大型天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術-文庫吧資料
2024-11-11 08:43本頁面
【正文】 軸配置 多軸配置分為： ⑴ 一臺燃氣 輪機發(fā)電機組排氣送入一臺余熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽帶動一臺汽輪機發(fā)電機組，即多軸的“ 1+1”方式（如我省金華燃機電廠）。 7 聯(lián)合循環(huán) 機組的 軸系配置 [18] 聯(lián)合循環(huán)機組的軸系配置有兩種形式：一種是多軸配置，即燃氣輪機和汽輪機分別拖動發(fā)電機運行。 聯(lián)合循環(huán)汽輪機的汽缸及排汽形式 圖 8 SIEMENS 公司 單 軸 聯(lián)合循環(huán) 三壓再熱 的雙缸軸向排汽汽輪機剖面圖 [17] 圖 9 GE公司 S109FA單軸聯(lián)合循環(huán)三壓再熱的 雙 缸向下排圖 7 三壓再熱帶除氧凝汽器的熱力系統(tǒng)圖 6 汽的汽輪機剖面圖 [6] 適合于三壓再熱單軸聯(lián)合循環(huán)機組的汽輪機有雙缸（高壓缸及中 /低壓缸合缸）軸向排汽和 雙 缸（高 /中 壓缸 合 缸 及 低壓缸）向下排汽兩種形式。 汽輪機末級效率和排汽環(huán)形面積的大小對聯(lián)合循環(huán)尤為重要，必須進行專門的設計與制造。 6 聯(lián)合循環(huán)汽輪機的 選擇 聯(lián)合循環(huán)汽輪機 特點 聯(lián)合循環(huán)中的 汽輪機一般不對外抽汽，而是向中壓缸和低壓缸內(nèi)補入中壓蒸汽和低壓蒸汽。 我國目前打捆招標建設的大型天然氣 聯(lián)合循環(huán)電廠均為 臥式布置自然循環(huán)的余熱鍋爐。自然循環(huán)的余熱鍋爐一般采用臥式布置，而強制循環(huán)的余熱鍋爐一般采用立式布置。正常運行時凝結(jié)水的除氧在凝汽器中進行，在啟動階段 ，該公司在凝結(jié)水預熱器的下游還配備了旁路除氧器，用來除去啟動階段凝結(jié)水中較多的 O2和 CO2。 GE 公司推薦的三壓再熱帶除氧凝汽器的熱力系統(tǒng) [15]如圖 7 所示。 凝汽器真空除氧 燃用幾乎不含硫的天然氣時，最理想的除氧方案是選用帶除氧功能的凝汽器，在凝汽器中進行真空除氧，這就給余熱鍋爐提供了除過氧的、最低溫度的給水。 4 蒸汽循環(huán)給水的加熱和除氧方式的選擇 蒸汽循環(huán)的給水加熱 為了盡可能地利用燃氣輪機排氣余熱，聯(lián)合循環(huán)的給水加熱在余熱鍋爐中進行。 我國東部地區(qū)天然氣價格較高，對聯(lián)合循環(huán)電廠的運行成本和上網(wǎng)電價有較高的要求，希望電廠有較高的效率。對 150MW 級的汽輪機來說， GE 和三菱推薦選擇高 壓蒸汽壓力在10Mpa 左右， SIEMENS 推薦為 13Mpa。 余熱鍋爐蒸汽壓力的優(yōu)化 蒸汽參數(shù)的優(yōu)化主要是高壓蒸汽壓力的選擇，國外研究表明 [14]，隨著高壓蒸汽壓力的提高，聯(lián)合循環(huán)效率有一定程度的提高，升至一個較高的最佳值后開始下降。 當然聯(lián)合循環(huán)高壓蒸汽溫度的確定還與余熱鍋爐過熱器和汽輪機高壓部件的材料選擇的經(jīng)濟合理性有關。 余熱鍋爐蒸汽溫度的確定 在不補燃的聯(lián)合循環(huán)中，余熱鍋爐高壓蒸汽的溫度受到燃氣輪機排煙溫度的限制。計算表明 [11]： 1kPa的壓降會使燃氣輪機的功率和效率下降 %，因此在聯(lián)合循環(huán)設計優(yōu)化時要綜合考慮這一因素。研究表明 [11]，三壓聯(lián)合循環(huán)的效率比雙壓聯(lián)合循環(huán)的效率大約提高 1％；雙壓和三壓采用再熱后，聯(lián)合循環(huán)效率均能再提高 ～ ％。近年來高于 584℃排氣溫度的大型燃氣輪機的出現(xiàn)，具備了為余熱鍋爐提供足夠的高溫熱量用以實現(xiàn)雙壓或三 壓再熱循環(huán)的可能性。 采用三壓蒸汽系統(tǒng)，可使排煙溫度進一步降到80～ 90℃左右。 當燃用幾乎不含硫的天然氣時，因燃料成本相對較高， 有 需要也有可能進一步降低排煙溫度。 3 余熱鍋爐蒸汽 系統(tǒng) 的 優(yōu)化 提高余熱鍋爐效率的途徑 由于不補燃的余熱鍋爐是利用燃氣輪機的排氣余熱來產(chǎn)生蒸汽和熱水，排煙損失 是它最主要的熱損失，因此 降低余熱鍋爐排煙溫度是提高余熱鍋爐效率的唯一途徑 。 ④ 燃氣輪機結(jié)構(gòu)上均采用軸向排氣，排氣阻力小，而且便于余熱鍋爐布置。PG9351FA、 M701F初溫均超過 1300℃，燃氣輪機效率在 ％～ %之間，而 GT26的燃氣初溫雖略低（為 1255℃），但采用了燃氣再熱技術，效率也達到了較高的 %。 ② 專為燒天然氣而設計，也可燒備用輕柴油。 經(jīng)過 多方面的 技術和經(jīng)濟比較 [5]，我們得出結(jié)論： 在我國東部天然氣價格相對較高的地區(qū)建設大型聯(lián)合循環(huán) 電廠，不宜選用 E 級燃氣輪機作為基本機型，也不宜選用 E 級改進型 作為基本機型 ，而 F級燃氣輪機是我國東部地區(qū)建設天然氣發(fā)電 390MW 級聯(lián)合循環(huán)電廠的首選機型，而且 F級機組在世界上也都是已投運了多年的成熟機型。 另外由于 E級 機組容量較小，需要 2+1（兩臺燃機帶一臺汽機）組成 的 聯(lián)合循環(huán)，容量才能達到 。排氣溫度僅 538℃，蒸汽循環(huán)不能再熱，聯(lián)合循環(huán)的效率要低 4～ 6 個百分點。在建設聯(lián)合循環(huán)電廠時，引進優(yōu)質(zhì)高效、成熟可靠、單位造價低的先進產(chǎn)品。 2 燃氣輪機 機型選擇 能夠生產(chǎn)滿足上述要求的大容量高效率、能夠體現(xiàn)當今工業(yè)燃氣輪機 設計、 制造水平的廠家主要有 GE 公司（美國通用電器）、 SIEMENS 公司（西門子）、 ALSTHOM 公司（阿爾斯通）和三菱公司（ MITSUBISHI）。 因此要獲得聯(lián)合循環(huán)的最大效率，不能僅僅選擇高效率的燃氣輪機，而選擇盡可能高 的燃氣初溫和對于聯(lián)合循環(huán)最佳的壓比和排氣溫度才是更重要的因素。圖 6 與圖 5相比，聯(lián)合循環(huán)效率的最佳點 則 向排氣溫度高的方向移動，為 550～ 600℃。 圖 5 和圖 6分別表示了燃氣輪機效率和聯(lián)合循環(huán)整體效率與燃氣初溫和燃氣輪機排氣溫度的函數(shù)關系。而低壓比的燃氣輪機的排氣溫度較高，雖然燃氣輪機本身的效率比高壓比的燃氣輪機低，但蒸汽循環(huán)得以利用成熟的高溫高壓和再熱技術，取得蒸汽部分的高效率。在聯(lián)合循環(huán)中，燃氣 輪機效率取最大值， 3 并不能得到最優(yōu)化的聯(lián)合循環(huán)的效率。 因此在設計聯(lián)合循環(huán)時，首先應選擇功率和效率都能滿足要求的燃氣輪機作為設計出發(fā)點，然后再從整個聯(lián)合循環(huán)的效率和投資角度，來考慮余熱鍋爐和汽輪機的系統(tǒng)和形式是否配置合理的問題。 燃氣輪機效率的選擇 經(jīng)理論推導
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