F级燃气-蒸汽联合循环机组供热性能分析

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国产燃气—蒸汽联合循环机组性能综合研究

团下属哈尔滨动力设备股份有限公司与美国通
用电气集团（Ｅ）合承接国内的燃机电站以及Ｇ联燃气一汽联合循环电站项目。截止到目前，蒸
ＨＥＰＣ已赢得了国内共计２７台燃机的供 ห้องสมุดไป่ตู้合同，
Ｏ前言
清洁能源、效环保，高已经成为目前电力行业的首要宗旨。作为衡量一个国家电力制造业
发展水平的燃气轮机，正在受到国内几大发电集团的重视。从国家发展改革委员会正式开始燃气轮机电站项目打捆招标以来，照各自的发展按
见表１国内市场占有率接近５％，于国内领先，０处地位。东方电气集团与日本三菱重工合作进行
国内燃气轮机项目的联合招标。上海电气集团
ＰｅｆｒａｃｓａｃｎＤｏｅｔｃＧａ－ｔａｍｂｉｄＣｙｌｉｒｏｍｎｅＲｅｅｒｈｏｍｓｉｓＳｅｍＣｏｎｅｃｅＵｎｔ
ＷａｇＫａ，ｅ — ｉｎＨｕｎｏｈａＣｈｎＸｉｏｆｎｎｉＣｈｎＹｉｑａ，ａｇＢａ — ｕ，ｅａ —ｅｇ
１８
华北电力技术
ＮＯＲＴＨＩＡＥＬＣＲＩＯＷＥＲＨＣＮＥＴＣＰ
国产燃气一蒸汽联合循环机组性能综合研究
王凯，陈轶谦黄葆华陈晓峰，，

F级燃气-蒸汽联合循环机组供热经济性分析马卫华

F级燃气－蒸汽联合循环机组供热经济性分析马卫华发表时间：2018-04-28T15:15:44.943Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：马卫华[导读] 摘要：针对联合循环机组冬季运行的特点，对不同工况下机组实际运行数据分析，给出了不同燃机负荷和不同供热负荷下汽轮机发电量和供热量变化比例关系，确定联合循环机组供热的经济性。

（大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂北京 100041）摘要：针对联合循环机组冬季运行的特点，对不同工况下机组实际运行数据分析，给出了不同燃机负荷和不同供热负荷下汽轮机发电量和供热量变化比例关系，确定联合循环机组供热的经济性。

关键字：燃气－蒸汽联合循环；供热；全厂热效率；抽凝模式导言目前加速发展清洁能源发电技术已成为我国电力工业实现可持续发展的重要目标。

燃气－蒸汽联合循环机组因具有效率高、排放清洁和能够有效参与电力调峰等特点而得到广泛应用。

虽然燃气－蒸汽联合循环机组在供热方面已成为首选机型，但存在天然气成本较高（相较煤价）的问题，努力提高热电联产机组供热效率和供热能力成为当务之急。

一种采用同步自动换挡（Synchro-Self-Shifting）离合器的新型汽轮机得到广泛的研究与应用。

通过SSS离合器的啮合与脱开来实现机组纯凝、抽凝和背压3种工况的切换。

本文拟通过对高井热电厂F 级燃气－蒸汽联合循环二拖一机组的运行经济性进行分析，以便得到机组最佳的供热方案。

1机组概况该燃气－蒸汽联合循环机组由两台PG9371FB型燃气轮发电机组、两台余热锅炉和一台蒸汽轮发电机组组成，燃料采用天然气。

燃机采用美国GE公司生产的PG9371FB型燃气轮机，其中燃气轮发电机组采用F级多轴、单燃料、室内布置、快装式、干式低NO x燃烧重型燃机；蒸汽轮发电机组采用中间再热、双缸双排汽、背压供热、凝汽式汽轮机组，燃气轮机和蒸汽轮机各配套1台空气冷却发电机组，3台发电机额定功率均为320MW。

大型F级燃气蒸汽联合循环烟气余热利用探讨

ＺＨＡＮＧＺｈｅｎｇ－ｃｈｕａｎＹＩＮＪｕｎＬＩＹｉ－ｊｉｎｇ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｌｆｕｅｇａｓｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＨｅａｖｙ（ＦＣｌａｓｓ）Ｇａｓ — — ｓｔｅａｍＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ
节能环保
ＩＥＮＥＮＧＨＵＡＮＢＡＯ
大型Ｆ级燃气蒸汽联合循环烟气余热利用探讨
章正传 ’ 殷俊李懿靓 ’ （１．广东省电力设计研究院广州５１０６３３；２．中电投横琴热电有限公司
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Ｍ７目前，全国大型联合循环机组（Ｆ级）已经有７０余台套机组，在２０１２年３月中国电力企业联合会发布的电力工业 “ 十二五” 规划滚动研究综述报告中指出，结合引进国外管道天然气和液化天然气在受端地区规划建设大型燃气机组，主要解决核电、风电、水电季节性电能对电网的调峰压力。在气源地规划建设燃气机组解决当地用电问题。２０１５年和２０２０年大型天然气发电规划容量分别为４０００万千瓦和５０００万千瓦［１１，研究大型联合循环机组的烟气余热回收利用，具有重要的节能意义。笔者调研了几个已投产的大型联合循环电厂，南方某燃气蒸汽联合循环电厂，燃机型号Ｍ７０１Ｆ３，某燃气蒸汽联合循环电厂，燃机型号ＰＧ９３５１ＦＡ，北方某燃气蒸汽联合循环电厂，燃机型号Ｖ９４．３Ａ（ＳＧＴ５ — ４０００Ｆ）；其正常运行时，冬

燃气-蒸汽联合循环机组性能分析研究

燃气-蒸汽联合循环机组性能分析研究摘要：从工程热力学出发，建立了大容量燃气-蒸汽联合循环机组热力学理论模型。

以此为基础，提出了运用线性小偏差法与机组运行数据相结合的方法研究联合循环机组特性。

并计算各参数变化对机组性能的影响系数，分析了机组性能与热力参数的依变关系，为联合循环机组出力和热效率的提高提供了理论依据。

关键词：燃气轮机；蒸汽轮机；联合循环机组燃气－蒸汽联合循环发电具有热效率高、三废排放少、占地面积小、水资源消耗少、运行维护方便、适于调峰等优点。

近年来，节能环保、低碳发展、PM2.5监测治理等问题受到社会广泛关注，大中城市投产了越来越多的供热联合循环机组，以缓解环境污染的问题。

本文以F级燃气－蒸汽联合循环机组为研究对象，通过运行试验和数学建模等方法得到了联合循环机组在各种运行模式下的供热能力及调峰性能，为电网和热网更好的协调调控提供了数据支撑。

一、联合循环机组的重要性燃气-蒸汽联合循环发电装置的主要设备由三大主要部分组成，即燃气轮发电机组、余热锅炉、蒸汽轮发电机组。

其中燃气轮机是联合循环中的关键部件，其性能对联合循环的热效率十分关键。

余热锅炉和蒸汽轮机所组成的蒸汽系统，其参数主要取决于燃气轮机的排气参数，受到燃机排气条件的限制，要使联合循环具有较高的效率，首先要在机组配置上达到最佳。

燃气-蒸汽联合循环电站的机组选型工作，首先要确定燃气轮机，在选定燃机的情况下，对蒸汽系统进行合理选择和优化，最大限度利用燃气轮机的排气余热，使蒸汽系统取得较高的效率，从而使整个电站的性能更好。

二、联合循环机组配置分析1、轴系布置联合循环装置的轴系布置可分为单轴和多轴联合循环。

单轴是指燃气轮机和汽轮机共同拖动一台发电机运行。

多轴是指燃气轮机和汽轮机分别拖动发电机运行。

单轴布置机组从工艺系统到厂房布置，都完全独立自成系统，控制简单、运行操作简单。

但是部分负荷效率大幅度下降，NOx 排放物大幅增加，适合于带基本负荷。

浅析F级燃气-蒸汽联合循环机组供热方式

浅析 F级燃气 -蒸汽联合循环机组供热方式摘要：燃气-蒸汽联合循环机组具有效率高、排放清洁等特点，现今越来越多地被应用于区域供热。

本文分析了适合燃气-蒸汽联合循环机组供热的几种方式，从中压缸抽汽、中低压连通管抽汽、冷段抽汽、背压供热、压力匹配器入手，分析其供热特点、使用条件及投运项目，最后总结了针对不同的热负荷特点可选用的供热方式。

关键词：F级燃气-蒸汽联合循环供热机组分类号：TM611.3文献标识码：A一、概述燃气-蒸汽联合循环机组因具有效率高、排放清洁、调峰能力强等特点而得到广泛应用[1]。

为了响应国家节能减排的基本国策，改善地区环境质量，满足供热片区集中供热和地区用电负荷需要，目前许多燃气-蒸汽联合循环机组都带热负荷，供热范围内热负荷中既有工业企业生产热负荷，又有民用热负荷，为保证工业和民用热负荷的蒸汽品质，至各用热区域的热力网主干管采用蒸汽供热系统。

二、供热系统方案分析以往对于F级燃机联合循环热电联产机组，制造厂家一般不推荐采用单轴机组，这是由于单轴机组轴系较长，过多的抽汽及热负荷波动会影响机组轴系的稳定性。

近年来随着市场需求的增加和主机技术开发的持续改进，目前主机厂都在提高单轴机组供热能力方面开展了大量的工作并取得了相当的成果。

联合循环热电联产机组的供热方式一般有缸体打孔抽汽供热、压力匹配器供热、冷段减压供热方案等，这几种供热改造方式都有实际运行业绩，且运行基本良好。

(一)汽机中压缸抽汽汽轮机中压缸级间打孔抽汽一般较为常用，常用于工业用汽。

制造厂家认为，若抽汽量较小可采用直接打孔抽汽（约小于70t/h）；若抽汽量较大（约200t/h左右），多采用在汽轮机的中压缸内部设置旋转隔板来实现调整抽汽。

中压缸抽汽方案一般多用于联合循环多轴布置，如联合循环采用单轴布置时，因受轴系稳定性、通流效率、叶片及隔板强度等的影响，单轴机组只能抽部分供热蒸汽，蒸汽量需根据主机厂整体核算后确定。

目前东方电气和哈尔滨电气均推荐采用此供热方案。

大型F级燃气蒸汽联合循环烟气余热利用探讨

ｏｆｔｈｅｌｆｕｅｇａｓ，ａｎｄｈａｓｃｅｒｔａｉｎｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅｏｆｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ－ｓｔｅａｍｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｅ；ｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ；ｈｅａｔｉｎｇｆｕｅｌｇａｓ
２０１３年第１２期（总第９９期）
ｔ：Ｎ￡ＲＧｙＡＮＤＥＮＥＲＧＹＣ０ＮＳＥＲＶＡＴ１０Ｎ
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２０１３年１２月
能源研究
大型Ｆ级燃气蒸汽联合循环烟气余热利用探讨
意义。
关键词：联合循环；余热利用；节能；天然气加热中图分类号：￥２１０．４５文献标识码：Ａ文章编号：２０９５ — ０８０２一（２０１３）１２ — ００５９ — ０３
ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎＦｌｕｅＧａｓＷａｓｔｅＨｅａｔＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＨｅａｖｙ（ＦＣｌａｓｓ）Ｇａｓ－ｓｔｅａｍ
ｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｅｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｉｓｏｆｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙｌａｒｇｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｌｆｕｅｇａｓｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｍａｋｅｓｆｕｌｌｕｓｅｏｆｔｈｅｗａｓｔｅｈｅａｔ

F级燃气-蒸汽联合循环供热机组配置方案研究

F级燃气-蒸汽联合循环供热机组配置方案研究摘要：随着燃气-蒸汽联合循环渐趋成熟以及大气环保要求的逐步提高，在一些天然气供应充足的城市正在兴建越来越多的燃气-蒸汽联合循环电站。

燃气-蒸汽联合循环电站具有效率高、造价低、占地少、调控灵活等特点，符合国家产业政策，对于我国的节能减排具有十分重要的意义。

关键词：燃气-蒸汽联合循环；供热方案一、燃机容量的选择目前,世界上有大型燃机运行记录或供货记录的厂商主要有：美国GE公司,德国西门子公司,瑞士ABB- ALSTOM公司和日本三菱重工，国内联合体有：东方电气-MHI联合体、哈尔滨动力-GE联合体、上海电气-SIEMENS联合体。

各大燃机厂家生产的燃气轮机的出力各不相同，但燃气轮机根据其不同的容量等级和发展阶段可分为：E级燃机（简单循环出力为150MW等级、燃烧温度低于1205℃）；F级燃机（简单循环出力为250MW等级、燃烧温度约1315℃）；G或H级燃机（简单循环出力为300MW等级、燃烧温度约1425℃）。

在实际运行中，G型或H型燃机技术上尚存在一些需要进一步完善和解决的问题；而且最新型燃机均未对国内进行技术转让，如果采用，大部分设备需进口，设备初投资较大，因此暂不考虑H或G级机组。

E型燃机的效率大约33～34%左右，F型燃机的效率大约36～38%左右，从系统配置、占地面积及经济方面考虑，F级均优于E级。

综上所述，考虑工程造价、技术成熟度等因素，燃机机型选择时宜优先考虑国内已经引进的技术成熟的大容量“F”级燃气蒸汽联合循环供热机组。

二、F级燃气-蒸汽联合循环供热机组配置方案研究F级燃气-蒸汽联合循环供热机组按轴系布置可分为单轴和多轴配置方案，多轴配置方案又可分为一拖一、二拖一、三拖一等。

不同的轴系配置，其适宜承担的负荷性质、主设备配置、主厂房布置方式截然不同。

本文以2台F级燃机组成的燃气-蒸汽联合循环供热机组为例，对联合循环供热机组配置方案进行研究。

由2台F级燃机组成的燃气-蒸汽联合循环供热机组可能的配置有如下三种方案：即“一拖一“单轴方案”、“一拖一”多轴方案和“二拖一”多轴方案。

F级燃气--蒸汽联合循环机组效率优化分析

F 级燃气 -- 蒸汽联合循环机组效率优化分析【内容摘要】为提高F级燃气--蒸汽联合循环机组的运行效率，实现节能降耗，从机组参数优化，夏季部分负荷运行优化等方面进行全面分析，结合本项目主要承担调峰运行功能，年运行小时数及利用小时数偏低，不建议增加较多设备初投资进一步提高汽机进汽参数。

通过调整燃机IGV水平，选择合理的燃机燃烧器系统，加热入口空气等方式提高联合循环机组部分负荷效率。

1 问题的提出广东能源揭阳大南海天然气热电联产项目建设4套F级容量480MW“1+1”燃气－蒸汽联合循环机组主要用于调峰，年平均负荷率低造成部分高品位能源浪费，严重影响联合循环机组整体经济性。

因此，特对燃气-蒸汽联合循环机组的效率优化及部分负荷提效技术进行研究。

2 机组参数优化在余热锅炉和汽轮机性能之间进行的一个最优化热力计算选择机组最佳参数，通过充分计算、分析和论证，为汽轮机的设计提供最优化参数。

通过F级燃机-蒸汽联合循环机组565℃/565℃、588℃/588℃和600℃/600℃三种主蒸汽/热再热蒸汽参数热平衡分析，结果表明：联合循环机组发电出力、发电效率和余热锅炉换热面积随蒸汽参数的提高而增加。

根据设备厂家提供数据，提高机组参数主要设备投资相应增大，F级燃气-蒸汽联合循环机组588℃/588℃方案：余热锅炉增加1107万元、主再热管道系统增加147万元、汽轮机增加1315万元，合计增加2570万元；600℃/600℃方案：余热锅炉增加1882万元、主再热管道系统增加129万元、汽轮机增加1403万元，合计增加3414万元。

提高机组进汽参数后，设备初投资增加较多。

故不建议提高汽机进汽参数，维持F级联合循环机组565℃/565℃进汽参数，保证较低的工程投资。

3 夏季运行工况效率提升机组在正常运行中需根据电网调度要求调整机组负荷，燃气轮机在多数情况都处于部分负荷方式下运行。

燃气--蒸汽联合循环机组部分负荷下性能变化曲线如图4-1所示。

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ＧＪ／ｈ～１０９９ＧＪ／ｈ．Ｏｎａｄｊｕｓｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｏｄｅ．ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｈｅａｔｉｎｇｌｏａｄｏｆ“ ｔｗｏ — ｏｎ — ｏｎｅ ”ａｎｄ“ ｏｎｅ — ｏｎ — ｏｎｅ ”ｉＳ１７６９
ＧＪ／ｈ，７８０ＧＪ／ｈ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｓｈｅａｔｉｎｇｌｏａｄｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｎｄｍｉｎｉｍｕｍｅｌｅｃｔｉｃｒｐｏｗｅｒ
２ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｅａＦ — ｃｌａｓｓＧＴＣＣｕｎｉｔｏｆＢｅｉｊｉｎｇｇｒｉｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｌｏａｄｏｆｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｍｏｄｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ
分类号：ＴＭ６１１．３１文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ５８８４（２０１３）０６－０４２３－０４
ＨｅａｔＳｕｐｐｌｙＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦ— ｃｌａｓｓＧａｓＴｕｒｂｉｎｅＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅ
（１北京电力科学研究院，北京１０００７５；２华北电力大学，保定０７１００３）
摘要：以北京电网某Ｆ级燃气一蒸汽联合循环机组为例，通过试验确定了背压模式下联合循环机组的供热量，并以此为基础，建立了抽凝模式下机组群负荷、供热量的数学模型，得到了联合循环机组的供热性能和调峰性能。结果
ｔｅｓｔｄａｔａ，ａｎｄｈｅａｔｉｎｇｓｕｐｐｌｙａｎｄｐｅａｋｉｎｇｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＯ１２ｂａｃｋｐｒｅｓｓｕｒｅｍｏｄｅ， “ ｔｗｏ —
ｏｎ — ｏｎｅ ”ｈｅａｔｌｏａｄｉＳｃｈａｎｇｅｄｂｅｔｗｅｅｎ１３３０ＧＪ／ｈ～２４１７ＧＪ／ｈ．ａｎｄ“ ｏｎｅ — ｏｎ — ｏｎｅ ”ｈｅａｔｉｎｇｌｏａｄｉｓｃｈａｎｇｅｄｂｅｔｗｅｅｎ６００
第５５卷第６期２０１３年１２月
汽
轮
机
技
术
Ｖ０１．５５Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．２０１３
ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ
Ｆ级燃气一蒸汽联合循环机组供热性能分析
刘慧珍，李明忆，周作春，张学镭
表明，背压运行模式下，二拖一运行时供热量的变化范围为１３３０ＧＪ／ｈ～２４１７ＧＪ／ｈ，一拖一运行时供热量的变化范围为６００ＧＪ／ｈ～１０９９ＧＪ／ｈ；在抽凝模式下，二拖一和一拖一运行时最大供热量分别为１７６９ＧＪ／ｈ、７８０ＧＪ／ｈ；在抽凝模式下，随着供热量的增大，机组群的最大负荷与最小负荷之差越来越小，联合循环机组的调峰能力变差。关键词：燃气一蒸汽联合循环；供热；背压；调峰
ｂｙｔｅｓｔ．ＴｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆＧＴＣＣｅｌｅｃｔｉｒｃａｌｐｏｗｅｒｌｏａｄａｎｄｈｅａｔｉｎｇｌｏａｄｏｎａｄｊｕｓｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｏａｓｅｄｏｎ
ＬＩＵＨｕｉ．ｚｈｅｎ，ＬＩＭｉｎｇ．ｙｉ，ＺＨＯＵＺｕｏ．ｃｈｕｎ，ＺＨＡＮＧＸｕｅ．１ｅｉ
（１ＢｅｉｊｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７５，Ｃｈｉｎａ；

F级燃气-蒸汽联合循环机组供热性能分析

国产燃气—蒸汽联合循环机组性能综合研究

F级燃气-蒸汽联合循环机组供热经济性分析 马卫华

大型F级燃气蒸汽联合循环烟气余热利用探讨

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浅析F级燃气-蒸汽联合循环机组供热方式

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F级燃气--蒸汽联合循环机组效率优化分析

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