喷水管组件之间的灵活连接。）
4、控制系统
SwirlFlash 系统能够使用当地的PLC进行控制。PLC需要从DCS接入一个信号，以能够启动 SwirlFlash 系统。如下的控制被要求：
(1) 喷水温度控制：数字式水温控制仪控制蒸汽流过换热器，通过温度传感器来测量出水温度。
(2) 喷水流量测量：流量由安装在泵系统的频率控制仪来控制。
一旦 SwirlFlash 系统出现故障，或者DCS无法输出信号，高压泵将关闭。
（三）供货范围：
SwirlFlash 系统供货范围不包括以下各项：
- 对控制柜的电力供应；
- 所有接线：从/到控制柜、传感器、电动阀执行机构、透平辅助系统等；
- 泵系统的启动命令、停止命令、透平跳机信号；
- 对透平辅助系统进行的必要的额外编程；
- 燃机进气道的排水；
（四）Eletrabel 电厂 SwirlFlash 系统运行结果：
- 在全年平均温度15℃，平均相对湿度60%的情况下：出力增加9%；
- 压气机叶片未受影响；
- 联合循环热效率以及热耗率和改造前相同。
- 2005年准备为第二台V94.2燃机加装施托克的进气冷却装置。
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