國內(nèi)9F-400MW級重型燃機裝機方案及機組選型專題報告

經(jīng)典文檔下載后可編輯復制經(jīng)典文檔下載后可編輯復制13-F08281K-J01河北華電石家莊鹿華二期自然氣熱電聯(lián)產(chǎn)工程裝機方案及機組選型專題報告202309月石家莊批準：閆占良審核：呂少勝校核：米永昌編寫：安延杰目 錄\l“_TOC_250014“工程概況 1\l“_TOC_250013“機組選型概述 1\l“_TOC_250012“機組選型原則及國內(nèi)F級聯(lián)合循環(huán)機組進呈現(xiàn)狀 1\l“_TOC_250011“機組選型原則 1\l“_TOC_250010“國內(nèi)F級聯(lián)合循環(huán)機組現(xiàn)狀 1\l“_TOC_250009“聯(lián)合循環(huán)熱力系統(tǒng)分類 2\l“_TOC_250008“主機配置型式比選 3\l“_TOC_250007“2套“一拖一”及1套“二拖一”技術比照 3\l“_TOC_250006“2套“一拖一”及“二拖一”熱經(jīng)濟指標比照 7\l“_TOC_250005“2套“一拖一”及“二拖一”主廠房指標比照 7\l“_TOC_250004“1套“二拖一”及2套“一拖一”綜合造價比照 8\l“_TOC_250003““一拖一”與“二拖一”機組變負荷特性比照 9\l“_TOC_250002“本工程推舉的主機配置型式 9\l“_TOC_250001“三種機型的主要技術經(jīng)濟指標比照 9\l“_TOC_250000“5 結論 102套“一拖一”與一套“二拖一”燃氣-2套“一拖一”多軸機組運行更加靈敏，調峰性能更好，因此現(xiàn)階段暫推舉2套“一拖一”多軸的機組配置型式。工程概況29F級燃氣-F級燃氣輪機，三壓再熱自然循環(huán)余熱鍋爐和抽凝式汽輪機。提高電網(wǎng)的的應急和調峰力氣。廠內(nèi)設換熱首站對外供民用采暖熱水。性能特性、“二拖一”及“一拖一”主機配置型式的技術、熱經(jīng)濟指標、主廠房指標、綜合造價比選、變負荷性能。機組選型概述F級聯(lián)合循環(huán)機組進呈現(xiàn)狀機組選型原則應綜合考慮供熱安全牢靠，機組調整靈敏，技術上經(jīng)濟上先進合理。降低供熱供電價格?；牧?。選擇先進、成熟的標準系列產(chǎn)品，努力提高設備的國產(chǎn)化率。具有較佳的技術優(yōu)勢和價格優(yōu)勢。滿足國家政策對熱電聯(lián)供電廠熱電比和熱效率的要求。F級聯(lián)合循環(huán)機組現(xiàn)狀F級燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組中的燃氣輪機屬于國際公認的成熟機型，其穩(wěn)定性已F級燃氣輪機的應用狀況如下表所示：表2-1 國內(nèi)聯(lián)合循環(huán)機組供貨狀況電站集團電站集團燃氣輪機汽輪機發(fā)電機國內(nèi)投運工程東方電氣集團MHIGE國產(chǎn)國產(chǎn)哈爾濱電氣集團上海電氣集團(20235月前)國產(chǎn)國產(chǎn)1327Siemens國產(chǎn)國產(chǎn)16聯(lián)合循環(huán)熱力系統(tǒng)分類有用的燃氣輪機—汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置(簡稱聯(lián)合循環(huán))從熱力循環(huán)系統(tǒng)的角度來分主要有以下五類：無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)：全部的熱量都從燃氣輪機局部參與循環(huán)的聯(lián)合Rp＝Pgt/Rη＝ηcc/ηgt＝1.46～1.77，燃氣側參數(shù)對系統(tǒng)性能影響較大。補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)：一局部熱量是在工質已經(jīng)通過燃氣輪機后參與循環(huán)的聯(lián)合熱力循環(huán)。隨著補燃比的提高，Rp＝Pgt/Pst值下降，Rη下降。補燃作用是提高蒸汽參數(shù)與蒸汽產(chǎn)量，增加汽輪機的功率或對外部工藝流程供給額外的供熱蒸汽。排氣全燃型聯(lián)合循環(huán)：利用燃氣輪機排氣作為熱風助燃的聯(lián)合循環(huán)，工質中剩Rp=0.15～0.3，效率增值△η＝ηcc×ηst＝2%～5%。增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)：蒸汽發(fā)生器放在循環(huán)的燃氣側燃燒室之后和燃氣透平之數(shù)，功率比Rp＝0.2～0.7。其蒸汽由蒸汽鍋爐產(chǎn)生，不受燃氣透平排溫限制，便于承受高參數(shù)蒸汽循環(huán)。給水加熱型聯(lián)合循環(huán)：燃氣輪機的排氣主要用于加熱蒸汽循環(huán)系統(tǒng)給水的聯(lián)合排煙溫度較低的狀況?？蓮南到y(tǒng)某處引出蒸汽供工藝流程使用。通常，無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)是各種聯(lián)合循環(huán)中效率最高的，由于輸入的熱聯(lián)合循環(huán)(PFBCC)少，僅用于低參數(shù)的燃氣輪機組成的聯(lián)合循環(huán)。從本工程的實際應用狀況來看，承受無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)是較為適宜的。主機配置型式比選2套“一拖一”1套“二拖一”技術比照“一拖一”單軸配置單軸機型又可分為發(fā)電機中置型和發(fā)電機尾置型。以SIENENS公司GUD1S.94.3A和ALSTOM公司KA26-1為代表的燃氣輪機+發(fā)電離合器+2所示。圖圖3.1.1-1 發(fā)電機中置式的單軸配置機組可安裝在位置較低且造價較低的板式根底上,障停下來檢修時不影響燃氣輪機簡潔循環(huán)發(fā)電；由于加裝了離合器,優(yōu)化了聯(lián)合循環(huán)機暖管。蒸汽參數(shù)到達沖轉參數(shù)時，開頭沖轉汽輪機并進展暖機。汽輪機的轉速上升到與發(fā)電機的轉速一樣時，離合器自動嚙合，汽輪機就開頭滑參數(shù)帶負荷。這種連接方式的缺點是：發(fā)電機置于燃氣輪機與汽輪機間，當發(fā)電機檢修需要抽轉子時必需橫向平移發(fā)電機。M701F4為代表的燃氣輪機+向下排汽的汽輪機+1所示。圖3.1.1-2 發(fā)電機尾置式的單軸配置和檢修時抽轉子比較便利。但同時也存在局部缺點：由于汽輪機在中間,汽輪機向下排安裝完畢后才能投運,不利于安裝周期較短的燃氣輪機及早投產(chǎn)發(fā)電；運行中蒸汽系統(tǒng)消滅故障時,燃氣輪機仍拖著汽輪機空轉,一方面汽輪機不能停機檢修另一方面汽輪機葉片鼓風發(fā)熱,還必需設置小的關心鍋爐,產(chǎn)生關心蒸汽通入汽缸進展冷卻；汽輪機正運行治理等方面有很多特點：設備少、系統(tǒng)簡潔，設備初投資較少。啟動方式靈敏多樣：通過變頻供給變頻溝通電給發(fā)電機，以變頻電動機方式啟〔如聯(lián)合循環(huán)機組安裝在現(xiàn)有的汽輪機電廠或對其進展聯(lián)合循環(huán)技術更改造時〕也可直接利用汽輪機來啟動燃氣輪機。燃氣輪機和汽輪機可共用一套滑油系統(tǒng)，機組運行與把握系統(tǒng)等將得以簡化。單軸布置的缺點在于：動力島縱向局部占地較大，主廠房跨度大；軸系長，檢修場地大；汽輪機和燃機不帶離合器的機組,當汽輪機故障時，燃機和余熱鍋爐不能獨立運行，無法通過減溫減壓來保證供熱；,,除非承受與燃機一樣的把握系統(tǒng)(西門子除外)；把握系統(tǒng)相對簡潔；這里需要指出的是，同樣是單軸“一拖一”布置，發(fā)電機尾置相對于發(fā)電機中置方案而使聯(lián)合循環(huán)機組適應調峰運行的性能大幅度降低。因此，本專題“一拖一”方案不推舉“一拖一”單軸配置方案。“一拖一”多軸配置多軸機型由一臺蒸汽輪機發(fā)電機組，配一臺或多臺燃氣輪機的發(fā)電機組，可用“x+y+1”表示，“x”表示燃氣輪機的臺數(shù)，“y”表示余熱鍋爐的臺數(shù)，一般地，x=y。多軸方案中的1+1+1發(fā)2套“一拖一”1套“二拖一”多軸布置，其各自的技術優(yōu)劣如下：“一拖一”多軸方案的優(yōu)點在于：單元機組，系統(tǒng)相對獨立，運行把握便利；每臺汽輪機分別供熱，抽汽供熱牢靠性較高；燃機、余熱鍋爐可以獨立運行通過減溫減壓來保證供熱；汽輪機及其發(fā)電機可國產(chǎn)化；燃氣機組和蒸汽機組可以分別承受不同的把握系統(tǒng)；把握系統(tǒng)相對簡潔。“一拖一”多軸方案的缺點在于：需要配置2臺發(fā)電機及其配電系統(tǒng)，電氣和把握系統(tǒng)簡潔；占地面積較大；”多軸配置“二拖一”方案的主要優(yōu)點在于：供熱出力與“一拖一”方案相當；燃氣機組和蒸汽機組可以分別承受不同的把握系統(tǒng)；把握系統(tǒng)相對簡潔?！岸弦弧狈桨傅娜秉c在于：汽輪機組運行經(jīng)濟性略差；余熱鍋爐需并汽運行；帶負荷時燃機之間需協(xié)調運行；運行操作相對簡潔。供熱牢靠性機組的供熱牢靠性論述如下：390t/h〔具體視機型而定“一拖一”多軸還是“二拖一”“燃機+余熱鍋爐”運行方式，燃氣輪機排煙進入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽減溫減壓后直接對外供熱，多余工質可通過旁路回收至凝汽器，因而能夠保證采暖用熱100%的需求。假設一臺“燃機+余熱鍋爐”供熱，尚可滿足平均采暖熱負荷的60％以上，滿足規(guī)程規(guī)定的最低要求。而對于“一拖一”“燃機+余熱鍋爐”245～280t/h50％，因此不能滿足供熱牢靠性的要求。綜上所述，“一拖一”多軸和“二拖一”機組的供熱牢靠性可以得到保證，而“一拖一”單軸機組在采暖季時假設一臺機組故障則無法保證供熱牢靠性。采暖季:390t/h采暖季:390t/h采暖熱負荷2套一拖一多軸機組2套一拖一單軸機組1套二拖一機組采暖采暖采暖1臺燃機可滿足60%以上不滿足可滿足60%以上1臺余熱鍋爐可滿足60%以上不滿足可滿足60%以上1臺汽輪機可滿足60%以上不滿足可滿足60%以上注：1.60％以上采暖熱負荷即認為能滿足采暖供熱牢靠性的要求。小結2套“一拖一”1套“二拖一”的主機配置型式，均能滿足供熱2套單軸“一拖一”“燃機+余熱鍋爐”運行方式，不能滿足供熱牢靠性要求；對于2套單軸“一拖一”發(fā)電機中置2套“一拖一”1套“二拖一”多軸。2套“一拖一”及“二拖一”熱經(jīng)濟指標比照1套“二拖一”機組相比2套“一拖一”機組在年發(fā)電量、機組熱效率、平均發(fā)電氣耗率等指標上根本上無差異。2套“一拖一”及“二拖一”主廠房指標比照本節(jié)對兩套“一拖一”多軸主廠房布置方案和1套“二拖一”多軸布置方案進展比照。3.3-1“二拖一”主廠房布置圖3.3-2 2套“一拖一”多軸配置主廠房布置方案工程單位1套“二拖一”2套“一拖一”多軸心線距離〕表方案工程單位1套“二拖一”2套“一拖一”多軸心線距離〕燃機房長度 m 42.542.5燃機房寬度 m 702×42燃機房面積〔兩臺〕 m2 29753570燃機檢修場地 兩燃機設一個兩機組各設一個汽機房跨度 m 3338.5汽機房長度 m 5857汽機房面積〔全廠〕 m2 19142194.5汽機房零米檢修場燃機房+汽機房面積--設一個4889兩機組各設一個5764.5燃機房下弦m24.91524.915汽機房下弦m27.624.1燃機房+汽機房體積 m3 126949141834煙囪中心至A排柱距離 m 90.7390.73主廠房區(qū)域長度 129.5143.4〔主廠房區(qū)域長度乘以A列至煙囪中 m2 1175013011從上表中可以看出，1套“二拖一”和2套“一拖一”多軸的方案相比，“二拖一”的方案主廠房建筑面積比2套“一拖一”多軸小將近15％，主廠房總體積小14885廠房區(qū)域占地面積也比“一拖一”1261m2。1套“二拖一”2套“一拖一”綜合造價比照燃機島設備投資比照燃氣輪機本體燃氣輪機發(fā)電機00基準基準余熱鍋爐島設備投資比照土建費用比照合計余熱鍋爐0基準主廠房+400+6040萬基準基準燃機島設備投資比照燃氣輪機本體燃氣輪機發(fā)電機00基準基準余熱鍋爐島設備投資比照土建費用比照合計余熱鍋爐0基準主廠房+400+6040萬基準基準工程設備明細兩套“一拖一”多軸一套“二拖一”汽機島設備投資比照汽輪機汽輪發(fā)電機汽輪機輔機+6300萬-860萬+200萬基準基準2套“一拖一”多軸機組在綜合造價上大約可以6040萬初投資。“一拖一”與“二拖一”機組變負荷特性比照“二拖一”多軸與“一拖一”多軸機組的變負荷特性比照方下：總負荷時，“二拖一”機組比“一拖一”0.5～0.6%。負荷。1“二拖一”150%總100%“一拖一”0.3～0.5%。在承受低于50一拖一機組可選擇其中1下運行，整套“二拖一”機組的運行效率較低。本工程推舉的主機配置型式通過上述技術經(jīng)濟比較，一套“二拖一”相比兩套“一拖一”多軸機組，在設備投資、機組熱效率、主廠房占地及造價等方面均略占優(yōu)勢，但兩套“一拖一”多軸機組在變負荷特性上較有優(yōu)勢，因此運行更加靈敏，調峰性能更好，故本階段暫按兩套“一拖一”多軸1F級燃氣輪機、臺燃氣輪發(fā)電機、1臺余熱鍋爐、11臺蒸汽輪發(fā)電機，共兩套。三種機型的主要技術經(jīng)濟指標比照SGT5-4000F三家機型進展熱經(jīng)濟性計算。三種機型的聯(lián)合循環(huán)機組熱經(jīng)濟指標比照見下表。表4-1 三種機型的聯(lián)合循環(huán)機組熱經(jīng)濟指標比照表〔兩套機組〕MW.h/a367202331520233336000GJ/a5120901.104670359.944656960.07m3/a8.037.237.38m3/kW.h0.1690.1770.172%69.4767.4668.75%38.7441.1638.78項目單位M701F4GE9351FASGT5-4000F全年發(fā)電量年總供熱量年總自然氣耗量〔20℃〕平均發(fā)電自然氣耗率項目單位M701F4GE9351FASGT5-4000F全年發(fā)電量年總供熱量年總自然氣耗量〔20℃〕平均發(fā)電自然氣耗率聯(lián)合循環(huán)熱效率全廠熱電比〔總項〕機組利用小時數(shù)依據(jù)4500h考慮，采暖期供采暖蒸汽運行，非采暖期純凝運行；供熱氣耗＝1GJ/自然氣低位熱值/鍋爐效率/管道效率；4.自然氣LHV=34500kJ/Nm3(注：m3101.32kPa，20℃條件下)；5.本階段主機未招標，數(shù)據(jù)最終以訂貨廠商數(shù)據(jù)為準。環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱效率和熱電比的規(guī)定〔5530％SGT5-4000F機型開展工作。結論“一拖一”多SGT5-4000F機型，理由如下：本專題對2套“一拖一”和1套“