国内9F 400MW级重型燃机装机方案及机组选型专题报告
9F级燃气机组控制系统研究

9F级燃气机组控制系统研究【摘要】GE公司的9F级燃气轮机是目前国内新建联合循环机组中燃机的主力机型,其控制系统采用GE公司配套的新一代燃机控制系统MARK VI。
对燃机的主要控制功能进行了分析和研究,包括转速/负荷控制系统、温度控制系统以及干式低NOX燃烧控制系统等。
可为今后燃机的调试、运行和维护提供参考。
【关键词】9F级燃气轮机;燃烧控制系统;负荷控制系统作为“西气东输”工程的配套项目,国内新建了一批大型燃气—蒸汽联合循环电厂,目前正在进行紧张调试并陆续投入商业运行。
这批联合循环机组中共引进了13套GE公司的9F级燃气轮机。
以某电厂为例,该厂联合循环机组为多轴一拖一方案,燃机型号为PG9351FA,压气机为18级轴流式压气机,带可调进口导叶,燃机透平为3级,燃烧系统共有18个逆流环状燃烧室,型号为DLN2.0+。
燃机使用天然气为主燃料,轻油为备用燃料,ISO工况下燃用天然气时功率为253MW。
燃机控制系统由GE公司随设备配套供货,采用MARK VI三冗余数字控制系统。
现对其主要控制策略和功能进行的介绍,适用于同类型的燃气轮机。
1.燃气轮机主控制系统燃机主控制系统根据负荷指令、排气温度等控制要求来调节燃料量。
主控制系统包括转速/功率控制、温度控制、启动控制、停机控制、加速度控制、手动控制等子系统,各个子系统的输出通过低选环节选出最小值作为燃料控制基准。
以上子系统中启动、停机、加速度等控制仅在燃机并网前、解列后或甩负荷时起作用。
例如:启动子系统仅控制燃机从点火到并网过程中的燃料量。
启动过程的燃料量采用开环控制,根据启动工况对应的逻辑信号给出不同阶段的燃料设定值。
当变频启动系统控制发电机拖动燃机完成清吹具备点火条件时,燃料量置为点火值,燃机点火成功后,燃料量降低为暖机值,待暖机完成,燃料量按照一定的速率不断增加到最大值,最终退出控制。
燃机带负荷运行中起作用的是转速/功率控制和温度控制两个回路。
转速/功率调节回路的目标是调节燃料量,使燃机实发功率达到预设值,采用功率—转速串级调节。
F 级燃气机组主机选型及配置对比_于涛

尔滨动力集团和美国通用电气 (GE) 组成的联合体
我国使用天然气为燃料、以燃气轮机为原动机 共同生产 109FA 机型;东方电气集团和日本三菱组
发电起始于 20 世纪 70 年代。20 世纪 80 年代中后 成的联合体共同生产 M701F 机型;上海电气集团与
期以来,华南和华东地区引进了容量更大、参数更 德国西门子组成的联合体共同生产 SGT5-4000F 机
海电气 / 西门子三大联合体设备厂家 9F 级燃气轮机 在我国已有数十台投入商业运行,其中哈动力 / 通
2.1 “F”级燃气轮机技术特点
用电气联合体业绩最多,东方电气 / 三菱重工机组
各公司在 F 级燃气轮机研发过程中,广泛引入 容量最大,并已逐步实现国产化,而上海 /Ansaldo
航空发动机气动设计和燃烧技术,把握好创新和继 联合体效率最高,目前国内业绩较少。
目前,余热锅炉根据受热面布置和炉水循环方 式的不同,可分为立式余热锅炉和卧式余热锅炉 2 大技术流派。立式余热锅炉总体呈垂直布置,烟气 自下而上流经水平布置的各段受热面管束;卧式余 热锅炉总体呈卧式布置,烟气沿水平方向流经垂直 布置的各段受热面管束。
立式余热锅炉一般采用强制循环模式。受热面 沿高度方向布置,烟囱位于锅炉顶部,整体占地面 积小。锅炉较高,钢结构重量较大。高温炉水循环 泵可靠性差,电耗高,运行费用高。
承的关系,努力找准高效率和高可用率的平衡点, 2.3 “F”级燃气轮机技术性能汇总表
将产品的先进性和机组可靠性融为一体,形成了覆
国内各厂家所生产的 F 级燃机的详细参数详见
盖各种 F 级燃机的设计共性,归纳起来包含以下几 下表 1。
方面:1) 整体式结构,水平中分式装配,便于安装 与维护。2) 冷端 (压气机侧) 功率输出,消除了热
9F燃机在发电厂的安装及其现状分析

9F 燃机在发电厂的安装及其现状分析摘要:近年来,随着科学技术的快速发展,人们渐渐地意识到了可持续发展的重要性。
由于9F级燃气轮机蒸汽循环可采用高参数的三压再热循环,其排烟温度高达600℃,足以看出9F级燃气轮机自身效率及联合循环效率可运行程度高。
发电行业也正由燃煤机组向燃气机组及分布式能源逐渐转变,极大的推动了我国电力行业的进步。
本文围绕着全国第二国家电投燃气电厂建成投产---河南省周口首家安萨尔多9F燃机工程在安装过程和现状中展开分析,希望可以为电力发展提供参考。
关键词:9F燃机;可持续发展;安装引言在生活日常中,伴随着我们国家各地社会经济的持续发展,电力行业也在不断面临着各种各样的巨大挑战,过去使用传统的燃煤机组发电已经难于满足当前的社会的可持续发展的要求,因此社会各界对生产的能源和动力需求不断增加,同时基于可持续发展的追求对能源转换机动力获得的方式提出了更高的要求,先进的9F燃机发电机技术具有的性能突出、排放超低、燃料适用范围广、快速升负荷能力强、维修周期长、维修费用低等优势,具备供电、供热、供冷等多项功能。
国家电投周口燃气电厂(2×45万千瓦燃气—蒸汽联合循环热电机组)是国内第2家、河南省内首家投运的安萨尔多9F燃机工程,项目动态投资257691万元,设计年利用小时数4500小时,采用模块化供货和安装,可以推动电力行业9F燃机发电机技术在电力系统运行过程中的有效运用。
1、9F燃机的安装及其优缺点的分析1.1压气机的功能及优劣势压气机是负责9F燃机从进气系统吸入空气,并将空气压缩增压,然后连续不断地向燃烧室提供高压空气,是9F燃气轮机的主要部件之一。
9F燃气轮机使用的压气机主要有离心式和轴流式两个类型。
离心式压气机的气体在压气机内沿着叶轮的径向流动,离心式压气机的优点是级的增压能力高(级压比可达4-4.5);缺点是流量小,效率低(75%-85%)。
轴流式压气机的气体在压气机内沿着轴向流动,优点是流量大,效率高(目前为80%-92%);缺点是每级的增压能力低(级压比一般为1.15-1.35)。
(完整word版)9F燃机经济分析

电厂2×390MW9FA燃气-蒸汽联合循环机组经济运行分析报告**电厂设计安装的两台9FA联合循环机组自06年底及07年初分别投产以后,经过投产初期的设备整治,力保安全稳定运行的工作之后,我们开始着手机组的经济运行工作。
在不断积累的联合循环运行经验的基础上,通过全面的分析探讨,同时在兄弟部室的配合下,先后制定和采取了一系列的经济运行措施和技术改造,并相继取得了较为明确的经济效益。
第一部分降低发电煤耗的一些措施及分析一、实施正常运行中排烟温度、低压省煤器入口水温的考核根据天然气燃烧反应的分子式:CH4+2O2=CO2+2H2O根据计算,在280MW至基本负荷范围内,燃气轮机的过量空气系数基本上稳定在2.2倍,余热锅炉的排烟中的水蒸汽分压力为21%/(2.2+21%×0.5)=9.1kpa对应的饱和温度为44℃,考虑到大气环境湿度的影响,并留有一定的裕度,将低省入口水温控制在53℃左右是比较合适的(夏季空气湿度大于80%时可适当提高),这个温度与低省入口温度的设计值60℃相比有7℃的下降,在端差基本不变的情况下相应的排烟温度也将有7℃的下降,这样,以余热锅炉入口烟温627℃计,考虑余热锅炉90%的效率,其综合效率的上升为(7/(627+273))×90%=0.7%对应的产汽量及汽轮机功率将上升0.7%,折算到联合循环的效率将上升0.7%×134/397=0.27%按全年22亿电量计,这项运行技术措施产生的经济效益是供电量净增加为:220000×0.27%=590万KWH。
二、实施正常运行中汽轮机主、再蒸汽温度的考核根据目前的情况,联合循环机组包括我厂基本上都运行在基本负荷或280MW,按标准的负荷曲线,两个负荷点的运行时间基本相当(280MW的负荷点略多)。
机组的主再汽温自动控制定值取IGV角度的函数,280MW时的温度定值在550℃左右(夏季稍高,冬季稍低。
9f级燃气机组可行性报告

9f级燃气机组可行性报告一、背景介绍9F级燃气轮机是通用电气公司(GE)生产的一种高效率、高性能的燃气轮机产品,广泛应用于电力、工业和油气领域。
本报告旨在评估9F级燃气机组在当前市场环境下的可行性,为相关决策提供参考依据。
二、市场需求分析1. 电力行业需求随着经济的快速发展和工业化进程的加快,电力需求不断增长。
传统燃煤发电存在环境污染问题,燃气发电作为清洁能源逐渐受到重视。
9F级燃气机组以其高效率、低排放的特点,能够满足电力行业对清洁高效能源的需求。
2. 工业领域需求工业生产对电力需求大,而且对电力质量要求高。
9F级燃气机组具有快速启动、负载响应迅速的优点,能够满足工业领域对电力稳定性和可靠性的需求。
3. 油气行业需求油气行业对电力的需求主要集中在油田采油、天然气输送等环节。
9F级燃气机组具有适应性强、运行稳定的特点,能够满足油气行业对电力的需求。
三、技术分析1. 性能优势9F级燃气机组采用先进的燃气轮机技术,具有高效率、低排放的特点。
其热效率高达60%以上,排放水平低,符合现代清洁能源要求。
2. 运行稳定性9F级燃气机组具有良好的运行稳定性和可靠性,能够适应不同工况下的运行要求。
在负载变化大、启停频繁的情况下,仍能保持高效稳定运行。
3. 维护成本相较于传统燃煤发电机组,9F级燃气机组的维护成本更低。
采用先进的在线监测系统和智能维护技术,能够实现远程监控、故障诊断和预防性维护,降低维护成本和停机时间。
四、经济效益分析1. 投资回报率高由于9F级燃气机组具有高效率、低维护成本的特点,投资回报率较高。
在长期运行中,能够带来稳定的经济效益。
2. 节能减排9F级燃气机组采用清洁能源,具有较高的能效,能够有效减少能源消耗和二氧化碳排放,符合节能减排的国家政策要求。
五、风险分析1. 市场竞争风险燃气轮机市场竞争激烈,技术更新换代快,需要不断提升产品性能和服务水平,才能在市场竞争中立于不败之地。
2. 政策风险政策环境变化可能对9F级燃气机组的发展产生影响,需要密切关注国家能源政策和环保法规的变化,及时调整发展战略。
浅谈GE公司9F燃机的安装方法与工艺

浅谈GE公司9F燃机的安装方法与工艺摘要:GE公司推出的9F级燃气轮机已遍布世界各地,得到了广泛的应用。
文章结合某电厂工程实际,分析并探索了GE公司9F燃机的安装方法与工艺,为以后的燃机安装提供了宝贵经验。
关键词:GE公司9F燃机安装通用电气公司(General Electric Company)(以下简称GE)是一家拥有130多年能源创新历史,并在160多个国家拥有机组运行经验的公司。
作为世界燃气轮机技术的领跑者,GE推出的9F级燃气轮机实现了多项业界第一。
9F燃机产品线通过对一些机组共有部件的技术升级,来增加机组出力,提高效率,降低排放,提高部分负荷运行能力,同时提高了可用率和可靠性。
目前,9F燃机已遍布世界各地,得到了广泛的应用。
1.概述某电厂成功安装了一台美国GE公司的9F燃气轮发电机组,此机组作为当前燃气轮机的主流机组,无论从设计还是性能都是世界一流的,本机组采取燃气轮机-蒸汽轮机-发电机同轴、侧面进气、轴向排气的布置方式。
本文将结合该工程实际,分析并探索GE公司9F燃机的安装方法与工艺。
2.GE 9F燃机关键安装点及其方法2.1.基础准备9F型燃机地脚螺栓都是是预埋的,所以必须严格按照图纸设计尺寸去复查螺栓的位置及标高,偏差控制在2mm以内。
9F燃机台板由固定器支撑,根据GE图纸,调整燃机固定器标高和水平,可加工台板找正器进行找正。
2.2.三点落脚检查首先,根据厂家图纸确定后端键的位置,安装临时轴向限位键,防止顶起燃机过程中机组发生轴向窜动。
其次,检查前腿垫片厚度,做好记录。
基础上安装4个千斤顶头,准备一个200吨千斤顶和一个50吨千斤顶,顶起燃机前端,拆去运输销子。
并安装前支撑腿垫片和运行销。
第三,在燃机前支撑腿上下方向上支上8个百分表(左右各支四个百分表),在后支撑腿轴向方向上支2个百分表(左右分别支一个百分表,这是为了检查燃机在顶升过程中是否轴向窜动),在200吨千斤顶处支一个百分表。
镇海电厂9F燃机

镇海电厂燃油改建燃气发电工程包括2×390MW燃气蒸汽联合循环发电机组,该项目为国家确定的“东海油气”开发工程的配套工程。
自2004年11月30日开工至现在,各建议单位的努力下,目前首台9F燃机已于2007年6月9日通过168运行,于近日移交生产,第二台燃机168试运行在进行中。
一、热力系统简介二台燃汽轮机组选用美国GE公司生产的STAG 109FA SS型机型,其主要设备分燃机、汽机、余热锅炉、GIS四个部分,机岛设备(燃机、汽机、发电机)。
通过设备为单轴排列形式,汽轮机和发电机之间无耦合器,排列顺序为燃气轮机,汽轮机,发电机,其型号、参数如下:燃气轮机:型号:PG9351FA点火转速:14%额定转速,420r/min自持转速:~2400r/min压气机:18级轴流式,压比16.5,空气流量624kg/s燃烧室及喷嘴:18个环型燃烧室和DLN2+燃烧器,每个燃烧室5个喷嘴燃料:天然气透平:3级,设计进口温度1326℃ISO运行工况透平排气流量2329900kg/hISO运行工况透平排气温度605.9℃汽轮机:型号:D10形式:双缸(一高中压合缸,一低压缸)、下排汽设计背压:5kPaa末级叶片长度:850.9mmISO运行工况进汽参数:高压蒸汽进汽压力/温度为:9.679MPa/564.5℃再热蒸汽进汽压力/温度为:2.182MPa/564.2℃低压蒸汽进汽压力/温度为:0.3707MPa/294.7℃发电机:型号:390H形式:氢冷出力:397.8MW/468MVA功率因数:0.85额定电压:19Kv机组运行时,大气经过进气道内的过滤器、消音器后进入到燃气轮机压气机入口,经压气机加压后部分进入燃烧室和加热后的天然气混和燃烧。
在燃烧室产生的高温燃气经燃烧室过渡段进入透平做功后排入余热锅炉烟道产生各级蒸汽,最后经烟囱排向大气。
部分压气机排气作为冷却空气去冷却透平的一级静叶和排气框架。
压气机的9级抽气和13级抽气分别去冷却透平的3级和2级静叶,在燃气轮机启动阶段,9级和13级抽气排向余热锅炉以防止燃气轮机发生喘振。
关于GE 9F燃机安全运行情况丹丹调研分析报告

GE 9F燃气—蒸汽联合循环发电机组安全情况调研报告一、前言近年来,燃气—蒸汽联合循环发电机组以其高效、洁净、启动迅捷、调峰能力强的优点在我国得以快速发展。
目前仅华东区域内燃气-蒸汽联合循环机组装机容量已有16255MW,占区域电力装机容量9.1%。
其中9F级重型燃机有32台装机12390MW,占区域燃机装机容量76%。
大容量重型燃机的相继投运,为降低华东区域污染物排放、缓解部分时段电力供应紧张发挥了重要作用。
在区域内32台9F级燃机中,由GE公司生产制造的有23台,其中属于国家西气东输第一批打捆招标项目的11台MS109FA燃机(简称GE9FA)至今已投运了近四年时间。
随着运行时间的增加,该批机组在运行和检修维护过程中也暴露出不少问题。
尤其是近来压气机故障频发,导致机组被迫长时间停运修理,给电网安全稳定运行和发电企业生产经营均造成了不利影响。
为了更全面地了解华东区域GE 9FA燃机的安全运行情况,进一步总结9F燃机运行维护经验教训,课题组于2010年9月至10月对区域内首批投运的11台GE 9FA燃机安全运行情况开展了专题调研,并组织有关专家对调研情况进行了初步分析,形成了本调研报告。
二、机组运行总体情况第一批打捆招标采购的11台9FA级燃气—蒸汽联合循环发电机组分属上海漕泾热电有限公司(下称漕泾燃机)、江苏望亭天然气发电有限公司(下称望亭燃机)、江苏华电戚墅堰发电有限公司(下称戚墅堰燃机)、浙江半山发电有限公司(下称半山燃机)、张家港华兴电力有限公司(下称华兴燃机)5家发电企业,全部采用美国GE公司9FA机型,分别在2005年底和2006年初陆续建成投产。
表1:华东区域第一批GE9FA燃机企业基本情况表表2:GE9FA燃机设计技术参数本批机组均设计由一台燃气轮机组、一台余热锅炉和一台汽轮机组构成燃气—蒸汽联合循环。
其中,燃气轮机由压气机、燃烧室和透平三大部分构成。
在轴式配臵上,除上海漕泾燃机采用双轴式(燃气轮机、汽轮机各自拖动发电机)外,其他燃机均采用单轴式(燃气轮机和汽轮机共用一台发电机)。
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13-F08281K-J01河北华电石家庄鹿华二期天然气热电联产项目装机方案及机组选型专题报告2017年09月石家庄批准:闫占良审核:吕少胜校核:米永昌编写:安延杰目录1 工程概况 (1)2 机组选型概述 (1)2.1机组选型原则及国内F级联合循环机组发展现状 (1)2.1.1机组选型原则 (1)2.1.2国内F级联合循环机组现状 (1)2.2联合循环热力系统分类 (2)3 主机配置型式比选 (3)3.12套“一拖一”及1套“二拖一”技术对比 (3)3.22套“一拖一”及“二拖一”热经济指标对比 (7)3.32套“一拖一”及“二拖一”主厂房指标对比 (7)3.41套“二拖一”及2套“一拖一”综合造价对比 (8)3.5“一拖一”与“二拖一”机组变负荷特性对比 (9)3.6本工程推荐的主机配置型式 (9)4 三种机型的主要技术经济指标对比 (9)5 结论 (10)【内容提要】:本专题针对2套“一拖一”与一套“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组进行了对比,尽管“二拖一”机组在热经济指标、主厂房指标以及综合造价上略占优化,但2套“一拖一”多轴机组运行更加灵活,调峰性能更好,因此现阶段暂推荐2套“一拖一”多轴的机组配置型式。
1 工程概况本期工程拟建设2套9F级燃气-蒸汽联合循环发电机组。
主机拟采用两台F 级燃气轮机,三压再热自然循环余热锅炉和抽凝式汽轮机。
本工程的建设,不仅有利于促进区域节能减排,还可以增强电网的稳定性和可靠性,提高电网的的应急和调峰能力。
厂内设换热首站对外供民用采暖热水。
本专题针对联合循环电站的装机方案、主机选型进行专题论述,包括联合循环热力性能特性、“二拖一”及“一拖一”主机配置型式的技术、热经济指标、主厂房指标、综合造价比选、变负荷性能。
2 机组选型概述2.1 机组选型原则及国内F级联合循环机组发展现状2.1.1 机组选型原则1) 应综合考虑供热安全可靠,机组调节灵活,技术上经济上先进合理。
2) 应考虑天然气价格较贵的特点。
应尽可能选用高效率的机组,以充分利用能源,降低供热供电价格。
3) 本工程热负荷随季节变化较大,具有多样性,机组选型应能适应一定热负荷变化的能力。
4) 选择先进、成熟的标准系列产品,努力提高设备的国产化率。
5) 具有较佳的技术优势和价格优势。
6) 满足国家政策对热电联供电厂热电比和热效率的要求。
2.1.2 国内F级联合循环机组现状F级燃气—蒸汽联合循环机组中的燃气轮机属于国际公认的成熟机型,其稳定性已经得到实际运行的认可。
我国F级燃气轮机的应用情况如下表所示:表2-1 国内联合循环机组供货情况2.2 联合循环热力系统分类实用的燃气轮机—汽轮机联合循环发电装置(简称联合循环)从热力循环系统的角度来分主要有以下五类:1) 无补燃的余热锅炉型联合循环:所有的热量都从燃气轮机部分加入循环的联合热力循环。
这是一种以燃气轮机为主的联合循环,其燃气轮机与汽轮机功率比Rp=Pgt/ Pst 约为2∶1 (1.3~2.2),联合循环效率比简单循环燃气轮机效率有很大的提高:Rη=ηcc/ηgt =1.46~1.77,燃气侧参数对系统性能影响较大。
2) 补燃的余热锅炉型联合循环:一部分热量是在工质已经通过燃气轮机后加入循环的联合热力循环。
随着补燃比的提高,Rp=Pgt/ Pst值下降,Rη下降。
补燃作用是提高蒸汽参数与蒸汽产量,增加汽轮机的功率或对外部工艺流程提供额外的供热蒸汽。
3) 排气全燃型联合循环:利用燃气轮机排气作为热风助燃的联合循环,工质中剩余的氧几乎全部与燃料发生化学反应。
这是一种以汽轮机为主的联合循环,系统性能在很大程度上取决于蒸汽侧循环参数,功率比Rp= 0.15~0.3 ,效率增值△η=ηcc ×ηst=2%~5%。
4) 增压锅炉型联合循环:蒸汽发生器放在循环的燃气侧燃烧室之后和燃气透平之前的联合循环。
也是一种以汽轮机为主的联合循环,系统性能主要取决于蒸汽侧循环参数,功率比Rp=0.2~0.7。
其蒸汽由蒸汽锅炉产生,不受燃气透平排温限制,便于采用高参数蒸汽循环。
5) 给水加热型联合循环:燃气轮机的排气主要用于加热蒸汽循环系统给水的联合循环,更是以汽轮机为主的联合循环,系统性能主要取决于蒸汽循环,适用于燃气轮机排烟温度较低的情况。
上述五类联合循环不仅都能用于发电,而且还都可以做成热电联产的联合循环,即可从系统某处引出蒸汽供工艺流程使用。
通常,无补燃的余热锅炉型联合循环是各种联合循环中效率最高的,因为输入的热量全部在燃气侧的较高温度下加入循环体系,因而得到最多的应用,最适合于带基本负荷和中间负荷的机组。
带补燃的余热锅炉型联合循环,由于在余热锅炉前的燃气轮机排气中加入额外燃料进行补燃,联合循环的出力得到显著提高,而在多数情况下循环效率有所下降,多用于热电联产,以扩大热电负荷比例调节范围,或用以提高热负荷输出来满足用户需要。
排气全燃型联合循环常用于现有汽轮机电站的更新改造,因为它能最大程度地利用现有设备,降低电站改造的投资。
增压锅炉型联合循环只在增压流化床燃煤联合循环(PFBCC) 中得到实际应用。
给水加热型联合循环系统虽然简单,但效率提高较少,仅用于低参数的燃气轮机组成的联合循环。
从本工程的实际应用情况来看,采用无补燃的余热锅炉型联合循环是较为合适的。
3 主机配置型式比选3.1 2套“一拖一”及1套“二拖一”技术对比联合循环机组的轴系配置有两种形式:一种是单轴配置,即燃气轮机和汽轮机共同拖动一台发电机运行。
另一种是多轴配置,即燃气轮机和汽轮机分别拖动发电机运行。
3.1.1 “一拖一”单轴配置单轴机型又可分为发电机中置型和发电机尾置型。
以SIENENS公司GUD1S.94.3A和ALSTOM公司KA26-1为代表的燃气轮机+发电机+3S离合器+轴向排汽汽轮机的连接方式,简称发电机中置方式,如图2所示。
图3.1.1-1 发电机中置式的单轴配置发电机中置的单轴机型指燃气轮机、发电机和蒸汽轮机串轴安装,燃气轮机和发电机由刚性联轴节串联,发电机另一侧安装蒸汽轮机,并通过一台离合器实现同步转速自动联轴。
这种连接方式的优点是:汽轮机位于端部,便于采用轴向排汽,整套联合循环机组可安装在位置较低且造价较低的板式基础上,厂房的高度也随之降低;由于在发电机和汽轮机间增加了离合器,可在汽轮机安装完成前燃气轮机提前投产发电,在汽轮机故障停下来检修时不影响燃气轮机简单循环发电;由于加装了离合器, 优化了联合循环机组的启动工况。
机组启动时,燃气轮机先按简单循环单独运行,同时排气进入余热锅炉,使余热锅炉的受热面管道逐渐预热升温,产生的低参数蒸汽用来对通往汽轮机的管道进行暖管。
蒸汽参数达到冲转参数时,开始冲转汽轮机并进行暖机。
汽轮机的转速升高到与发电机的转速相同时,离合器自动啮合,汽轮机就开始滑参数带负荷。
这种连接方式的缺点是:发电机置于燃气轮机与汽轮机间,当发电机检修需要抽转子时必须横向平移发电机。
以GE公司M9001FA和三菱公司M701F4为代表的燃气轮机+向下排汽的汽轮机+发电机的连接方式,简称发电机尾置方式,如图1所示。
图3.1.1-2 发电机尾置式的单轴配置发电机尾置机型则是燃机、汽机和发电机顺序刚性联接。
这种布置对于发电机出线和检修时抽转子比较方便。
但同时也存在部分缺点:由于汽轮机在中间, 汽轮机向下排汽使整套联合循环机组必须布置在较高的运转层上;发电机只有当燃气轮机和汽轮机都安装完毕后才能投运, 不利于安装周期较短的燃气轮机及早投产发电;运行中蒸汽系统出现故障时, 燃气轮机仍拖着汽轮机空转, 一方面汽轮机不能停机检修另一方面汽轮机叶片鼓风发热, 还必须设置小的辅助锅炉, 产生辅助蒸汽通入汽缸进行冷却;汽轮机正常启动时,也需辅助蒸汽汽源提供轴封汽和汽轮机一开始空转时汽缸所需的冷却蒸汽。
综上所述,单轴机型在单元制配置、发电机出线、设备和蒸汽管道布置以及施工和运行管理等方面有许多特点:1) 单轴配置时只需一台较大容量的发电机,与对应的多轴配置相比,相应的电气设备少、系统简单,设备初投资较少。
2) 启动方式灵活多样:通过变频提供变频交流电给发电机,以变频电动机方式启动燃气轮机,就可取消专门设置的启动电动机;若有现成的蒸汽源(如联合循环机组安装在现有的汽轮机电厂或对其进行联合循环技术更新改造时)也可直接利用汽轮机来启动燃气轮机。
3) 燃气轮机和汽轮机可共用一套滑油系统,机组运行与控制系统等将得以简化。
4) 布置更紧凑,汽水管道较短,占地面积小、厂房较小。
单轴布置的缺点在于:1) 动力岛纵向部分占地较大,主厂房跨度大;2) 轴系长,检修场地大;3) 汽轮机和燃机不带离合器的机组,当汽轮机故障时,燃机和余热锅炉不能独立运行,无法通过减温减压来保证供热;4) 由于受燃机控制系统的限制,余热锅炉与机组的控制不易实现一体化,除非采用与燃机相同的控制系统(西门子除外);控制系统相对复杂;这里需要指出的是,同样是单轴“一拖一”布置,发电机尾置相对于发电机中置方案来讲,由于燃气轮机无法越过蒸汽轮机直接驱动发电机工作,只能在安装周期比较长的蒸汽轮机安装完毕后才能投产,同多轴布置方案相比,资金周转率下降,投资的收效期延迟。
而且,当蒸汽轮机出现故障时燃气轮机无法单独运行,整台机组无法快速启动从而使联合循环机组适应调峰运行的性能大幅度降低。
因此,本专题“一拖一”方案不推荐“一拖一”单轴配置方案。
3.1.2 “一拖一”多轴配置多轴机型由一台蒸汽轮机发电机组,配一台或多台燃气轮机的发电机组,可用“x+y+1”表示,“x”表示燃气轮机的台数,“y”表示余热锅炉的台数,一般地,x=y。
多轴方案中的1+1+1型也称分轴方案,是单轴的改变型,燃气轮机和汽轮机分别驱动各自的发电机。
分轴配置降低了主机生产的技术难度,但增加了厂用损耗。
多轴的主要特点是燃气轮机发电机组和汽轮机发电机组相对独立、分开布置,但也有设备与系统都较复杂,占地面积也较大等缺点。
具体到2套“一拖一”分轴布置与1套“二拖一”多轴布置,其各自的技术优劣如下:“一拖一”多轴方案的优点在于:1) 单元机组,系统相对独立,运行控制方便;2) 每台汽轮机分别供热,抽汽供热可靠性较高;3) 燃机、余热锅炉可以独立运行通过减温减压来保证供热;4) 汽轮机及其发电机可国产化;5) 燃气机组和蒸汽机组可以分别采用不同的控制系统;控制系统相对简单。
“一拖一”多轴方案的缺点在于:1) 需要配置2 台发电机及其配电系统,电气和控制系统复杂;2) 占地面积较大;3.1.3 “二拖一”多轴配置“二拖一”方案的主要优点在于:1) 供热出力与“一拖一”方案相当;2) 燃气机组和蒸汽机组可以分别采用不同的控制系统;控制系统相对简单。
“二拖一”方案的缺点在于:1) 由于共用汽轮机,非采暖期机组运行时,当一台燃机停运或者燃机低负荷运行,汽轮机组运行经济性略差;2) 余热锅炉需并汽运行;带负荷时燃机之间需协调运行;运行操作相对复杂。