大型天然气燃气轮机机型选择

大型天然气燃气轮机机型选择

1.E级燃机与F级燃机的比较

由于E级燃气轮机的燃气初温（1105℃）较低，自身效率要比F级燃气轮机低4个百分点。E级燃气轮机的排气温度仅540℃，蒸汽循环不能再热，只能采用双压循环；而F 级燃气轮机排烟温度高达576℃，蒸汽循环可采用高参数的三压再热循环。因而E级联合循环的效率要比F级低6个百分点。

SIEMENS公司E级和F级机组技术性能比较表

另外由于E级机组容量较小，需要2+1（两台燃机带一台汽机）组成的联合循环，容量才能达到1台F级机组的容量。因而设备增多（2台燃机、1台汽机、3台发电机、3台主变压器、3条电气出线、3套润滑油系统、3套辅机）、系统复杂（汽水系统需要母管制）、厂房和占地较大。E级联合循环机组单位容量的投资比F级联合循环机组的大。

经过多方面的技术和经济比较，我们得出结论：在天然气价格逐年增高的趋势下，建设大型联合循环电厂，不宜选用E级燃气轮机作为基本机型，而大功率、高效率的F级燃气轮机才是联合循环电厂的首选机型。

在中国，2005年以来，与西气东输及LNG（液化天然气）输入工程相配套，我们共

建设了48套F级联合循环机组。

2.F级燃机及联合循环的性能

通过“以市场换技术”，中国已形成了哈尔滨动力集团-GE公司（美国通用电器）、上海电气集团-SIEMENS公司（西门子）、和东方电气集团-三菱公司（MITSUBISHI）三家大型燃气轮机制造集团。每个厂家栏目下左侧的产品是在中国已生产投运的产品，每个厂家栏目下右侧的产品为改进型产品。

表1 F级燃气轮机的技术性能

3.F级联合循环性能的分析比较

3.1在中国已生产投运的产品的性能分析

这三家燃气轮机制造集团在中国已生产投运的产品具备以下共同特点：

① 单机容量大，为256-271MW，“1+1”（一台燃机带一台汽机）的联合循环功率即已达到391-397MW。

② 专为烧天然气而设计。燃气初温高，因而燃气轮机自身的效率也高。燃气初温均达到或超过1320℃，燃气轮机效率在36.9％～38.9%之间。

③ 排气温度高（580℃～602℃），给蒸汽循环留有较大的余地，蒸汽循环可采用较高参数的三压、再热循环，因而整个联合循环的效率较高，达到56.7％～57.4％。

④ 燃气轮机结构上均采用轴向排气，排气阻力小，而且便于余热锅炉布置。燃气轮机均采用压气机冷端拖动发电机，便于安装运行和维护。

因而F级燃气轮机是建设大型联合循环电厂的首选机型。

3.2在中国已生产投运的产品的性能比较

这三家燃气轮机制造集团在中国已生产投运的产品的技术性能具备以下不同特点：

1哈动力-GE的9FA级机组，因GE在世界上F级机组开发最早，拥有的台数最多。但也因为开发较早，技术相对较落后（压气机压比较低、透平级数较少、焓降大）。机组净功率最小，为391MW。机组效率最低，为56.7%。

2东方电气-三菱的701F3机组，是日本在引进美国技术的基础上，结构和性能又有所改进提高，机组净功率最大，为397 MW。机组效率提高为57.0%。

3上海电气-SIEMENS的SGT5-4000F（2）机组净功率居中，为392MW。机组效率最高，为57.4%。

3.3在中国已生产投运的产品的运行情况

这三家燃气轮机制造集团在中国已生产的产品，其中哈动力-GE和东方电气-三菱的机组已投运5年多，上海电气-SIEMENS的机组已投运4年。经过多年运行考验，各家产品的设计、制造逐步走向稳定。

①哈动力-GE的9FA机组，先是杭州半山电厂压气机叶根槽出问题，随后上海漕泾、江苏张家港、江苏戚墅堰等多家电厂出现过压气机叶片断裂的事故，给用户带来较大损失。GE 承认压气机叶片材料有问题，同意予以更换，但要用户付款。

DLN2.0+燃烧室火焰偏斜，烧坏火焰筒。GE建议用户调换GE公司升级换代的9FB机组采用的DLN2.6+燃烧室，但要用户付款。

杭州半山电厂还出现过汽机高中压缸水平中分面螺栓断裂、汽机主汽门密封片掉入汽机打断汽机叶片的事故。

②东方电气-三菱的701F3机组，性能良好，运行稳定。北京三热、广东惠州电厂、深圳前湾电厂和福建莆田都反映机组运行稳定，热经济性满足合同要求。

③上海电气-SIEMENS的SGT5-4000F（2）机组，性能优良，运行稳定。华能上海石洞口3套机组被评为2007年亚洲最佳燃机电厂。浙江萧山电厂2套机组反映出力超过400MW，超过保证值。河南郑州燃气电厂2套机组经实测热效率达到58.8-58.9%，超过保证值，客户赞不绝口。

3.4 F级燃机及联合循环改进型产品的性能分析

① GE的9FB机组

压气机做了重新设计，与9FA机组同样18级叶片，压比从15.4提高到18.5。燃烧室从DLN2.0+升级到DLN2.6+。排气温度从602°C大幅提高到644°C，给蒸汽循环的进一步提高创造了条件。联合循环的出力从391MW提高到442MW，热效率从56.7%提高到58.9%。该机型全世界已有21台投运，但GE公司还没有将9FB的设计、生产技术转让给哈动力集团。也就是说，中国目前还不能生产9FB机组。

②东方电气-三菱的701F4机组

压气机有了改进，采用了G级机组叶片技术，流量增加6％。与701F3机组同样17级叶片，压比从17提高到18。燃烧室采用声学内垫层和G级机组材料，使透平进口温度从1340°C大幅提高到1400°C。采用G级机组第4级透平叶片的技术，减少气流离开叶片时的损失。汽机进汽温度提高到566/566°C，末级叶片长40.5英寸。联合循环的出力从

397MW提高到465MW，热效率从57%提高到59.5%。701F4成为F级改进型机组中出力最大、热效率最高的机组。

东方电气虽然尚未引进701F4的设计、生产技术，但三菱公司允许中方有项目可中、日合作生产。目前全世界仅有中国河北高碑店1家订货2台用于供热。

③上海电气-SIEMENS的SGT5-4000F（4）机组

压气机1＋2级重新设计，对燃烧室作了改进（减少斜激流、采用预混值班气、对燃气进行预热、减少燃烧室冷却空气、改进陶瓷隔热瓦材料），修改透平第4级动叶，优化液压间隙。采取以上措施，联合循环的出力从392MW提高到416MW，热效率从57.4%提高到58.2%。提高的幅度均小于其他2家。

但从2002年德国本土建示范性电厂，2004年试验结束，2006年总结运行经验，到目前全世界（除德国本土）已有20多套机组投运。上海电气已引进了此（4）型改进技术，而停产了原来生产的（3）型机组。

何语平2011-04-20