燃气轮机及燃气蒸汽联合循环概述

燃气轮机及燃气蒸汽联合循环装置目录一、燃气蒸汽联合循环概述二、燃气轮机联合循环及分布式能源介绍三、燃气轮机的基本结构、工作原理四、燃气轮机防火防爆技术五、燃气轮机撬体的防火防爆技术对项目经理的基本要求1、主要是组织协调工作。2、项目前期工作（1）项目建设基本流程、主要工作内容（2）地方政府及相关部门工作（3）相关技术合同、协议的谈判（4）外部、内部沟通、交流对项目经理的基本要求3、熟悉分布式能源电厂设备、外围设备及相关企业的情况：电厂主要设备：燃气轮机（内燃机）、余热锅炉、汽轮机及发电机、变压器及电器设备、压缩机（泵）、水处理设备等外围设备：电机及热网泵、热交换设备、制冷设备等外围企业的情况：主要设备和负荷性质、上网变电站对项目经理的基本要求4、参与设备招、投标规定，并参与各类招标5、设计审查、图纸会审，EPC商务谈判及技术协议谈判。6、施工阶段（1）组织（协调）项目施工、调试（2）对质量、进度、投资和安全进行有效控制（3）了解各专业的基本规范要求，及时解决出现的各类问题（4）验收组织对项目经理的基本要求7、协调施工与生产准备的关系8、熟悉国家相关的法律法规、技术规范个人体会：1、宏观把握、注意细节2、多学习，多沟通，有礼有节注册监理工程师注册建造师项目管理师3、注意来往信函、文件的保存、使用4、发挥专业技术人员、监理的作用，发挥工程例会的作用；5、安全管理和协调质量和进度的关系是重点目录一、燃气蒸汽联合循环概述二、燃气轮机联合循环及分布式能源介绍三、燃气轮机的基本结构、工作原理四、燃气轮机防火防爆技术五、燃气轮机撬体的防火防爆技术一、概述1、燃气轮机发展20世纪50年代进入发电领域1960年左右，提出点网中配备一定容量的燃气轮机1980年后携带基本负荷和中间负荷2、典型燃气轮机发电机组性能参数公司机组型号ISO功率压比燃气初温供电效率单位售价GE发电PG9231(EC)169.114.035.20160PG9351(FA)255.617.0128837.00160AlstomGT13E2165.114.6126035.69166GT26263.032.0116737.00148SiemensV64.3A67.415.8131034.93236V84.3A180.016.6131038.00170V94.3A265.917.0131038.60159三菱M701F270.317.0134938.21160M701G334.021.0142739.54165GE船用与工业LM6000-PD41.2029.4116040.67296R-RTrent6051.5033.041.92299惠普FT825.4919.3112138.563823、联合循环发电机组性能参数公司名称机组型号ISO基本功率供电效率所配燃机单位售价GE发电S109EC259.354.0MS9001EC×1S109FA390.056.7MS9001FA×1354S209FA786.957.1MS9001FA×2306AlstomKA13E2-2480.052.9GT13E2×2341KA13E2-3720.052.9GT13E2×3332KA26-1392.556.3GT26×1360SiemensGUD94.2239.252.2V94.2×1446GUD94.3A392.257.4V94.3A×1348三菱MPCP1397.757.0M701F×1348MPCP2799.657.3M701F×2295MPCP1489.358.7M701G×13964、燃气蒸汽联合循环优势1、供电效率远高于燃煤的蒸汽轮机电站2、国外交钥匙工程投资500—600美元/kW3、建设周期短4、用地、用水比较少5、运行高度自动化，每天都能启停6、可用率高达85%—95%7、便于快速无外电源启动8、采用天然气或液体燃料，环保性能好5、IGCC介绍燃气—蒸汽联合循环受制于天然气或液体燃料。IGCC——整体煤气化燃气—蒸汽联合循环把煤在高压、高强度、高效率的气化炉中气化成中热值（低热值）煤气，进而通过洗涤和脱硫处理，把煤气中的微尘、硫化物、碱金属等杂质清除干净，最后把洁净的人造煤气输送到燃气—蒸汽联合循环中去燃烧做工。1、供电效率比天然气低，预计热效率50%—52%2、厂用电大6、燃气轮机及联合循环的现实条件1、近期或稍长时间内能提供多少天然气资源供发电工业用2、如何确定天然气价格，使其发电成本能够与廉价的、污染严重的煤电竞争？3、从长远观点看，能否提供自制的、优质而廉价的燃气轮机及其联合循环的硬件和消耗性热备件？天然气资源问题1、天然气资源2、国家政策天然气价格问题1、设备折旧成本发电成本：2、机组运行维护成本3、燃料成本天然气价格对于燃气轮机及其联合循环的发电成本有决定性的影响国外几种类型发电站发电成本比较燃油机组天然气机组LNG机组燃煤带FGD燃煤不带FGD电站规模台数*功率，MW）2×5502×5502×5502×550建设工期（工程开始到投产，a）44444比投资费用(美元/kW)86051051014001160负荷因数(%)8590907070供电效率(η)36.2745.46*45.46**34.7935.89燃料价格(美元/kJ)2.138~3.7922.3705.214***1.232~1.8661.232~1.896发电成本（美元/kWh）53.1~76.54580.356.6~65.548.4~52.2其中：基本建设费20.511.311.330.725.8运行维护费2.54.24.29.36.4规划费30.1~53.729.564.816.6~25.516.2~20上表数据说明*目前联合循环供电效率已达56.5%**把液化天然气的设备都考虑到燃料费中***1995年美国管道输送的天然气实价1、天气热价格比较低廉时，燃用天然气的联合循环机组的发电成本要比同等功率燃煤带FGD的机组低2、我国天然气价格较高美国气煤价格比2:1我国则为4:1燃气轮机国产化的问题1、2001年10月国家计委颁布《燃气轮机产业发展和技术引进工作实施意见》2、2004年428号文以市场换技术，引进PG9351FA、M701F、V94.3A等机组，17个燃气轮机电站40多台燃气轮机及其联合循环机组3、三大公司哈尔滨动力、东方东方电气、上海电气分别与GE动力、三菱重工、siemens合作组装、生产燃气轮机7、电力系统配备燃气轮机类型特点1、大型燃气轮机2、中型燃气轮机3、轻型燃气轮机4、微型燃气轮机大型燃气轮机特点：1、在电力系统中承担中间符合和基本负荷2、功率大、效率高3、能够长期稳定运行4、力求减少启停次数5、启动加载性能较差在热态下从启动到加载至满负荷耗时一般不少于25min。中型燃气轮机特点：1、满足快速启动和加载要求能在3——10min内完成启动、加载至满负荷的全过程2、适应调峰负荷或处理电网紧急事故的需要3、功率等级比较小，20——50MW适用于分布式电站的燃气轮机1、燃机选型与使用场所密切相关较大小区单机功率可以达到20—30MW大型机场单机功率一般在45MW大型医院、商场仅需数十千瓦银行、宾馆适宜选用微型燃机2、要注重能源高效利用热电联供效率75%以上热电冷联供效率80%以上8、燃气轮机名词和概念的说明1、基本负荷、中间负荷、尖峰负荷等概念运行代码ABCDEF符合特征连续满负荷基本符合中间负荷基本/尖峰交替负荷每日启停尖峰负荷参数范围年运行小时数8000~86006000~80003000~60002000~30002000~4000200~800使用率90~10070~9035~7520~5020~502.2~10年启动点火次数3~4020~8010~6040~120250~30060~150年小时数/点火次数20060~40060~40030~6010~183~8快速启动次数0~50~100~20跳闸次数0~81~81~61~61~61~6基本符合中间负荷尖峰负荷年运行小时数（h/a）60002000~60002000每次启动后运行小时数（h/次）6010101、上表根据ISO3997“燃气轮机采购”的定义编制而成2、机组采用何种模式运行，与燃料价格、机组性能、电价、热价、电力结构和负荷需求有关。1、简单循环的燃气轮机主要适用于承担尖峰负荷，联合循环机组适用于承担中间负荷和基本负荷2、基本负荷燃气轮机：（1）要求额定负荷率高（2）要能长期燃用低级燃料，如重油、煤气、天然气（3）寿命要长50000~100000h。（4）运行可靠，便于维护8、名词和概念的说明3、尖峰负荷电网中负荷变动的部分通常有若干台尖峰复合机组担任，尖峰机组也兼做备用机组，需要紧急启动。一般情况下，按照最大负荷设计机组，则经常利用的负荷可能只有1/4，很不经济。它们占电厂容量的15%左右，每天只运行8~12h，一年只运行数百小时。（1）设备要求成本低、尺寸小，质量小。以降低厂房及基础造价。（2）不单纯追求效率（3）要求启动次数多，能迅速启动，每次启动时燃料消耗要少。（4）寿命不需很长，10000~20000h。8、燃气轮机名词和概念的说明4、中间负荷特点和要求介于基本负荷和尖峰负荷机组之间。8、燃气轮机名词和概念的说明2、“F”技术GE公司首先提出通过冷却技术的改进使透平进口初温t3在原E级基础上提高了150—160℃，相应的压气机的压比也有所提高，从而使简单燃气轮机效率提高到35%以上，联合循环效率接近60%。这些技术在20世纪90年代初由最先推出的的GE公司称为“F”技术。“F”技术：1、提高单级压气机压比，以适应透平进口初温提高的要求，同时也提高压气机流量；2、高温部件的冷却：叶片冷却、机组转子与静子冷却系统的设计技术；3、燃烧室壁面冷却和降低排放的问题；4、耐高温材料和涂层的应用。8、燃气轮机名词和概念的说明3、透平进气温度T3*（1）T3a:透平进气温度（TurbineInletTemperature，TIT）即燃烧室出口燃气的平均总温（滞止温度）（2）T2b:燃烧温度（FiringTemperature，TRIT）紧接第一级透平导叶尾缘处的燃气质量平均总温，即通过第一级导叶后的燃气与第一级导叶冷却后的冷却空气掺混形成的混合燃气的总温。（3）t3C：利用现场实验条件取的数据，是机组热平衡计算模型8、燃气轮机名词和概念的说明4、ISO条件（1）总压为101325Pa（760mmHg，近似于1013bar，1,0332kgf/cm2）绝压，相当于海平面高度（2）总温为15℃（3）相对湿度为60%（4）如果对工质进行冷却，冷却水进口温度为15℃①①GB/T140099—2004燃气轮机采购增加的条件8、燃气轮机名词和概念的说明1、机组输出参数与进口空气参数有很大关系，应有一个的规定标准2、尽量不采用NEMA（美国电气制造商协会）条件3、机组设计点数据取电厂当地的年平均大气参数某型号燃气轮机功率、热耗与大气温度修正曲线在设备采购合同明确的内容二、燃气蒸汽联合循环及分布式能源介绍本节主要是了解天然气分布式能源的一些常见设计运行方式，各运行方式的优劣有一个初步了解。简单循环联合循环热电联产热电冷联产分布式能源供应简单循环燃气轮机联合循环系统图（1-1-1）联合循环系统图（2-2-1）单轴联合循环机组3压联合循环V94.3A联合循环标准模块图109FA联合循环单轴布置模块图SiemensV94.3A联合循与环GE公司109FA联合循环均是单轴布置二者有何不同？发电机布置位置不同对运行方式有何影响？1、当汽轮机发生故障或检修时，燃气轮机可以做简单循环运行，增加了运行灵活性2、启动快，不需要大容量的辅助锅炉在启动时为汽机提供蒸汽多轴联合循环机组全厂布置图热电冷联供（燃机+余热锅炉）联合循环（燃机+余热锅炉+背压式汽轮机）联合循环（燃机+余热锅炉+冷凝抽气式汽轮机）日立H25燃气轮机冷热电三联供天然气分布能源站系统示意图天然气分布能源站系统示意图三、燃气轮机的结构及工作原理1、燃气轮机的基本结构