燃气轮机及燃气蒸汽联合循环概述

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
160 160 166 148 236 170 159 160 165 296 299 382
Siemens
三菱
GE船用与工业
R-R
惠普
3、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
S109EC
GE发电
259.3 390.0 786.9 480.0 720.0 392.5 239.2
年启动点火 次数 年小时数/ 点火次数 快速启动次 数 跳闸次数
0~5 0~8 1~8 1~6 1~6
基本符合
年运行小时数（h/a） 每次启动后运行小时数（h/次） >6000 >60
中间负荷
2000~6000 >10
尖峰负荷
<2000 >10
1、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。
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
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。
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
F
尖峰负荷
200~800
年运行小时 数
使用率
90~100 3~40 >200
70~90 20~80 60~400
35~75 10~60 60~400
20~50 40~120 30~60
20~50 250~300 10~18 0~10 1~6
2.2~10 60~150 3~8 0~20 1~6
参 数 范 围
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
Alstom
Siemens
GUD94.3A
MPCP1 MPCP2 MPCP1
392.2
397.7 799.6 489.3
57.4
57.0 57.3 58.7
V94.3A×1
M701F×1 M701F×2 M701G×1
348
348 295 396
三菱
4、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/kW 3、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
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
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℃①
①GB/T140099—2004燃气轮机采购增加的条件
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
符合特征
A
连续满负荷
8000~8600
B
基本符合
6000~8000
C
中间负荷
3000~6000
D
基本/尖峰 交替负荷
2000~3000
E
每日启停
2000~40Biblioteka Baidu0
14.0 17.0 14.6 32.0 15.8 16.6 17.0 17.0 21.0 29.4 33.0 19.3 1121 1288 1260 1167 1310 1310 1310 1349 1427 1160
35.20 37.00 35.69 37.00 34.93 38.00 38.60 38.21 39.54 40.67 41.92 38.56
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
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
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
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。
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 电站规模台数*功率，MW） 建设工期（工程开始到投产，a） 比投资费用 (美元/kW) 负荷因数 (%) 供电效率 (η) 燃料价格 (美元/kJ) 2×550 4 860 85 36.27 2.138~3.792 53.1~76.5 20.5 2.5 30.1~53.7 天然气机组 2×550 4 510 90 45.46* 2.370 45 11.3 4.2 29.5 LNG机组 2×550 4 510 90 45.46** 5.214*** 80.3 11.3 4.2 64.8 燃煤带FGD 2×550 4 1400 70 34.79 1.232~1.866 56.6~65.5 30.7 9.3 16.6~25.5 4 1160 70 35.89 1.232~1.896 48.4~52.2 25.8 6.4 16.2~20 燃煤不带FGD
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
“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（Turbine Inlet Temperature，TIT） 即燃烧室出口燃气的平均总温（滞止温度） （2）T2b:燃烧温度（Firing Temperature，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
GE发电 Alstom
PG9231(EC) PG9351(FA) GT13E2 GT26 V64.3A V84.3A V94.3A M701F M701G LM6000-PD Trent60 FT8
169.1 255.6 165.1 263.0 67.4 180.0 265.9 270.3 334.0 41.20 51.50 25.49
54.0 56.7 57.1 52.9 52.9 56.3 52.2
MS9001EC×1 MS9001FA×1 MS9001FA×2 GT13E2×2 GT13E2×3 GT26×1 V94.2×1 354 306 341 332 360 446
S109FA S209FA KA13E2-2 KA13E2-3 KA26-1 GUD94.2
发电成本 （美元/kWh） 其中：基本建设费 运行维护费 规划费
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
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