GE燃气轮机技术与应用

9F.05/9F.06燃气轮机技术与应用2016年8月16号中电投廊坊项目汇报唐方GE中国发电事业部燃机应用工程师交流内容项目方案介绍GE燃气轮机产品概览9F.05燃气轮机技术及应用9F.06燃气轮机技术及应用GE先进的蒸汽轮机技术项目方案基本信息廊坊燃气热电项目气象信息•年平均气温：12.0℃•年平均气压：1.0153bar•年平均相对湿度：60%•供热季平均气温：-6℃•供热季平均气压：1.0246bar•供热季平均湿度：53%•非供热季平均气温：20℃•非供热季平均气压：1.0091bar•非供热季平均湿度：65%廊坊燃气热电项目基本条件•两台400MW等级燃机联合循环机组•供热季额定供热540MW•供热季工业蒸汽100t/h•非供热季工业蒸汽80t/h（一台燃机75%负荷运行）•工业蒸汽参数1.3MPa.g/210℃•供热季运行小时数2,976•工业蒸汽年运行小时数7,737•机组全年利用小时数4,000•余热锅炉尾部增加热水换热器•45-100%负荷，燃机NOx排放不超过50mg/Nm3•增加尾部脱销后，烟囱NOx排放不超过20mg/Nm3项目方案-9F.05•供热季节-1：汽轮机最大供热量•供热季节-2：汽轮机低压缸100%旁路•非供热季节-1：燃机100%负荷•非供热季节-2：燃机75%负荷工业蒸汽抽汽参数：•压力/温度：14bar/215C供热蒸汽抽汽参数：•压力/温度：~5bar/294C参数单位年平均工况供热季节-1供热季节-2非供热季节-1非供热季节-2环境温度℃12-6-62020环境气压bar1.01531.02461.02461.00911.0091环境湿度%6053536565燃机负荷%10010010010075工业供热t/h050508080工业供热kw039,45939,45963,13563,135采暖供热t/h031038300采暖供热kw0235,746291,10600发电出力kw457,509401,634392,331415,958336,502发电效率%58.7449.3148.4956.0454.53热电比%069841519Imaginationatwork.GE公司燃气轮机产品系列©2016GeneralElectricCompany-AllrightsreservedGE公司概况©2016GeneralElectricCompany-AllrightsreservedGE是一家产品多元化的公司；有130多年的历史，源于爱迪生1878年创立的爱迪生电灯公司；业务遍布全球160多个国家。GE的产品服务于电力、航空、油气、医疗、交通等行业。全球燃机装机的50%以上来自于GE。GE燃气发电集团燃机产品概览©2016GeneralElectricCompany-Allrightsreserved燃机出力H-classF-classE-class9HA9F9E7HA7F6F6B7E.02.01.06.05.04.03.04.03.03.01.0360HzGeared50Hz299MW281MW265MW145MW132MW82MW52MW44MW.02.01.06.05.04.03241MW198MW91MW62%联合循环经效率519MW429MW346MW280MW提供多种产品满足高效、灵活和可靠的能源需求联合循环出力774MW643MW509MW419MW342MW270MW508MW394MW462MWGE燃气发电集团燃机产品概览©2016GeneralElectricCompany-Allrightsreserved25年技术的持续领先19909F燃机引入1992第一台9F燃机投入运行19969F.02版本引入1997F级燃机运行小时数达到1百万19979F.03版本引入200020029F.05(9FB)版本引入2005DLN2.6+燃烧器引入20071,000thF级燃机出厂2008COP升级引入2010增强型压气机引入20109F.05引入先进的热通道部件20129F.04(9F.03先进热通道部件)引入9F.06引入1990200020102015GE9F燃机–历史与发展Imaginationatwork.9F.05燃气轮机技术及应用©2016GeneralElectricCompany-Allrightsreserved9F.05燃机性能指标•以上性能基于ISO工况，CH4燃料，PF=0.85，etc.•NOx排放水平是指燃机在保证排放要求的最小负荷以上运行满足排放的最小负荷：~38%（燃机）燃料适应性：韦伯指数变动范围+/-10%NOx：≤15ppm或25ppm升/降负荷速率:~24MW/min（燃机），（8.3%/分钟，12分钟）排烟温度：~644C，排烟流量：~2400t/h，排烟能量：~462MWt9F.05简单循环109F.05联合循环出力：~299MW~462MW效率：~38.7%~59.5%9F.05燃机结构压气机透平燃烧室18级轴流式,IGV18支分管式低氮3级空冷透平径向+推力轴承径向轴承9F.05燃机特点压气机•18级轴流压气机•1级可变进口导叶(IGV)•2级出口导叶(EGV)•压比=18.5•空气流量=641kg/秒•全三维叶片燃烧室•18个单体燃烧室•DLN2.6+燃烧技术•燃烧温度1,436C•NOx≤15ppm…38%负荷以上透平•3级•先进的冷却和涂层技术•排气温度=644oC9F.05燃机燃烧系统•5+1个燃料喷嘴•预混火焰3路-PM1,PM2,PM3•扩散火焰1路–D5PM3D5PM1VGC2PM2VGC4VGC3VGC1EndCoverContinuousPurge9F.05压气机转子•压气机转子由叶轮，一个调速环，拉紧螺杆，压气机动叶、和一个前端轴等组成。•叶轮有环绕其圆周拉制的轮槽。动叶和隔叶块都嵌入在这些槽内。•这些叶轮彼此用控制同心度的配合槽口装配，并用拉紧螺栓固定在一起。•前端轴由机械加工而成，提供承载向前和向后推力载荷的止推环；前端轴还提供1号轴承用的轴颈、1号轴承油封用密封表面、和压气机低压空气密封。•在第17级叶轮上提供高压气封的密封面、和压气机与透平的匹配法兰。9F.05透平转子•透平转子由前后透平叶轮轴、第一、第二和第三级叶轮及其间隔件组成。•叶轮、叶轮轴、和间隔件用螺栓连接在一起。•同心度控制通过透平叶轮，叶轮轴和转子间隔件上的配对槽口实现。9F.05透平动叶二级动叶三级动叶一级动叶精密铸造的长叶根压气机抽气冷却动叶和喷嘴-第9级抽气冷却第3级喷嘴-第13级抽气冷却第2级喷嘴-压气机排气冷却第1级喷嘴-压气机排气冷却第1级、2级动叶互锁式叶冠有效降低叶片振动9F.05透平动叶的不断改进早期9F第一级动叶热障及抗腐蚀涂层抗腐蚀涂层9F第一级动叶材料、涂层、和冷却技术的改进可以允许更高的燃烧温度9FB第一级动叶单晶材质9F.05燃机特点汇总先进的F级燃机技术…高性能压气机、先进的燃烧技术、基于成熟的航空发动机材料和冷却技术以提高透平的工作温度，同时保持了较高的透平部件使用寿命技术成熟可靠及可用率高…全球超过1200台F级技术燃机的经验积累适合热电联产…排烟温度高（644°C），排烟流量适当(2400t/h)燃烧技术领先…预混燃烧、燃烧稳定、低排放（≤15ppmNOx/9ppmCO）燃料适应性更宽泛…天然气品质变化适应范围在+/-10%；先进的MarkVIe控制系统…启停快速、运行灵活、负荷响应快~24MW/分钟；可实现全厂一体化控制、一键启动业界较低的维护成本…检修间隔期长、热部件及转子寿命长全面的本土化售后服务能力…提供寿命周期内全方位的解决方案成熟可靠…运行灵活…燃烧技术领先…维护成本低9F.05中国项目业绩国家业主项目所在地用途燃机型号台数合同日期中国大唐北京高井热电联产9F.0532011中国华能天津临港热电联产9F.0522012中国华电天津南疆热电联产9F.0522013中国弘昌河南信阳热电联产9F.0522013中国万众河南洛阳热电联产9F.0522014中国粤电广东新会热电联产9F.0522013中国华电江苏昆山热电联产9F.0522015中国大唐江苏金坛热电联产9F.0522016总计17Imaginationatwork.9F.06燃气轮机技术及应用©2016GeneralElectricCompany-Allrightsreserved致力于发电的可靠、灵活、和低成本9F.06燃机性能参数ISO工况性能9F.06燃气轮机净出力342MW燃气轮机净效率41.1%燃机联合循环净出力(1x1/2x1)508MW/1020MW燃机联合循环净效率(1x1/2x1)61%检修间隔(运行小时/启动次数)32000FFH/900FFSNOx排放20ppm(40mg/Nm3)满足排放最低燃机负荷38%燃气华白指数变化范围±15%MWI14级压气机•4级可调级数•现场可更换叶片4级透平•全空冷•经过验证的高温合金材料DLN2.6+燃烧室•140万运行小时•更广的燃料适应性9F.06燃机技术演化23预混，分管式•16支DLN2.6+燃烧器•每个燃烧器6个燃料喷嘴•4路燃料通道–3路预混1路四分•旋流预混喷嘴•分级预混•双燃料能力•燃烧温度1,454C压气机燃烧系统动力透平先进轴流式压气机•14级•4级可调叶片-1级IGV+3级静叶可调•3D空气动力学设计•现场可更换叶片•压比19.9:1先进的热通道部件•4级•全空冷•热障涂层(TBC)•3D空气动力学设计•先进的流道密封系统•螺栓转子，空冷•排烟温度618C9F.06燃机技术概览•3D空气动力设计，14级•混合型径向排气段•IGV+VSV调节使热天性能平稳性能维护性•现场可更换叶片•改进的孔探•叶片监测3D空气动力叶型•GE90&Genx航空发动机•7F5系列的压气机在2011年8月已被验证技术传承9F.06压气机9F.06压气机IGV连杆和执行机构VSV连杆和执行机构9F.06压气机叶片插槽用于周向地安装叶片，锁止插槽用于装配锁止件。锁止件防止叶片沿叶片插槽方向移动。叶片插槽锁止插槽锁止件和调整螺钉9F.06燃烧系统•取消扩散模式，预混模式点火至满负荷•改进的燃料喷嘴–更好预混•四分燃料–改善燃烧脉动和排放•MBC基于模型的控制–提高操作性•改善液体燃料可靠性经验证的DLN2.6+燃烧系统技术更加优化的预混和燃料分级DLN技术的工业先驱:E级DLN技术-1986F级DLN技术-1990四分燃料–1993旋流预混器–1996DLN2.6+技术–2005•5围1的布置形式•旋流预混•经验证的坚固耐用性能燃烧室出口温度NOx(ppm)9259F.039F.059F.069F.06燃烧系统升速和降速Mode2加速到58%额定转速，然后切换到Mode3.1。降速是从Mode3.1切换到Mode1，然后熄火升负荷和降负荷如图中双向路径进行甩负荷PM1保持火焰，PM3和辅助燃料通道切断燃料IslandingbelowMECLAccel&DecelLoadRejectionMode1仅有PM1通道Mode2仅有PM2通道Mode3.1PM1通道&PM2通道，PM1保持稳定Mode6.2Q所有通道，PM1&PM2保持稳定Mode6.3Q所有通道，PM1&PM3保持稳定9F.06透平性能与进步•热通道的进化•3D空气动力技术•改进的间隙管理•3级和4级运行经验热通道材料•单晶技术•航空技术的移植•大规模的运行业绩–F&H超级合金叶轮•已被验证的镍-铁合金•航空发动机周期性负载的设计•已被应用于F和H级燃机EADSSX9F.06运输尺寸-燃机罩壳:将气体和液体燃料模块放入罩壳内，通风系统改善-取消排气段罩壳燃机罩壳负荷间厂房边界俯视图通风风机9F.06模块化罩壳设计9HA/9F.06全负荷验证试验启动马达驱动马达负荷压气机燃气轮机本体全长50米•离网；满负荷•50赫兹&60赫兹•气体&液体燃料•燃机本体、辅助系统和