GT13E2联合循环技术简介(综合)
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工程热力学喷气发动机联合循环的工作原理及特点喷气发动机是一种常见的动力装置,广泛应用于航空、航天和工业领域。
为了提高发动机的热效率和功率输出,工程热力学中提出了喷气发动机联合循环的概念。
本文将详细介绍喷气发动机联合循环的工作原理以及其特点。
一、工作原理1. 简介喷气发动机联合循环是一种将燃烧室废气与蒸汽动力循环相结合的系统。
在传统的喷气发动机中,大量废气含有高温高能量,而这些废气通常会被直接排放。
而联合循环则利用这些废气,通过燃烧室后的烟气余热来产生蒸汽,再将蒸汽作为额外的工作物质来驱动涡轮,从而提高热效率。
2. 工作流程联合循环的工作流程包括废气余热回收、蒸汽发生、蒸汽冷凝和蒸汽动力循环四个主要步骤。
废气余热回收:燃烧室内产生的高温废气通过换热器进行余热回收,将烟气温度降低至合适的蒸汽发生温度。
蒸汽发生:降温后的废气进入蒸汽发生器,与水进行热交换,使水变为高温高压蒸汽。
蒸汽冷凝:蒸汽通过涡轮推动发电机或其他设备工作,然后进入冷凝器,在冷凝器中与冷却介质进行热交换,变为液体。
蒸汽动力循环:冷凝后的液体被泵送至蒸汽发生器,再次参与蒸汽循环。
二、特点1. 提高热效率联合循环通过废气余热回收和额外的蒸汽动力循环,使废气中的热能得到充分利用,提高了整个系统的热效率。
相较于传统的喷气发动机,联合循环的热效率可提高5-10个百分点。
2. 减少排放联合循环可以减少废气排放,降低对环境的负荷。
废气中的热能被充分回收利用,减少了烟气的温度和排放量,降低了对大气的污染。
3. 提升动力输出利用额外的蒸汽动力循环,喷气发动机的动力输出可以得到进一步提升。
蒸汽的加入增加了额外的工作物质,提高了整个系统的功率。
4. 延长发动机寿命联合循环利用蒸汽冷凝产生的液体作为润滑剂,可在一定程度上减少机件的磨损和热蚀,延长发动机的使用寿命。
5. 多能源适应性联合循环不仅可以利用传统的燃油发生热再利用,还能与其他能源相结合,如天然气、生物质和核能等,具有较强的多能源适应性。
联合循环发电技术联合循环发电技术(CCPP)是由燃气轮机发电和蒸汽轮机发电叠加组合起来的联合循环发电装置,与传统的蒸汽发电系统相比,具有发电效率高、成本低、效益好,符合调节范围宽,安全性能好、可靠性高,更加环保等等一系列优势。
联合循环由于做到了能量的梯级利用从而得到了更高的能源利用率,已以无可怀疑的优势在世界上快速发展。
目前发达国家每年新增的联合循环总装机容量约占火电新增容量的40%~50%,所有世界生产发电设备的大公司至今(如美国的GE公司87年开始)年生产的发电设备总容量中联合循环都占50%以上。
最高的联合循环电站效率(烧天然气)已达55.4%,远远高于常规电站,一些国家(如日本等)已明确规定新建发电厂必须使用联合循环。
由于整体煤气化联合循环发电机组(IGCC)是燃煤发电技术中效率最高最洁净的技术,工业发达国家都十分重视,现在世界上已建成或在建拟建IGCC电站近20座,一些已进入商业运行阶段。
燃气轮发电机组在我国近几年才有较大发展,目前装机占火电总容量的 3.5%,大部分由国外购进,国产机组只占9.4%,且机组容量小、初温低,机组水平只处于国外80年代水平,且关键部件仍有外商提供,远不能满足大容量、高效率的联和循环机组的需要。
燃气轮机是联合循环包括燃煤联合循环的最关键技术,我公司虽然以前也曾设计制造过燃气轮机,但功率小、,初温低,且某些关键技术如冷却技术、跨音速压气机等项目尚处于研究开发阶段。
有一些公司对燃气轮机的研制始于1960年前后,在船用、机车用、发电用等几条线上同时进行。
作为技术水平综合标志的综合技术能力即设计能力是:到七十年代中后期,基本能按自己的科研成果独立设计高原铁路使用的燃气轮机(7000马力);能按测绘资料设计长输气管线用的燃气轮机(17600kw);具有品种较全但规模较小检测设备较初级的实验台,进行了相当多的试验,取得了可观的成果。
经过不小于十余种型号的整机的自行设计、试验、生产和运行的全过程不但掌握了技术而且培养了一批人。
㊀收稿日期:2020 ̄01 ̄08㊀㊀㊀㊀㊀㊀作者简介:由㊀岫(1971 ̄)ꎬ女ꎬ硕士ꎬ高级工程师ꎮ从事燃气轮机科研工作ꎮGT13E2燃气轮机技术特点由㊀岫ꎬ王㊀辉ꎬ卜一凡(哈尔滨电气股份有限公司ꎬ哈尔滨150028)摘要:以E级燃机的典型代表GT13E2为研究对象ꎬ详细地介绍了GT13E2的主要性能参数㊁主要部件(转子㊁压气机㊁燃烧室㊁透平)的结构形式与特点㊁GT13E2与其它同级别产品的结构及性能对比ꎮ对比数据可为燃气轮机选型提供依据ꎬ经对比发现:GT13E2机组在E级燃气轮机中处于领先地位ꎮ关键词:GT13E2ꎻ性能参数ꎻ结构特点分类号:TK479㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1001 ̄5884(2020)03 ̄0179 ̄03TheTechnicalFeaturesofGT13E2GasTurbineYOUXiuꎬWANGHuiꎬBUYi ̄fan(HarbinElectricGroupCo.ꎬLTDꎬHarbin150028ꎬChina)Abstract:ThispapertakesGT13E2ꎬatypicalrepresentativeofe ̄classgasturbineꎬastheresearchobjectꎬintroducesindetailthemainperformanceparametersofGT13E2ꎬthestructuralformsandcharacteristicsofmaincomponents(rotorꎬcompressorꎬcombustionchamberꎬturbine)ꎬthecomparisonofGT13E2withotherproductsofthesamegradeinstructureandperformance.ThecomparisondatacanprovidethebasisforgasturbineselectionꎬaftercomparisonꎬwefoundthattheGT13E2unitisintheleadingpositionintheE ̄classgasturbine.Keywords:GT13E2ꎻperformanceparameterꎻstructuralfeatures0㊀前㊀言自从上世纪30年代第一台燃气轮机问世至今ꎬ历经80年的发展ꎬ燃气轮机的技术已经非常成熟ꎬ透平入口温度㊁简单循环效率㊁联合循环效率㊁机组热效率等核心参数不断提高ꎬ已有燃气轮机厂商推出J级燃气轮机ꎮ虽然目前已经有技术更先进的F级㊁G级㊁H级㊁J级燃气轮机ꎬ但由于E级燃气轮机具有技术成熟㊁运行参数低㊁机组可靠性高㊁建造成本低等特点ꎬ仍然有大量的用户采购ꎮ目前ꎬ全球E级燃机市场的主要产品有美国GE公司的9E.03/04机型[1]㊁德国SIEMENS公司的SGT5-2000E(V94.2)[2]㊁日本MITSUBISHI的M701DA机型[3]以及法国ALSTOM公司(2015年被GE公司收购)的GT13E2机型[4](如图1所示)ꎮ1㊀GT13E2的主要性能参数自1993年首台GT13E2在日本运行以来[5]ꎬ该机型共经历了3次重要升级改造ꎬ机组的性能得到了明显地提升[6-7]ꎬ保证了该机型在E级燃机市场的竞争力ꎮ目前ꎬGT13E2在全球运行机组已达到160余台ꎬ已通过大于66000次启动和870万h的运行验证ꎮ该机型与主要竞争对手的性能参数对比见表1㊁表2所示ꎮ图1㊀GT13E2(12)型燃气轮机由表1㊁表2可以看出:㊀㊀(1)05版本GT13E2的整体性能参数已经优于其它竞争对手ꎬ12版本的GT13E2在E级燃机产品中处于绝对领先的地位ꎮ(2)05版本的GT13E2机组出力为185MWꎬ已经接近机组出力最优秀竞争产品SGT5-2000E的187MWꎬ12版本的GT13E2机组出力为203MWꎬ比SGT5-2000E的机组出力高出10%ꎬ同时GT13E2有具有比SGT5-2000E更低的热耗率及更高的热效率ꎮ(3)对于12版的GT13E2来说ꎬ得益于采用F级燃气轮机GT26的压气机ꎬ使压比达到了18.4ꎬ远远优于其它机型ꎮ(4)与同级别的竞争对象相比ꎬGT13E2具有更低的排气温度及排气流量ꎮ(5)在基本负荷(@15%O2)下ꎬ12版本GT13E2的NOx排放达到了15ppmꎬ与9E.04机型相同ꎬ优于其它产品的25ppmꎮ(6)与其它E级燃气轮机相比ꎬGT13E2具有更快速的启动时间ꎬ升负荷速率与其它机型相当ꎮ㊀㊀(7)对于一拖一的联合循环来说ꎬ05版本GT13E2的机第62卷第3期汽㊀轮㊀机㊀技㊀术Vol.62No.32020年6月TURBINETECHNOLOGYJun.2020㊀㊀表1E级燃机简单循环性能对照表厂商型号频率Hz机组出力MW简单循环热耗率kJ/(kW h)ꎬLHV简单循环净效率%ꎬLHV压比GEGT13E2(05)50185952437.816.4GEGT13E2(12)5020394743818.2GE9E.045014597143712.6SIEMENSSGT5-2000E(V94.2)50187994536.212.8MITSUBISHIM701DA50144981034.814厂商排气流量kg/s排气温度ħ基本负荷(@15O2)下NOx排放ꎬppmvd启动时间(常规启动/调峰启动)ꎬmin升负荷率MW/minGE5105052525/1512GE5015011515/1014GE-5421530/1016SIEMENS5585362512(调峰)-MITSUBISHI4535422530(常规)9㊀㊀表2E级燃机联合循环性能对照表厂商型号1拖1机组出力MW1拖1机组效率%ꎬLHV2拖1机组出力MW2拖1机组效率%ꎬLHVGEGT13E2(05)2645553055.2GEGT13E2(12)2895558155.2GE9E.0421254.442854.9SIEMENSSGT5-2000E(V94.2)27553.355153.3MITSUBISHIM701DA212.551.4426.651.6组出力为264MWꎬ与SGT5-2000E的275MW非常接近ꎬ高于9E.04的212MW及M701DA的212.5MWꎬ12版本的GT13E2机组出力为289MWꎬ领先其它竞争对手ꎮ(8)对于二拖一的联合循环机组来说ꎬ05版本GT13E2的机组出力为530MWꎬ稍落后于SGT5-2000E的551MWꎬ高于9E.04的428MW及M701DA的426.6MWꎬ12版本的GT13E2机组出力为581MWꎬ领先其它竞争对手ꎮ(9)对于联合循环来说ꎬGT13E2的效率高于其它的竞争对手ꎮ2㊀GT13E2的结构特点GT13E2采用了整体的焊接转子㊁高效的亚音速压气机㊁具有环保型燃烧器的环形燃烧室㊁高效的透平ꎬ使GT13E2具有开停机操作简单㊁免维护的转子㊁现场组装叶片㊁主要部件维修方便等特点ꎮ下面将从GT13E2的转子㊁压气机㊁燃烧室㊁透平等方面的结构入手ꎬ对比其与主要竞争产品的差异ꎬ分析产品的优劣ꎮGT13E2机组的长㊁宽㊁高分别为11.18m㊁5.4m㊁5.185mꎬ与竞争产品相似ꎮ总重量343Tꎬ在同级别产品中处于中游水平ꎮ机组气缸采用垂直装配ꎬ装配完成后加工骑缝销ꎬ机组总装采用卧式装配ꎬ在总装台上进行找中ꎮ2.1㊀GT13E2转子的结构特点及技术优势GT13E2采用焊接转子ꎬ由6段锻件焊接而成ꎬ转子的结构如图2所示ꎮ焊接运用氩弧焊打底的电弧自动焊ꎬ焊缝经图2㊀GT13E2(05)转子结构过严格处理与检验ꎬ性能与母材相当ꎮ由图2可知ꎬ转子中间存在一定的空腔结构ꎬ但所占比例不大ꎬ强度余量较高ꎬ设计偏向保守ꎮ对于压气机部分的转子来说ꎬ由于所处的环境温度较低ꎬ热应力问题不突出ꎬ材料便于焊接ꎬ使用焊接转子可以使毛坯简化ꎬ降低成本ꎮ对于透平部分的转子来说ꎬ由于温度梯度较大ꎬ热应力的影响较大ꎬ为保证该位置的焊接质量ꎬ每次提升温度等级或更改冷却系统后ꎬ都需要重新验证透平转子的可靠性ꎮGT13E2与其竞争产品的转子结构对比见表3ꎮ㊀㊀表3E级燃机转子结构对比厂商型号转子形式GEGT13E2(12)焊接GE9E.04拉杆SIEMENSSGT5-2000E(V94.2)中心拉杆+hirth齿MITSUBISHIM701DA拉杆081汽㊀轮㊀机㊀技㊀术㊀㊀第62卷2.2㊀GT13E2压气机的结构特点及技术优势GT13E2燃气轮机的压气机采用轴流形式及高效的三维动静叶设计ꎬ使其具有流量大㊁效率高的优点ꎮ05版的GT13E2采用21级的压气机设计ꎬ优化了各级的载荷分配ꎻ具有一级可转导叶ꎬ保证了启动及低负荷情况下机组的性能ꎻ压比为16.4ꎬ保证了空气流量及机组的效率ꎻ叶片的材料采用12Cr钢ꎬ保证了叶片的耐腐蚀能力ꎻ同时ꎬ1-5级叶片具有防腐蚀涂层ꎬ进一步提高了压气机入口的耐腐蚀能力ꎮ相对于05版的GT13E2来说ꎬ12版的GT13E2采用F级燃气轮机GT26压气机前16级作为GT13E2的压气机ꎬ使得机组轴向距离缩短的同时ꎬ压比达到了18.2ꎬ进一步增加了机组的空气流量及效率ꎻ将05版本的一级可转导叶调整为三级可转导叶ꎬ进一步提高了机组在低负荷情况下的性能ꎬ节约燃料成本ꎬ减少污染物排放ꎮGT13E2(12)与其竞争产品的压气机结构对比见表4ꎮ㊀㊀表4E级燃机压气机结构对比厂商型号级数压比可转导叶GEGT13E2(12)16级18.23级GE9E.0417级12.61级SIEMENSSGT5-2000E(V94.2)17级12.81级MITSUBISHIM701DA19级141级㊀㊀由表4可以看出ꎬGT13E2(12)采用了16级压气机ꎬ是所有对比产品中级数最少的ꎬ保证了机组的轴向尺寸在所有对比产品中是最小的ꎬ这样有利于机组在实际应用场景的布置ꎻ级数少的同时ꎬGT13E2的压比达到了18.2ꎬ又是各对比产品中压比最高的ꎬ保证了GT13E2在同级别产品中有最好的空气流量㊁机组效率ꎻGT13E2具有三级可转导叶ꎬ相对于其它同级别来说ꎬ在低负荷工况下具有更好的性能ꎮ2.3㊀GT13E2燃烧室的结构特点及技术优势GT13E2燃气轮机采用环形燃烧室的设计形式[8]ꎬ具有尺寸小㊁结构紧凑㊁空间利用率高等特点ꎮ05版本的GT13E2燃烧室ꎬ采用了72个EV燃烧器ꎻ在燃烧室1区㊁2区使用热障涂层(TBC)及膜式冷却方式ꎬ降低燃烧室的寿命损耗ꎬ保证了火焰的稳定ꎬ降低了NOx排放ꎻ对之前版本的油㊁气双燃料切换系统进行优化ꎬ达到满负荷切换燃料的目的ꎮ在05版本GT13E2燃烧室的基础上ꎬ12版本的GT13E2燃烧室采用了48个AEV燃烧器(如图3所示)ꎮ相对于EV燃烧器来说:AEV燃烧器升级了燃料与空气混合区域的结构ꎬ增加了燃料与空气的混合时间ꎬ使燃料与空气的混合更加均匀ꎬ降低了NOx的排放ꎬ达到15ppmꎻ优化了喷嘴的空气动力学ꎬ使燃烧空气的流量增高ꎬ减少了燃烧器的使用数量ꎻAEV燃烧器可使燃气生成稳定点火源的回流ꎬ减少了火焰的消失和跳动ꎬ提高燃烧的稳定性与均匀性ꎬ可使燃烧器在整个负荷范围内连续运行ꎮGT13E2(12)与其竞争产品的燃烧室结构对比见表5ꎮ图3㊀AEV燃烧器[12]㊀㊀表5E级燃机燃烧室结构对比厂商型号结构形式个数NOx排放ꎬppmGEGT13E2(12)AEV环形燃烧室4815GE9E.04DLN1分管性燃烧室[9ꎬ10]1425SIEMENSSGT5-2000E(V94.2)圆筒型燃烧室[11]1625MITSUBISHIM701DA分管型燃烧室1825㊀㊀由表5可以看出ꎬGT13E2(12)采用环形燃烧室结构ꎬ与其它形式的燃烧室结构相比ꎬ没有过渡段或连焰管ꎬ结构更加简单㊁紧凑ꎬ空间利用率高ꎬ同时减少了冷却空气的用量ꎮ由于采用了先进的AEV燃烧器ꎬ使得温度分布更加合理ꎬNOx排放明显优于同级别的竞争对手ꎮ2.4㊀GT13E2透平的结构特点及技术优势GT13E2采用了传统的反动式5级轴流式透平设计及先进的三维叶型设计ꎬ能承担机组迅速地启动和负载快速地变化所引起的载荷ꎮ05版本GT13E2的第一级透平翼型是在原有翼型的基础上进行优化得到的ꎬ以适应由于压气机优化所引起的质量流量的变化ꎮ12版本GT13E2的透平入口温度相对于05版本的提高了20ħꎬ达到1131ħꎬ因此ꎬ通过采用热障涂层技术㊁多通道对流冷却技术来降低透平内部的结构温度ꎻ将透平叶片的材料全部替换为IN738ꎬ来提高结构抵抗破坏的能力ꎻ通过采用全新的三维设计ꎬ来减少冷却空气的用量ꎬ提高密封效果ꎻ第五级叶片采用三维翼型㊁整体围带设计ꎬ优化了振动特性ꎮ由表6可以看出ꎬGT13E2的透平入口温度与9E机型相当ꎬ在同级别中处于较低的水平ꎬ这样可以提高机组的可靠性ꎬ减少事故发生的概率ꎻGT13E2的排气温度与竞争产品相比是最低的ꎬ这样有利于保证机组的整体循环效率处于较高的水平ꎮ㊀㊀表6E级燃机透平结构对比厂商型号级数入口温度ꎬħ出口温度ꎬħGEGT13E2(12)51131501GE9E.0431124542SIEMENSSGT5-2000E(V94.2)41290536MITSUBISHIM701DA41250542(下转第240页)181第3期由㊀岫等:GT13E2燃气轮机技术特点㊀㊀1.2㊀真空钎焊设备真空钎焊设备采用B.M.I公司制造的B55T真空钎焊炉ꎬ设备最高温度为最高温度1370ħꎬ有效工作区尺寸:900ˑ900ˑ1200(mm)ꎮ1.3㊀工㊀艺将试样放入真空钎焊炉后ꎬ使真空度达到5ˑ10-3Pa后ꎬ以7ħ/min速度由室温加热到550ħꎬ保温20minꎬ继续以7ħ/min速度加热到900ħꎬ保温20minꎬ继续以5ħ/min速度加热到1080ħꎬ保温2min后炉冷到1000ħꎬ之后充氩冷却ꎮ2㊀试验结果出炉后填缝试样如图2所示ꎮ通过测量L值ꎬ计算H值ꎬ得到填缝高度ꎬ图3所示为填缝高度计算简图ꎮ填缝实验结果见表1ꎮH值越大ꎬ钎料流动性能越好ꎻL值越大ꎬ钎料的填隙能力越强ꎮ根据试验结果(图2㊁表1)可以看出:(1)钎料对母材GH3030的流动性最好ꎬ对母材K438的流动性最差ꎮ(2)钎料对同种母材接头(GH3030/GH3030)的填隙能力要比异种母材接头好ꎮ图2㊀出炉后填缝试样图3㊀填缝高度计算简图㊀㊀表1填缝实验结果母材接头(立板/底板)钎料形式LꎬmmHꎬmmGH3030/0Cr19Ni10片状430.67片状440.7GH3030/GH3030粉状530.8片状490.75GH3030/K438片状410.65㊀㊀(3)钎料对不同母材的流动性:GH3030>0Cr19Ni10>K438ꎮ(4)片状钎料与粉状钎料填隙缝能力大体相当ꎮ(5)钎焊工艺相同时ꎬ接头钎焊允许的合适间隙由大到小依次为:GH3030/GH3030>GH3030/0Cr19Ni10>GH3030/K438ꎮ3㊀结㊀论通过实验得知ꎬ钎料BNi73CrSiB-40Ni-S对0Cr19Ni10㊁GH3030㊁K438等3种母材的流动性和填隙能力不同ꎬ为了保证获得优质的钎焊接头强度ꎬ在采用同一钎焊工艺时ꎬ不同母材应该选用不同的钎焊间隙ꎮ(上接第181页)3㊀结㊀论经过对GT13E2结构的介绍及其与同级别竞争机型的对比不难发现:(1)GT13E2机组在E级燃气轮机机组处于领先地位ꎮ(2)GT13E2采用了锻造焊接转子ꎬ减少了拉杆转子的轮盘磨损㊁应力集中和裂纹等问题ꎬ整个寿命期不需要拆装转子ꎬ易于维护ꎮ(3)GT13E2的压气机采用了GT26的前16级ꎬ具有轴向长度短㊁压比高㊁质量流量大等特点ꎮ(4)GT13E2采用了具有AEV燃烧器的环形燃烧室ꎬ具有结构简单紧凑㊁NOx排放低㊁温度场分布合理等特点ꎮ(5)GT13E2采用了传统的反动式5级轴流式透平设计ꎬ出口温度低ꎬ机组的整体循环效率高ꎮ参考文献[1]㊀GE中国发电事业部.9E.03/04[EB/OL].http://pgchina.ge.com.cn/content/9e0304.[2]㊀SIEMENS.SGT5-2000E重型燃气轮机(50Hz)[EB/OL].https://new.siemens.com/cn/zh/products/energy/power-generation/gas-turbines/sgt5-2000e.html.[3]㊀MHPS.GasTurbinesM701DSeries[EB/OL].http://www.mhps.com/products/gasturbines/lineup/m701d/index.html.[4]㊀GE中国发电事业部.GT13E2[EB/OL].http://pgchina.ge.com.cn/content/gt13e2.[5]㊀学㊀牛.GT13E2型燃气轮机[J].热能动力工程ꎬ1994ꎬ(6):378.[6]㊀吉桂明.AlstomPower202MWGT13E2燃气轮机[J].热能动力工程ꎬ2014ꎬ(4):454.[7]㊀阿尔斯通推出升级版本GT13E2燃气轮机技术[J].电气应用ꎬ2012ꎬ(7):85.[8]㊀侯传群.GT13E2燃烧系统结构与分析[J].燃气轮机技术ꎬ2004ꎬ(3):28-32.[9]㊀殷华明.9E燃气轮机DLN1.0与LEC-Ⅲ低氮燃烧系统改造[J].技术与市场ꎬ2017ꎬ24(10):13-16.[10]㊀李永扬ꎬ刘鹏飞ꎬ王毅刚ꎬ等.9E燃气轮机干式低NOx燃烧系统改造[J].燃气轮机技术ꎬ2015ꎬ(2):64-67.[11]㊀张守辉ꎬ王㊀爽ꎬ俞立凡ꎬ等.V94.2燃烧室结构特点[J].发电设备ꎬ2008ꎬ22(6):473-477.[12]㊀BernardTripodꎬKlausDoebbelingꎬMarkStevensꎬetal.为中国提供更高发电效率的阿尔斯通GT13E2和GT26燃气轮机[C].中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会年会ꎬ2012.042汽㊀轮㊀机㊀技㊀术㊀㊀第62卷。
GT13E2型燃机配套电气系统国产化一同期、测量及计量系统王丹丹,罗振琨(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,哈尔滨150046)摘要:同期、测量及计量系统作为GT13E2燃气-蒸汽联合循环项目中实现国产化的重要电气单元,必须完全匹配 GT13E2燃机发电动机通用规范,同时符合我国现行规范。
文中详细介绍了_种_体化机组配置方案和整定参数,完美的替代了 ALSTOM标准同期设备。
关键词:燃机;电气;同期、测量及计量系统;国产化中图分类号:TK477 文献标志码:B文章编号:1002-2333(2017)09-0129-02 Electrical System Localization for Synchronizing, Metering and Measuring System of GT13E2 Type Gas TurbineWANG Dandan, LUO Zhenkun(Harbin Turbine Company, Harbin 150046, China)Abstract :Synchronizing,metering and measuring system is an important electrical unit of GT13E2 gas steam combined cycle project localization;it must exactly match the GT13E2 gas turbine generator general specification,and must conform to the current standard specification of china.In this paper,an integrated unit configuration scheme and setting parameters are introduced in detail,which can perfectly substitute for ALSTOM standard equipment.Key words: gas turbine;electric;synchronizing,metering and measuring system;localizationo引言同期装置是在电力系统运行过程中执行并网时使用 的指示、监视、控制装置,它可以检测并网点两侧的电网 频率、电压幅值、电压相位是否达到条件,以辅助手动并 网或实现自动并网。
燃气轮机联合循环介绍燃气轮机联合循环,听起来高大上,其实它就是个把“高温气体”变成“电”的小能手。
想象一下,你家的锅炉,这家伙可不是随便烧水的,它可是经过精心设计,把燃料的能量最大化利用,简直就像做一道精致的菜,分分钟把每一滴油都榨干了。
说到燃气轮机,它工作的时候就像是个狂欢派对,燃气在里面像小精灵一样舞动,经过燃烧后产生的高温高压气体,通过涡轮转动,啧啧,那声音,简直能把你震撼得心潮澎湃。
接下来咱们得聊聊这个联合循环。
其实嘛,就是把燃气轮机和蒸汽轮机组合在一起,形成一个完美的搭档。
你可别小看这对组合,简直就像是李白和杜甫,实力强大。
燃气轮机先来,把热能转化为机械能,然后蒸汽轮机再上场,利用余热发电,真的是一波三折,电力输出可谓是节节攀升,简直不容小觑。
想象一下,余热就像那烧到最后的炭火,虽然看似无用,实际却能把能量发挥到极致。
要知道,联合循环的效率可不是盖的,通常能达到60%左右,这在电厂界可是个“牛”气冲天的数字。
和传统发电方式比起来,这可是真正的节能环保先锋!燃气轮机虽然看上去光鲜亮丽,但其实它也有点“小脾气”,对燃料质量要求比较高,像是挑食的小孩子,一定要确保燃料纯净,才能发挥出最佳状态。
不过,一旦它“吃得好”,那真是“能量满满”,让你震惊的电量输出真是让人目瞪口呆。
联合循环不仅仅是在电厂发电,它在航天和船舶等领域也是不可或缺的。
想象一下,那些航天器在太空中飞行,动力来源也是这套系统,真是太酷了!更有趣的是,燃气轮机的设计和运行也在不断进步,许多科技公司为了追求更高的效率和更低的排放,像拼图一样,把各种新材料和技术应用进去,让燃气轮机像是升级版的“超级战士”。
哎,说到环保,这也是联合循环的一大亮点。
它在发电过程中,二氧化碳的排放量相对较少,基本上就是在为地球“减负”。
想象一下,随着气候变化问题日益严重,联合循环的存在简直像一缕清风,给环保事业带来了新的希望。
每当听到绿色电力的概念,心里总会油然而生一丝自豪感,觉得自己也为保护地球出了一份力。
美视电厂油改气运行经验黄汝广(深圳美视电力工业有限公司,广东深圳518040)摘要:简要介绍油改气对GT13E2机组性能的提高,机组运行中操作方式的优化;重点介绍LNG气化站调试、运行中的注意事项,以及运行中出现的一些故障和处理措施。
为燃气轮机电厂油改气工程和LNG站的运行提供了可借鉴的经验。
关键词:油改气LNG气化站运行0前言深圳美视电厂5#燃气轮机为alstom(原ABB)公司的GT13E2型燃气轮机,配置有72只EV燃烧器,单环形燃烧室,单轴冷端输出,SFC启动。
本机型主要设计用于天然气,但是最初上机时深圳尚未大量供应天然气且油价很低,故采用了燃烧0#轻柴油并注水以降低NOx的方案。
由于机组是每天启停,此方案对燃气轮机的热部件寿命影响极大,和国外燃烧天然气的同型机组比较,运行稳定性差,大修周期短,大大增加了发电成本。
2003年后,油价不断上涨,机组运行陷于了亏损状态,尤其自2004年机组经常处于停止发电状态,油改气势在必行。
但是深圳大鹏LNG站要在2006年才能供气,这之间的将近2年的时间里无气供应。
经过论证,公司决定自建一个中型LNG气化站,从新疆广汇通过专用槽车运送LNG到站,此项工程与GT13E2的油改气工程同时上马。
2005年4月,GT13E2油改气和自建LNG气化站工程圆满完成,机组点火调试成功,顺利上网发电,成为公司新的利益增长点。
1油改气提高了GT13E2机组的性能改造前,机组采取的是燃烧0#轻柴油并注水的方案。
注水虽然可以增加机组出力,降低NOx排放量,但是有很多缺点:(1)注水质量要求很高,必须是预先处理的除盐水,否则会导致燃气透平叶片的腐蚀。
水处理及注水系统的设备增大了投资和运行费用,比如主注水泵功率244KW,增加了厂用电。
(2)和燃烧天然气的同型机组比较,运行稳定性差,热部件寿命短,检修周期短,大大增加了维护费用。
(3)燃烧柴油注水时的透平进气初温设计值为1093℃,比燃烧天然气时的1100℃低,而且由于热部件问题,实际运行值更低,一般保持在1080℃左右,使机组热效率下降。
收稿日期:!""#$"%$!!;修订日期:!""#$&&$!%作者简介:刘惠明(&%’($),男,陕西合阳人,深圳美视电力工业有限公司高级工程师)文章编号:&""&$!"*"(!""’)"+$"+!"$"#,-&+.!燃气轮机爆炸事故分析及改进措施刘惠明(深圳美视电力工业有限公司,广东深圳’&/"#")摘要:就&台,-&+.!型燃气轮机发生的一起燃烧室及排气烟道爆炸事故进行了详细的分析,认为在控制油压力消失和燃烧室熄火的情况下,燃气轮机仍然不能发出跳机指令,进而在燃气轮机转速下降过程中发电机低频保护动作断开主变高压侧断路器,造成厂用电丢失,导致燃气轮机在燃油系统的事故水冲洗过程中发生爆炸。
指出了爆炸的原因是由于制造厂燃气轮机控制系统逻辑及控制油管道设计错误,爆炸是设计错误发展的必然结果,以及事故处理和预防措施。
关键词:燃气轮机;控制油管;逻辑;着火浓度极限;爆炸;处理措施中图分类号:-0#(/文献标识码:1&引言,-&+.!型燃气轮机是一种环保型重型燃气轮机,简单开式循环,空气经两级过滤进入!&级轴流式压气机,压比为&’)",压气机的排气进入环保型的一个单环形.2燃烧室,同时向燃烧室中喷入燃料和除盐水进行燃烧,产生的高温燃气进入’级轴流式透平,在透平中膨胀做功经消音器进入345公司悬吊式强制循环余热锅炉,余热锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机做功。
其燃气轮发电机出力为&*’)&46,汽轮发电机出力为(’46。
在以天然气为原料时,78!排放浓度小于!’9&"$*,烧液体燃料时经过注水后,则可达到小于#!9 &"$*的水平。
GT13E2燃气轮机混合-预混燃烧模式切换优化李磊【摘要】介绍了GT13E2燃气轮机燃烧系统和脉动检测装置,结合GT13E2燃气轮机厂家提供的实验室研发数据,通过升负荷燃烧模式切换调试试验,对切换时的燃气轮机相对额定负荷点和扩散燃烧延时退出时间这两个参数进行了优化;通过降负荷燃烧模式切换调试试验,对切换时的燃气轮机相对额定负荷点,燃烧模式切换指令激活后主预混燃烧延时退出时间、辅助预混燃烧延时投入时间和扩散燃烧天然气流量从零增加到燃烧模式切换后流量所用时间这四个参数进行了优化,优化后的参数有效提高了燃气轮机燃烧模式切换过程中燃烧的稳定性和运行安全可靠性.【期刊名称】《燃气轮机技术》【年(卷),期】2016(029)002【总页数】6页(P68-72,14)【关键词】燃气轮机;混合燃烧;预混燃烧;燃烧模式切换;脉动检测【作者】李磊【作者单位】深圳南天电力有限公司,广东深圳518040【正文语种】中文【中图分类】TK477燃气轮机的燃烧稳定性和NOx排放一直是业界的重点研究课题,目前燃气轮机采用的燃烧方式主要有扩散燃烧和预混燃烧。
为了解决燃烧室火焰稳定性和NOx排放的问题,GT13E2燃气轮机将扩散燃烧和预混燃烧按照一定的规律组合应用于燃烧室,在启动初期采用扩散燃烧和扩散-预混组合燃烧,解决了燃烧室火焰不稳定的问题;在高负荷区间采用预混燃烧,解决了NOx排放高的问题。
GT13E2燃气轮机从扩散-预混混合燃烧切换到预混燃烧在瞬间完成,如何在燃烧模式切换过程中保证燃烧的稳定性是燃气轮机投产前必须解决的问题。
1.1 GT13E2燃气轮机GT13E2燃气轮机为单轴、冷端驱动燃气轮机。
压气机为轴流式压气机,一共有21级叶片,入口设有调节空气流量的导叶,分别在第4、8和12级处各设有防喘阀,用于防止压气机喘振;燃烧室为单环形燃烧室,配备有72支EV燃烧器;透平一共有5级叶片。
1.2 燃料分配系统GT13E2燃气轮机以天然气为燃料,天然气依次由进口紧急切断单元、计量单元、加热单元、粗过滤单元、减压单元、精过滤单元、性能加热器单元送到燃气主截止阀前。
2012年中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会学术年会 2012年11月21-22日,中国深圳369I 摘要本论文介绍了阿尔斯通GT13E2和GT26燃气轮机所带来的运行灵活性和效率方面的改进。
并重点阐述了阿尔斯通GT13E2和GT26燃气轮机优异的燃料灵活性、灵活的运行模式,以及扩展的低负荷调节能力,及其所带来的电厂整体效率的提升。
II 简介全球电力市场面临着新的挑战: 在兴建新电厂以满足不断增长的电力需求同时,还要顾及更加严格的全球环保标准。
提高电厂整体效率是燃气轮机和联合循环技术发展的主要市场推动因素之一,以便能够降低燃料消耗,同时伴随实现降低电力成本的最终目标并产生更低排放(氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳等)。
人们需要运营联合循环电厂以满足不断增大的服务范围,并期望满足从基荷运行到频繁启停等苛刻的灵活运行机制,而这些会对电厂设备造成极大的影响,尤其是对那些在启/停期间承受最大热应力的部件,比如燃气轮机(GT )、蒸汽轮机(ST )余热回收锅炉(HRSG )和水-蒸汽管线等。
在燃气电力行业,市场对运行灵活性的要求已经成为了一项关键因素,并且正变得越来越重要。
OEM 厂商和电厂运营商正在重新定义联合循环电厂的设计方式和负荷机制,以期为目前和未来的运营提供支持。
为中国提供更高发电效率 的阿尔斯通 GT13E2和GT26燃气轮机作者:Bernard Tripod、Klaus Doebbeling、Mark Stevens、Christian Bohtz、Matthias Hiddemann和Arno Stein阿尔斯通电力瑞士巴登I 摘要..............................................................................................................................................................369II 简介..............................................................................................................................................................369III GT13E2.........................................................................................................................................................370IV GT26.............................................................................................................................................................383V 参考书目 (396)在中国深圳举行的“中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会学术年会”上提交的论文2012年11月21-22日2012年中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会学术年会 2012年11月21-22日,中国深圳370可再生电力(尤其是风电场)的出现和增长,也为电力公司和电网运行商带来了新的机遇和挑战。
论燃气—蒸汽联合循环补汽抽汽不同投入方式的经济性发布时间:2023-02-26T00:35:04.006Z 来源:《中国电业与能源》2022年第19期作者:严言[导读] 提出一种优化燃气—蒸汽联合循环启动过程补汽、抽汽的操作方案,严言华能桐乡燃机热电有限责任公司,浙江桐乡,314513摘要:提出一种优化燃气—蒸汽联合循环启动过程补汽、抽汽的操作方案,通过对中压补汽系统投入方式的优化以及供热方式的创新,提出改进补汽投入方式的手段,实现机组启动阶段运行的经济性的最大化。
关键词:中压补汽;供热抽汽;经济性引言本厂#1抽凝机汽轮机,采用哈尔滨汽轮机厂生产的GT13E2级双轴联合循环机组,一套三压、无再热、单缸、向下排汽的可抽汽、可纯凝运行供热汽轮机。
中压补汽口通过一根导汽管与汽缸前部下半9级前的补汽口相连,中压补汽口同时也是可调抽汽口。
采用中压补汽方式是我厂汽轮机最主要的特点之一,其主要流程是将汽轮机的8级之后部分焓降之后的主蒸汽和余热锅炉来的中压补汽一并引入供热联箱,供到热用户的供热方式。
日常开机操作是先投中压补气后投抽汽,本次提出先投抽汽再投中压补气的设想,加强补汽方式的运行经济性分析与试验可以在一定程度上提高机组运行效率。
1 抽汽补汽系统热力流程图一为汽轮机抽汽补汽图,抽汽调阀4调节抽汽量,转动隔板6调节中压补汽压力。
纯凝运行时,抽汽调阀4关闭,转动隔板6全开,中压补汽由A-B-C进入汽轮机正常运行,BD段无蒸汽流动。
抽汽运行时,抽汽调阀4打开并控制抽汽量,转动隔板6适当关小以控制抽汽压力,抽汽量视大小由锅炉和汽轮机共同完成。
HRSG中压补汽量额定值为51t/h,当向热网供汽量(BD管段)小于51时,则还有余汽补汽轮机,BC管段流动方向为B-C。
当向热网供汽量等于51时,则BC管段正好无蒸汽流动。
当向热网供汽量大于51时,则转动隔板继续关小,汽轮机对外补充供汽,BC管段流动方向为C-B。
图一:汽轮机油汽补汽图2.补汽抽汽投入优化实施过程2.1燃机负荷升至140MW后,先投入汽机抽汽再投中压补汽。