單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站特點(diǎn)

1、M701F單軸燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站特點(diǎn)【摘要】：本文以聯(lián)合循環(huán)電站為基礎(chǔ)，介紹F級(jí)大型單軸燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站的特點(diǎn)，對聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程的主設(shè)備和輔助設(shè)備等動(dòng)力島設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)特點(diǎn)作了較全面的介紹?！娟P(guān)鍵詞】：單軸，聯(lián)合循環(huán)，特點(diǎn)1 概述2003年3月，在國家發(fā)改委組織的第一捆F級(jí)大型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站打捆招標(biāo)項(xiàng)目（10個(gè)電廠，共23臺(tái)機(jī)組）中，某汽輪機(jī)廠和某國外著名燃機(jī)廠商組成的聯(lián)合體中標(biāo)了其中4個(gè)電廠共10臺(tái)機(jī)組，其中某電廠共3臺(tái)機(jī)組。某電廠為廣東液化天然氣接收站和管線項(xiàng)目的配套下游工程，廠址位于深圳市西部南頭半島，離深圳市中心區(qū)約15公里。電廠規(guī)模為6套350MW等級(jí)的單軸

2、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，分兩期建設(shè)，一期建設(shè)3套。每套機(jī)組的配置由一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)（C）、一臺(tái)蒸汽輪機(jī)（S）和一臺(tái)發(fā)電機(jī)（G）組成單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，按燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的順序排列，如圖1所示。叢發(fā)電機(jī)端看，機(jī)組轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的銘牌出力達(dá)到400MW左右，效率57。機(jī)組運(yùn)行模式為兩班制運(yùn)行，使用壽命25年。圖1 單軸機(jī)組軸系布置簡圖2 聯(lián)合循環(huán)熱力系統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱力系統(tǒng)主要由余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)、凝汽器和凝結(jié)水泵等設(shè)備和管道組成。燃?xì)廨啓C(jī)的排氣進(jìn)入余熱鍋爐，加熱余熱鍋爐中的水產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)作功，如圖2所示。M701F燃?xì)廨啓C(jī)的排氣溫度達(dá)到600左右，因此選用三壓再熱式余熱鍋爐

3、，即汽輪機(jī)除了高壓進(jìn)汽及低壓補(bǔ)汽外，汽輪機(jī)高壓缸排汽與余熱鍋爐中的中壓供汽相混合，再進(jìn)入余熱鍋爐的再熱器吸熱，以提高汽輪機(jī)中壓進(jìn)汽溫度。低壓汽水系統(tǒng)產(chǎn)生壓力為0.428MPa、溫度為248.7的過熱蒸汽49.6 t/h，供到蒸汽輪機(jī)低壓缸中作功；中壓汽水系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽與蒸汽輪機(jī)高壓缸排汽相混合后，經(jīng)中壓再熱器再熱，產(chǎn)生壓力為3.35MPa、溫度為566的再熱蒸汽306.7 t/h，供到蒸汽輪機(jī)中壓缸中作功；高壓汽水系統(tǒng)產(chǎn)生壓力為9.93MPa、溫度為538的主蒸汽276.5 t/h，供到蒸汽輪機(jī)高壓缸中作功。由燃?xì)廨啓C(jī)排入余熱鍋爐的燃?xì)鉁囟葹?00，流量為2240.9 t/h。低壓汽水系統(tǒng)的節(jié)

4、點(diǎn)溫差為5.5，接近點(diǎn)溫差為1；中壓汽水系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)溫差為9.1，接近點(diǎn)溫差為3.3；高壓汽水系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)溫差為9.7，接近點(diǎn)溫差為4.3。圖2 聯(lián)合循環(huán)熱力系統(tǒng)簡圖3 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組主設(shè)備及主要技術(shù)參數(shù)3.1 燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)是某國外著名燃機(jī)廠商研制的F級(jí)，干式、低NOx排放的重型燃?xì)廨啓C(jī)。ISO標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下性能參數(shù)見表1。表1 燃?xì)廨啓C(jī)在ISO標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下性能參數(shù)型號(hào)功率效率T3*T4壓比流量MW%kg/sM701F27038.2140058617651該燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)、燃燒室和透平采用整體式結(jié)構(gòu)，具有水平中分面，在冷端輸出功率。壓氣機(jī)為17級(jí)，壓氣機(jī)進(jìn)口裝有一級(jí)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉，用以適應(yīng)機(jī)組變工況運(yùn)行和防

5、止機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)期間喘振，在第6、11和14級(jí)靜葉后，分別設(shè)置防喘振抽氣口和透平冷卻空氣的抽氣口；燃?xì)馔钙綖?級(jí)，采用空氣冷卻，因此可以采用較高的透平進(jìn)口初溫T3*。燃燒室為環(huán)管型燃燒室，由20個(gè)預(yù)混式低NOx燃燒器組成，每個(gè)預(yù)混式低NOx燃燒器由8個(gè)預(yù)混式主噴嘴和1個(gè)位于中心部位的值班噴嘴組成。M701F燃?xì)廨啓C(jī)本體長約13.75米，寬約5.8米，高約5.5米，總重達(dá)370噸。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。在性能保證條件下75%100%負(fù)荷時(shí)，NOx排放量25ppm。進(jìn)氣室壓氣機(jī)段燃燒室段透平段排氣擴(kuò)壓段排氣缸氣流方向壓氣機(jī)支撐燃機(jī)支撐排氣支撐燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子由位于進(jìn)氣缸和排氣缸里的兩個(gè)徑向可傾瓦支持軸承支

6、撐，在進(jìn)氣缸里還安裝有推力軸承，保持轉(zhuǎn)子的軸向位置，這也是整個(gè)單軸機(jī)組的死點(diǎn)位置。圖3 M701F燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)簡圖3.2 蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī)由某汽輪機(jī)廠制造，為單軸、雙缸、雙排汽凝結(jié)、再熱式機(jī)組。機(jī)組額定轉(zhuǎn)速3000r/mim，額定出力129.4MW，額定進(jìn)汽壓力高壓為9.93MPa(a)，中壓為3.35MPa(a)，低壓為0.428MPa(a)；額定進(jìn)汽溫度高壓為538，中壓為566，低壓為248.7；排汽壓力為7.20KPa(a)。汽輪機(jī)高中壓合缸，高中壓汽輪機(jī)為沖動(dòng)式，低壓汽輪機(jī)為反動(dòng)雙流式。高壓和中壓分別有8級(jí)葉片，低壓為7X2級(jí)葉片，末級(jí)葉片長30英吋（762mm）。蒸汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)如圖4

7、所示。汽輪機(jī)采用全周進(jìn)汽，沒有調(diào)節(jié)級(jí)，運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)閥全開，在60負(fù)荷到滿負(fù)荷之間為滑壓運(yùn)行，低于60負(fù)荷采用定壓運(yùn)行。采用滑壓運(yùn)行能夠使蒸汽輪機(jī)可以多發(fā)出一些附加的功率，同時(shí)在部分負(fù)荷時(shí)，能夠使蒸汽輪機(jī)的排汽溫度基本上保持不變。為了充分在余熱鍋爐中利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣余熱，汽輪機(jī)系統(tǒng)中不設(shè)置加熱給水的蒸汽加熱器，因此汽輪機(jī)不設(shè)置抽汽口。汽輪機(jī)配有全套100容量的高壓、中壓、低壓旁路系統(tǒng)，以滿足聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在快速啟動(dòng)、停機(jī)甩負(fù)荷或緊急停機(jī)情況下系統(tǒng)的要求。圖4 蒸汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖3.3 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)采用國外技術(shù)。額定功率為409.7MW，額定容量為482MVA，額定電壓20kV，額定功率因數(shù)0.85，額

8、定轉(zhuǎn)速3000r/min，頻率50Hz。該發(fā)電機(jī)采用全氫冷冷卻方式，定子繞組采用氫氣間接冷卻，轉(zhuǎn)子繞組采用氫氣直接冷卻，氫氣壓力為0.4MPa(g)。發(fā)電機(jī)作為啟動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電源從6.3kV廠用電引接，通過靜態(tài)變頻啟動(dòng)裝置（SFC-Static Frequency Convertor）將燃機(jī)加速至自持速度或稍高于自持速度。三臺(tái)機(jī)組共用2套變頻啟動(dòng)裝置（SFC）。3.4 余熱鍋爐余熱鍋爐采用美國NE公司技術(shù)。余熱鍋爐型式為三壓、再熱、無補(bǔ)燃、臥式、自然循環(huán)鍋爐，不設(shè)旁路煙囪。余熱鍋爐總的煙氣側(cè)阻力保證值為3.3kPa，保證工況下余熱鍋爐熱效率為86.46，排煙溫度90。余熱鍋爐及其輔助設(shè)備

9、為室外布置，煙囪出口高度為80米。余熱鍋爐配備100容量的高-中壓給水泵2臺(tái)，1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。余熱鍋爐模塊數(shù)目為18個(gè)，模塊最大安裝重量為180噸。3.5 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)在性能保證100%負(fù)荷工況條件下，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組出力為371.53MW，熱耗為6355kJ/kWh；冬季100%負(fù)荷工況條件下，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組出力為401.05MW，熱耗為6302kJ/kWh；夏季100%負(fù)荷工況條件下，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組出力為351.21MW，熱耗為6383kJ/kWh；ISO100%負(fù)荷工況條件下，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組出力為399.24MW，熱耗為6298kJ/kWh。在自動(dòng)控制下，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組能夠在30%到

10、100%額定負(fù)荷的（無汽機(jī)蒸汽旁通工況）工況下穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)組的最小穩(wěn)定負(fù)荷30%，在高于該最小穩(wěn)定負(fù)荷（蒸汽旁路閥關(guān)閉）時(shí)，汽機(jī)可以穩(wěn)定運(yùn)行。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間見表2。機(jī)組在100額定負(fù)荷運(yùn)行的耗天然氣量約為47.9t/h。表2 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間啟動(dòng)類型時(shí)間（分鐘）冷態(tài)啟動(dòng)（停機(jī)超過72小時(shí)）不超過210溫態(tài)啟動(dòng)（停機(jī)大于10小時(shí)但不足72小時(shí)）不超過140熱態(tài)啟動(dòng)（停機(jī)大于1小時(shí)但不足10小時(shí)）不超過80極熱態(tài)啟動(dòng)（停機(jī)少于1小時(shí)）不超過804 主要輔助系統(tǒng)和設(shè)備在整臺(tái)單軸聯(lián)合循環(huán)裝置中，除了燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和余熱鍋爐這4大部件外，還必須配備一系列必要的輔助系統(tǒng)和設(shè)備，如潤

11、滑油系統(tǒng)，燃?xì)庀到y(tǒng)，控制油系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)，燃機(jī)進(jìn)氣過濾系統(tǒng)，壓氣機(jī)葉片清洗系統(tǒng)等等。整個(gè)單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組共用1套潤滑油系統(tǒng)，配有2臺(tái)100容量的電動(dòng)主油泵，一運(yùn)一備。系統(tǒng)還配置有蓄能器、冷油器、過濾器、溫控閥和調(diào)壓閥等設(shè)備。燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)由燃?xì)饧訜崞鳌⑷細(xì)膺^濾器（Y型）和一組壓力、流量調(diào)節(jié)閥組成，向燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室提供天然氣。為提高燃?xì)廨啓C(jī)效率，燃燒室入口處天然氣溫度被加熱到200。燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣過濾器和進(jìn)氣道。進(jìn)氣過濾器為兩級(jí)板式（非自清式）過濾器，采用兩面進(jìn)氣方式。濾芯過濾進(jìn)口空氣中的粉塵顆粒，對于尺寸大于5微米的顆粒，平均過濾效率超過99.5，滿足燃?xì)廨啓C(jī)的清潔度要求。進(jìn)氣道采用下進(jìn)

12、氣方式，由水泥通道組成，在進(jìn)氣道中安裝有入口消音器組件和導(dǎo)流板等組件。燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行以后，由于葉片結(jié)垢，壓氣機(jī)的效率會(huì)逐步下降，葉片清洗系統(tǒng)向壓氣機(jī)入口噴射水來清洗壓氣機(jī)葉片，分為在線和離線兩種模式。5 主廠房布置特點(diǎn)多套并列的F級(jí)“1+1”單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組有2種廠房布置模式，第1種為整體廠房結(jié)構(gòu)，即多套單軸機(jī)組橫向布置在一個(gè)大跨度連通的廠房內(nèi)；第2種為獨(dú)立廠房結(jié)構(gòu)，即每套機(jī)組有各自的獨(dú)立廠房。深圳某電廠采用連通廠房的結(jié)構(gòu)，一期建設(shè)的3臺(tái)機(jī)組布置在一個(gè)整體廠房內(nèi)，主廠房長度為130m，寬度為62m，機(jī)組中心線間距40m，電廠效果圖如圖5所示，主廠房平面圖如圖6所示。一期建設(shè)3臺(tái)機(jī)組的中央集控室布置在廠房的固定端。為了減小行車跨度，將燃機(jī)-汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)廠房分為24.5m的發(fā)電機(jī)廠房和37.5m的燃機(jī)-汽輪機(jī)廠房的連續(xù)雙跨廠房，總跨度為62m，每跨廠房各自采用1臺(tái)檢修行車。蒸汽輪機(jī)采用向下排汽，機(jī)組中心線標(biāo)高為13.76m，運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)標(biāo)高為13m，中間層標(biāo)高為6.5m，主廠房斷面圖如圖7所示。每臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣過濾裝置布置在主廠房外燃?xì)廨啓C(jī)排氣擴(kuò)散段下面，利用燃?xì)廨啓C(jī)基座下方的空間布置進(jìn)氣道，即燃機(jī)的進(jìn)氣采用我們通常所說的下進(jìn)氣方式。圖5 電廠效果圖圖6 主廠房平面簡圖圖7 主廠