燃氣輪機及燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)概述

1、燃氣輪機燃氣輪機及燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置及燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置目目 錄錄一、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)概述二、燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)及分布式能源介紹三、燃氣輪機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理四、燃氣輪機防火防爆技術(shù)五、燃氣輪機撬體的防火防爆技術(shù)對項目經(jīng)理的基本要求1、主要是組織協(xié)調(diào)工作。2、項目前期工作 （1）項目建設(shè)基本流程、主要工作內(nèi)容 （2）地方政府及相關(guān)部門工作 （3）相關(guān)技術(shù)合同、協(xié)議的談判 （4）外部、內(nèi)部溝通、交流對項目經(jīng)理的基本要求3、熟悉分布式能源電廠設(shè)備、外圍設(shè)備及相關(guān)企業(yè)的情況： 電廠主要設(shè)備：燃氣輪機（內(nèi)燃機）、余熱鍋爐、汽輪機及發(fā)電機、變壓器及電器設(shè)備、壓縮機（泵）、水處理設(shè)備等 外圍設(shè)備：電機

2、及熱網(wǎng)泵、熱交換設(shè)備、制冷設(shè)備等 外圍企業(yè)的情況：主要設(shè)備和負荷性質(zhì)、上網(wǎng)變電站對項目經(jīng)理的基本要求4、參與設(shè)備招、投標規(guī)定，并參與各類招標5、設(shè)計審查、圖紙會審，EPC商務談判及技術(shù)協(xié)議談判。6、施工階段 （1）組織（協(xié)調(diào)）項目施工、調(diào)試 （2）對質(zhì)量、進度、投資和安全進行有效控制 （3）了解各專業(yè)的基本規(guī)范要求，及時解決出現(xiàn)的各類問題 （4）驗收組織對項目經(jīng)理的基本要求7、協(xié)調(diào)施工與生產(chǎn)準備的關(guān)系8、熟悉國家相關(guān)的法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范個人體會：1、宏觀把握、注意細節(jié)2、多學習，多溝通，有禮有節(jié) 注冊監(jiān)理工程師 注冊建造師 項目管理師3、注意來往信函、文件的保存、使用4、發(fā)揮專業(yè)技術(shù)人員、監(jiān)理

3、的作用，發(fā)揮工程例會的作用；5、安全管理和協(xié)調(diào)質(zhì)量和進度的關(guān)系是重點目目 錄錄一、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)概述二、燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)及分布式能源介紹三、燃氣輪機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理四、燃氣輪機防火防爆技術(shù)五、燃氣輪機撬體的防火防爆技術(shù)一、概述1、燃氣輪機發(fā)展 20世紀50年代進入發(fā)電領(lǐng)域 1960年左右，提出點網(wǎng)中配備一定容量的燃氣輪機 1980年后攜帶基本負荷和中間負荷2、典型燃氣輪機發(fā)電機組性能參數(shù)公司公司機組型號機組型號ISO功率功率壓比壓比燃氣初溫燃氣初溫供電效率供電效率單位售價單位售價GE發(fā)電發(fā)電PG9231(EC)169.114.035.20160PG9351(FA)255.617.0128

4、837.00160AlstomGT13E2165.114.6126035.69166GT26263.032.0116737.00148SiemensV64.3A67.415.8131034.93236V84.3A180.016.6131038.00170V94.3A265.917.0131038.60159三菱三菱M701F270.317.0134938.21160M701G334.021.0142739.54165GE船用與工業(yè)船用與工業(yè)LM6000-PD41.2029.4116040.67296R-RTrent6051.5033.041.92299惠普惠普FT825.4919.311213

5、8.563823、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組性能參數(shù)公司名稱公司名稱機組型號機組型號ISO基本功率基本功率供電效率供電效率所配燃機所配燃機單位售價單位售價GE發(fā)電發(fā)電S109EC259.354.0MS9001EC1S109FA390.056.7MS9001FA1354S209FA786.957.1MS9001FA2306AlstomKA13E2-2480.052.9GT13E22341KA13E2-3720.052.9GT13E23332KA26-1392.556.3GT261360SiemensGUD94.2239.252.2V94.21446GUD94.3A392.257.4V94.3A1348三菱

6、三菱MPCP1397.757.0M701F1348MPCP2799.657.3M701F2295MPCP1489.358.7M701G13964、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)優(yōu)勢1、供電效率遠高于燃煤的蒸汽輪機電站2、國外交鑰匙工程投資500600美元/kW3、建設(shè)周期短4、用地、用水比較少5、運行高度自動化，每天都能啟停6、可用率高達85%95%7、便于快速無外電源啟動8、采用天然氣或液體燃料，環(huán)保性能好5、IGCC介紹燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)受制于天然氣或液體燃料。IGCC整體煤氣化燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán) 把煤在高壓、高強度、高效率的氣化爐中氣化成中熱值（低熱值）煤氣，進而通過洗滌和脫硫處理，把煤氣中的微塵、硫化物

7、、堿金屬等雜質(zhì)清除干凈，最后把潔凈的人造煤氣輸送到燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)中去燃燒做工。 1、供電效率比天然氣低，預計熱效率50%52% 2、廠用電大6、燃氣輪機及聯(lián)合循環(huán)的現(xiàn)實條件 1、近期或稍長時間內(nèi)能提供多少天然氣資源供發(fā)電工業(yè)用 2、如何確定天然氣價格，使其發(fā)電成本能夠與廉價的、污染嚴重的煤電競爭？ 3、從長遠觀點看，能否提供自制的、優(yōu)質(zhì)而廉價的燃氣輪機及其聯(lián)合循環(huán)的硬件和消耗性熱備件？天然氣資源問題1、天然氣資源2、國家政策天然氣價格問題 1、設(shè)備折舊成本發(fā)電成本： 2、機組運行維護成本 3、燃料成本 天然氣價格對于燃氣輪機及其聯(lián)合循環(huán)的天然氣價格對于燃氣輪機及其聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電成本有決定性的

8、影響發(fā)電成本有決定性的影響國外幾種類型發(fā)電站發(fā)電成本比較燃油機組燃油機組天然氣機組天然氣機組LNG機組機組燃煤帶燃煤帶FGD燃煤不帶燃煤不帶FGD電站規(guī)模臺數(shù)*功率，MW）2550255025502550建設(shè)工期（工程開始到投產(chǎn)，a）44444比投資費用 (美元/kW)86051051014001160負荷因數(shù) (%)8590907070供電效率 ()36.2745.46*45.46*34.7935.89燃料價格 (美元/kJ)2.1383.7922.3705.214*1.2321.8661.2321.896發(fā)電成本 （美元/kWh）53.176.54580.356.665.548.452.2

9、其中：基本建設(shè)費20.511.311.330.725.8 運行維護費2.54.24.29.36.4 規(guī)劃費30.153.729.564.816.625.516.220上表數(shù)據(jù)說明*目前聯(lián)合循環(huán)供電效率已達56.5%*把液化天然氣的設(shè)備都考慮到燃料費中*1995年美國管道輸送的天然氣實價1、天氣熱價格比較低廉時，燃用天然氣的聯(lián)合循環(huán)機組的發(fā)電成本要比同等功率燃煤帶FGD的機組低2、我國天然氣價格較高 美國氣煤價格比2:1 我國則為4:1燃氣輪機國產(chǎn)化的問題1、2001年10月國家計委頒布燃氣輪機產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)引進工作實施意見2、2004年428號文 以市場換技術(shù)，引進PG9351FA、M701F

10、、V94.3A等機組，17個燃氣輪機電站40多臺燃氣輪機及其聯(lián)合循環(huán)機組 3、三大公司哈爾濱動力、東方東方電氣、上海電氣分別與GE動力、三菱重工、siemens合作組裝、生產(chǎn)燃氣輪機7、電力系統(tǒng)配備燃氣輪機類型特點1、大型燃氣輪機2、中型燃氣輪機3、輕型燃氣輪機4、微型燃氣輪機大型燃氣輪機特點： 1、在電力系統(tǒng)中承擔中間符合和基本負荷 2、功率大、效率高 3、能夠長期穩(wěn)定運行 4、力求減少啟停次數(shù) 5、啟動加載性能較差 在熱態(tài)下從啟動到加載至滿負荷耗時一般不少于25min。中型燃氣輪機特點： 1、滿足快速啟動和加載要求 能在310min內(nèi)完成啟動、加載至滿負荷的全過程 2、適應調(diào)峰負荷或處理電

11、網(wǎng)緊急事故的需要 3、功率等級比較小，2050MW適用于分布式電站的燃氣輪機 1、燃機選型與使用場所密切相關(guān) 較大小區(qū)單機功率可以達到2030MW 大型機場單機功率一般在45MW 大型醫(yī)院、商場僅需數(shù)十千瓦 銀行、賓館適宜選用微型燃機 2、要注重能源高效利用 熱電聯(lián)供效率75%以上 熱電冷聯(lián)供效率80%以上 8、燃氣輪機名詞和概念的說明1、基本負荷、中間負荷、尖峰負荷等概念運行代碼運行代碼ABCDEF符合特征連續(xù)滿負荷基本符合中間負荷基本/尖峰交替負荷每日啟停尖峰負荷參數(shù)范圍年運行小時數(shù)8000860060008000300060002000300020004000200800使用率90100

12、70903575205020502.210年啟動點火次數(shù)340208010604012025030060150年小時數(shù)/點火次數(shù)20060400604003060101838快速啟動次數(shù)05010020跳閘次數(shù)081816161616基本符合基本符合中間負荷中間負荷尖峰負荷尖峰負荷年運行小時數(shù)（h/a）6000200060006010101、上表根據(jù)ISO3997“燃氣輪機采購”的定義編制而成2、機組采用何種模式運行，與燃料價格、機組性能、電價、熱價、電力結(jié)構(gòu)和負荷需求有關(guān)。 1、簡單循環(huán)的燃氣輪機主要適用于承擔尖峰負荷，聯(lián)合循環(huán)機組適用于承擔中間負荷和基本負荷 2、基本負荷燃氣輪機： （1）

13、要求額定負荷率高 （2）要能長期燃用低級燃料，如重油、煤氣、天然氣 （3）壽命要長50000100000h。 （4）運行可靠，便于維護8、名詞和概念的說明3、尖峰負荷 電網(wǎng)中負荷變動的部分通常有若干臺尖峰復合機組擔任，尖峰機組也兼做備用機組，需要緊急啟動。 一般情況下，按照最大負荷設(shè)計機組，則經(jīng)常利用的負荷可能只有1/4，很不經(jīng)濟。它們占電廠容量的15%左右，每天只運行812h，一年只運行數(shù)百小時。 （1）設(shè)備要求成本低、尺寸小，質(zhì)量小。以降低廠房及基礎(chǔ)造價。 （2）不單純追求效率 （3）要求啟動次數(shù)多，能迅速啟動，每次啟動時燃料消耗要少。 （4）壽命不需很長，1000020000h。 8、燃

14、氣輪機名詞和概念的說明4、中間負荷 特點和要求介于基本負荷和尖峰負荷機組之間。8、燃氣輪機名詞和概念的說明2、“F”技術(shù) GE公司首先提出 通過冷卻技術(shù)的改進使透平進口初溫t3在原E級基礎(chǔ)上提高了150160，相應的壓氣機的壓比也有所提高，從而使簡單燃氣輪機效率提高到35%以上，聯(lián)合循環(huán)效率接近60%。這些技術(shù)在20世紀90年代初由最先推出的的GE公司稱為“F”技術(shù)?！癋”技術(shù)： 1、提高單級壓氣機壓比，以適應透平進口初溫提高的要求，同時也提高壓氣機流量； 2、高溫部件的冷卻：葉片冷卻、機組轉(zhuǎn)子與靜子冷卻系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)； 3、燃燒室壁面冷卻和降低排放的問題； 4、耐高溫材料和涂層的應用。8、燃

15、氣輪機名詞和概念的說明3、透平進氣溫度T3* （1）T3a:透平進氣溫度（Turbine Inlet Temperature，TIT） 即燃燒室出口燃氣的平均總溫（滯止溫度） （2）T2b:燃燒溫度（Firing Temperature，TRIT）緊接第一級透平導葉尾緣處的燃氣質(zhì)量平均總溫，即通過第一級導葉后的燃氣與第一級導葉冷卻后的冷卻空氣摻混形成的混合燃氣的總溫。 （3）t3C：利用現(xiàn)場實驗條件取的數(shù)據(jù)，是機組熱平衡計算模型8、燃氣輪機名詞和概念的說明4、ISO條件 （1）總壓為101325Pa（760mmHg，近似于1013bar，1,0332kgf/cm2）絕壓，相當于海平面高度 （2

16、）總溫為15 （3）相對濕度為60% （4）如果對工質(zhì)進行冷卻，冷卻水進口溫度為15 GB/T1400992004燃氣輪機采購增加的條件8、燃氣輪機名詞和概念的說明 1、機組輸出參數(shù)與進口空氣參數(shù)有很大關(guān)系，應有一個的規(guī)定標準 2、盡量不采用NEMA（美國電氣制造商協(xié)會）條件 3、機組設(shè)計點數(shù)據(jù)取電廠當?shù)氐哪昶骄髿鈪?shù)某型號燃氣輪機功率、熱耗與大氣溫度修正曲線在設(shè)備采購合同明確的內(nèi)容二、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)二、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)及分布式能源介紹及分布式能源介紹 本節(jié)主要是了解天然氣分布式能源的一些常見設(shè)計運行方式，各運行方式的優(yōu)劣有一個初步了解。 簡單循環(huán) 聯(lián)合循環(huán) 熱電聯(lián)產(chǎn) 熱電冷聯(lián)產(chǎn) 分布式能

17、源供應簡單循環(huán)燃氣輪機簡單循環(huán)燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)圖（聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)圖（1-1-1）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)圖（聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)圖（2-2-1）單軸聯(lián)合循環(huán)機組單軸聯(lián)合循環(huán)機組3壓聯(lián)合循環(huán)壓聯(lián)合循環(huán)V94.3AV94.3A聯(lián)合循環(huán)標準模塊圖聯(lián)合循環(huán)標準模塊圖109FA聯(lián)合循環(huán)單軸布置模塊圖聯(lián)合循環(huán)單軸布置模塊圖 Siemens V94.3A Siemens V94.3A聯(lián)合循與環(huán)聯(lián)合循與環(huán)GEGE公司公司109FA109FA聯(lián)合循環(huán)均是單軸布置聯(lián)合循環(huán)均是單軸布置二者有何不同？二者有何不同？發(fā)電機布置位置不同發(fā)電機布置位置不同對運行方式有何影響？對運行方式有何影響？ 1、當汽輪機發(fā)生故障或檢修時，燃氣輪機可以做

18、簡單循環(huán)運行，增加了運行靈活性 2、啟動快，不需要大容量的輔助鍋爐在啟動時為汽機提供蒸汽多軸聯(lián)合循環(huán)機組全廠布置圖熱電冷聯(lián)供（燃機+余熱鍋爐）聯(lián)合循環(huán)（燃機+余熱鍋爐+背壓式汽輪機）聯(lián)合循環(huán)（燃機+余熱鍋爐+冷凝抽氣式汽輪機）日立H25燃氣輪機冷熱電三聯(lián)供天然氣分布能源站系統(tǒng)示意圖天然氣分布能源站系統(tǒng)示意圖天然氣分布能源站系統(tǒng)示意圖天然氣分布能源站系統(tǒng)示意圖三、燃氣輪機的結(jié)構(gòu)三、燃氣輪機的結(jié)構(gòu)及工作原理及工作原理1、燃氣輪機的基本結(jié)構(gòu)、燃氣輪機的基本結(jié)構(gòu)（ Saturn 20）驅(qū)動附件驅(qū)動附件空氣進口空氣進口 壓縮機轉(zhuǎn)子壓縮機轉(zhuǎn)子 燃燒室外罩燃燒室外罩透平轉(zhuǎn)子透平轉(zhuǎn)子液體燃料歧管液體燃料歧管齒

19、輪箱齒輪箱空氣排放閥端口空氣排放閥端口壓縮機擴容器壓縮機擴容器燃料噴嘴燃料噴嘴氣體燃料歧管氣體燃料歧管 透平排氣擴容器透平排氣擴容器輸出軸輸出軸Saturn 20燃氣輪機效果圖燃氣輪機效果圖 Trent 60 燃氣輪機效果圖V94.2V94.2燃氣輪機燃氣輪機壓氣機轉(zhuǎn)子1、可拆卸 焊接轉(zhuǎn)子 紅套打銷子轉(zhuǎn)子2、不可拆卸 長拉桿轉(zhuǎn)子（中心拉桿、分布拉桿） 短拉桿轉(zhuǎn)子燃氣輪機轉(zhuǎn)子壓氣機轉(zhuǎn)子裝配中心拉桿轉(zhuǎn)子優(yōu)點分布式長拉桿分布式長拉桿裝配分布式長拉桿裝配PG9171E燃氣輪機分布式拉桿壓氣機葉輪壓氣機壓氣機的喘振壓氣機的喘振進口導葉或前幾級靜葉可調(diào)中間放氣（放氣閥）雙轉(zhuǎn)子或多轉(zhuǎn)子壓氣機進口導葉或前幾級

20、靜葉可調(diào)進口導葉或前幾級靜葉可調(diào)V94.2燃氣輪機燃燒室V94.2燃氣輪機燃燒室外觀V94.2A環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室透平透平V94.2燃氣輪機葉片冷卻空氣供氣燃氣輪機葉片冷卻空氣供氣2、燃氣輪機的工作原理、燃氣輪機的工作原理Saturn 20燃氣輪機燃氣輪機燃氣輪機的工作原理燃氣輪機的工作原理啟動裝置啟動裝置混合（預混合）混合（預混合）壓氣機壓氣機高壓壓縮空氣高壓壓縮空氣高溫、高壓燃氣高溫、高壓燃氣推動渦輪旋轉(zhuǎn)做功推動渦輪旋轉(zhuǎn)做功燃燒室燃燒燃燒室燃燒輸出功率（發(fā)電機）輸出功率（發(fā)電機）附件工作附件工作3、燃氣輪機運行中遇到的問題、燃氣輪機運行中遇到的問題1、進氣過濾器堵塞與反吹的問題 2、夏季

21、潤滑油溫度過高的問題3、流量調(diào)節(jié)閥卡滯的問題四、燃氣輪機的防火防爆四、燃氣輪機的防火防爆問題的提出：問題的提出： 燃燒室及渦輪高溫部件燃燒室及渦輪高溫部件 + 天然氣天然氣1、點火瞬間、點火瞬間2、運行中意外熄火、運行中意外熄火1燃燒室及高溫部件的防火防爆燃燒室及高溫部件的防火防爆燃氣輪機的吹除帶轉(zhuǎn)燃氣輪機的吹除帶轉(zhuǎn)燃氣輪機天然氣管線進入燃燒室前設(shè)置主副燃氣輪機天然氣管線進入燃燒室前設(shè)置主副截止閥截止閥獨立的快速截止閥獨立的快速截止閥燃氣輪機熄火保護系統(tǒng)燃氣輪機熄火保護系統(tǒng) 燃氣輪機的吹除帶轉(zhuǎn)燃氣輪機的吹除帶轉(zhuǎn) 在燃氣輪機點火前將進氣道直至排氣系在燃氣輪機點火前將進氣道直至排氣系統(tǒng)統(tǒng)(包括煙囪、余熱鍋爐包括煙囪、余熱鍋爐)中的可燃氣體予以中的可燃氣體予以充分排除充分排除 當使用氣體燃料時，起動前冷吹有時間、當使用氣體燃料時，起動前冷吹有時間、次數(shù)要求。起動控制系統(tǒng)必須具有足夠的冷次數(shù)要求。起動控制系統(tǒng)必須具有足夠的冷吹時間吹時間(或次數(shù)或次數(shù)) 進入燃燒室