联合循环发电简介

联合循环燃气轮机发电厂简介

联合循环燃气轮机发电厂简介

[摘 要] 以埕岛电厂为例，简要介绍联合循环发电厂几种主要设备及其各自的特点。 [关键词] 联合循环 燃气轮机 余热锅妒 简介

1 引言

联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。

1．燃气轮机

1.1简介

燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）；3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。

燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。

埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000转/分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比为12.3，燃气初温为1124℃，机组为全自动化及遥控，从启动到满载正常时间为约20分钟，机组使用MARKⅤ控制和保护系统.

MS9001E型机组为户外快装机组，因此不需要专用的厂房建筑，而是用多块吸声板构成的长方形箱体，机组即放置在其内，箱体既起隔声作用，又能代替厂房使机组在各种气候条件下都能正常工作，每台机组连同发电机及控制室等均分别放置在长方体状的箱体内，在其周围还有空气进气系统，燃料供应单元和机组的冲洗装置等附属设备，组成整套燃气轮机动力装置。1.2 辅机部分

1.2.1润滑油系统

1.2.1.1概述本系统在机组起动、正常运行及停机过程中，向燃气轮机和发电机的轴承、透平的辅助齿轮箱提供数量充足，温度和压力适当的、清洁的润滑油，从而防止轴承烧毁，轴承的过热造成弯曲而引起震动，润滑油也供给起动变扭器作为液压流体及润滑用。除此之外，一部分润滑油分离出来，经过过滤后用作液压控制油，或用作液压控制装置的液压流体。

1.2.1.2 组成

主要有主润滑油泵,辅助润滑油泵 , 事故油泵., 油雾抽取装置

1.2.2起动系统

1.2.2.1概述

燃气轮机在正常运行时，透平功率的三分之二用来拖动压气机，其余三分之一功率为输出功率。显然，在燃机起动过程中，必须由外部动力来拖动机组的转子，起动之后再把外部动力设备脱开。同时，由于机组转子在静止状况下，惯性和摩擦力很大，为减小外部动力设备的功率，要借助盘车机构的搬动来实现对静止转子的起动。我们把起动燃机用的外部动力设备及其附件系统称为起动系统。起动系统的第二个功能是作为停机后的冷机盘车设备。避免转子因受热和冷却不均匀而产生弯曲变形。

1.2.2.2组成

主要有盘车电机, 起动电机, 注油泵

1.2.3液压油系统

1.2.3.1概述

液压油系统用于向机组的液压执行机构提供液压油。主液压泵由辅助齿轮箱带动，辅助液压泵由电动机带动。

1.2.3.2组成

主要有辅助液压泵, 主液压泵。

1.2.4雾化空气系统

1.2.4.1概述

在使用液体燃料的燃气轮机组中，为使液体燃料更好的雾化，提高燃烧效率，要配备加压雾化空气系统。雾化空气系统向燃料喷嘴的雾化空气腔内提供足够压力的空气，雾化空气由加工在喷嘴上的内部管路和喷口按一定的方式喷入燃烧室，撞击喷油嘴喷射出来的燃油，使燃油油滴破碎成油雾，解决了油与空气混合不好的问题。在点火、暖机、升速及机组的整个试运期间，雾化空气系统自始至终都在工作。

1.2.5冷却和密封空气系统

1.2.5.1概述

该系统利用必要流量的压气机抽气给燃气轮机转子和静子的其它部分用于冷却。以防止机组正常运行期间产生的高温。安装在机组外的离心式压缩机从大气中抽取空气去冷却透平排气框。

1.2.6通风和加热系统

1.2.6.1概述

轮机间和辅机间是两个密封的仓室。他们的四壁和顶壁由隔热材料扳装配而成。在仓室的前壁装有加热器，以便控制仓室的空气温度和维持仓式的设计温度。为保证运行中室温不过高，在轮机间、辅机间、负荷轴间设置了通风口及电动机驱动的通风风机。

冷却空气从辅机间两侧壁的通风口引入，被顶部的通风风机排到大气中。风机装有重力作用的逆风挡板，风机停运，挡板关闭。风机电动机带有加热器，以控制停机期间的湿度。辅机间装有两组加热器，一组控制机组不运行时辅机间的湿度；一组是机组不运行时辅机间防冰冻用，带有电动机驱动的风机。两组加热器均由温度开关自动控制。

轮机间顶壁上装有电动机驱动的箱装式离心式风机，它使轮机间热空气通过垂直进口，水平出口排到大气中，风机装有紧急关闭挡板和逆风挡板。风机启停由温度开关控制。停机时，主通风机失电退出，为防止轮机间内危险气体的积聚，一台低容量的通风机起动，直到手动停止或机组重新启动为止。

轮机间装有三组加热器，一组控制机组不运行时轮机间的湿度；两组是机组不运行时轮机间防冰冻用，带有电动机驱动的风机。三组加热器均由温度开关自动控制。

负荷连轴器间的通风由装于顶壁的电动机驱动的风机承担，此电动机装有加热器。

1.2.7冷却水系统

1.2.7.1概述

冷却水系统的任务是完成润滑油系统、雾化空气系统、主燃油泵冷却器、发电机空冷器、透平支撑和火焰监测器安装底座的散热要求。

1.2.8压气机和透平水清洗系统

1.2.8.1概述

在机组运行期间，污染物在内部零件上的沉积会造成燃气轮机性能损失。空气中的污染物、燃烧重油的残渣，都会对压气机、透平造成损伤，因此必须通过含有洗涤剂的水溶液将污染物清除。

2 余热锅炉

2.1 简介

强制循环燃机余热锅炉为露天布置，采用国际上流行的塔式悬吊结构。该类型锅炉结构先进合理。适于与燃用天然气、轻油及劣质重油的燃气轮机相配套，特别适应于快速启停。对燃机负荷适应性强，占地面积小，运行性能稳定，操作方便，可确保联合循环发电机组的长期安全、可靠、高效、经济运行。强制循环余热锅炉多为立式布置。锅炉的烟气流程：烟气经人口烟道、三通烟道和过渡烟道进入受热面管箱后自下而上，先后依次冲刷高低温过热器、高压蒸发器、高压省煤器和低压蒸发器。最后经主烟囱直接排空。

锅炉的汽水流程为给水由高压省煤器人口集箱进入省煤器管屏加热后流入高压锅筒个通过锅筒下部的集中下降管进入高压蒸发器管屏。吸热后上升进入锅筒进行汽水分离。分离后饱和水再进入集中下降管，而饱和蒸汽从锅筒上部引至高压过热器，经过热管屏吸热后由出日集箱引出锅炉。在两级过热器之间布置喷水减温装置，从而可有效地保证出日过热蒸汽温度。双压余热锅炉的另一路给水直接进入低压锅筒，由下降管引入低压蒸发器管屏，蒸发吸热后上升进入低压锅筒进

行汽水分离，分离后饱和水回下降管，低压蒸汽由低压锅筒上部引出、经减压后进入除氧器用于除氧。但高、低压下降管均设有两套强制循环泵（一用一备）。高低压蒸发器内本循环动力由强制循环泵提供，确保水循环安全可靠。这类炉型的低压锅筒也可兼作除氧水箱，并安置于锅炉钢架上，可简化管路系统，减少占地面积。

强制循环余热锅炉受热面按部件制成管箱形式出厂，管箱由穿过数块管板的水平错列布置的螺旋鳍片管及进出口集箱组成，在厂内组装成大型箱体，现场整体安装。

2.2辅机部分

余热锅炉的辅机较少,主要有两台高压热水循环泵（一用一备）, 两台低压热水循环泵（一用一备）。

3 联合循环燃气轮发电厂的优点

联合循环发电与常规燃煤循环发电相比，其主要优点有：

3.1 电厂的整体循环效率高。常规燃煤电厂由于其循环及设备的限制，它的热效率已很难有突破性的提高。依据统计，1998年我国6000KW以上火电机组的平均供电标 煤耗每千瓦时为406克，折算的平均供电效率为30.3%。目前我国最大的超临界600MW的火电机组，其供电效率约40%左右。而联合循环发电的热效率则远高于这一数据。埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，配置余热 锅炉和汽轮发电机组成180MW等级的联合循环，其热效率为47%-49%。

3.2对环境污染极小。在各种型式的发电装置中，联合循环电厂的另一个主要优点是它能适应环保要求，被称为“清洁电厂”。因它采用油或天燃气为燃料，燃烧产物没灰渣，不用灰渣排放；燃烧效率高(供电效率高)能完全燃烧，由于节约燃料燃烧 产物CO2少。当今，我国对发电厂污染物的排放量的要求日益严格，常规火电为了满足国家环保规定，采用烟气脱硫设备，其投资约占发电厂总投资1/4～1/3，运行费高达每度电增加3～5分。

3.3在同等条件下，单位(比)投资较低。根据国内建设不同容量燃煤电厂和联合循环电厂的有代表性的实际投资综合分析，按燃煤电厂机组的系列容量折算 ，单位投资比燃气蒸汽联合循环电厂贵；而且燃机目前 国内仅能生产36MW级度以

下的设备，若按我国目前进口设备政策，燃气机组能返包10%～30%给国内厂家生产，其价格将更低。

3.4调峰性能好，启停快捷。燃机从启动到带满负荷运行，一般不到 20分钟，快速启动时，时间可更短。若以50MW电厂为例：联合循环电厂启动热态为60分 ，温态为90分，冷态为120分钟可带满负荷。而汽轮机电厂启动至满负荷为：热态90分，温态180分，冷态为300分。因而燃机电厂是城市备用或调峰机组的最佳选择。

3.5占地少。燃机电厂由于无需煤场，输煤系统，除灰渣系统以及除尘、脱硫、系统……等等，所以厂区占地面积比燃煤电厂所占厂区小得多。比同容量燃煤电厂相比，燃机电厂占地面积只有燃煤电厂的面积30 ～40%，且电厂建筑面积也只燃煤电厂的面积20%。

3.6耗水量少。燃机电厂不需要大量冷却水，可减少冷却水的供应，这对于干旱缺水地区建电厂尤为重要。一般比同容量燃煤电厂少得多，简单循环只需2～10%火电厂的 用水量，联合循环也只有火电厂的1/3左右。

3.7建厂周期短，且可分段投产由于制造厂内完成了最大的可能装配且分部调试后直接集装运往现场，安装在预制好的现场基础上，施工安装简便，建厂周期短，投产快

3.8运行人员少由于燃机电厂自动化程度高，采用先进的集散式控制系统，控制人员可以大减少。一般情况占同容量燃煤电厂的人员的20～25%，就足够了。

3.9厂用电率低。燃机电厂一般厂用率不到2%，而燃煤电厂大机组用电率都在 5～6%。

4 联合循环燃气轮发电厂发展趋势

我国是个产煤大国，石油与天然气资源相对比较贫乏。这一因素长期制约着我国燃机发电的 发展，近来，在经济发达的东南沿海地区，开始起步进口液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)。另外，我国沿海大陆架及陕北、新疆等地油气田建设已有实质性进展，输气管线已与西安、北京等大城市接通，将来可接通南京、上海，为采用燃机联合循环解决调峰、热电联产及环保问题创造了条件。

随着燃机技术的发展，以及国家能源结构的变化和对环保要求的提高，燃机电厂的发展势必会大大加速，时不我待，我们应充分抓住之这一机遇，大力开拓

燃机电厂建设这一市场，为公司的发展注入新的活力。