燃气-蒸汽联合循环介绍

公司气源管道
燃气电厂的分布--GE
燃气电厂的分布--三菱
燃气电厂的分布--西门子
燃气轮机主要辅助设备及系统
燃气轮机
压气机 燃烧器（室）、 透平 燃机进气系统 冷却和密封系统
燃机罩壳消防系统 燃料模块 燃机控制系统 润滑油、顶轴油系统 燃机液压油系统
西门子公司SGT--8000H 燃气轮机
4 级轴流透平， 前3 级均采用空气冷却， 第4级无冷却， 转子前燃气温度1 427 ℃ 。第1 级动静叶采用单晶超合金材料 并涂以耐热涂层， 已具有承受近1 500 ℃ 高温的能力； 第2 级叶片上涂敷了热 障涂层。
由SGT--8000H 机组组成的联合循环的额 定净输出功率超过530 MW， 效率超过 60%。
燃气轮机不需要大量冷却水，单循环机 组只需火电厂2%~10%，联合循环机组 只需同容量火电厂的1/3左右。
联合循环机组的特点——自动程 度高，运行人员少
联合循环电厂采用先进的集散式控制系 统，控制人员可以大大减少，一般只有 同容量火电厂人员的20%~25%。
燃机和联合循环机组型号
主要燃机厂家
中国首台V94．3A燃气轮机2005年安装 于上海石洞口电厂。
V94.3A燃机结构
V94.3A燃机结构
➢ 天然气管道 ➢ 排气管道 ➢ 冷却空气管道
V94．3A燃气轮机主要设计特点
V94．3A燃气轮机
V94．3A燃气轮机--质量流量
V94．3A燃气轮机主要设计特点
与发电机连接方式： 采用冷端驱动 通过3S离合器与蒸汽轮机连接
三菱重工--G 系列燃气轮机
701G2 型压气机分别为14 级，压比21,空 气流量738 kg/ s，保持原来25x10- 6的 NOx 排放水平。
4级透平，第1 级和第2 级动叶采用定向凝 固浇铸法制造。透平采用空气冷却。
燃气电厂的分类
简单循环
只有燃机和旁路烟囱
联合循环
包括燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉、 发电机等
GE 公司MS9001H 燃气轮机
常规的燃气轮机中， 用压气机排气冷却 第1 级喷嘴。经过第1 级喷嘴后， 燃气 温度将下降155K； 而H 级机组中， 经 过第1 级喷嘴后， 燃气的温降小于4 K， 从而使转子进口燃气温度达到1 400 ℃等 级， 比F 级机组提高100 K， 但燃烧室 中的燃烧温度并未提高， 保证机组的 NOx 排放水平不提高。
2×S109FA
2套9FA组成的联合循环 ，每套1台燃机 一般1套9F组成的联合循环机组出力约
400MW左右。
燃机和联合循环机组型号
德国SIEMENS/上海电气
燃机型号
SGT5-2000E、SGT5-4000F SGT表示Siemens Gas Turbine 2000E、4000F相当于GE的9E、9F系列
联合循环机组型号（GE）
S109FA
S：STAG-STeam And Gas字首 1—燃气轮机的台数 0—没有意义 9—燃气轮机系列号 FA—燃气轮机型号
燃机和联合循环机组型号
S209E
2台9E燃机组成的联合循环 一般1套9E组成的联合循环机组出力约
180MW左右。
轻型：航空改型、小型，一般出力在4万 kW以下。
频率：50HZ、60HZ
燃机和联合循环机组型号
美国GE
燃机型号：
LM6000（轻型）、PG9171FA（重型） PG6541B——6B PG6101FA——6FA PG7111EA——7E（60HZ） PG9171E——9E PG9351FA——9FA，9FB 9H
9F系列燃机及联合循环出力
生产厂家 燃机型号 GE/哈尔滨 PG9351FA
ISO工况燃 联合循环机 机出力 组出力
255.6MW 395MW
PG9371FB
284MW 426MW
三菱/东方 M701F3
270.3MW 406MW
M701F4
312MW 455MW
西门子/上海 SGT5-4000F（2）271MW 406MW
HRSG
GT
ST
G
GE,三菱
HRSG
GT G
ST
SIMENS ，ALSTOM
一拖一联合循环电厂示意图
造价及成本情况
机组越大，单位投资越小 对9E系列，3600元/千瓦左右 对9F系列，3400元/千瓦左右 对9E系列，每立方米天然气发4度 对9F系列，每立方米天然气发5度
西气东输天然气管线及电厂分布
SGT5-4000F（4）287MW 430MW
燃机和联合循环机组型号
常规燃机（第二代）
单循环出力为150MW等级、燃烧温度低于1205℃， 也即“E”级及以下燃机
先进的燃机（第二代）
单循环出力为250MW等级、燃烧温度约1315℃， 也即“F”级燃机
最新型燃机（第三代）
单循环出力为300MW等级、燃烧温度约1425℃， 也即“G”或“H”级燃机
联合循环机组的特点——可靠性 高
燃气发电实现： 自动、保护投入率100% 启停速度快 系统相对简单、辅机相对较少，整机可
靠性高 可真正实现AGC控制
联合循环机组的特点——出力 和环境温度关系
联合循环机组的特点——出力和 环境温度关系
环境温度升高时，空气密度减小，燃气 轮机的吸气容积流量基本恒定，所以， 环境温度升高，必然导致燃气轮机质量 流量减小，出力下降。
燃气轮机中压气机的耗功是随环境温度 的升高而增大的，而透平的膨胀功并不 随环境温度升高而增大，所以，环境温 度升高时，燃气轮机的效率必然下降。
联合循环机组的特点——占地少
与同容量火电厂相比，联合循环电厂占 地面积只有火电厂的30-40%，建筑面积 也只有火电厂的20%。
联合循环机组的特点——耗水量少
三菱重工--G 系列燃气轮机
三菱重工( MHI ) 的G 系列燃气轮机用于 60 Hz的是501G 机型, 用于50 Hz 的是 701G 机型。MHI 的G 型机相对于F 型机 来说， 透平进口温度从1 400 ℃ 级提高 到了1 500 ℃ 级。 701G2（燃机输出功 率334MW）效率39. 5％，联合循环功率 489.MW，效率58. 7％。
HRSG
GT G
ST
SIMENS V94.3A
西门子单轴方案
西门子采用SSS离合器的单轴 方案--优点:
当汽轮机发生故障或检修时，燃气轮机 可以作单循环运行， 增加了运行灵活性。
启动快,启动机耗功少；不需要大容量的 辅助锅在启动时为汽机提供冷却蒸气。
冷凝器在运转层，减少土建工期与费用。
燃气-蒸汽联合循环介绍
V94.3A技术特点
主要内容
联合循环机组的特点 燃气轮机型号 燃气电厂的分类和分布 西门子燃气轮机的技术特点
燃气蒸汽联合循环生产流程
空 气
燃气轮机
余热锅炉
燃机发电机
燃 料
蒸汽轮机 蒸
给
汽
水
汽机发电机
凝汽器
联合循环机组的特点
效率高 排放少 出力受环境温度影响大 可靠性高 占地少 耗水量少 自动化程度高，运行人员少
燃机电厂的布置方式
布置方式
单轴：燃机、汽机、发电机在同一根轴上 多轴：燃机、汽机和发电机不在同一根轴上 一拖一：1台燃机拖动1台汽机 二拖一：2台燃机拖动1台汽机
二拖一多轴联合循环机组
G
GT HRSG
ST
G
G
GT HRSG
二拖一多轴联合循环机组效果图
一拖一单轴联合循环机组
联合循环机组型号
SCC5-4000F CC表示联合循环 表示1套9F系列燃机组成的联合循环机组
燃机和联合循环机组型号
燃机和联合循环机组型号
日本三菱（MHI）/东方
燃机型号
D、F、G、H M501D、M701F、M701H
联合循环机组
2×M701F 2台燃机
V94.3A--轴系布置示意图
SSS离合器
A：爪 B：离合器齿 C：滑动部件 D：花键 E：输入轴 F：输出环 G：棘轮齿
SSS离合器---工作原理
当输入轴E转动起来，滑块C会随着它转动直到 一个棘轮齿G会接触到输出离合器环（F）上面 的爪（A）的一端来阻止滑块的转动超过输出 离合器环。
292.000 39. 5 1 427
25
西门子 SGT8000H
2008
340. 000 39. 5 1 427
三菱 M701G 2005
来自百度文库
334. 000 39.5 1 500
＜25 25
GE 公司MS9001H 燃气轮机
第1 台MS9001H 燃气轮机与1 台汽轮机 组成的S109H 联合循环电站额定功率为 480 MW,热效率60% ，NOx 排放浓度25 ppm ，于2003 年9月正式投入商业运行。
美国GE/哈尔滨电气 日本三菱/东方电气 德国SIEMENS/上海电气 法国ALSTOM（无转让）
通过以市场换技术，国外燃机厂家已经将制造 技术分别转让给国内三大动力集团
关键部件在国内的合资厂生产
燃机和联合循环机组型号
燃机种类
重型：工业用、大型，一般出力在4万kW 以上。
西门子公司SGT--8000H 燃气轮机
2007 年冬季第一次点火， 并准备于 2008 年开始进行简单循环运行鉴定。它 是完全用空气冷却的机组， 也是世界上 最大的完全空气冷却的燃气轮机。
13 级轴流式压气机， 压比19， 进口导 叶和前3 级静叶可调，确保机组部分负 荷运行时具有高的效率，易于启动。
联合循环机组的特点——效率高
350MW级联合循环机组效率可达到58%， 比常规机组高出15-18%，折合标煤 212g/kwh，比常规1000MW发电煤耗 （290~300g/kwh左右）低很多。
联合循环机组的特点——排放少
最低的环境污染排放。天然气发电，二 氧化碳排放量约为燃煤电厂的42%，氮 氧化物排放量则不到燃煤电厂的20%， 二氧化硫排放几乎为零。可明显减轻日 益严重的环保压力。
V94．3A燃气轮机概况
V94.3A燃气轮机的设计基于西门子可靠 的V94.2机型，V94．2坚固耐用的特性已 通过200多台机的7万次启动和400多万运 行小时得到验证。
V94．3A燃气轮机从1997年英格兰的首 台机组开始，已安装（72）200多台，总 运行小时数为1 546 000当量运行小时.
SSS离合器---工作原理
当输入轴连续地转动，滑块会沿着输入轴的花键轴向 移动。当棘轮齿与爪端接触，离合器啮合齿会精确地 对中准备内啮合并且将沿直线光滑地滑动。
随着滑块与输入轴啮合，爪会和棘轮齿脱离连接来允 许棘轮齿进入侧面连接。
SSS离合器---工作原理
当滑块通过连接输入轴的终端来完成其移动， 此时，离合器齿完全啮合而爪不承受任何负载， 来自输入轴的驱动力矩才被传输。
燃机和联合循环机组型号
PG 9 35 1 FA 1 234 5
1=PG—箱装式发电设备(Package Generation)； 2=系列号，3、5、6、7、9 3=输出功率，以英制马力为单位的近似值 4=轴的数量，单轴或双轴 5=型号，B、E、F、G、H等
燃机和联合循环机组型号
燃机和联合循环机组型号
最新型燃机
GE公司的9001H型（有定货） 西门子公司的SGT5-8000H 型（开发成功） 三菱公司的M701G型（10几台运行）
没有转让国内
最新型燃机介绍
公司
投入年份 输出功率 效率/
机组型号
/ MW
%
燃烧温度/℃ 排放水平 /ppm
GE
MS9001H 2001
H 型燃气轮机的压气机压比为23，空气 流量为685 kg/ s.
压气机的进口导叶( IGV) 和前4 级静叶 (VSV) 均可调，以控制空气流量， 适应 环境温度的变化和不同运行工况的要求。
GE 公司MS9001H 燃气轮机
4 级轴流透平气缸采用蒸汽冷却， 前2 级采用闭式循环蒸汽冷却， 第3 级为空 气冷却， 第4 级无冷却。闭式蒸汽冷却 替代了叶片燃气通道侧的气膜冷却， 加 大了叶片壁中的温度梯度。这种冷却方 法使叶片材料中产生更高的热应力， 所 以第1 级透平叶片使用单晶超级合金材 料， 并涂以陶瓷隔热涂层。