9F型燃气轮机进气冷却系统设计
燃气轮机技术简介以及9FA重型燃气轮机设备介绍(终版)
润滑油系统
CO2储罐 CO2排放控制盘 CO2分配管道 危险区域封闭空间 手动消防设备 多区域水消防系统
消防系统
温感探测器 烟感探测器
声光报警设备
消防控制系统
谢谢大家！
Q&A？
152为国内首台联合循环供热抽气汽轮 机
汽轮机为三压、再热、抽汽、背压、 SSS离合器，凝汽式 发电机则采用空冷发电机
汽轮机为三压、再热、抽汽、背压、 SSS离合器，凝汽式 发电机则采用空冷发电机
单轴联合循环机组外形图
第三部分 9FA重型燃机主设备介绍
压气机部分
燃烧室部分
透平部分
进气缸
燃气轮机结构示意
负载
空气通过压气机，被压缩成一定的压力，然后在燃烧室中加入燃 料燃烧就产生高温的燃气，再经过透平膨胀做工。由于高温燃气 膨胀所做的功大于压缩空气所需的功，于是就产生了有效功，即 透平的膨胀功扣除带动压气机所消耗的功（透平与压气机同轴）， 该净功率输出带动负载或发电机产生电。 由于透平的排气仍然具有较高温度，通常采用回热循环或余热锅 炉进行能量的阶梯利用，从而大幅度提高了联合循环的效率和出 力。
燃机 9FA 9FA 9FA 9FA
9FB
9FA 6FA
汽轮机 D10/158
发电机 390H
159
324
152
QFSN-300-2
324
QFKN-310-2
QFKN-150-2
324LU QF-135-2
备注
158为改进后的D10，提高了产品各项 性能。
漕泾采用进口汽轮机159为单抽凝气轴 向排气机组
性能参数（2003年） 255.6 MW 9,757 kJ/kWh 16.5 641 kg/sec 1327℃ 602℃ 390.8MW 6,350 kJ/kWh
9F级燃气机组控制系统研究
9F级燃气机组控制系统研究【摘要】GE公司的9F级燃气轮机是目前国内新建联合循环机组中燃机的主力机型，其控制系统采用GE公司配套的新一代燃机控制系统MARK VI。
对燃机的主要控制功能进行了分析和研究，包括转速/负荷控制系统、温度控制系统以及干式低NOX燃烧控制系统等。
可为今后燃机的调试、运行和维护提供参考。
【关键词】9F级燃气轮机；燃烧控制系统；负荷控制系统作为“西气东输”工程的配套项目，国内新建了一批大型燃气—蒸汽联合循环电厂，目前正在进行紧张调试并陆续投入商业运行。
这批联合循环机组中共引进了13套GE公司的9F级燃气轮机。
以某电厂为例，该厂联合循环机组为多轴一拖一方案，燃机型号为PG9351FA，压气机为18级轴流式压气机，带可调进口导叶，燃机透平为3级，燃烧系统共有18个逆流环状燃烧室，型号为DLN2.0+。
燃机使用天然气为主燃料，轻油为备用燃料，ISO工况下燃用天然气时功率为253MW。
燃机控制系统由GE公司随设备配套供货，采用MARK VI三冗余数字控制系统。
现对其主要控制策略和功能进行的介绍，适用于同类型的燃气轮机。
1.燃气轮机主控制系统燃机主控制系统根据负荷指令、排气温度等控制要求来调节燃料量。
主控制系统包括转速/功率控制、温度控制、启动控制、停机控制、加速度控制、手动控制等子系统，各个子系统的输出通过低选环节选出最小值作为燃料控制基准。
以上子系统中启动、停机、加速度等控制仅在燃机并网前、解列后或甩负荷时起作用。
例如：启动子系统仅控制燃机从点火到并网过程中的燃料量。
启动过程的燃料量采用开环控制，根据启动工况对应的逻辑信号给出不同阶段的燃料设定值。
当变频启动系统控制发电机拖动燃机完成清吹具备点火条件时，燃料量置为点火值，燃机点火成功后，燃料量降低为暖机值，待暖机完成，燃料量按照一定的速率不断增加到最大值，最终退出控制。
燃机带负荷运行中起作用的是转速/功率控制和温度控制两个回路。
转速/功率调节回路的目标是调节燃料量，使燃机实发功率达到预设值，采用功率—转速串级调节。
镇海电厂9F燃机
镇海电厂燃油改建燃气发电工程包括2×390MW燃气蒸汽联合循环发电机组，该项目为国家确定的“东海油气”开发工程的配套工程。
自2004年11月30日开工至现在,各建议单位的努力下，目前首台9F燃机已于2007年6月9日通过168运行，于近日移交生产，第二台燃机168试运行在进行中。
一、热力系统简介二台燃汽轮机组选用美国GE公司生产的STAG 109FA SS型机型，其主要设备分燃机、汽机、余热锅炉、GIS四个部分，机岛设备（燃机、汽机、发电机）。
通过设备为单轴排列形式，汽轮机和发电机之间无耦合器，排列顺序为燃气轮机，汽轮机，发电机，其型号、参数如下：燃气轮机：型号：PG9351FA点火转速：14%额定转速，420r/min自持转速：~2400r/min压气机：18级轴流式，压比16.5，空气流量624kg/s燃烧室及喷嘴：18个环型燃烧室和DLN2+燃烧器,每个燃烧室5个喷嘴燃料：天然气透平：3级，设计进口温度1326℃ISO运行工况透平排气流量2329900kg/hISO运行工况透平排气温度605.9℃汽轮机：型号：D10形式：双缸（一高中压合缸，一低压缸）、下排汽设计背压：5kPaa末级叶片长度：850.9mmISO运行工况进汽参数：高压蒸汽进汽压力/温度为：9.679MPa/564.5℃再热蒸汽进汽压力/温度为：2.182MPa/564.2℃低压蒸汽进汽压力/温度为：0.3707MPa/294.7℃发电机：型号：390H形式：氢冷出力：397.8MW/468MVA功率因数：0.85额定电压：19Kv机组运行时，大气经过进气道内的过滤器、消音器后进入到燃气轮机压气机入口，经压气机加压后部分进入燃烧室和加热后的天然气混和燃烧。
在燃烧室产生的高温燃气经燃烧室过渡段进入透平做功后排入余热锅炉烟道产生各级蒸汽，最后经烟囱排向大气。
部分压气机排气作为冷却空气去冷却透平的一级静叶和排气框架。
压气机的9级抽气和13级抽气分别去冷却透平的3级和2级静叶，在燃气轮机启动阶段，9级和13级抽气排向余热锅炉以防止燃气轮机发生喘振。
GE9FA燃机简介
GE9FA燃机简介GE-9FA燃机简介主机设备型号、参数及主要技术规范与特征2.1 轮机岛设备2.1.1 燃气轮机及其辅助系统燃气轮机及其辅助系统主要由下列部分组成1 压气机轴流式压气机有18级压比为15.4ISO工况进口带可转导叶。
2 燃机透平为3级透平使透平级的焓降比较大并能简化整体结构但级的效率略有下降。
动叶均采用长柄式的枞树形叶根以轴向装配方式装入。
透平的静子、转子和叶片由压气机抽取空气来冷却。
3 燃烧系统燃烧器型号为DLN2。
燃烧室为干式低NOx逆流分管型结构多室环形设计可以缩短整台机组的轴向长度改善整体转子的刚性。
单级多管式设计能使燃烧时降低NOx排放量不用喷水或喷蒸汽就可以进行低氮氧化物燃烧可保证在75100负荷情况下NOx的排放低于25ppmvd15含氧量。
共设有18个燃烧室每个燃烧室中有5个喷嘴故燃烧均匀。
4 燃料系统天然气燃料系统包括滤网、天然气关断/速比阀调节阀、放气阀、流量测量系统、燃料总管和喷嘴、管路等。
正常运行时燃机进口天然气温度应维持在185℃左右天然气压力为3.0到3.3MPa才能保证燃气轮机的出力。
5 进气系统进气系统根据燃气透平在当地环境下运行的要求将大气中带入的杂质分离后向燃气轮机提供燃烧空气同时应满足噪音控制水平的要求。
进气系统一般由空气过滤装置、防冻装置、消音装置、入口风道等组成。
6 排气系统燃气轮机采用轴向排气。
排气系统由排气导流管、排气过渡段、排气膨胀节和罩壳等组成。
系统将透平排出的烟气经导流后轴向引入卧式余热锅炉。
排气过渡段出口处设置一膨胀节与余热锅炉进口烟道相连。
7 润滑油系统燃气轮机、汽轮机和发电机公用。
8 液压油系统燃气轮机和汽轮机公用。
9 盘车系统燃气轮机、汽轮机和发电机公用。
10 压气机水洗系统2台燃气轮机公用一套水洗系统。
压气机水洗用于去除堆积在压气机叶片上的污垢沉淀物以恢复机组性能。
污垢沉淀物会降低压气机效率和降低压气机压比这样会减少机组的效率和出力。
9F燃机天燃气系统介绍
2×390MW燃气蒸汽联合循环机组燃气系统介绍江苏华电戚墅堰发电有限公司贡文明关键词：天燃气输送天然气流量检测流量计算机声谱分析仪表GPS 计算机监控前言：江苏华电戚墅堰发电有限公司的2台390MW燃气蒸汽联合循环机组采用的是美国GE公司的9F级燃机，是国家西气东输的配套重点工程之一。
本文介绍了该公司的燃气机组天燃气输送系统的配置和使用情况。
1、系统简介江苏华电戚墅堰发电有限公司位于江苏省常州市，厂址距离常州天然气分输站18公里。
公司在分输站边建有一套天燃气输送系统（简称首站），在电厂内部也建有一套天燃气输送系统（简称末站），在距离末站500米的地方建有一套燃气调压系统（简称调压站），从调压站从来的天然气输送到燃机供发电用。
图一末站流程图图二首站流程图首末站和调压站的设备均为上海飞奥公司成套提供，首末站的阀门全部采用英国ROTORK原装电动执行器控制，调压站全部采用气动调节执行器控制。
2、控制系统简介首末站控制系统分别采用一套美国Rockwell公司的ControlLogix PLC和Intellution iFix上位机监控软件组成的计算机监控系统，两套PLC均配置了热备冗余和UPS系统，首末站通过光纤进行连接，调压站由主机的DCS系统进行控制，末站和主机DCS系统之间采用MODBUS 485进行通讯。
在末站还配置了一套Intellution历史数据库系统。
天然气系统的流量测量在整个系统中非常关键，该系统在首站和燃机控制室各安装了一台美国得克萨斯州休斯敦DANIEL 测量与控制公司生产的Daniel FloBoss S600流量计算机来测量天燃气流量。
2．1 流量计算机介绍Daniel FloBoss S600是一种精密的、建立在微处理器基础上的流量计算机，其设计和制造过程中使用了成熟的设计技术和方法。
Daniel FloBoss S600可以独立地作为单回路/多回路流量计算机使用，可以作为一个综合的计量站和计量回路的流量计算机来使用，同时也可以做为一个外部上位机的从属设备。
GE公司9F重型燃气轮机的演化解析
GE公司9F重型燃气轮机的演化. 简介作为一家拥有130年能源创新历史，并在160多个国家拥有机组运行经验的公司，在发电设备，能源服务及能源管理系统领域中，GE业已成为世界最大、产品最多样化的供应商之一。
事实上, 在今天，GE产品承担着全世界四分之一的发电量。
作为世界燃气轮机技术的领跑者，GE推出的F级燃气轮机实现了多项业界第一，其中包括：第一家机组交运过1000台，第一家机组在世界范围内运行服役超过3500万小时，同时也是第一家为整体煤气化联合循环发电(IGCC)设计并制造F级燃气轮机的厂商。
融汇大量成熟产品技术，紧跟全球不断变化的电力生产需求，GE 9F燃气轮机持续革新改进，在保持原有F级机组运行灵活性的同时，不断改善发电出力，效率，排放并拓展其应用领域。
如今，F级燃气轮机产品线下的9FA和9FB两款机型，拥有着世界领先的技术及性能。
II. 产品的演化9F级50Hz重型燃气轮机家族已有超过20年的发展历史，1991年，GE推出简单循环出力达212MW，效率达35.0%的9F型燃气轮机。
随后，很快又推出了增加了14.5MW出力和更高效率的9FA燃机(01版)。
如图1所示，9FA燃机持续改进，接着推出了9FA燃机(02版)以及现在的03版设计。
目前，9FA燃机(03版)做了多种针对客户需求的改进，包括了机组性能的提高，运行灵活性的增强和机组可用率的提升。
这些技术中包括了增强型压气机，干式低氮燃烧系统(DLN 2.6+), 热通道部件冷却技术升级及叶片状态监测等。
图1：9F重型燃气轮机的演化随着客户需求的不断发展，9F燃机家族推出了更高出力和效率的9FB燃机。
作为GE最先进的50Hz空冷燃机，9FB燃机应用了与9FA燃机相同的压气机设计并提高压比，使用了新型的可适应更高燃烧温度的热通道部件。
从干式低氮燃烧系统(DLN 2.6+)，到更高性能的新型部件，再到可减少安装时间的模块化辅助系统，9FB燃气轮机正用不断的技术革新来满足客户日益发展的需求。
9F.05 (原9FB) 燃机 — 先进的50Hz联合循环空冷型燃机
9F.05 (原9FB) 燃机—先进的50Hz联合循环空冷型燃机
9F.05 (原9FB) 燃机是目前GE公司已定型生产的技术先进的重型燃机。
在设计上借鉴了GE航空发动机和H级燃机上得到广泛验证的先进技术，包括：三维叶型设计，先进的合金材料（单晶材料）以及最新的冷却技术，保证了9F.05燃机的安全性、可靠性，并且热部件的使用寿命周期长，维护成本低；同时也使9F.05燃机拥有领先的联合循环性能。
9F.05燃机是50Hz基本负荷或周期性负荷发电应用的理想选择，尤其是燃料价格高，燃料成本是关键的考量因素时，9F.05燃机联合循环性能好，降低了发电的度电成本。
关注于低排放，9F.05燃机配置干式低氮燃烧系统DLN2.6+。
9F.05燃机已成功地示范了双燃料能力并且符合安全完整性等级（SIL）要求。
9F.05燃机简单循环性能
9F.05燃机主要特点
18级轴流压气机，带进气可调导叶（IGV），压比为18.3:1。
转子装配由螺栓压紧连接在一起。
●3级透平，透平转子组件由螺栓拉杆连接在一起。
●整个压气机—透平转子由两个轴承支撑。
●燃机透平及压气机为水平中分面法兰连接，易于拆装。
●18支分管燃烧器，安装于压气机排气缸上。
●功率输出轴在冷端，燃机为轴向排气。
●燃机额定转速为3,000rpm，可直接驱动50Hz发电机。
GE 9F燃气轮机IBH系统经济运行实践
(下转12页)DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.33.010GE 9F燃气轮机IBH系统经济运行实践沈琦明（江苏华电集团望亭发电厂 江苏苏州 215131）摘 要：美国通用公司（GE）9F燃气轮机的进气加热系统（IBH）有防冰、预混燃烧等多种作用。
IBH系统的合理开度，将直接影响压气机的效率，进而影响整个热力系统的经济性与安全性。
尤其是在目前，我国电网装机容量普遍过剩的情况下，如何在非满负荷工况下，进行合理运行调节IBH系统，从而实现更高效的机组运行，成为了各大燃气机组企业共同的研究方向。
因此，本文结合江苏华电望亭发电厂的运行实践，对9F燃气机组IBH的运行进行探讨，为9F机组的进一步优化运行提供参考。
关键词：GE 9F燃气轮机 IBH 经济性 安全性中图分类号:TK478 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2017)11(c)-0010-02望亭发电厂是一家拥有历史悠久的发电企业。
2005年,配合国家“西气东输”工程建成2台39万kW9F 级燃气-蒸汽联合循环发电机组。
其机型采用美国通用公司（下文简称GE）的PG9351FA型燃气轮机、D10型蒸汽轮机和390H型发电机，单轴室内布置。
GE 9F燃气轮机是目前引进燃气轮机机组中比较常见的类型。
其进气加热系统（IBH）主要作用包括。
(1)在环境温度较低时，将部分压气机排气循环至压气机进口。
从而防止由于低温造成压气机进口处结冰。
(2)在带有DLN2.0+燃料喷嘴的9F燃气轮机中，IBH系统还具有防喘及扩展DLN2.0+燃烧室预混燃烧方式的作用[1]。
这主要是因为GE生产的燃机，普遍设置了10%的通流余量以防止喘振发生。
而再增加IBH的循环流量后，使机组的压气机喘振余量达12%。
这就会影响燃机的在低符合运行时的功率和效率。
此外，当IBH故障造成开度过大时，还可能影响机组的安全运行。
1 GE 9F机组抽气加热系统简介GE 9F级机组的抽气加热系统主要设备有：进气加热控制阀（IBH）、手动隔离阀、各类传感器及控制回路组成。
试论如何提高9F级燃气机组的总体性能
试论如何提高9F级燃气机组的总体性能【摘要】目前，已有部分9F级燃气-蒸汽联合循环电厂陆续投入商业运行。
但是，使用清洁能源成本较高。
因此，如对主机参数进行优化匹配，对辅助系统进行优化，提高机组的出力和效率，从而最大限度降低发电成本，可有效提高9F级燃机电厂的竞争力。
下面讨论可能的各种优化技术，包括针对特定气象条件的燃机进气部分、利用燃机排烟余热的余热锅炉系统、汽机冷端系统的优化。
【关键词】9F级;燃气轮机;性能优化1.燃机进气系统的优化1.1燃机出力与进气系统参数的关系燃气轮机从大气连续吸取空气做工质，经压缩、加热、膨胀做功后排回大气。
膨胀过程做功扣除压缩过程耗功及其他损耗功后才是装置的输出功。
所以，当地气象条件变化对燃机压气机的耗功有很大影响。
燃机出力随气温增加而减少，随气压增加而增加。
当气温在25℃以下时，燃机出力随相对湿度增加而增加;在25℃以上时，燃机出力随相对湿度增加而减少。
其中，通过减少进气滤网、进气道的压降，使燃机压气机进气压力增高。
气温可调节的方法较多。
当气候炎热时，可通过各种降温手段使压气机进气温度下降，从而使压气机功耗减少，以增加净输出功。
燃机进气的相对湿度通常随进气冷却而增加。
需注意，降低进气温度，会增加机组的出力，但对联合循环机组的效率来说未必如此。
9F级燃机机组的最佳效率点随机型的不同而不同，一般为10~15℃。
所以，进气的冷却效益需考虑联合循环机组的整体效率影响而引起的总燃料消耗量的变化。
1.2进气冷却的类型及原理目前，主要的进气冷却技术有蒸发冷却和制冷冷却。
制冷冷却根据采用的制冷型式又可分为压缩式制冷、吸收式制冷等几种型式。
蒸发冷却的原理是利用水在空气中蒸发时所吸收的潜热来降低空气温度。
当未饱和的空气与水接触时，两者间便会发生传热、传质过程。
结果是空气的闪热变为水蒸发吸收潜热，使温度降低。
此类冷却技术的初始成本及运行维护费用较低，适合干燥炎热地区。
其缺点是空气中的含水量对燃机压气机的寿命影响较大，燃机对喷水有严格的限制。
9F燃机机力通风冷却塔选型分析
9F燃机机力通风冷却塔选型分析望亭发电厂215155摘要：文章介绍了9F级燃气轮机机力通风冷却塔新建过程中采用常规塔和高位塔选型布置方面的分析，本文针对冷却塔选型问题进行分析，总结出一些经验，为同类型问题提供参考。
关键词：冷却塔选型；高位布置；常规布置；引言某改扩建9F燃气-蒸汽轮机联合循环机组项目受场地条件所限，无法布置自然通风冷却塔。
同时，考虑到机组运行在不同负荷工况、冬季和夏季等运行条件下，冷却水量的需求不相同，如采用自然通风冷却塔，很难满足不同的机组运行工况组合，因此，拟采用机力通风冷却塔方案，以节约占地，并更方便、灵活地根据机组的运行工况调节冷却塔的投运台数。
根据工程实际场地情况，本项目在前期可研阶段对机力通风冷却塔型式开展了选型分析论证，最终确定选用常规布置消雾机力通风冷却塔方案。
一、概述本工程有两台9F级燃气机组，可研阶段初步考虑每台机组设 7 座逆流式机力通风冷却塔，2 台机组共 14 座，呈背靠背布置，设置于西侧厂界边。
可研阶段根据场地条件以及冷却设计要求，厂区西侧厂界为河道，机力塔东侧布置有老厂机组的输煤皮带，北侧为老厂建筑，所以每座机力通风冷却塔框架尺寸不得大于18m×18m，冷却塔单排塔排轴距总长为128.1m，轴距总宽为 36m。
集水池尺寸为130m×40m，深 2.5m。
14 座逆流式机力通风冷却塔总处理水量为63110m3/h，单塔处理水量为 4508m3/h，风机直径为 9750mm，设计风量为290×104m3/h，配用电机功率为 200kW。
可研阶段考虑每 2 座或 3 座冷却塔集水池单独设一个3m×3m×1m（深）集水坑，当冷却塔需要检修或者冷却塔集水池需要清洗时，可以只停运 2 座或3 座冷却塔，无需全部冷却塔停运。
每个集水坑设一根 DN1600 冷却塔回水管连接至冷却塔两侧的两条 2.5m×2.5m 冷却塔回水沟。
燃气轮机进气冷却测控系统硬件设计
燃气轮机进气冷却测控系统硬件设计随着国民经济的持续高速增长，电力供应已出现严重短缺，应用燃机进气冷却技术，可以在气温高用电峰时有效地恢复、提高燃气轮机发电机组的发电能力，增加机组发电量，减缓电网供电压力，充分挖掘现有发电机组的发电潜力。
进气冷却系统作为燃机电站的辅助系统，其运行状况将影响燃机的输出功率和电厂的效率，为了确保系统安全经济运行，必须建立一套安全、可靠的监控系统。
燃气轮机进气冷却系统在控制单元的协调、控制下运行，控制单元的可靠性、稳定性将直接影响到系统的运行状况，监控软件在保证系统安全、经济运行中起到重要作用。
1 测控系统的控制测控系统的控制主要是对执行机构的控制，其总体控制流程的设计如下：（1）低压蒸发器利用余热锅炉的余热对汽包内的循环水进行加热，产生饱和蒸汽。
低压蒸发器汽包内的水位要控制在正常水位附近，当汽包水位低于正常水位时，补水调节阀开启，操作人员也可以将其设成手动档人为地调节阀的开度，控制补水的速度；汽包水位达到正常水位之后，循环泵必须打开，以保护低压蒸发器内水的正常循环；汽包内温度达到设定值（一般120℃）或者蒸汽压力达到一定压力值（0.1MPa）时，开启蒸汽电动阀使饱和蒸汽通过管道输送至溴化锂制冷机或低压加热器；当汽包水位过高时，排污电动阀自动开启，排除多余的水以保证系统的正常运行。
汽包压力是汽包运行的安全性参数之一（本系统的汽包最高压力为0.3MPa），当汽包压力达到一定设定值（0.28MPa）时，蒸汽排空阀打开，直至压力恢复正常。
（2）在进气冷却工况条件下，低压蒸发器的饱和蒸汽流入溴化锂制冷机组，此时空冷器的冷冻水调节阀打开，在确定其打开之后，启动制冷机组；冷冻水调节阀的关闭应在确定制冷机关闭成功之后；制冷机组在运行期间，从低压蒸发器过来的饱和蒸汽经过热交换凝结成水进入溴化锂制冷机的凝结水箱，凝结水箱水位达到上限时开启凝结水泵，将凝结水送回到低压蒸发器汽包中；当达到下限时，关闭凝结水泵。
9F级燃气机组控制系统研究
如： 启动 子系 统仅 控制 燃机 从点 火到 并 网过程 中的燃 料量 。启动 空气 系数下进行 ． 降低燃烧温度 ． 从而抑制 Ｎ Ｘ的生成 但正因为预 Ｏ 过程 的燃 料量 采用 开环控 制 ． 据启 动工 况对 应 的逻 辑 信号 给 出 热燃 烧在燃 烧前进行 了均匀 混和 ， 的可燃 范围有限 ， 根 它 在低 负荷时燃 不 同阶段 的燃料设 定值 当变频启 动系 统控制 发 电机拖动 燃机 完 烧稳定性和效率都 比较差 成清 吹具 备点 火条 件 时 ． 料量 置为 点火 值 ． 燃 燃机 点火 成 功后 ， 燃 针 对两种燃烧方式 的不同特点 ． Ｅ公 司先 后开发 了几代 干式低 Ｇ Ｏ ＤＮ ＤＬ １ Ｄ Ｎ一 Ｄ Ｎ一 ＋， Ｎ一 ． Ｌ 料 量 降低 为 暖机值 ． 暖机 完 成 ． 料量 按 照 一定 的 速率 不 断增 Ｎ Ｘ （ Ｌ ）燃 烧 室 ： Ｎ一 ， Ｌ ２， Ｌ ２ ＤＬ ２６以及 Ｄ Ｎ一 待 燃
应 的温 控基准 ， 温 控基准＝ 即： 等温 常数一压 比一 （ 交点压 比） 斜率 。但 ×
实质 上 曲线 的斜率和交点 坐标并非定 值 ． 而是 一个包 括 ８ 元素 的 个 数组 ． 以根 据不 同的运行条件选 择不 同的值 ． 可 例如 ： 比修 正 曲线 压 可根据 压 比的大小来选择 数组元素 。此外 ． 在实 际的温控计算 中， 还
２１年第０ 期 ０２ ５
科技 量向导
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９ Ｆ级燃气机组控制系统研究
潘胜 勤 （ 张家港华兴电力有 限公司 江苏
张家港
２ ５２ ） １ ６ ７
【 ￣ ］Ｅ公 司的 ９ 级燃气轮机是 目 国内新建联合循 环机组 中燃机的主力机型 ， 制 系统采用 Ｇ 摘 －Ｇ Ｆ 前 其控 Ｅ公 司配套的新一代燃机控制 系 统 ＭＡ Ｋ Ｖ 。 Ｒ Ｉ 对燃机 的主要控制功能进行 了分析和研 究， 包括转速／ 负荷控制 系统、 温度控制 系统以及 干式低 Ｎ Ｘ 燃烧控制 系统等 。 Ｏ 可为今 后燃机 的调试 、 运行和维护提供参考 。 【 关键词 】Ｆ ９ 级燃气轮 机； 燃烧控制 系统 ； 负荷控制系统
燃气轮机的冷却系统设计
燃气轮机的冷却系统设计燃气轮机作为一种先进的动力装置，在能源、航空航天、工业等领域发挥着重要作用。
然而，在其运行过程中，会产生极高的温度，这对燃气轮机的部件性能和寿命构成了严峻挑战。
为了确保燃气轮机的安全可靠运行，高效的冷却系统设计至关重要。
燃气轮机的工作环境极其恶劣，其内部的燃烧室和涡轮部件在运行时会承受高达数千摄氏度的高温。
这些高温不仅会导致部件材料的强度降低、蠕变加剧，还会加速氧化和腐蚀等化学过程，从而严重缩短部件的使用寿命。
因此，冷却系统的主要任务就是将这些高温部件的温度控制在材料所能承受的范围内，以保证燃气轮机的性能和可靠性。
在燃气轮机的冷却系统设计中，首先需要考虑的是冷却介质的选择。
常见的冷却介质包括空气、水和蒸汽等。
空气冷却具有系统简单、成本低的优点，但冷却效果相对较弱。
水冷却能够提供更强的冷却能力，但系统复杂，且存在漏水的风险。
蒸汽冷却则在高温下具有较好的性能，但对系统的密封和控制要求较高。
冷却系统的结构设计也是关键环节之一。
对于燃烧室，通常采用气膜冷却的方式，即在燃烧室壁面上形成一层低温气体薄膜，以阻隔高温燃气的直接冲刷。
涡轮叶片则常采用内部冷却通道结合外部气膜冷却的方式。
内部冷却通道的设计需要考虑流体流动的均匀性和换热效率，通过合理布置肋片、扰流柱等结构来增强换热。
外部气膜冷却则需要精确控制气膜的分布和覆盖范围，以达到最佳的冷却效果。
在冷却系统的设计中，还需要充分考虑热传递的原理。
热传递主要有三种方式：热传导、热对流和热辐射。
在燃气轮机的冷却系统中，这三种方式往往同时存在。
例如，在涡轮叶片内部，热传导通过叶片材料将热量从高温区域传递到低温区域；而在冷却通道中，热对流则是主要的换热方式，冷却介质与叶片表面的对流换热将热量带走；此外，燃气轮机部件表面向周围环境的热辐射也不可忽视。
为了实现有效的冷却，冷却系统的流量和压力控制也至关重要。
通过精确的流量分配，可以确保各个需要冷却的部位都能得到足够的冷却介质。
(完整版)燃气轮机进气冷却技术分析
燃气轮机进气冷却技术分析1引言：燃气轮机电站由于具有热效率高、环境性能好、启停快、运行灵活等优点,得到了广泛的应用。
燃气轮机的性能与其所处的环境温度密切相关。
当环境温度上升时，空气密度较小，由于燃气轮机是定容式动力机械，从而导致流过压气机和透平的质量流量减少，引起燃气轮机的出力下降。
透平的出力降低可通过冷却压气机的进气而避免。
燃汽轮机的进气冷却时增加其出力的最有效的办法。
Alstom公司某燃气轮机发电机组性能与环境空气温度之间的变化关系见下图。
从图中可以得出燃气轮机进气流量及出力与环境空气温度之间的关系式如下:P（%）=111.172-0.7448T（1）m（%）=105.466-0.3644T（2）其中,m为空气的质量流量与额定工况下的百分比,P为输出功率和额定工况下的百分比,T为环境温度(∀)。
从式(1)、(2)可以看出燃气轮机输出功率及进气流量与环境温度之间的变化关系。
在环境空气温度为5℃时,燃气轮机输出功率为额定出力的107%,而在35℃时只有额定值的85%。
燃气轮机性能受环境温度影响较大,而我国燃气轮机电站装机容量的30%集中在常年温度较高的长江三角洲和珠江三角洲地区,高温时段难以发挥燃气轮机及其联合循环电站的调峰性能。
燃气轮机出力随进气温度升高而降低的问题可以通过冷却燃气轮机压气机进气来解决。
2.燃气轮机冷却技术按燃气轮机进气冷却器的结构型式，燃气轮机进气冷却技术分为直接接触式和间接接触式。
2.1直接接触式直接接触式有水膜式蒸发冷却和喷雾冷却。
直接接触式制冷的原理是利用水在空气中蒸发时所吸收的潜热来降低空气温度。
当未饱和空气与水接触时,两者之间便会发生传热、传质过程。
结果是空气的显热变为水蒸发时所吸收的潜热,从而使其温度降低。
理论上可将这一过程近似看做对空气的绝热加湿过程。
水膜式蒸发冷却与带填料层的喷水室结构相似,冷却后的相对湿度可达95%,对进气阻力较大。
美国唐纳森公司生产的进气蒸发冷却装置,在大气湿度为70%~80%时,可降低空气温度4℃~6℃,在大气湿度较小时,甚至可以降低进气温度8℃以上。
GE 9FA燃气-蒸汽联合循环机组闭式冷却水泵叶轮节能改造
GE 9FA燃气-蒸汽联合循环机组闭式冷却水泵叶轮节能改造发表时间：2016-11-07T13:45:29.340Z 来源：《电力设备》2016年第15期作者：洪宗妙[导读] 某燃气轮机电厂闭式冷却水系统的实际运行情况进行分析，认为存在一定的节能潜力。
（福建晋江天然气发电有限公司福建晋江 362251）摘要：某燃气轮机电厂闭式冷却水系统的实际运行情况进行分析，认为存在一定的节能潜力，经过改造前的分析，计算出闭式冷却水泵叶轮切削的尺寸，改造后节能效果良好，如此将该闭式冷却水泵叶轮切削节能改造进行总结。
关键词：燃气轮机；闭式冷却水泵；叶轮；节能改造 1 前言某燃气轮机电厂1号～4号机组为F 级燃气-蒸汽联合循环发电机组，属于GE STAG 109FA SS(S109FA)系列。
燃气轮机由美国GE公司生产，型号为PG9351FA，即为箱装式发电机组MS9001系列FA 型。
压气机采用轴流式，共有18级。
燃烧室型号为干式低氮DLN 2.0+。
该电厂每台机组均配备有两台闭式冷却水泵，正常情况下一用一备。
利用闭式冷却水泵把膨胀水箱的除盐水升压后，用来冷却并带走电厂生产流程中设备运转所产生的大量热量，还可冷却由于能量转换而产生热量的设备，从而保证电厂安全运行。
闭式冷却水系统主要用户有主机润滑油冷却器、发电机氢气冷却器、火焰探测器和透平支撑腿、LCI冷却器、高压给水泵、中压给水泵、凝结水泵、空压机、EH油冷却器等设备。
2 闭式冷却水泵改造前分析 2013年通过对该电厂四台机组闭式冷却水系统的实际运行情况进行分析，认为存在一定的节能潜力。
闭式冷却水泵额定功率为315 kW，额定电流为37.5 A。
实际使用的最大工况下为279 kW，流量为1 400 m3/h，扬程50 m。
对比闭式冷却水泵出口压力（0.68 MPa）及闭式冷却水母管的压力（0.46 MPa）情况，可发现闭式冷却泵正常运行时在调节阀处存在比较大的节流损失，故进行相关试验，将1号机组闭式冷却水旁路阀全开。
9F燃机进气室外锥与压气机室最终调整及联接技术改进
9F燃机进气室外锥与压气机室最终调整及联接技术改进摘要：9F型燃机作为当前主流机型，具有调峰能力强、排放低、效率高等优势。
燃气-蒸汽联合循环机组电厂不但可以提高天然气LNG战线的运行稳定性，同时可以满足电网系统对尖峰负荷机组日益增加的需求。
关键词：燃机进气室工艺原理一、前言上海申能崇明燃气2×400MW燃气机组主机采用上海汽轮机厂引进的9F燃气F燃气-蒸汽联合循环设备（SGT5-4000F型），由1台燃机、1台发电机、1套蒸汽轮机设备（高压缸+中低压缸+单独轴承座）组成的单轴机组。
二、特点9F燃气-蒸汽联合循环的辅助系统由进气系统、排气扩散段、燃气轮机罩壳支架和排气管、罩壳通风设备、润滑油单元、控制油单元、内部联接管路、电缆及仪表支架、盘车系统、压气机清洗系统、空气干燥系统、高压空气包、燃气单元、燃油单元、水清洗密封空气系统、降N0X单元、控制室构成。
（见图1）图1 燃气轮机辅助系统进气系统为HQA-SF-I型。
主要设备由进气系统由过滤仓室、进气风道、消音设备、多层过滤器等设备构成，其中过滤仓室安装在汽机厂方外部楼顶，为三面进气，12个整体模块整合拼装组成。
进气风道一头与过滤仓室连接，另一头与燃机压气机室连接，由转角风道、大小转换风道、挡板门、膨胀节及进气室组成。
进气室设备由于体积大，现场为散件供货，设备由进气室外壳（分4件供货），进气内锥（分上下两件供货），进气外锥（分上下两件供货）、压气机叶片清洗管道、三角形橡胶垫、橡胶箍紧装置组成。
三、工艺原理及施工要点1、燃机与进气室联接安装顺序的优化1.1燃机与进气室联接的传统安装顺序燃机吊装就位进气室下半罩壳吊装就位进气室下部罩壳找正进气室内锥体下半与燃机联接进气室内锥体上半与燃机联接进气室内锥体找正进气室上部罩壳吊装就位进气室上部罩壳找正，进气室最终定位固定进气室外锥体与压气机联接安装三角橡胶垫、胀紧装置并检查验收安装压气机水洗管道进气风道清理并进行整体验收封门1.2燃机与进气室联接传统安装工艺的不足1.2.1进气室下半罩壳吊装困难由于进气室下半罩壳体积很大，在燃机已经就位的情况下，可供进气下半罩壳拖运及调整的空间很小，经常会造成进气罩壳的保温层受到损坏，引起质量及安全事故。
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9F型燃气轮机进气冷却系统设计
作者：刘金良
来源：《科学与财富》2015年第36期
摘要：为解决燃气轮机在夏季用电高峰时，因环境温度高导致机组净出力严重下降这一问题，基于9F型燃气轮机设计了一套燃机进气冷却系统。
该设计可以提高联合循环机组
60MW的发电能力，在高温季节能够增发53000MW·h的电量。
关键词：燃气轮机；进气冷却；余热锅炉低温热能；溴化锂吸收式制冷机
1 基本现状
1.1 夏季环境温度条件
北京地区6至8月期间平均环境温度均高于25°C，北京地区夏季燃机一直工作在长周期高温工况下。
1.2 机组夏季出力情况
当年5月至9月份的机组出力分别为786MW、752MW、766MW、768MW、367MW，5月至9月期间机组的最大出力平均值为768MW，远低于该9F型燃机的联合循环基本负荷的838MW。
2 可行性分析
2.1 制冷系统设计、原理
该厂为增大机组冬季的供热能力，增大了余热锅炉低压省煤器换热面积，在冬季可增加供热面积约160万平方米。
夏季工况时由于没有供热需求，此部分热能无法再利用，将随排烟浪费掉。
若增加一套热水型溴化锂吸收式制冷设备，利用余热锅炉的低品位热水来获得7-15°C 的冷水用以冷却燃机进气空气，能在夏季大负荷、高温工况下降低进气温度，增大机组净出力，提高联合循环热效率。
目前市场上此类制冷设备技术成熟，设备性能稳定、可靠。
虽然初期投入成本可能较高，但收益明显，短期即可收回成本。
在燃气轮机进气罩壳内增设管翅式换热器，该类换热器换热系数大，节能性能好；因冬季存在因雾霾较大而造成进气差压增大的现象，故此换热器应重点考虑是否便于拆卸。
2.2 余热锅炉可利用热能：
本套设计方案的热源来自余热锅炉尾部的低压省煤器，利用循环泵在制冷机组与省煤器之间构建水循环。
将低压省煤器出口的高温热水引致制冷机组，参与制冷后经循环泵再将低温热水泵至省煤器入口。
低压省煤器出口热水温度170°C
设热水参与制冷后终温为70°C
热水工作压力为2.2Mpa
实际运行工况下，抽水流量最大可达133kg/s
余热锅炉可利用热能：
Q可=G热水（h高-h低）=133*（719.98-294.79）=56MW
2.3 制冷设备选型
2.3.1 湿空气冷却过程
图1 湿空气冷却过程
以燃机进气温度降至15°C时所需的冷负荷计算，我们知道空气的冷却过程是包括湿空气的冷却及干空气的冷却过程（图 1），分别对应湿空气的潜热及显热。
a点为初始温度，当湿空气被冷却到b点时，湿空气达到饱和状态，即达到露点温度，a-b点为释放显热的过程；湿空气由b点继续被冷却的话需要进一步释放出潜热，b-c点即为释放潜热的过程。
2.3.2 制冷量计算
冷负荷计算公式：Qc=mair[（ha-hb）+hfg（db-dc）]
式中： Gair：燃机进气质量流量 kg/s
ha ： a点湿空气的比焓值，kj/kg
hb ： b点湿空气的比焓值，kj/kg
hfg：温度为Tb时对应的水蒸气的汽化潜热，kj/kg
db： b点湿空气的含湿量，kg/（kg干空气）
dc：c点湿空气的含湿量，kg/（kg干空气）
燃气轮机在环境平均温度26.1°C，机组带基本负荷工况时，单台燃气轮机的空气进气质量流量：Gair=525kg/s。
北京当地7月份分时温度最高可达33°C，为最大程度的提高燃机出力需将燃机进口温度降至15°C 。
查图1焓湿图得到如下数据：
最高进气温度：33°C 含湿量为：25.5g/kg
要降至温度为：15°C 含湿量为：10.8g/kg
所需制冷量Qc=Gair[（ha-hb）+hfg（db-dc）]=32.5MW
而余热锅炉可利用热能Q可=56MW
余热锅炉可利用热能大于空气降温所需的冷负荷，该方案的理论上是可行的。
2.3.3 设备选型
目前比较成熟的大型热水型溴化锂吸收式制冷机组单机制冷量可达到4500kw，出水温度约7°C，为满足所需制冷量需购置8台该型制冷机组。
2.4 换热器选择要求
2.4.1 换热器形式确定
该型燃机进气装置为单侧进风，进风面较大，便于换热器的安装。
因燃机进气系统对装置前后差压要求较高，故需重点考虑低风阻、高效型换热器。
目前气体与液体热交换器中使用最为广泛的当属翅片式换热器，具有传热性能良好、稳定，空气通过阻力小等优点。
故优先选择翅片式换热器。
2.4.2 换热器相关技术要求
a）风阻：该型燃机进气系统差压报警值为1.3kPa，机组带基本负荷正常运行差压维持在0.4至1.0kPa，故换热器最大风阻不能大于30Pa。
b）尺寸：迎风面18.5×12m
c）换热量：32.5MW（最大值）
d）设计压力：1MPa
3 经济性分析
当环境温度降至15°C时，该型燃机二拖一联合循环总出力可达828.2MW，较夏季平均最大出力提高60MW，这将极大的提高机组在夏季高温期的调峰能力。
该燃气电厂2014年5月至9月机组平均利用小时数t=2280h，机组平均负荷率k=38.7%，若该机组增设进气冷却系统，将提高发电量为G增。
G增=P增×t×k=60MW×2280h×38.7%=53000MW.h
4 结论
基于北京一9F型燃气发电厂，设计了一套余热再利用的溴化锂制冷系统对燃机进气进行冷却，在环境温度33°C、相对湿度78%的条件下，使燃机进气温度降至15°C，提高了60MW 的发电能力，高温季节能够带来53000MW·h 的增发电量，大大提高了能源利用率。
因该型燃机功率较大，需要设置多台制冷机组，基础设备费用较大，但改造后收益将非常明显，可以在短期内收回投资成本。
作者简介：
刘金良（1986—），男，本科，助理工程师，燃气轮机运行、维护。