【正文】 京汽輪電機有限公司實現(xiàn)了國產化，因此 本階段暫按煤層氣熱電聯(lián)產工程 可行性研究報告 27 南京汽輪電機有限公司生產的 PG6581B 型燃機考慮 ， 下階段主機將通過招標最終確定。 余熱鍋爐選型比較 為了充分利用燃機煙氣余熱，提高熱效率，熱電聯(lián)產 工程 配 置 余熱鍋爐及 蒸汽 輪機發(fā)電 機組 ，配備的 余熱鍋爐形式 主要有單壓余熱鍋爐，雙壓余熱鍋爐和三壓余熱鍋爐。 對于含灰、含硫量較高、價格并不昂貴的燃料，可以考慮采用單壓無再熱系統(tǒng)，這是 由于在基本負荷下的燃氣輪機排氣溫度一般在 538℃ 以下，為防止低溫腐蝕，鍋爐排煙溫度在 160℃~1 65℃ ，甚至更高， 聯(lián)合循環(huán)電廠的效率雖然不 高，但設備投資費較低，多應用于化工、鋼鐵 和 冶金行業(yè)。 如果燃料價格較貴或需承擔較高的負荷，可以考慮采用多壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較高的效率，其投資費也較高，余熱鍋爐的排煙溫度一般在 110℃ ～ 140℃ 。燃用天然氣等昂貴燃料和環(huán)保要求比較高的燃機電廠，宜采用三壓再熱系統(tǒng)，而鍋爐排煙溫度可選的很低，一般在 90℃ ～ 110℃ 。 本工程燃用煤層氣，氣源較為清潔，采用雙壓鍋爐可將排煙溫度進一 步降低到 110℃ 左右， 燃機和聯(lián)合循環(huán)汽輪機容量較小，設置 三壓鍋爐型 投資不經濟 。因此， 本階段暫按裝設雙壓余熱鍋爐考慮。 裝機方案比較 裝機配置 燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組中，燃氣輪機、余熱鍋爐 和 蒸汽輪機的匹配原則一般是，余熱鍋爐的進氣參數(shù)與燃氣輪機排氣參數(shù)相匹配，汽輪機的進汽量與余熱鍋爐的蒸發(fā)量相匹配，以使能源的利用效率最大化。燃機、余熱鍋爐和蒸汽輪機的配置有一拖一、二拖一的系統(tǒng)方案，一拖一聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)運行靈活，但汽機設備數(shù)量較多；二拖一聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)汽機容量 較 大，機組效率較高。 PG6581B 燃機聯(lián)合循環(huán)的常規(guī)配置是二拖一方案汽輪機采用雙壓進汽，一拖一方案采用單壓進汽， 根據(jù)已確定的工業(yè)負荷和采暖負荷需求，本工程機組選型有以下兩個方案： 方案一：采用一套 “ 二拖一 ” 燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)直接空冷供熱機組； 方案二：采用二套 “ 一拖一 ” 燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)直接空冷供熱機組； 煤層氣熱電聯(lián)產工程 可行性研究報告 28 （ 1） 方案一：采用一套 “ 二拖一 ” 燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)直接空冷供熱機組； 由 2 套燃氣輪機發(fā)電機組（含 2 發(fā)電機） +2 臺雙壓余熱鍋爐 +1套 40MW 級直接空冷抽汽凝汽式蒸汽輪發(fā)電機組（含 1 臺發(fā)電機） +1 套空冷凝汽器構成。聯(lián)合循環(huán)汽輪機為 次高壓機組，余熱鍋爐為雙壓鍋爐，余熱鍋爐低壓蒸汽在非采暖期作為聯(lián)合循環(huán)汽輪機補汽，進入汽輪機發(fā)電；在采暖期作為采暖抽汽補汽供熱網(wǎng)首站。在汽輪機故障工況下，為保證采暖負荷需求，高壓蒸汽經減溫減壓后供采暖用汽。汽動壓縮汽輪機采用余熱鍋爐高壓蒸汽。 如 下 圖所示。 方案一原則性系統(tǒng)圖 方案一的優(yōu)點在于： 兩臺燃氣輪機帶動一臺蒸汽輪機，設備少，系統(tǒng)相對簡單。 機組效率較 “一拖一 ”方案高。 燃機、余熱鍋爐可以獨立運行，通過減溫減壓或者旁路的方式保證供熱穩(wěn)定。 空冷島設計較為簡便。 方案一的缺點在于： 機組運行不靈活 ， 由于 2 臺燃機共用一臺汽輪機，在汽輪機故障或檢修停機期間，聯(lián)合循環(huán)經濟性稍差。 （ 2） 方案二：兩套一拖一方案 本方案由 2 臺燃氣輪機（含 2 臺發(fā)電機） +2 臺單壓余熱鍋爐 +2 臺小功率抽凝煤層氣熱電聯(lián)產工程 可行性研究報告 29 式汽輪機（含 2 臺發(fā)電機） +2 套空冷凝汽器裝置構成。 方案二的提出主要是考慮到系統(tǒng)采用完全單元制配置，運行靈活，同時對供熱可靠性的保證率較高 ，如下圖所示。 方案二原則性系統(tǒng)圖 方案二的優(yōu)點在于： 采用單元機組，系統(tǒng)相對簡單獨立，運行控制方便。 汽輪機分別供熱，在一臺汽輪機故障時，聯(lián)合循環(huán)經濟性較高。 方案二的缺點在于： 熱效率相 對于方案一略低，運行成本高。 動力島占地較大。 機組配置情況如 下表 所示。 機組配置情況 方案 方案一（二拖一） 方案二（一拖一） 汽輪機 抽凝機 抽凝機 燃氣輪機數(shù)量 2 2 煤層氣熱電聯(lián)產工程 可行性研究報告 30 余熱鍋爐數(shù)量 2 2 蒸汽輪機數(shù)量 1 2 發(fā)電機 2+1 2+2 主變壓器 2+1 2+2 空冷凝汽器 1 2 聯(lián)合循環(huán)出力比較 經過與 主機 廠進行技術交流， 2 臺 PG6581B 型燃機組成的聯(lián)合循環(huán)機組各方案出力及供熱參數(shù)如 下表 所示。 聯(lián)合循環(huán)出力比較 參數(shù) 單位 方案一（二拖一） 方案二（一拖一） ISO 純凝工況 ISO 供熱工況 ISO 純凝工況 ISO 供熱工況 燃料耗量 m3/h 27565 27565 27565 27565 總電功率 kW 121443 103983 117452 101392 供熱出力 kW 0 78247 0 65966 發(fā)電熱耗率 kJ/kWh 總熱耗率 kJ/kWh 可以看出，在相同燃料耗量的情況下，二拖一方案在總電功率、總供熱出力、發(fā)電熱耗 率、總熱耗率等各項經濟指標都要優(yōu)于一拖一方案。 主要 是 兩方面的原因： 首先 二拖一采用的是次高壓參數(shù)的發(fā)電機組，自身發(fā)電效率比較高，而一拖一是中溫中壓參數(shù)，發(fā)電效率較低； 其次 二拖一使用的是雙壓余熱鍋爐，而一拖一使用的是單壓余熱鍋爐， 雙壓鍋爐的熱效率比單壓鍋爐要高，能源利用較為充分。 綜上分析，無論從設備投資還是發(fā)電和供熱效益來看，二拖一方案都優(yōu)于一拖一方案。 因此本階段 推薦 考慮采用二拖一方案進行。 機組運行 小時數(shù) 本工程燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機組的運行 小時數(shù) 如下： 1) 冬季采暖期運行 小時數(shù) ： 冬季采暖期 149 天， 機組冬季運行 小時數(shù) 3576h。 2) 非采暖期運行 小時數(shù) ：機組全年設備利用小時數(shù) 6500h， 根據(jù)以熱定電的原則，非采暖期運行小時數(shù)為 3911h，全年運行小時數(shù)為 7487h。 煤層氣熱電聯(lián)產工程 可行性研究報告 31 3) LNG 工業(yè)用汽常年穩(wěn)定供應，年設備利用小時數(shù) 8000h。 設計工況（平均溫度 ℃ 、 大氣壓力 、 平均相對濕度 61%)下主要設備規(guī)范如下： 1) 燃氣輪機 型式： PG6581B 型 (或同類機型 ) 制造廠： 南京 汽輪電機 (集團 )有限責任公司 (或同類廠家 ) 數(shù)量： 2 臺 燃料： 煤層氣 功率： 熱耗 率： 11433kJ/kWh 排煙溫度： ℃ 排煙流量： 耗氣量： 11472Nm3/h 2) 余熱鍋爐 型式： 臥式雙壓 鍋爐 制造廠： 杭州鍋爐集團有限公司 (或同類廠家 ) 數(shù)量： 2 臺 高壓蒸汽參數(shù)： ， 468℃ ， 64t/h 低壓蒸汽參數(shù)： ， 146℃ ， 排煙溫度： ℃ 3) 汽輪機 型式： ，背壓 15kPa 抽 凝汽式 ，直接空冷 制造廠： 南京 汽輪電機 (集團 )有限責任公 司 (或同類廠家 ) 數(shù)量： 1 臺 功率： （純凝工況） 高壓進汽參數(shù)： (a)， 465℃ ， 采暖抽汽參數(shù)： ， ℃ ， 4）全廠技術指標 “二拖一 ”燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組方案技術經濟指標如 下表 所示。 煤層氣熱電聯(lián)產工程 可行性研究報告 32 二拖一 方案 全廠技術 經濟 指標 序 號 項 目 單 位 工況 非采暖期 采暖期 全年 1 ISO工況 額定出力 MW — 2 煤層氣 低位發(fā)熱量 kJ/Nm3 32500 32500 3 燃氣輪機出力 MW 4 燃氣輪機熱耗率 kJ/kWh 11433 11433 5 汽輪機出力 MW — 6 聯(lián)合循環(huán)總出力 MW — 7 年運行小時數(shù) h/a 3915 3576 7491 8 年發(fā)電量 10 6kWh 723 9 單位供熱量 （ MW） 0 10 年采暖供熱量 10 4GJ 0 11 小時 煤層氣 耗量 Nm3/h 22944 — 12 年 煤層氣 耗量 10 8Nm3 13 發(fā)電氣耗 Nm3/kWh 14 供熱氣耗 Nm3/GJ 15 全廠熱效率 % 16 全年平均 熱電比 % 注 : 1. 表中耗量是指在 1atm， 0℃ 狀態(tài)下的體積流量。 2. 燃料低位發(fā)熱量為 。 由上可知，全廠熱效率為 %，熱電比為 %，均符合《熱電聯(lián)產項目可行性研究技術規(guī)定》中“常規(guī)燃氣輪機熱電廠”：“全廠年平均總熱效率應大于 55%”、“各容量等級燃氣輪機熱電聯(lián)產的熱電比年平均應大于 30%”的要求。 煤層氣熱電聯(lián)產工程 可行性研究報告 33 熱力系統(tǒng) 燃氣 —蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組 燃 氣 —蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組包括燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機等設備。燃氣輪機排氣排入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生蒸汽驅動 聯(lián)合循環(huán)汽 輪機 發(fā)電， 同時余熱鍋爐高壓蒸汽提供 LCBM 用工業(yè)用汽。 原則性聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)流程圖詳見100FA04461KJ01。 非采暖期，蒸汽輪機純凝運行，經空冷凝汽器冷卻后 的凝結水依次經過凝結水泵、軸封加熱器，與工業(yè)汽輪機凝結水一并送入余熱鍋爐，低壓飽和蒸汽進入低壓過熱器，產生余熱鍋爐低壓蒸汽；低壓汽包中除過氧的給水經過給水泵，依次進入高壓省煤器、高壓汽包、高壓過熱器產生余熱鍋爐高壓蒸汽。高壓蒸汽和低壓蒸汽進入汽輪機做功后，乏汽排入空冷凝汽器排氣裝置。 采暖期，蒸汽輪機抽凝運行，經空冷凝汽器冷卻后的凝結水依次經過凝結水泵、軸封加熱器后與工業(yè)汽輪機凝結水、熱網(wǎng)加熱器疏水一并送入余熱鍋爐 。 高壓蒸汽進入汽輪機做功后，乏汽排入空冷凝汽器排氣裝置，汽輪機抽汽和余熱鍋爐低壓蒸汽進入熱網(wǎng) 加熱器。 1) 高壓蒸汽系統(tǒng)及旁路系統(tǒng) 高壓蒸汽系統(tǒng)采用母管制。高壓蒸汽從余熱鍋爐高壓過熱器出口經過高壓蒸汽母管輸送至汽輪機主汽閥。 本工程設置 100%容量的旁路系統(tǒng)， 旁路系統(tǒng)采用單元制，每臺余熱鍋爐分別設置各自對應的蒸汽旁路系統(tǒng)。高壓蒸汽 經 減溫減壓 后，接至空冷凝汽器二級減溫減壓器，以滿足機組啟動和甩負荷 時及時向凝汽器排除多余蒸汽，保證鍋爐及汽輪機的安全 。 2) 給水系統(tǒng) 給水系統(tǒng) 把 低壓汽包 的出水升壓后 輸送至高壓省煤器。 兩臺余熱鍋爐 共 設置 3 臺容量 100%的電動給水泵 ， 2 臺運行， 1 臺備用。 3) 凝結 水系統(tǒng) XX 處干旱地區(qū) ， 故 采用 直接空冷 。凝結水系統(tǒng)將 排汽裝置 熱井中的凝結水輸送至余熱鍋爐低溫省煤器再進入低壓汽包，在此過程中，凝結水被加熱 和 除氧。 系統(tǒng)設 3 臺 50%容量的凝結水泵和一臺 軸封加熱 器。凝結水泵 2 臺運行， 1煤層氣熱電聯(lián)產工程 可行性研究報告 34 臺備用。 4） 空冷凝汽器 系統(tǒng) 汽輪機低壓缸排汽，接至帶除氧功能的排汽裝置，再經排汽管道進入空冷凝汽器 。凝結水在空冷凝汽器中匯集后通過母管再進入排汽裝置熱井。 5) 抽汽系統(tǒng) 汽輪機設置 1 級 采暖 抽汽， 蒸 汽送至廠內熱網(wǎng)首站加熱熱網(wǎng)循環(huán)水。 6）開閉式冷卻水系統(tǒng) 開式水系統(tǒng)的介質為處理后的水庫地表水 ，為發(fā)電機空氣冷卻器、汽輪機冷油器、電動給水泵等冷卻設備提供冷卻水。 閉式水系統(tǒng)的介質為化學除鹽水，為燃機油冷卻 器提供冷卻水。 系統(tǒng)設 2 臺閉式水板式換熱器， 1 臺運行 1 臺備用； 2 臺閉式水循環(huán)泵， 1臺運行 1 臺備用； 1 臺閉式水膨脹水箱。 7）除鹽水系統(tǒng) 除鹽水系統(tǒng)提供凝結水補水、閉式冷卻水系統(tǒng)補水和余熱鍋爐的上水等，除鹽水來自化學車間。 8）空冷凝汽器抽真空系統(tǒng) 在機組啟動初期將空冷凝汽器內空氣 、 附屬管道和設備中的空氣抽出以達到汽機啟動要求；在正常運行中除去空冷凝汽器空氣區(qū)積聚的非凝結氣體，維持汽輪機背壓。 汽 輪機設 2 臺 100%容量水環(huán)式真空泵組，機組正常運行時， 1 臺運行， 1臺備用。 9）潤滑油系統(tǒng) 2 臺燃機和 1 臺汽機各設 1 套潤滑油系統(tǒng)。潤滑油系統(tǒng)設備由主油箱、電動交流潤滑油泵、直流潤滑油泵、事故油泵、頂軸油泵 和 冷油器組成。系統(tǒng)向燃氣輪機及其發(fā)電機、汽輪機及其發(fā)電機軸承提供潤滑油，保證機組的正常運轉。 交流主油泵用于機組 啟動 時向機組