單軸燃氣蒸汽聯合循環(huán)電站特點

1、M701F單軸燃氣-蒸汽聯合循環(huán)電站特點【摘要】：本文以聯合循環(huán)電站為基礎，介紹F級大型單軸燃氣-蒸汽聯合循環(huán)電站的特點，對聯合循環(huán)發(fā)電工程的主設備和輔助設備等動力島設備的技術參數和設計特點作了較全面的介紹?！娟P鍵詞】：單軸，聯合循環(huán)，特點1 概述2003年3月，在國家發(fā)改委組織的第一捆F級大型燃氣-蒸汽聯合循環(huán)電站打捆招標項目（10個電廠，共23臺機組）中，某汽輪機廠和某國外著名燃機廠商組成的聯合體中標了其中4個電廠共10臺機組，其中某電廠共3臺機組。某電廠為廣東液化天然氣接收站和管線項目的配套下游工程，廠址位于深圳市西部南頭半島，離深圳市中心區(qū)約15公里。電廠規(guī)模為6套350MW等級的單軸

2、聯合循環(huán)發(fā)電機組，分兩期建設，一期建設3套。每套機組的配置由一臺燃氣輪機（C）、一臺蒸汽輪機（S）和一臺發(fā)電機（G）組成單軸聯合循環(huán)機組，按燃氣輪機、蒸汽輪機、發(fā)電機的順序排列，如圖1所示。叢發(fā)電機端看，機組轉向為順時針方向。聯合循環(huán)機組的銘牌出力達到400MW左右，效率57。機組運行模式為兩班制運行，使用壽命25年。圖1 單軸機組軸系布置簡圖2 聯合循環(huán)熱力系統(tǒng)聯合循環(huán)機組熱力系統(tǒng)主要由余熱鍋爐、蒸汽輪機、凝汽器和凝結水泵等設備和管道組成。燃氣輪機的排氣進入余熱鍋爐，加熱余熱鍋爐中的水產生蒸汽驅動蒸汽輪機作功，如圖2所示。M701F燃氣輪機的排氣溫度達到600左右，因此選用三壓再熱式余熱鍋爐

3、，即汽輪機除了高壓進汽及低壓補汽外，汽輪機高壓缸排汽與余熱鍋爐中的中壓供汽相混合，再進入余熱鍋爐的再熱器吸熱，以提高汽輪機中壓進汽溫度。低壓汽水系統(tǒng)產生壓力為0.428MPa、溫度為248.7的過熱蒸汽49.6 t/h，供到蒸汽輪機低壓缸中作功；中壓汽水系統(tǒng)產生的蒸汽與蒸汽輪機高壓缸排汽相混合后，經中壓再熱器再熱，產生壓力為3.35MPa、溫度為566的再熱蒸汽306.7 t/h，供到蒸汽輪機中壓缸中作功；高壓汽水系統(tǒng)產生壓力為9.93MPa、溫度為538的主蒸汽276.5 t/h，供到蒸汽輪機高壓缸中作功。由燃氣輪機排入余熱鍋爐的燃氣溫度為600，流量為2240.9 t/h。低壓汽水系統(tǒng)的節(jié)

4、點溫差為5.5，接近點溫差為1；中壓汽水系統(tǒng)的節(jié)點溫差為9.1，接近點溫差為3.3；高壓汽水系統(tǒng)的節(jié)點溫差為9.7，接近點溫差為4.3。圖2 聯合循環(huán)熱力系統(tǒng)簡圖3 聯合循環(huán)機組主設備及主要技術參數3.1 燃氣輪機燃氣輪機是某國外著名燃機廠商研制的F級，干式、低NOx排放的重型燃氣輪機。ISO標準狀態(tài)下性能參數見表1。表1 燃氣輪機在ISO標準狀態(tài)下性能參數型號功率效率T3*T4壓比流量MW%kg/sM701F27038.2140058617651該燃氣輪機壓氣機、燃燒室和透平采用整體式結構，具有水平中分面，在冷端輸出功率。壓氣機為17級，壓氣機進口裝有一級可轉導葉，用以適應機組變工況運行和防

5、止機組啟動、停機期間喘振，在第6、11和14級靜葉后，分別設置防喘振抽氣口和透平冷卻空氣的抽氣口；燃氣透平為4級，采用空氣冷卻，因此可以采用較高的透平進口初溫T3*。燃燒室為環(huán)管型燃燒室，由20個預混式低NOx燃燒器組成，每個預混式低NOx燃燒器由8個預混式主噴嘴和1個位于中心部位的值班噴嘴組成。M701F燃氣輪機本體長約13.75米，寬約5.8米，高約5.5米，總重達370噸。其結構如圖3所示。在性能保證條件下75%100%負荷時，NOx排放量25ppm。進氣室壓氣機段燃燒室段透平段排氣擴壓段排氣缸氣流方向壓氣機支撐燃機支撐排氣支撐燃氣輪機轉子由位于進氣缸和排氣缸里的兩個徑向可傾瓦支持軸承支

6、撐，在進氣缸里還安裝有推力軸承，保持轉子的軸向位置，這也是整個單軸機組的死點位置。圖3 M701F燃氣輪機結構簡圖3.2 蒸汽輪機蒸汽輪機由某汽輪機廠制造，為單軸、雙缸、雙排汽凝結、再熱式機組。機組額定轉速3000r/mim，額定出力129.4MW，額定進汽壓力高壓為9.93MPa(a)，中壓為3.35MPa(a)，低壓為0.428MPa(a)；額定進汽溫度高壓為538，中壓為566，低壓為248.7；排汽壓力為7.20KPa(a)。汽輪機高中壓合缸，高中壓汽輪機為沖動式，低壓汽輪機為反動雙流式。高壓和中壓分別有8級葉片，低壓為7X2級葉片，末級葉片長30英吋（762mm）。蒸汽輪機結構如圖4

7、所示。汽輪機采用全周進汽，沒有調節(jié)級，運行時調節(jié)閥全開，在60負荷到滿負荷之間為滑壓運行，低于60負荷采用定壓運行。采用滑壓運行能夠使蒸汽輪機可以多發(fā)出一些附加的功率，同時在部分負荷時，能夠使蒸汽輪機的排汽溫度基本上保持不變。為了充分在余熱鍋爐中利用燃氣輪機排氣余熱，汽輪機系統(tǒng)中不設置加熱給水的蒸汽加熱器，因此汽輪機不設置抽汽口。汽輪機配有全套100容量的高壓、中壓、低壓旁路系統(tǒng)，以滿足聯合循環(huán)機組在快速啟動、停機甩負荷或緊急停機情況下系統(tǒng)的要求。圖4 蒸汽輪機結構簡圖3.3 發(fā)電機發(fā)電機采用國外技術。額定功率為409.7MW，額定容量為482MVA，額定電壓20kV，額定功率因數0.85，額

8、定轉速3000r/min，頻率50Hz。該發(fā)電機采用全氫冷冷卻方式，定子繞組采用氫氣間接冷卻，轉子繞組采用氫氣直接冷卻，氫氣壓力為0.4MPa(g)。發(fā)電機作為啟動同步電動機，起動電源從6.3kV廠用電引接，通過靜態(tài)變頻啟動裝置（SFC-Static Frequency Convertor）將燃機加速至自持速度或稍高于自持速度。三臺機組共用2套變頻啟動裝置（SFC）。3.4 余熱鍋爐余熱鍋爐采用美國NE公司技術。余熱鍋爐型式為三壓、再熱、無補燃、臥式、自然循環(huán)鍋爐，不設旁路煙囪。余熱鍋爐總的煙氣側阻力保證值為3.3kPa，保證工況下余熱鍋爐熱效率為86.46，排煙溫度90。余熱鍋爐及其輔助設備

9、為室外布置，煙囪出口高度為80米。余熱鍋爐配備100容量的高-中壓給水泵2臺，1臺運行，1臺備用。余熱鍋爐模塊數目為18個，模塊最大安裝重量為180噸。3.5 聯合循環(huán)機組主要技術參數在性能保證100%負荷工況條件下，聯合循環(huán)機組出力為371.53MW，熱耗為6355kJ/kWh；冬季100%負荷工況條件下，聯合循環(huán)機組出力為401.05MW，熱耗為6302kJ/kWh；夏季100%負荷工況條件下，聯合循環(huán)機組出力為351.21MW，熱耗為6383kJ/kWh；ISO100%負荷工況條件下，聯合循環(huán)機組出力為399.24MW，熱耗為6298kJ/kWh。在自動控制下，聯合循環(huán)機組能夠在30%到

10、100%額定負荷的（無汽機蒸汽旁通工況）工況下穩(wěn)定運行。機組的最小穩(wěn)定負荷30%，在高于該最小穩(wěn)定負荷（蒸汽旁路閥關閉）時，汽機可以穩(wěn)定運行。聯合循環(huán)機組的啟動時間見表2。機組在100額定負荷運行的耗天然氣量約為47.9t/h。表2 聯合循環(huán)機組啟動時間啟動類型時間（分鐘）冷態(tài)啟動（停機超過72小時）不超過210溫態(tài)啟動（停機大于10小時但不足72小時）不超過140熱態(tài)啟動（停機大于1小時但不足10小時）不超過80極熱態(tài)啟動（停機少于1小時）不超過804 主要輔助系統(tǒng)和設備在整臺單軸聯合循環(huán)裝置中，除了燃氣輪機、蒸汽輪機、發(fā)電機和余熱鍋爐這4大部件外，還必須配備一系列必要的輔助系統(tǒng)和設備，如潤

11、滑油系統(tǒng)，燃氣系統(tǒng)，控制油系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)，燃機進氣過濾系統(tǒng)，壓氣機葉片清洗系統(tǒng)等等。整個單軸聯合循環(huán)機組共用1套潤滑油系統(tǒng)，配有2臺100容量的電動主油泵，一運一備。系統(tǒng)還配置有蓄能器、冷油器、過濾器、溫控閥和調壓閥等設備。燃氣供應系統(tǒng)由燃氣加熱器、燃氣過濾器（Y型）和一組壓力、流量調節(jié)閥組成，向燃氣輪機燃燒室提供天然氣。為提高燃氣輪機效率，燃燒室入口處天然氣溫度被加熱到200。燃機進氣系統(tǒng)包括進氣過濾器和進氣道。進氣過濾器為兩級板式（非自清式）過濾器，采用兩面進氣方式。濾芯過濾進口空氣中的粉塵顆粒，對于尺寸大于5微米的顆粒，平均過濾效率超過99.5，滿足燃氣輪機的清潔度要求。進氣道采用下進

12、氣方式，由水泥通道組成，在進氣道中安裝有入口消音器組件和導流板等組件。燃氣輪機經過長時間運行以后，由于葉片結垢，壓氣機的效率會逐步下降，葉片清洗系統(tǒng)向壓氣機入口噴射水來清洗壓氣機葉片，分為在線和離線兩種模式。5 主廠房布置特點多套并列的F級“1+1”單軸聯合循環(huán)機組有2種廠房布置模式，第1種為整體廠房結構，即多套單軸機組橫向布置在一個大跨度連通的廠房內；第2種為獨立廠房結構，即每套機組有各自的獨立廠房。深圳某電廠采用連通廠房的結構，一期建設的3臺機組布置在一個整體廠房內，主廠房長度為130m，寬度為62m，機組中心線間距40m，電廠效果圖如圖5所示，主廠房平面圖如圖6所示。一期建設3臺機組的中央集控室布置在廠房的固定端。為了減小行車跨度，將燃機-汽輪機-發(fā)電機廠房分為24.5m的發(fā)電機廠房和37.5m的燃機-汽輪機廠房的連續(xù)雙跨廠房，總跨度為62m，每跨廠房各自采用1臺檢修行車。蒸汽輪機采用向下排汽，機組中心線標高為13.76m，運轉平臺標高為13m，中間層標高為6.5m，主廠房斷面圖如圖7所示。每臺燃氣輪機的進氣過濾裝置布置在主廠房外燃氣輪機排氣擴散段下面，利用燃氣輪機基座下方的空間布置進氣道，即燃機的進氣采用我們通常所說的下進氣方式。圖5 電廠效果圖圖6 主廠房平面簡圖圖7 主廠