大型天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)-在線瀏覽
2025-01-06 08:43本頁面
【正文】 的效率下降；如保持蒸汽量和余熱鍋爐的節(jié)點溫差不變而提高蒸汽參數(shù)，有可能略微提高聯(lián)合循環(huán)的效率，但此提高的潛力不大。因此，隨著燃氣輪機初溫的不斷提高，新建發(fā)電廠現(xiàn)在已很少采用補燃的聯(lián)合循環(huán)方案了。 不補燃的燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)勢在于：①熱效率高。②鍋爐和廠房 體積 較小，結(jié)構(gòu)簡單，投資費用低。④啟動快。 從式（ 41）可見，提高燃氣輪機效率 η gt比同等程度地提高余熱鍋爐效率 η hr 和汽輪機效率 η st 對于改善聯(lián)合循環(huán)效率 η cc的效果更為明顯。 燃氣輪機排氣溫度的選擇 然而在聯(lián)合循環(huán)設(shè)計中，燃氣輪機效率并非越高越好。當(dāng)燃氣初溫一定時，高壓比的燃氣輪機排氣溫度較低，雖然燃氣輪機本身的效率比低壓比的燃氣輪機高，但余熱鍋爐的能量利用率、蒸汽參數(shù)和蒸汽循環(huán)效率都較低。可見在燃氣輪機初溫一定時，燃氣輪機排氣溫度存在著最佳值 [4]。 圖 5 簡單循環(huán)的燃氣輪機效率與排氣溫度的關(guān)系 圖 6 聯(lián)合循環(huán)效率與燃氣輪機排氣溫度的關(guān)系 圖中 t3為燃氣初溫，近年來的燃氣輪機其初溫均在 1100～ 1200℃以上，從圖 5可見，當(dāng) 簡單循環(huán)的 排氣溫度為 400～ 450℃時，燃氣輪機效率最高。 近年來發(fā)展起來的大型燃氣輪機，在燃氣初溫提高的基礎(chǔ)上，也都提高了排氣溫度，其目的就是為了取得整體聯(lián)合循環(huán)的高效率。即既要兼顧到燃氣循環(huán)的效率，又要兼顧到蒸汽循環(huán)的效率，才能獲得聯(lián)合循環(huán)的最大效率。 鑒于我國目前正在以市場換技術(shù)，積極引進生產(chǎn)大型發(fā)電用的燃氣輪機技術(shù)，因此我們有必要仔細分析研究上述四家燃氣輪機廠商產(chǎn)品的技術(shù)性能和技 術(shù)水平。 由于 9E 燃氣輪機的燃氣初溫（ 1124℃）較低，自身效率要比 F 級燃氣輪機低 3～ 4 個百分點。因而 E 級聯(lián)合循環(huán)電廠的上網(wǎng)電價 較高。相對來說設(shè)備增多、系統(tǒng)復(fù)雜、占地 較 大。 這四家燃氣輪機廠商產(chǎn)品 [6] [7] [8] [9] [10]中，PG9351FA、 、 GT26 和 M701F 四種 F 級機組具備 以下特點 ： ① 單機容量大，都在 250MW 等級，“ 1+1”（一臺燃機帶一臺汽機）的聯(lián)合循環(huán)功率即已達到390MW。燃氣初溫高，因而 燃氣輪機自身的效率也高。 4 ③ 排氣溫度高 （ 584℃～ 640℃） ，給蒸汽循環(huán)留有較大的余地，蒸汽循環(huán)可采用較高參數(shù)的三壓、再熱循環(huán)，因而整個聯(lián)合循環(huán)的效率較高，達到％～ ％。燃氣輪機均采用壓氣機冷端拖動發(fā)電機，便于安裝運行和維護 。 單壓、雙壓和三壓蒸汽系統(tǒng)的選擇 在單壓蒸汽系統(tǒng)中，在低溫段煙氣的熱量未能充分利用，因此單壓余熱鍋爐不能將排煙溫度降低到較低的水平，一般僅能控制在 160～ 200℃左右。在設(shè)計余熱鍋爐時可以采用雙壓或三壓蒸汽系統(tǒng)，即在余熱鍋爐中除了產(chǎn)生高壓過熱蒸汽外，還產(chǎn)生中壓或低壓過熱蒸汽，補入汽輪機的中、低壓缸中做功。 余熱鍋爐再熱系統(tǒng)的選擇 早年的燃氣輪機排氣溫 度較低，大多低于538℃，所配的蒸汽循環(huán)不宜采用再熱方案。 隨著蒸汽循環(huán)由單壓變?yōu)殡p壓和三壓，由無再熱向再熱發(fā)展，聯(lián)合循環(huán)的效率都會有一定程度的提高。 余熱鍋爐煙氣阻力的選取 這里需要指出的是，隨著余熱 利用率的提高，余熱 鍋爐換熱面積 將 增加，余熱鍋爐煙氣 側(cè)的阻力將有所提高，也就是燃氣輪機的排氣背壓將有所提高，這將引起燃氣輪機功率和效率有所下降。余熱鍋爐及煙道的阻力按聯(lián)合循環(huán)設(shè)備采購國際標準 [12]規(guī)定，對于單壓、雙壓和三壓余熱鍋爐分別為 、 、 。燃氣輪機選型確定后，其排氣溫度一定，余熱鍋爐高壓蒸汽的溫度一般比 燃氣輪機排氣溫度低 25～ 40℃ 。同樣，中壓蒸汽和低壓蒸汽的溫度則比它們各自所在的余熱鍋爐受熱面積上游的燃氣溫度低 11℃左右 [13]。優(yōu)化后的高壓蒸汽壓力不是很高，通常在高壓到超高壓的范圍內(nèi)。 表 1 世界上 F 級燃氣輪機的技術(shù)性能 公司 GE SIEMENS ALSTOM 三菱 燃機型號 PG9351FA GT26 M701F 凈功率（ MW） 267 265 270 凈熱耗（ Kj/Kwh） 9757 9302 9351 9424 凈效率（％） 燃氣初溫（ ℃ ） 1327 1320 1255/1235 1400(第一級靜葉前 ) 排氣溫度（ ℃ ） 609 576 640 586 聯(lián)合循環(huán)型號 S109FA KA261 MPCP1701F 凈功率（ MW） 392 393 398 凈熱耗（ Kj/Kwh ） 6350 6274 6150 6316 凈效率（％） 系統(tǒng)配置 1+1，三壓再熱 1+1，三壓再熱 1+1，三壓再熱 1+1，三壓再熱 5 聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化方向 在燃氣輪機型號確定后，應(yīng)根據(jù)所用燃料種類、燃料價格、負荷方式、投資費用、經(jīng)濟效益和建設(shè)周期等因素來選擇蒸汽系統(tǒng)。因此選擇高壓高溫的三壓再熱蒸汽循環(huán)是非常合適的。為了盡可能地 降低余熱鍋爐的排煙溫度，與 燃煤 電廠相反，送往余熱鍋爐的給水溫度一般較低。這些低溫給水在余熱鍋爐尾部的給水預(yù)熱器中進一步吸收低溫?zé)煔獾臒崃?，致使鍋爐排煙溫度降到 80～ 90℃。 SIEMENS 公司也推薦采用三壓再熱帶除氧凝汽器的熱力系統(tǒng)。 5 余熱鍋爐的爐型選擇 余熱鍋爐按汽水循環(huán)方式可分為強制循環(huán)和自然循環(huán)兩種。兩種余熱鍋爐各有特點，對于燃用天然氣的聯(lián)合循環(huán)電廠來說，這兩種爐型都是可以接受的。其 最大優(yōu)點是：無循環(huán)泵，廠用電少，可用率高于強制循環(huán)的余熱鍋爐 2 個百分點。要求它的中、低壓缸比常規(guī)電廠的汽輪機增大通流能力，并要求其凝汽器比常規(guī)電廠增大換熱面積。 聯(lián)合循環(huán)中的 汽輪機必須適應(yīng)聯(lián)合循環(huán)快速啟動的要求，汽輪機結(jié)構(gòu)應(yīng)采取必要的措施 [16]。前者為地面層低位布置；后者為高運轉(zhuǎn)層布置。另一種是單軸配置，即燃氣輪機和汽輪機共同
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