燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠介紹

第一章：燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電簡介

第一節(jié)天然氣是綠色能源天然氣的主要成分是甲烷（CH4），其分子由一個碳原子（C）與四個氫原子（H）組成。天然氣無色、無味、無腐蝕性，天然氣燃燒生成水（H2O）與二氧化碳（CO2），不產(chǎn)生灰、渣、二氧化硫等有害物質(zhì)，天然氣是世界公認的清潔能源。LNG就是液化天然氣，液化后的天然氣體積是氣體形態(tài)的六百份之一，方便大量儲存和遠距離運輸。采用LNG為原料，采用“燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)”技術(shù)來發(fā)電的電廠稱為燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠。采用天然氣發(fā)電可大大減少對環(huán)境的污染，采用“燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)”技術(shù)發(fā)電，發(fā)電效率高達57%，燃煤電廠為40%左右，發(fā)同樣的電能CO2排放量僅為燃煤電廠的40%左右。當前第1頁\共有98頁\編于星期一\7點第二節(jié)液化天然氣（LNG）燃機發(fā)電廠與燃煤發(fā)電廠性能比較示意圖當前第2頁\共有98頁\編于星期一\7點第三節(jié)燃氣輪機發(fā)展史中國在公元十二世紀的南宋高宗年間就已有走馬燈的記載，它是渦輪機(透平)的雛形。15世紀末，意大利人列奧納多·達芬奇設(shè)計出煙氣轉(zhuǎn)動裝置，其原理與走馬燈相同。至17世紀中葉，透平原理在歐洲得到了較多應(yīng)用。1791年，英國人巴伯首次描述了燃氣輪機的工作過程。1920年，德國人霍爾茨瓦特制成第一臺實用的燃氣輪機，其效率為13％、功率為370千瓦，按等容加熱循環(huán)工作，但因等容加熱循環(huán)以斷續(xù)爆燃的方式加熱，存在許多重大缺點而被人們放棄。

當前第3頁\共有98頁\編于星期一\7點燃氣輪機發(fā)展史隨著空氣動力學(xué)的發(fā)展，人們掌握了壓氣機葉片中氣體擴壓流動的特點，解決了設(shè)計高效率軸流式壓氣機的問題，因而在30年代中期出現(xiàn)了效率達85％的軸流式壓氣機。與此同時，透平效率也有了提高。在高溫材料方面，出現(xiàn)了能承受600℃以上高溫的鉻鎳合金鋼等耐熱鋼，因而能采用較高的燃氣初溫，于是等壓加熱循環(huán)的燃氣輪機終于得到成功的應(yīng)用。

1939年，在瑞士制成了四兆瓦發(fā)電用燃氣輪機，效率達18%。同年，在德國制造的噴氣式飛機試飛成功，從此燃氣輪機進入了實用階段，并開始迅速發(fā)展。

當前第4頁\共有98頁\編于星期一\7點燃氣輪機發(fā)展史隨著高溫材料的不斷進展，以及透平采用冷卻葉片并不斷提高冷卻效果，燃氣初溫逐步提高，使燃氣輪機效率不斷提高，單機功率也不斷增大。在70年代中期出現(xiàn)了數(shù)種100兆瓦級的燃氣輪機，最高能達到130兆瓦。

1968-1995年世界范圍內(nèi)供銷售發(fā)電用燃氣輪機13373臺，總?cè)萘窟_377517MW，美國早在1987年燃氣輪機發(fā)電裝置總量就已超過了汽輪機生產(chǎn)總量。當前第5頁\共有98頁\編于星期一\7點我國燃氣輪機及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電業(yè)的發(fā)展我國燃氣輪機制造業(yè)始于20世紀50年代末期（引進機組）；60年代，我國燃氣輪機發(fā)電站的建設(shè)及其設(shè)備的制造生產(chǎn)已初具規(guī)模。70年代自行設(shè)計了3MW、6MW發(fā)電用燃氣輪機80年代后期，南京汽輪電機廠與美國GE公司合作生產(chǎn)36MW的MS6001B燃氣輪機，但處于國外80年代水平，且產(chǎn)量遠不能滿足國內(nèi)市場需要近50年來，我國在燃氣輪機的研究、設(shè)計、制造方面取得了較大成績，積累了許多經(jīng)驗，不過與國外先進水平的差距明顯，至今不具備設(shè)計制造大型高性能燃機輪機的能力截至2013年初，全國燃氣發(fā)電企業(yè)共有150余家，燃氣發(fā)電機組600多臺（套），總裝機容量4027.8萬千瓦，約占全國發(fā)電機組總裝機容量的3.52%。當前第6頁\共有98頁\編于星期一\7點第二章：燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的流程

下圖是燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備與生產(chǎn)流程圖，顯示了天然氣發(fā)電的主要流程

當前第7頁\共有98頁\編于星期一\7點

在經(jīng)過加熱后的天然氣進入燃氣輪機的燃燒室，與壓氣機壓入的高壓空氣混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣流推動燃氣輪機旋轉(zhuǎn)做功。從燃氣輪機排出的氣體溫度高達攝氏600度，仍然具備很高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。當前第8頁\共有98頁\編于星期一\7點第三章、燃氣輪機工作原理及工作過程1、燃氣輪機的工作原理燃氣輪機的原理與中國的走馬燈相同，據(jù)傳走馬燈在唐宋時期甚是流行。走馬燈的上方有一個葉輪，就像風車一樣，當燈點燃時，燈內(nèi)空氣被加熱，熱氣流上升推動燈上面的葉輪旋轉(zhuǎn)，帶動下面的小馬一同旋轉(zhuǎn)。燃氣輪機是靠燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體推動燃氣葉輪旋轉(zhuǎn)

如下圖：當前第9頁\共有98頁\編于星期一\7點

燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動力機械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動機。燃氣輪機的基本原理與蒸汽輪機很相似，不同處在于工質(zhì)不是蒸汽而是燃料燃燒后的煙氣。燃氣輪機屬于內(nèi)燃機，所以也叫內(nèi)燃氣輪機。燃氣輪機是利用氣體作為工質(zhì)在燃燒室里燃燒，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的內(nèi)能。在噴嘴里，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的動能，燃氣高速噴出，沖擊葉輪轉(zhuǎn)動當前第10頁\共有98頁\編于星期一\7點2、燃氣輪機的工作過程壓氣機(即壓縮機)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮。壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣透平中膨脹作功，推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn)加熱后的高溫燃氣的作功能力顯著提高，因而燃氣透平在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用啟動設(shè)備，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。

當前第11頁\共有98頁\編于星期一\7點3、燃氣輪機工作過程的分類燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環(huán)；此外，還有回熱循環(huán)和復(fù)雜循環(huán)。燃氣輪機的工質(zhì)來自大氣，最后又排至大氣，是開式循環(huán)；此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。例如：燃氣—蒸汽混合循環(huán)電廠。燃氣輪機與其他熱機相結(jié)合的稱為復(fù)合循環(huán)裝置。

當前第12頁\共有98頁\編于星期一\7點4、影響效率的主要因素燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，并相應(yīng)提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。當前第13頁\共有98頁\編于星期一\7點

下面是一臺燃氣輪機模型，通過它來了解燃氣輪機的工作過程。

模型的前端是空氣進入口；環(huán)繞燃氣輪機安裝的是燃燒室；在燃燒室端面有天燃氣的入口；燃氣輪機的后面是燃燒后的高溫氣體排出口。

當前第14頁\共有98頁\編于星期一\7點把燃氣輪機剖去1/4，可以看到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。

燃氣輪機由三大部分組成，左邊部分是壓氣機，有進氣口，內(nèi)部一排排葉片是壓氣機葉片；中間部分是燃燒器段，圍繞一圈的是燃燒室；

右邊部分是燃機透平，其中有透平葉片，右側(cè)是燃氣排出口。

當前第15頁\共有98頁\編于星期一\7點第四章、燃氣輪機的設(shè)備結(jié)構(gòu)

燃氣輪機構(gòu)造有三大部分：空氣壓縮機，燃燒室，燃氣透平系統(tǒng)。1、空氣壓縮機。壓氣機負責從周圍大氣中吸入空氣，增壓后供給燃燒室。為了生成高壓空氣，壓氣機裝有多級葉輪，若干葉輪固定在壓氣機的轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成壓氣機轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子上的葉片稱為動葉。如下圖所示：

當前第16頁\共有98頁\編于星期一\7點在每兩級動葉之間有一組靜止的葉片（簡稱靜葉），一組動葉與后面相鄰的靜葉，稱為壓氣機的一個級。多數(shù)燃氣輪機的壓氣機有十幾級，高速旋轉(zhuǎn)的動葉把空氣從進氣口吸入壓氣機，經(jīng)過一級又一級的壓縮，變成高壓空氣。由于壓氣機內(nèi)氣體流動方向與旋轉(zhuǎn)軸平行，稱為軸流式壓氣機。如下圖所示

。燃氣輪機啟動時，先把發(fā)電機當作電動機帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)，把空氣壓入燃燒區(qū)。燃機點火后，則逐漸轉(zhuǎn)變至由透平帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)壓氣

當前第17頁\共有98頁\編于星期一\7點壓氣機有軸流式和離心式兩種，軸流式壓氣機效率較高，適用于大流量的場合。在小流量時，軸流式壓氣機因后面幾級葉片很短，效率低于離心式。功率為數(shù)兆瓦的燃氣輪機中，有些壓氣機采用軸流式加一個離心式作末級，因而在達到較高效率的同時又縮短了軸向長度。當前第18頁\共有98頁\編于星期一\7點2、燃燒室燃氣輪機一般有十幾個燃燒室，安裝在燃機外圍。如下圖所示：

當前第19頁\共有98頁\編于星期一\7點下面是一個燃燒室的剖面模型。燃燒室由外殼與火焰筒組成，在外殼端部有天然氣入口，在火焰筒尾部聯(lián)接過渡段，在燃燒室內(nèi)裝有燃料噴嘴。

A當前第20頁\共有98頁\編于星期一\7點天然氣通過燃燒室端部燃氣入口進入燃燒室，噴入的天然氣與壓氣機壓入的空氣在燃燒室火焰筒里混合燃燒。燃燒使氣體體積劇烈膨脹，生成高溫高壓燃氣從燃燒室過渡段噴出，進入透平做功。

當前第21頁\共有98頁\編于星期一\7點3、透平系統(tǒng)燃氣透平也稱為燃氣輪，從燃燒室噴出的高壓燃氣推動透平葉輪旋轉(zhuǎn)，把燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為透平的機械能燃氣推動旋轉(zhuǎn)的葉輪上的葉片稱為動葉，在每級動葉的前方還安裝一組靜止的葉片（靜葉），靜葉起著噴嘴的作用，使氣流以最佳方向噴向動葉。一組靜葉加一組動葉為透平的一級。為了充分利用燃氣的熱能，透平一般為3級或4級。如下圖所示：當前第22頁\共有98頁\編于星期一\7點當前第23頁\共有98頁\編于星期一\7點透平葉輪安裝在透平轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成透平轉(zhuǎn)子。（如下圖所示）壓氣機轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子是安裝在同一根轉(zhuǎn)軸上，稱為燃氣輪機轉(zhuǎn)子，透平旋轉(zhuǎn)時也就帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)工作。透平轉(zhuǎn)子帶動發(fā)電機發(fā)電，額定轉(zhuǎn)速是每分鐘3000轉(zhuǎn)。

當前第24頁\共有98頁\編于星期一\7點下面是一個燃氣輪機整體剖面圖當前第25頁\共有98頁\編于星期一\7點燃燒室和透平不僅工作溫度高，而且還承受燃氣輪機在起動和停機時，因溫度劇烈變化引起的熱沖擊，工作條件惡劣，故它們是決定燃氣輪機壽命的關(guān)鍵部件。為確保有足夠的壽命，這兩大部件中工作條件最差的零件如火焰筒和葉片等，須用鎳基和鈷基合金等高溫材料制造，同時還須用空氣冷卻來降低工作溫度。

對于一臺燃氣輪機來說，除了主要部件外還必須有完善的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，此外還需要配備良好的附屬系統(tǒng)和設(shè)備，包括：起動裝置、燃料系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、空氣濾清器、進氣和排氣消聲器等。

當前第26頁\共有98頁\編于星期一\7點第五章：余熱鍋爐的基本原理余熱鍋爐包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道排成的管簇，由上聯(lián)箱、下聯(lián)箱連成一體；上聯(lián)箱通過汽水引入管連通汽包，汽包再通過下降管連到下聯(lián)箱；上升管管簇、汽包、下降管構(gòu)成了一個環(huán)路。上升管管簇在爐膛內(nèi)，汽包與下降管在爐體外面。把水注入汽包，水便灌滿上升管管簇與下降管，把水位控制在靠近汽包中部的位置。當高溫燃氣通過管簇外部時，管簇內(nèi)的水被加熱成汽水混合物。由于下降管中的水未受到加熱，管簇內(nèi)的汽水混合物密度比下降管中的水小，在下聯(lián)箱形成壓力差，推動上升管內(nèi)的汽水混合物進入汽包，下降管中的水進入上升管，形成自然循環(huán)。如下圖所示當前第27頁\共有98頁\編于星期一\7點

余熱鍋爐基本原理圖當前第28頁\共有98頁\編于星期一\7點

上圖是汽包（也稱鍋筒）結(jié)構(gòu)示意圖,汽包是水受熱、蒸發(fā)、過熱的重要樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)。上升管內(nèi)的汽水混合物進入汽包后，通過汽水分離器分離成飽和蒸汽與水，飽和蒸汽通過汽包上方蒸汽出口輸出；分離出的水與給水管注入的水再進入下降管。（給水—汽包—下降管—蒸發(fā)器—上升管—汽包—經(jīng)分離--蒸汽去過熱器

--水經(jīng)下降管繼續(xù)循環(huán)）當前第29頁\共有98頁\編于星期一\7點用來產(chǎn)生飽和蒸汽的上升管管簇稱為蒸發(fā)器，電廠鍋爐還有省煤器與過熱器，它們都由管簇組成。進汽包的水先在省煤器加熱，再通過汽包、下降管進入蒸發(fā)器，可以提高蒸發(fā)器的效率與鍋爐的效率。蒸發(fā)器生成的飽和蒸汽經(jīng)汽包輸出，再進入過熱器加熱成過熱蒸汽，用過熱蒸汽推動蒸汽輪機運轉(zhuǎn)能保證系統(tǒng)的高效與安全。當前第30頁\共有98頁\編于星期一\7點第一節(jié)、余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)

從燃氣輪機排出的氣體溫度高達攝氏600度，仍然具備很高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電，可使發(fā)電容量與聯(lián)合循環(huán)機組的熱效率相對增高50%左右。這個靠燃氣輪機排出氣體的余熱來產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為余熱鍋爐。余熱鍋爐主要有進口煙道、爐體、汽包、煙囪組成。在爐體內(nèi)有密集的管道，給水泵將要加熱的水壓進這些管道，燃氣輪機排出的高溫氣體將管道內(nèi)的水加熱成高壓蒸汽。大型余熱鍋爐有低壓、中壓、高壓三部分，可同時產(chǎn)生低壓過熱蒸汽、中壓過熱蒸汽、高壓過熱蒸汽，分別驅(qū)動低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機，一起帶動發(fā)電機發(fā)電，可大大增加燃氣輪機發(fā)電廠的發(fā)電量。大型余熱鍋爐與燃煤電廠鍋爐原理與組成基本相同，主要少了燃料運輸粉碎與燃燒系統(tǒng)。當前第31頁\共有98頁\編于星期一\7點余熱鍋爐的外觀結(jié)構(gòu)圖。

當前第32頁\共有98頁\編于星期一\7點余熱鍋爐本體采用模塊化結(jié)構(gòu)，以方便運輸、安裝。模塊由管簇組成,是幾十根管子組成的蛇形管組件,模塊兩端有上聯(lián)箱與下聯(lián)箱，是鍋爐的受熱部件，水在模塊內(nèi)被外部的高溫氣體加熱。

當前第33頁\共有98頁\編于星期一\7點為了更好的傳遞熱量，在管道外表焊上鰭(qi)片（也稱肋（lei）片）來增大管道的傳熱面積，下圖展示的是一小段焊有鰭片的管道。

當前第34頁\共有98頁\編于星期一\7點打開鍋爐的側(cè)壁，可看到內(nèi)部裝有多個模塊，實際鍋爐有近20個模塊，其中多數(shù)是蒸發(fā)器、省煤器、過熱器三類模塊，除此還有再熱器模塊。當前第35頁\共有98頁\編于星期一\7點第二節(jié)、余熱鍋爐汽水流程

大型燃機電廠采用三壓再熱循環(huán)余熱鍋爐，汽水系統(tǒng)主要由低壓、中壓、高壓三部分組成，可同時產(chǎn)生低壓過熱蒸汽、中壓過熱蒸汽、高壓過熱蒸汽，分別驅(qū)動低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機，可最充分的把燃氣的熱能轉(zhuǎn)換成機械功。

低壓部分由低壓省煤器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、低壓過熱器組成。從凝結(jié)水泵來的冷水，通過低壓省煤器預(yù)熱后輸入低壓汽包，汽包下面連接著蒸發(fā)器，水在低壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到低壓汽包。飽和蒸汽從低壓汽包輸出再通過低壓過熱器加熱，產(chǎn)生低壓過熱蒸汽，用來驅(qū)動低壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。當前第36頁\共有98頁\編于星期一\7點大型余熱鍋爐汽水流程圖當前第37頁\共有98頁\編于星期一\7點中壓部分由中壓省煤器、中壓汽包、中壓蒸發(fā)器、中壓過熱器、再熱器組成。通過低壓汽包出來的水由中壓給水泵注入中壓省煤器繼續(xù)加熱，然后進入中壓汽包，在中壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到中壓汽包。從中壓汽包輸出的飽和蒸汽通過中壓過熱器加熱，然后再與高壓汽輪機排出來的蒸汽混合，一同經(jīng)過再熱器加熱，產(chǎn)生中壓再熱蒸汽，用來驅(qū)動中壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。高壓部分由高壓省煤器、高壓汽包、高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器組成。通過低壓汽包出來的水由高壓給水泵注入高壓省煤器加熱，然后進入高壓汽包，在高壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到高壓汽包。從高壓汽包輸出的飽和蒸汽通過高壓過熱器加熱，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽，用來驅(qū)動高壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。當前第38頁\共有98頁\編于星期一\7點第六章：燃氣電站系統(tǒng)布置

燃氣輪機、蒸汽輪機、發(fā)電機、余熱鍋爐四種主要設(shè)備組成了燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，實際上這四種設(shè)備的組合布置有多種方式，但主要的分類方式是按軸系布置來分，一種是多軸布置方案，一種是單軸布置方案。

第一節(jié)、多軸布置

所謂多軸即燃氣輪機帶動一臺發(fā)電機，蒸汽輪機帶動一臺發(fā)電機，各自一個軸系。在電廠建設(shè)時，只要燃氣輪機機組安裝完畢即可發(fā)電（不必等到鍋爐與蒸汽輪機安裝完畢）；蒸汽輪機檢修時燃氣輪機仍可發(fā)電。系統(tǒng)啟動快，燃氣輪機可先啟動發(fā)電（不必等到鍋爐里的水加熱成蒸汽）。在我國20萬千瓦以下的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組多數(shù)采用多軸布置。

當前第39頁\共有98頁\編于星期一\7點

下面是一套多軸布置系統(tǒng)流程示意圖當前第40頁\共有98頁\編于星期一\7點

第二節(jié)：單軸布置

單軸布置系統(tǒng)為燃氣輪機、蒸汽輪機、發(fā)電機串聯(lián)在一根軸上，共用一臺發(fā)電機發(fā)電。由于一套單軸系統(tǒng)只有一臺發(fā)電機與相關(guān)電氣設(shè)備，可節(jié)省設(shè)備費用，減少廠房面積，系統(tǒng)調(diào)控相對簡單。目前30萬千瓦以上的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組多數(shù)采用單軸布置。當前第41頁\共有98頁\編于星期一\7點單軸布置系統(tǒng)流程示意圖

一當前第42頁\共有98頁\編于星期一\7點單軸布置系統(tǒng)流程示意圖

二當前第43頁\共有98頁\編于星期一\7點第七章：廠房布置

下面是典型的單軸布置燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組示意圖。燃氣輪機、高中壓蒸汽輪機、低壓蒸汽輪機、發(fā)電機的安裝位置，它們是安裝在同一軸線上，同軸運轉(zhuǎn)。

當前第44頁\共有98頁\編于星期一\7點燃氣輪機工作需要空氣參與燃燒，剖開燃氣輪機下方平臺，可看到空氣進入燃氣輪機的通道。為了防止空氣中的塵埃侵蝕葉片，從入口進入的空氣，要通過過濾器把塵埃濾掉，才能進入燃氣輪機。也有一些電廠把空氣入口與過濾器安裝在燃氣輪機上方或側(cè)面。

當前第45頁\共有98頁\編于星期一\7點為了防護與吸收噪音，在燃氣輪機與高中壓蒸汽輪機外還要罩上外殼。燃氣輪機、蒸汽輪機、發(fā)電機安裝在廠房平臺，鍋爐則安裝在廠房外部。

當前第46頁\共有98頁\編于星期一\7點多臺機組可并排布置，安裝在同一個廠房內(nèi)，下圖是三個機組的電廠布置圖

當前第47頁\共有98頁\編于星期一\7點下圖是一副詳細的單軸系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。

當前第48頁\共有98頁\編于星期一\7點第八章燃機發(fā)電存在主要問題

1燃氣發(fā)電核心技術(shù)未完全掌握，制約燃氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展2燃氣發(fā)電設(shè)備設(shè)計制造質(zhì)量存在問題，影響機組運行可靠性3機組性能不能完全適應(yīng)運行要求和環(huán)境條件，影響設(shè)備壽命。4燃氣發(fā)電并網(wǎng)運行存在薄弱環(huán)節(jié)，影響安全生產(chǎn)5燃氣發(fā)電無序發(fā)展問題較為突出，天然氣供應(yīng)與發(fā)電不協(xié)調(diào)6相關(guān)配套政策和有關(guān)標準規(guī)范需要進一步完善

當前第49頁\共有98頁\編于星期一\7點第一節(jié)燃氣發(fā)電核心技術(shù)未完全掌握，制約燃氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展

目前，國內(nèi)制造企業(yè)與國外企業(yè)合作中在關(guān)鍵技術(shù)方面存在壁壘，對燃氣發(fā)電核心技術(shù)還不完全掌握，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、燃機設(shè)計制造中燃燒器、透平葉片等熱部件完全依靠進口，發(fā)展存在瓶頸。國內(nèi)制造企業(yè)雖然能夠制造、組裝燃氣發(fā)電機組，但在整機設(shè)計、熱部件材料制造以及冷卻和隔熱涂層等關(guān)鍵技術(shù)方面尚未實現(xiàn)實質(zhì)性突破，燃機燃燒器、透平葉片等熱部件仍完全依靠進口。

當前第50頁\共有98頁\編于星期一\7點2、整機檢修維護依賴原廠商，維修費用昂貴。受設(shè)備設(shè)計制造核心技術(shù)不掌握的制約，國內(nèi)對整機檢修維護核心技術(shù)掌握不深、不透，機組檢修維護、改造升級、部件更換等都依賴原廠商，主要部件發(fā)生故障需返廠檢修，檢修維護費用昂貴。當前第51頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：檢修維護依賴廠家

三菱M701F燃機每次檢修輪換下來的熱通道部件的可用狀態(tài)（是否需要報廢）、檢修等級（重度、輕度）等均須由三菱公司判斷。如需要檢修維護，也只能送三菱授權(quán)的三菱東方燃氣輪機（廣州）有限公司。當前第52頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：檢修維護費用昂貴燃機動葉、靜葉、護環(huán)、燃燒器等主要部件必須送到燃機制造廠的修理廠檢修，費用占總檢修費用的90%。

國內(nèi)燃氣電廠大部分依托制造廠家服務(wù)協(xié)議模式來管理燃機設(shè)備，檢修維護費用居高不下。例如，國內(nèi)F級機組檢修維護費用一般都超過3000萬元/臺.年，某6F級燃氣電廠機組設(shè)備生產(chǎn)廠商CSA（合約式服務(wù)協(xié)議）報價為2臺燃機3.2億元/大修周期。

當前第53頁\共有98頁\編于星期一\7點3、機組運行中燃燒參數(shù)不能自主調(diào)整，運行安全存在隱患。燃燒調(diào)整為原廠商的核心技術(shù)，必須由原廠商進行。燃機發(fā)電企業(yè)沒有掌握整機燃燒調(diào)整的標準和參數(shù)，運行人員不能通過燃燒自動調(diào)整確保機組在燃燒脈動最小和在排放最佳點運行，不利于有效控制安全狀況和開展異常診斷、分析。當前第54頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：燃燒參數(shù)不能自主調(diào)整造成事故

2013年12月4日，上海燃機電廠在設(shè)備供應(yīng)商進行燃機燃燒調(diào)整試驗時，3臺機組先后發(fā)生跳閘，全廠對外停電當前第55頁\共有98頁\編于星期一\7點第二節(jié)燃氣發(fā)電設(shè)備設(shè)計制造質(zhì)量存在問題，影響機組運行可靠性

近年來，國內(nèi)燃氣發(fā)電機組存在設(shè)計制造質(zhì)量問題，壓氣機、燃燒器及熱通道部件、發(fā)電機、燃氣系統(tǒng)等故障多發(fā),尤以F級機組較為突出。當前第56頁\共有98頁\編于星期一\7點1、壓氣機存在質(zhì)量缺陷，運行中發(fā)生葉片斷裂等事故。部分機型壓氣機由其原機型?；O(shè)計而成，缺少必要的試驗校核等后續(xù)工作，不能適應(yīng)頻繁啟停、變工況運行，出現(xiàn)壓氣機葉片斷裂等事故；部分機型壓氣機轉(zhuǎn)子由于拉桿螺栓與輪盤結(jié)合面設(shè)計不合理導(dǎo)致三級輪盤出現(xiàn)裂紋。當前第57頁\共有98頁\編于星期一\7點案例:F級燃氣機組壓氣機故障珠江天然氣發(fā)電有限公司（珠江電廠）2008年6月發(fā)生#2機壓氣機R0葉片斷裂；2013年7月發(fā)生#1機壓氣機S2葉片斷裂。華電戚墅堰電廠2008年9月發(fā)生壓氣機S1、S5級靜葉斷裂，部分其他葉片撞擊損傷、多數(shù)葉片松動；2011年11月發(fā)生壓氣機R0葉片斷裂，IGV導(dǎo)葉損壞嚴重，#1機壓氣機動、靜葉及進口導(dǎo)葉全部損壞，壓氣機缸體嚴重損壞。深圳東部電廠、廣東惠州燃氣發(fā)電公司引進的F級機組出現(xiàn)壓氣機轉(zhuǎn)子三級輪盤裂紋，經(jīng)返廠改造后隱患消除。當前第58頁\共有98頁\編于星期一\7點2、燃燒器及熱通道部件存在質(zhì)量缺陷，實際運行時間縮短。國內(nèi)引進機組存在燃燒器及熱通道部件質(zhì)量缺陷，實際運行時間普遍達不到原廠家設(shè)計值，需提前修理或報廢。當前第59頁\共有98頁\編于星期一\7點案例:燃燒器及熱通道部件質(zhì)量缺陷珠江電廠9F機組2011年#2燃機透平一、二、三級葉片在啟停約700次時發(fā)生大量提前報廢情況，進行了葉片更換處理，其中一級動葉報廢率達85%，達不到啟停900次的設(shè)計值，經(jīng)確認為設(shè)備制造缺陷。東莞中電新能源熱電有限公司9E燃機三級動葉存在制造缺陷，需要更換處理。

當前第60頁\共有98頁\編于星期一\7點3、發(fā)電機存在質(zhì)量缺陷，多次返廠檢修。部分E級燃機發(fā)電機和F級國產(chǎn)化燃機發(fā)電機存在制造、裝配質(zhì)量問題，發(fā)電機返廠檢修頻繁。當前第61頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：E級燃機發(fā)電機典型故障

華電湖北武昌熱電有限公司（機組型號PG9171E）于2010年、2011年發(fā)生燃機發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地和開路故障。當前第62頁\共有98頁\編于星期一\7點第三節(jié)機組性能不能完全適應(yīng)運行要求和環(huán)境條件，影響設(shè)備壽命

我國燃氣發(fā)電機組大部分引進國外技術(shù)，不能完全適應(yīng)國內(nèi)運行方式和運行環(huán)境，設(shè)備維修周期和使用壽命相應(yīng)縮短。當前第63頁\共有98頁\編于星期一\7點1、機組啟停頻繁，縮短設(shè)備檢修周期。燃氣發(fā)電因電網(wǎng)調(diào)峰需要以及部分地區(qū)“照付不議”的供氣合同規(guī)定影響，機組啟停頻繁，熱通道部件普遍存在涂層脫落、裂紋、燒損，使用壽命縮短。

當前第64頁\共有98頁\編于星期一\7點燃機頻繁啟停情況電網(wǎng)調(diào)峰需要啟停。燃氣發(fā)電廠基本采用日啟停運行方式。2013年1-8月，上海13臺燃氣機組共啟停684次；浙江30臺燃氣機組共啟停2884次；福建10臺燃氣機組共啟停1188次。供氣方式影響啟停。部分地區(qū)燃氣發(fā)電企業(yè)由于日分配用氣量少，機組被迫頻繁啟停。如2013年，江蘇供氣量比2012年最好水平下降40%，1-8月份6家燃氣電廠機組啟停次數(shù)同比大幅增加，特別是1-3月份，每家電廠每天只有10-30萬方氣，機組每天只在電網(wǎng)高峰并網(wǎng)運行3-5小時，啟停頻繁。當前第65頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：GE燃氣機組頻繁啟停對壽命的影響

以GE燃氣機組為例，設(shè)計運行24000小時機組需中修。如兩班制運行，每次啟停運行約16小時，啟停900次后機組即進行中修，實際運行僅14400小時，比設(shè)計運行時間減少近10000小時。當前第66頁\共有98頁\編于星期一\7點2、環(huán)境條件惡劣，增加設(shè)備更換頻次。受空氣質(zhì)量及成分的影響，燃氣機組易出現(xiàn)進氣濾芯積灰、積塵、堵塞現(xiàn)象，過濾器更換周期明顯縮短，壓氣機葉片結(jié)垢腐蝕，影響機組出力和效率。

當前第67頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：空氣過濾器更換情況

近年，,北京地區(qū)燃氣電廠使用國產(chǎn)濾芯壽命僅有半年左右，改用進口濾芯使用壽命也只為國外電廠使用壽命的一半。山東金能公司2臺燃機在運行14894小時和9200小時后，透平葉片因鹽腐蝕損毀。

當前第68頁\共有98頁\編于星期一\7點3、部分機組AGC調(diào)節(jié)不能完全滿足調(diào)度規(guī)定要求。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組蒸汽輪機調(diào)節(jié)較燃機工況變化速度存在遲緩，AGC調(diào)節(jié)更依賴燃氣輪機出力調(diào)整，其響應(yīng)速度受到影響，不能完全滿足個別地區(qū)調(diào)度機構(gòu)規(guī)定要求，且機組在負荷大幅度頻繁變化時熱部件壽命也受到影響。

當前第69頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：燃氣聯(lián)合循環(huán)機組調(diào)峰特性

由于燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組變工況時，燃機可按其固有負荷速率提前改變負荷，但汽機受運行方式及余熱鍋爐換熱慣性影響，負荷跟蹤較慢，致使聯(lián)合循環(huán)達不到響應(yīng)要求，待汽機負荷跟蹤到位后，燃機會出現(xiàn)負荷“回調(diào)”現(xiàn)象，機組AGC調(diào)節(jié)達不到個別地區(qū)5%MCR/min的規(guī)定要求。當前第70頁\共有98頁\編于星期一\7點

第四節(jié)燃氣發(fā)電并網(wǎng)運行存在薄弱環(huán)節(jié)，影響安全生產(chǎn)

1、機組在非安全區(qū)域運行，增加停機概率。部分燃氣發(fā)電企業(yè)和調(diào)度機構(gòu)對機組非安全區(qū)域不掌握，運行方式安排不合理，機組運行負荷沒有遠離燃燒模式切換點，極易造成機組強迫停運和燃燒室部件損壞。當前第71頁\共有98頁\編于星期一\7點2、二次系統(tǒng)安全防護管理不完善，存在安全漏洞。部分企業(yè)二次系統(tǒng)安全防護管理工作不到位，存在問題整改不及時、不徹底，安全防護策略不符合規(guī)定，安全防護裝置不符合要求。當前第72頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：二次系統(tǒng)安全防護不符合規(guī)定淮安電廠配置了橫向隔離裝置、縱向加密認證裝置和縱向隔離防火墻，實現(xiàn)了物理層面與公用網(wǎng)絡(luò)安全隔離，做到生產(chǎn)控制大區(qū)專網(wǎng)專用，但存在網(wǎng)絡(luò)拓撲圖分散在各個部門且不標準、主機安全加固策略缺失等問題。當前第73頁\共有98頁\編于星期一\7點3、分布式和非常規(guī)天然氣發(fā)電還需要不斷總結(jié)提高。分布式天然氣發(fā)電以及非常規(guī)天然氣發(fā)電還處于起步示范階段，關(guān)鍵零部件制造、系統(tǒng)集成還不夠成熟，有關(guān)組織設(shè)計、施工安裝、運行維護和安全管理等工作需要不斷總結(jié)、分析。當前第74頁\共有98頁\編于星期一\7點4、燃機專業(yè)技術(shù)力量不足，不能適應(yīng)燃機產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展需要。目前，我國燃氣發(fā)電專業(yè)技術(shù)人才短缺，且流動性大，尤其是掌握燃機運行維護經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)力量儲備不足，專業(yè)技術(shù)力量不滿足燃機快速發(fā)展需要，給電廠安全生產(chǎn)帶來隱患。當前第75頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：專業(yè)技術(shù)力量不足浙江有四個燃氣發(fā)電項目，都是從當?shù)?家燃氣發(fā)電企業(yè)抽調(diào)人員，兩年來已經(jīng)抽調(diào)60多人，導(dǎo)致該企業(yè)整體專業(yè)技術(shù)力量下降較多。江蘇望亭、戚墅堰、吳江和儀征等燃氣電廠參加工作年限不到兩年的員工比例超過50%，實際運行維護經(jīng)驗還存在不足。

當前第76頁\共有98頁\編于星期一\7點5、安全管理基礎(chǔ)不牢固，長效機制尚未有效建立。部分燃氣發(fā)電企業(yè)安全生產(chǎn)工作機制不健全，規(guī)章制度和作業(yè)規(guī)程不完善，安全生產(chǎn)管理不規(guī)范，運行維護水平不高，技術(shù)監(jiān)督管理不到位，隱患排查治理工作不深入。當前第77頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：安全管理不到位國家能源局派出機構(gòu)在核查中發(fā)現(xiàn)，鞍山鋼鐵公司第二發(fā)電廠存在未制定燃氣輪機超速、軸瓦損壞、軸系斷裂、燃氣系統(tǒng)泄露爆炸等事故防范措施，未及時修編運行、檢修規(guī)程，外委單位管理不規(guī)范等問題。當前第78頁\共有98頁\編于星期一\7點第五節(jié)燃氣發(fā)電無序發(fā)展問題較為突出，天然氣供應(yīng)與發(fā)電不協(xié)調(diào)有關(guān)項目審批單位、天然氣供應(yīng)企業(yè)、電力調(diào)度機構(gòu)、燃氣發(fā)電企業(yè)在燃氣機組裝機容量與天然氣供應(yīng)量、發(fā)電用氣量與發(fā)電量、供氣方式與電網(wǎng)調(diào)峰等方面沒有有效銜接，發(fā)電、供氣存在不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。當前第79頁\共有98頁\編于星期一\7點1、部分地區(qū)燃機規(guī)模不斷增加，天然氣供應(yīng)量不足。部分地區(qū)沒有根據(jù)燃氣供應(yīng)能力和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素，統(tǒng)籌考慮燃氣發(fā)電規(guī)模、布局和建設(shè)時序，存在無序發(fā)展、區(qū)域布局不合理、氣源難以支撐等問題，氣電協(xié)調(diào)難度大。

當前第80頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：江蘇省發(fā)電用氣供應(yīng)不足情況

江蘇省處于天然氣供應(yīng)管網(wǎng)末端，統(tǒng)調(diào)燃氣發(fā)電機組天然氣供應(yīng)有限，基本采用“以氣定電”原則。2012年8月份以來，江蘇省燃氣發(fā)電機組總?cè)萘客仍黾?2%，但2013年前8個月全省天然氣供應(yīng)總量同比下降6.7%，發(fā)電用氣供應(yīng)不足。

當前第81頁\共有98頁\編于星期一\7點2、天然氣需求季節(jié)性不平衡，部分時段氣電供需存在矛盾。我國天然氣消費和電力需求季節(jié)性特征明顯，冬季社會用氣量大且處于用電高峰，春秋季發(fā)電供氣有保障而電力負荷相對較低，存在氣電供需矛盾，部分地區(qū)部分時段存在有氣時無電力需求、需要發(fā)電時又缺氣的現(xiàn)象。

當前第82頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：北京冬季供氣緊張、機組限出力情況

2010年和2012年冬季，北京市由于天然氣供應(yīng)趨緊，部分燃氣機組發(fā)電能力受限，影響電力供需平衡，電網(wǎng)兩次啟動藍色預(yù)警。當前第83頁\共有98頁\編于星期一\7點3、天然氣供氣方式不靈活，燃氣發(fā)電機組調(diào)峰能力受限。天然氣供應(yīng)通常按照“照付不議”合同簽訂，沒有考慮發(fā)電調(diào)峰和電力供應(yīng)的需要，將年供氣量平均分配至每日向燃氣發(fā)電企業(yè)供氣，燃氣發(fā)電機組只能按“以氣定電”原則運行，限制了燃氣機組調(diào)峰能力。當前第84頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：天然氣供應(yīng)限制發(fā)電調(diào)峰情況

2013年上半年，浙江省管道天然氣同比增加13.62%，但發(fā)電用氣合計減少3.32%，發(fā)電用天然氣供應(yīng)缺口0.89億立方米，少發(fā)電量4.5億千瓦時。當前第85頁\共有98頁\編于星期一\7點4、部分地區(qū)氣電應(yīng)急機制不完善，安全風險潛在。部分地區(qū)天然氣供應(yīng)企業(yè)與燃氣發(fā)電企業(yè)之間未建立應(yīng)急溝通協(xié)調(diào)機制，應(yīng)急預(yù)案不能相互銜接，如因災(zāi)害、故障、檢修或外力破壞等造成天然氣管道泄漏或閥門關(guān)閉，將出現(xiàn)大量燃機停運，影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定和燃氣發(fā)電機組安全。特別是單一管道供氣地區(qū)，還將影響到城市熱力供應(yīng)和居民供暖。當前第86頁\共有98頁\編于星期一\7點案例：北京突發(fā)事件減供天然氣風險

北京市響應(yīng)國家大氣污染防治行動計劃，市區(qū)范圍內(nèi)燃煤發(fā)電機組將逐步關(guān)停，采用天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電方式來提供熱力、電力，其中取暖、供熱無法通過區(qū)域外送來解決，突發(fā)事件減供天然氣將引起熱力、電力保障危機。當前第87頁\共有98頁\編于星期一\7點第六節(jié)相關(guān)配套政策和有關(guān)標準規(guī)范需要進一步完善

1、天然氣發(fā)電面臨氣價不斷上漲的壓力。管道天然氣和電力均由行政定價，價格政策直接關(guān)系天然氣發(fā)電企業(yè)經(jīng)營狀況。近年來天然氣價格大幅上漲，按當前天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價機制和部分地區(qū)補貼政策標準，企業(yè)經(jīng)