燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組知識演示文稿

燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組知識演示文稿當前第1頁\共有59頁\編于星期一\7點燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組知識當前第2頁\共有59頁\編于星期一\7點目錄燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組安裝特點燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組余熱鍋爐燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組燃機燃機發(fā)展及燃機系統(tǒng)燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組在安裝調(diào)試階段注意事項燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組電氣熱控當前第3頁\共有59頁\編于星期一\7點第一部分

燃機發(fā)展及燃機系統(tǒng)當前第4頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第5頁\共有59頁\編于星期一\7點某燃氣電廠布置當前第6頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第7頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第8頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第9頁\共有59頁\編于星期一\7點

工業(yè)燃氣輪機是在飛機發(fā)動機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的（燃氣輪機由英國人首先發(fā)明，飛機發(fā)動機上世紀30年代在德國誕生），從上世紀50年代開始用于工業(yè)領(lǐng)域（重型燃氣輪機最早來自瑞士），60年代以后逐步研制出用于發(fā)電的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組。當前第10頁\共有59頁\編于星期一\7點

目前以歐美、日本為主要生產(chǎn)國家，在我國有裝機的基本是三大廠家的產(chǎn)品：德國—西門子（上海電氣）、美國—GE（哈爾濱）、日本—三菱（哈氣）。當代級的“9F”產(chǎn)品聯(lián)合循環(huán)機組單機總功率大致在280-400MW左右。

當前第11頁\共有59頁\編于星期一\7點

燃氣（天然氣、煤氣）-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，以燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機為主力發(fā)電設(shè)備。設(shè)備的布置有單軸、多軸等不同的方式，但都是燃氣輪機點火后的余熱加熱余熱鍋爐，通過換熱蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽推動蒸汽輪機轉(zhuǎn)子分別驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。GT-燃機發(fā)電機；ST-蒸汽輪發(fā)電機HRSG-余熱鍋爐；

當前第12頁\共有59頁\編于星期一\7點

燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組是當前技術(shù)成熟的潔凈型商業(yè)發(fā)電裝置，目前最先進機組的發(fā)電效率已達60%。所謂單軸，是指燃氣輪機、蒸汽輪機和發(fā)電機同在一根軸上。其中，西門子和阿爾斯通（被GE收購）的單軸機組中蒸汽輪機和燃氣輪機及發(fā)電機之間設(shè)有連軸器，當汽輪機轉(zhuǎn)速小于發(fā)電機轉(zhuǎn)速時連軸器將自動脫開;通用電氣和三菱的單軸機組則是剛性連接的。當前第13頁\共有59頁\編于星期一\7點一拖一即配置一臺燃機、（一臺燃機發(fā)電機）、一臺余熱鍋爐和一臺蒸汽輪發(fā)電機機組。單軸或多軸。二拖一即配置二臺燃機、二臺燃機發(fā)電機、二臺余熱鍋爐和一臺蒸汽輪發(fā)電機機組。單循環(huán)

燃機做功，帶動燃機發(fā)電機發(fā)電，無余熱鍋爐。聯(lián)合循環(huán)

燃機及發(fā)電機、余熱鍋爐、蒸汽輪發(fā)電機組。當前第14頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第15頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第16頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第17頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第18頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第19頁\共有59頁\編于星期一\7點

目前，國內(nèi)最常用的大型單軸燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組為F級。所謂“F”級，是美國通用電氣公司200MW級燃氣輪機的系列名稱，但習(xí)慣將國際上各制造商的200MW級燃氣輪機統(tǒng)稱為“F”級，其最大的單機容量為270.3MW，燃燒室出口燃氣溫度最高為1320℃，效率為35～38.5%，組成聯(lián)合循環(huán)后的功率為350MW級而效率為55～58%。國內(nèi)最大單軸燃機功率470MW.白俄別列佐夫項目為西門子9F燃機(427MW)，雙軸方案，一拖一配置。當前第20頁\共有59頁\編于星期一\7點GE7HA.02燃機是世界上最大、最高效率的燃氣輪機。載滿負荷模式下，發(fā)電效率超過61%，熱電聯(lián)供下，效率超過91%。當前第21頁\共有59頁\編于星期一\7點第三部分燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組燃機當前第22頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第23頁\共有59頁\編于星期一\7點1、壓氣機壓氣機的作用，是連續(xù)不斷的向燃氣輪機的燃燒室供應(yīng)高壓空氣。2、燃燒室

利用壓氣機送來的一部分空氣使燃料（天然氣、煤氣和油）燃燒，并將燃燒產(chǎn)物送往燃氣透平

。3、燃氣透平（GasTurbin)

將來自燃燒室的燃氣中的熱能轉(zhuǎn)化為機械能，帶動壓氣機并向外部輸出功，帶動燃機發(fā)電機.當前第24頁\共有59頁\編于星期一\7點1、燃氣輪機燃氣輪機熱力循環(huán)：壓縮---加熱---膨脹---冷卻燃氣輪機三大部件：壓氣機、燃燒室、透平壓氣機一般為多級軸流式；燃燒室多為筒形、多管、環(huán)形；透平一般為多級軸流式。其它：控制系統(tǒng)、輔機（空氣過濾、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、電氣設(shè)備等）。燃機有一個關(guān)鍵的指標：T3---燃氣的初溫。它代表著燃機的技術(shù)檔次。影響T3的關(guān)鍵因素：高溫材料、冷卻技術(shù)。50年來年均上升12℃，目前可達1450℃。當前第25頁\共有59頁\編于星期一\7點2、當代級重型燃氣輪機技術(shù)的主要特征多級軸流壓氣機：設(shè)計技術(shù)先進（3D）；高效率；高穩(wěn)定性。燃燒室：以天然氣和輕油為主要燃料；環(huán)保的低NOX燃燒技術(shù)；NOX小于25ppm；空氣冷卻。透平：多級軸流透平；綜合空氣冷卻技術(shù)（氣膜、沖擊、蛇形通道、帶肋、繞流柱、尾緣噴射等）；鎳／鈷基超級合金；表面熱障涂層等。當前第26頁\共有59頁\編于星期一\7點3、燃機目前的應(yīng)用現(xiàn)狀燃機與火電機組相比較具有以下特點和優(yōu)點：1、平均熱效率高，單循環(huán)效率38-40%，聯(lián)合循環(huán)58-60%。2、對環(huán)境造成的負面形象小，環(huán)保效益突出。（環(huán)保體現(xiàn)在：無塵、少二氧化硫排放、低NOX燃燒等）。3、啟動速度快，便于調(diào)峰。（配置相當可實現(xiàn)黑島啟動）。當前第27頁\共有59頁\編于星期一\7點燃機及燃機發(fā)電機吊裝方案由于燃機整體到貨，重量較大（重達300t),根據(jù)現(xiàn)場情況可以采用如下方案：1、450t履帶吊直接吊裝就位。2、液壓提升裝置。當前第28頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第29頁\共有59頁\編于星期一\7點第二部分燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組余熱鍋爐當前第30頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第31頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第32頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第33頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第34頁\共有59頁\編于星期一\7點

燃氣輪機經(jīng)點火加熱推動燃機透平轉(zhuǎn)動，被加熱的空氣排放冷卻就產(chǎn)生大量的余熱。為更高提升熱效率聯(lián)合循環(huán)機組都配套一臺余熱鍋爐。采用優(yōu)化的標準設(shè)計，對流換熱形式而不是輻射換熱，無燃料系統(tǒng)，無傳統(tǒng)風(fēng)機（煙氣的流動是靠燃機的排氣壓力完成的），模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，布置合理緊湊，高效節(jié)能，自動化程度高。當前第35頁\共有59頁\編于星期一\7點且具有運行操作簡潔，便于調(diào)峰啟動的優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)占地面積小，便于安裝，一般從模塊吊裝開始至鍋爐水壓試驗完成大約需要90天左右工期。因為燃機排氣溫度（550--610℃）所限制，余熱鍋爐的蒸汽參數(shù)不太高。目前國內(nèi)杭州鍋爐廠、武漢鍋爐廠等都生產(chǎn)與9E\9F配套的余熱鍋爐。根據(jù)機組的不同功能要求可設(shè)計為：多壓、雙壓，再熱或無再熱等各種形式的自然循環(huán)鍋爐，并可配備脫硝風(fēng)機以減少NOX排放。余熱鍋爐有汽包爐和直流爐各種形式。當前第36頁\共有59頁\編于星期一\7點余熱鍋爐施工相對于大型火電廠鍋爐，余熱鍋爐的安裝過程較為簡單，其主要工作即為大規(guī)模的模塊吊裝。從總體上來講模塊越大對起吊設(shè)備的要求越高，吊裝方案也要求更嚴細，但是工廠化完成的工作也更多，減少了施工現(xiàn)場的安裝工作量。模塊的大小取決于合同的約定和工廠的生產(chǎn)水平，對于電建隊伍來講吊裝不是大的難題，應(yīng)在訂貨合同中盡量要求較大的模塊。當前第37頁\共有59頁\編于星期一\7點輔機如給水泵、熱水循環(huán)泵、脫硝風(fēng)機、定排連排容器等與火電鍋爐輔機安裝相近；由于鍋爐參數(shù)低，對于汽水管路和本體焊接而言壓力相對減少；鍋爐本體和汽包上的熱工測點也與火電鍋爐相近。就鍋爐側(cè)而言基本沒有其它輔機了，同時沒有了燃料和燃燒系統(tǒng)，工作量大大的減輕了。鍋爐吊裝、就位、找正、密封完成后，仍要進行水壓試驗和化學(xué)清洗及蒸汽吹管，這些與火電鍋爐無異。當前第38頁\共有59頁\編于星期一\7點余熱鍋爐模塊的吊裝模塊最重件一般120-150t，一般針對9F型燃機配套的余熱鍋爐模塊，配置450t級的主力吊機就能滿足吊裝需要。同時配置150t或250t吊車配合。當前第39頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第40頁\共有59頁\編于星期一\7點當前第41頁\共有59頁\編于星期一\7點小結(jié)通過以上學(xué)習(xí)，我們對燃機和余熱鍋爐有了基本了解。大家知道，燃煤機組鍋爐安裝是施工主線，但是燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組卻不同，燃機是施工的主線。當前第42頁\共有59頁\編于星期一\7點第四部分聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組電氣熱控當前第43頁\共有59頁\編于星期一\7點第一節(jié)電氣設(shè)備及裝置1、聯(lián)合循環(huán)機組電氣安裝的特點若聯(lián)合循環(huán)機組采用多軸布置，則燃機和汽輪機分別配置一臺發(fā)電機。也就是說在一套聯(lián)合循環(huán)機組中要進行兩套發(fā)電機/變壓器的安裝、兩套PT/CT的安裝、兩套出線和封閉母線安裝、兩套發(fā)變組保護的安裝和調(diào)試。相對應(yīng)的發(fā)電機附屬設(shè)備和消防設(shè)施等都是雙倍的，安裝工作量遠大于同樣容量的常規(guī)火電機組。當前第44頁\共有59頁\編于星期一\7點

SFC啟動方式。聯(lián)合循環(huán)電廠的起動是從燃氣輪機開始，燃氣輪機是將發(fā)電機用作電動機起動的，電網(wǎng)的供電經(jīng)變頻器轉(zhuǎn)變成變頻電源，用來驅(qū)動發(fā)電機。在起動程序開始之前，循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔、閉路冷卻水系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)等輔機系統(tǒng)先投入運行。當燃氣輪機達到10%額定轉(zhuǎn)速時(此時稱為點火轉(zhuǎn)速)，供入燃料氣并開始點火，使燃氣輪機加速直到燃機可以維持的轉(zhuǎn)速（此時稱為自持轉(zhuǎn)速）。當前第45頁\共有59頁\編于星期一\7點這時，關(guān)斷供向發(fā)電機的變頻電源，燃氣輪機繼續(xù)加速，直至額定轉(zhuǎn)速。燃氣輪機起動后不久，透平的排氣便開始加熱余熱鍋爐。余熱鍋爐沒有燃氣輪機的排氣旁通煙囪，也不供應(yīng)輔助蒸汽，所以，整個系統(tǒng)必須同時起動。這就是燃機的SFC啟動，也就是利用發(fā)電機作為啟動馬達，為此，電氣在勵磁系統(tǒng)中需要配備一套大功率的變頻裝置。（在啟動和發(fā)電過程要完成恒流/恒壓轉(zhuǎn)換）當前第46頁\共有59頁\編于星期一\7點聯(lián)合循環(huán)機組電氣安裝應(yīng)注意的事項鑒于發(fā)變組和封閉母線安裝工作量相對大，在施工組織階段要預(yù)先考慮加強這方面的人員、機具的配置?！糇龊梅忾]母線檢漏，保證微正壓正常投入?！糇龊媒拥鼐W(wǎng)的施工和管理，燃機的接地要求很嚴格，天然氣輸送管道很長，設(shè)備閥門較多，都要求良好接地?！艄芾砗秒娎|施工，高、低壓動力電纜和控制電纜必須按設(shè)計要求嚴格分層敷設(shè)，電纜牌標識要清楚清晰。當前第47頁\共有59頁\編于星期一\7點第二節(jié)熱控設(shè)備及裝置燃機聯(lián)合循環(huán)機組熱工控制一般是以DCS為主要控制手段，結(jié)合燃機廠家的燃機專用控制系統(tǒng)和輔機配套的PLC來實現(xiàn)對全廠熱力系統(tǒng)的全方位控制。燃機供應(yīng)商將會提供一套燃機專門的控制裝置（包括硬件和軟件），用以實現(xiàn)對燃機本體進行操作控制。余熱鍋爐、汽輪機、電氣裝置、附屬系統(tǒng)由DCS完成控制。部分輔機由供應(yīng)商提供的PLC控制并與DCS實施通訊。DCS是全廠控制管理的核心。當前第48頁\共有59頁\編于星期一\7點燃機聯(lián)合循環(huán)機組熱控安裝的特點1、DAS測點相對減少，電磁閥數(shù)量增加（也就是模擬量減少，開關(guān)量增加）2、廠供的熱工元件增加，配套的減少。3、熱工控制和信號電纜，根數(shù)增加，單根長度減少。

當前第49頁\共有59頁\編于星期一\7點熱控安裝和單體調(diào)試應(yīng)注意事項1、做好屏蔽和接地，這一點和重要，直接影響啟動試運。2、廠供已經(jīng)安裝在設(shè)備上的熱工元件，要逐一及時拆回校驗。3、施工組織設(shè)計階段，提前考慮對機本體和電磁閥安裝調(diào)試比較有經(jīng)驗的施工、調(diào)試人員配備到燃機項目。當前第50頁\共有59頁\編于星期一\7點

第五部分燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組安裝特點

當前第51頁\共有59頁\編于星期一\7點作為燃機聯(lián)合循環(huán)機組與常規(guī)火電機組安裝相比較，存在一些特點和特殊性。1、燃機安裝調(diào)試是制約工程的關(guān)鍵和主線。而不同于火電施工鍋爐常常是主線。2、施工現(xiàn)場比較緊湊，現(xiàn)場組合件較少，組合場地要合理安排。3、全廠力能布置要考慮場地條件和大件吊裝（燃機本體大約300噸、燃機發(fā)電機和汽輪機發(fā)電機、余熱鍋爐汽包等）。當前第52頁\共有59頁\編于星期一\7點4、化學(xué)水處理、冷卻水塔、燃氣增壓站等附屬系統(tǒng)要統(tǒng)一安排，不要影響總工期。5、空氣進氣過濾裝置工作量較大應(yīng)引起重視。6、燃氣輸送管道要逐段進行超壓試驗，最后整體打壓，以保證安全可靠。7、封閉鋁母線焊接量較大，考慮焊工配備。接地和屏蔽要嚴格按設(shè)計和規(guī)范做好，否則會影響啟動試運。當前第53頁\共有59頁\編于星期一\7點8、廠用帶電、水壓、酸洗、吹管的作業(yè)指導(dǎo)書要認真編制實事求是的去落實，尤其是吹管場地比較擁擠切實選好排放口位置確保安全。9、廠房A列外將布置多臺變壓器和出線，要安排好施工順序和銜接。10、及時安排廠供熱工元件的拆回校驗。11、現(xiàn)場確保潔凈化施工。當前第