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1、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,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、
2、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,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,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
3、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 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,3、联合循环发电机组性能参数,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500600美元/kW 3、建设周期短 4、用地、用水比
4、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,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,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
5、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,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
6、国气煤价格比2:1 我国则为4:1,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,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、
7、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310min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，2050MW,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2030MW 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 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
8、,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。,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50000100000h。 （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
9、。它们占电厂容量的15%左右，每天只运行812h，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，1000020000h。,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150160，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
10、年代初由最先推出的的GE公司称为“F”技术。,“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
11、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,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 GB/T1400992004燃气轮机采购增加的条件,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
12、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,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,简单循环燃气轮机,联合循环系统图（1-1-1）,联合循环系统图（2-2-1）,单轴联合循环机组3压联合循环,V94.3A联合循环标准模块图,109FA联合循环单轴布置模块图,Siemens V94.3A联合循与环GE公司109FA联合循环均是单轴布置 二者有何不同？ 发电机布置位置不同,对运行方式有何影响？,1、当汽轮机发生故障或
13、检修时，燃气轮机可以做简单循环运行，增加了运行灵活性 2、启动快，不需要大容量的辅助锅炉在启动时为汽机提供蒸汽,多轴联合循环机组全厂布置图,热电冷联供（燃机+余热锅炉）,联合循环（燃机+余热锅炉+背压式汽轮机）,联合循环（燃机+余热锅炉+冷凝抽气式汽轮机）,日立H25燃气轮机冷热电三联供,天然气分布能源站系统示意图,天然气分布能源站系统示意图,三、燃气轮机的结构 及工作原理,1、燃气轮机的基本结构（ Saturn 20）,驱动附件,Saturn 20燃气轮机效果图,Trent 60 燃气轮机效果图,V94.2燃气轮机,压气机转子,1、可拆卸 焊接转子 红套打销子转子 2、不可拆卸 长拉杆转子（
14、中心拉杆、分布拉杆） 短拉杆转子,燃气轮机转子,压气机转子装配,中心拉杆转子优点,分布式长拉杆,分布式长拉杆装配,PG9171E燃气轮机分布式拉杆,压气机叶轮,压气机,压气机的喘振,进口导叶或前几级静叶可调 中间放气（放气阀） 双转子或多转子压气机,进口导叶或前几级静叶可调,V94.2燃气轮机燃烧室,V94.2燃气轮机燃烧室外观,V94.2A环形燃烧室,透平,V94.2燃气轮机叶片冷却空气供气,2、燃气轮机的工作原理,Saturn 20燃气轮机,燃气轮机的工作原理,启动装置,混合（预混合）,压气机,高压压缩空气,高温、高压燃气,推动涡轮旋转做功,燃烧室燃烧,输出功率（发电机）,附件工作,3、燃
15、气轮机运行中遇到的问题,1、进气过滤器堵塞与反吹的问题 2、夏季润滑油温度过高的问题 3、流量调节阀卡滞的问题,四、燃气轮机的防火防爆,问题的提出：,燃烧室及涡轮高温部件 + 天然气,1、点火瞬间 2、运行中意外熄火,1燃烧室及高温部件的防火防爆,燃气轮机的吹除带转 燃气轮机天然气管线进入燃烧室前设置主副截止阀 独立的快速截止阀 燃气轮机熄火保护系统,燃气轮机的吹除带转,在燃气轮机点火前将进气道直至排气系统(包括烟囱、余热锅炉)中的可燃气体予以充分排除 当使用气体燃料时，起动前冷吹有时间、次数要求。起动控制系统必须具有足够的冷吹时间(或次数),进入燃烧室前设置主副截止阀,主副截断阀，两阀间设检
16、查阀,主副截止阀工作原理,压力传感器,主阀,副阀,天然气来气,去燃气轮机,独立的快速截止阀,燃料控制系统还要有独立的快速截止阀。它在任何一种停机指令下都能切断所有流向燃气轮机的燃料，并且在允许点火的所有条件都满足之后才能打开,燃气轮机熄火保护系统,熄火保护的功用：点火不成功、熄火起到切断天然气的保护 一旦发现燃烧室火焰有熄火的情况，熄火保护系统立即发出信号，切断燃气管路,五、燃气轮机撬体的防火防爆技术,1、燃气轮机撬体外观,2、燃气轮机撬体的防火防爆技术,1.燃气轮机撬体的通风 2.可燃气体、温度、火焰（烟雾）探测器 3.燃机本体的气体灭火系统 4.防爆电器、分区,3燃气轮机撬体内的通风,增加通风可以有效地减少可燃气体的聚集，减少爆炸的危险性 撬体的常见通风方式 -撬体正压通风 -撬体负压通风,4可燃气体、温度、火焰(烟雾）探测器,可燃气体探测器 温度探测器 火焰探测器,5. 燃机本体的气体灭火系
