大型天然气联合循环电厂燃气轮机选择探讨
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大型燃气轮机联合循环电厂优化设计研究的开题报告一、研究背景与意义随着世界人口的增加和经济的发展,能源需求逐年增加,能源供应与环境保护形势日趋严峻,同时地球化学碳循环与气候变化风险也日益突出。
在这样的背景下,燃气轮机联合循环电厂逐渐受到了人们的关注和承认,成为未来电力行业发展的趋势。
大型燃气轮机是一种高效的发电技术,其排放的烟气是燃气和蒸汽混合的气体,其余热量和废气可用于加热和蒸汽循环,形成了燃气轮机联合循环电厂。
该技术相较于传统的热电联产技术具有更高的发电效率和更少的二氧化碳排放量,同时也能够更好地适应未来节能减排的要求。
因此,对于大型燃气轮机联合循环电厂的优化设计研究,有助于探讨其高效发电过程和优化环境效应,提高能源利用率和减少环境污染,促进我国电力行业的可持续发展。
二、研究内容与方向本文旨在研究大型燃气轮机联合循环电厂的优化设计问题,主要包括以下几个方面:1. 燃气轮机性能研究:分析燃气轮机的性能参数,计算其热力循环过程和热量转换效率,探讨其发电效率及对环境的影响。
2. 蒸汽发生器设计:设计合适的蒸汽发生器,研究其工作原理和工况控制方法,以提高蒸汽产量和燃烧效率。
3. 蒸汽轮机设计:对蒸汽轮机的性能参数进行分析,计算其热力循环过程和热量转换效率,以提高发电效率并减少污染排放。
4. 系统集成设计:将燃气轮机、蒸汽发生器和蒸汽轮机等组件集成起来,设计整个系统的控制方案和优化方法,以实现系统的高效稳定运行和减少对环境的影响。
5. 实验验证与数据分析:通过实验验证,收集系统运行的实际数据,进行数据分析和对比分析,验证所提出的优化方案的有效性和可行性。
三、研究方法与技术路线研究方法:1. 基于理论计算和分析,研究燃气轮机、蒸汽发生器和蒸汽轮机的性能参数和热力循环过程。
2. 运用计算机仿真软件,模拟和分析系统整体工作过程,探讨系统的优化设计方案。
3. 组建实验平台,进行实验验证,收集实际数据,进行对比分析。
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。
燃气—蒸汽联合循环发电机组电气系统的探讨【摘要】:通过对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统的介绍,结合燃气-蒸汽联合循环电厂设计实例,从工程实际应用角度对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统设计提出优化建议。
关键词:燃气-蒸汽联合循环;发电机组;电气系统0引言近年来,随着国家能源政策的调整和环境保护意识的增强,国家于2000年开始大幅度开发和利用天然气资源并用于电力领域。
由于燃机-蒸汽联合循环机组相对于传统的火电机组,从布置形式到机组参数、配套设备选型等均有较大的差异,电气系统的设计也有很多值得研究和注意的问题。
1燃气-蒸汽联合循环机组简介1.1燃气-蒸汽联合循环机组的原理燃气-蒸汽联合循环机组的工作原理为:天然气从燃料喷嘴喷入燃烧室,与燃烧室中的压缩空气混合燃烧,产生高温高压燃气,再进入透平膨胀做功,利用燃气轮机排气余热在余热锅炉中将水加热成高温高压的过热蒸汽,利用蒸汽在汽轮机中做功。
1.2燃气-蒸汽联合循环机组的分类燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设备组成了燃气—蒸汽联合循环发电系统,实际上这四种设备的组合布置有多种方式,但主要的分类方式是按轴系布置来分,一种是多轴布置方案,一种是单轴布置方案。
所谓多轴即燃气轮机带动一台发电机,蒸汽轮机带动一台发电机,各自一个轴系,在电厂建设时,只要燃气轮机机组安装完毕即可发电(不必等到锅炉与蒸汽轮机安装完毕),蒸汽轮机检修时燃气轮机仍可发电,系统启动快,燃气轮机可先启动发电(不必等到锅炉里的水加热成蒸汽),在我国20万千瓦以下的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用多轴布置。
单轴布置系统为燃气轮机、蒸汽轮机、发电机串联在一根轴上,共用一台发电机发电。
由于一套单轴系统只有一台发电机与相关电气设备,可节省设备费用,减少厂房面积,系统调控相对简单,目前30万千瓦以上的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用单轴布置。
2.燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统2.1燃气轮机组启动方式燃气轮机组启动是指燃气轮机组从静止(盘车)状态至机组到达一定转速的过程,即将燃气轮机和发电机的转子加速到自持的速度,自持的速度也就是燃气轮机能够产生足够的动能带动它继续加速运行,到达机组要求的额定转速。
燃气—蒸汽联合循环电厂整体配置选择摘要:燃气—蒸汽联合循环能够对燃料中的化学能进行梯级利用,与常规火力发电相比,不仅效率高,建设周期短,也更加节能环保。
文章分析了燃气—蒸汽联合循环工作原理,对联合循环整体配置选择进行了探讨。
关键词:联合循环发电燃气轮机蒸汽轮机配置我国电厂能源消费仍然以煤作为最主要的原料,随着我国能源消费的不断扩大,节能降耗,保护环境的呼声越来越高。
燃气—蒸汽联合循环的优点在于能够对燃料中的化学能进行梯级利用,与传统燃煤蒸汽轮机相比,燃气—蒸汽联合循环机组效率更高,建设周期更短,用地用水也更少,并且燃气—蒸汽联合循环机组更加节能环保,其投资效益也更加明显,适宜于在我国生存和发展。
当前,我国燃气—蒸汽联合循环机组基本依赖进口,探讨并选择燃气—蒸汽联合循环电厂整体配置,分析影响联合循环中整体*能的主要因素,将有助于燃气—蒸汽联合循环机组的国产化,帮助我国尽快掌握这一先进技术。
1、燃气—蒸汽联合循环工作原理燃气—蒸汽联合循环机组主要部件包括燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机以及其它一些辅机[1]。
探讨其整体配置选择,首先需要了解一下燃气-蒸汽联合循环的工作原理。
所谓燃气—蒸汽联合循环发电就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉,产生高温、高压蒸汽驱动汽轮机,以带动发电机发电[2]。
燃气—蒸汽联合循环的本质就是将高温区工作的燃气轮机Branyton循环与中低温区工作的蒸汽轮机Rankine循环重叠,形成总能利用系统。
通过结合燃气轮机和蒸汽轮机两种成熟的机械各自的优点,实现热能的梯级利用。
燃气—蒸汽联合循环中的燃气轮机直接采用燃气作为工质,初温很高,排气温度也高;而蒸汽轮机受限于蒸汽*质,初温不能太高,但是蒸汽凝结温度低。
可见,燃气—蒸汽联合循环充分吸收了燃气轮机平均吸热温度高、蒸汽轮机平均放热温度低的双重优点,其热能利用效率较单纯的燃气轮机循环和蒸汽轮机循环都高,从图1可以看出,其整体利用效率为:(1)当前,燃气轮机进气温度超过了1600K,压气机的压比达30,联合循环机组的热效率超过了60%。
燃气轮机联合循环发电意义和建议摘要:本文以IGCC联合循环为例阐述了燃气-蒸汽联合循环的基本工作流程及工作原理。
分析了燃气轮机和汽轮机发电系统循环方式的特点及其特性参数。
就目前国内外燃气-蒸汽联合循环发展及应用状况为我国发展联合循环发电系统提出了一些建议。
关键词:联合循环、燃气轮机、汽轮机目前,全世界电能消费已占终端能源消费总量的40%左右。
其中,热力发电占据主要位置,其发电量约占全世界发电总量的80%。
我国大多采用燃煤火力发电厂发电,其最高发电效率略高于40%,由于材料的限制,继续提高蒸汽参数很困难,汽轮机发电机组供电效率进一步提高的余地已经不大,能预测到的不会超过10个百分点。
燃气-蒸汽联合循环发电是解决上述问题的一个理性方案[1]。
燃气-蒸汽联合循环发电机组具有热效率高、污染排放低、节省投资、建设周期短、启停快捷、调峰性能好、占地少、节水、厂用电率低和可靠性强、维修方便等优点[2],目前整体煤气化联合循环技术发电净效率可达到60%。
与常规燃煤电厂相比,联合循环机组具有极大的优势,已受到研究者及政府的重视。
1 燃气-蒸汽联合循环燃气-蒸汽联合循环机组由燃气轮机、余热锅炉和供热汽轮机三大装置组成,其分类型式也是多种多样,各种循环都有自己的特点,分别适用于不同的场合。
本文以整体煤气化联合循环(IGCC-Interrated Gasification Combined Cycle)为例,阐述单纯发电用联合循环工作原理[3]。
IGCC由两大部分组成,即煤的气化与煤气净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。
第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化系统;第二部分的主要设备有燃气轮机系统、余热锅炉、汽轮机、发电机。
IGCC的工艺过程(见图1)如下:煤经过气化成为中低热值煤气,经过净化,除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物,成为清洁的气体燃料,然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧,加热气体工质以驱动燃气透平做功,燃气轮机排气进人余热锅炉加热给水,产生过热蒸汽驱动汽轮机做功。
燃气轮机的选型在燃气轮机选型时,对其热力性能方面的考虑应注意以下几点:(1)机组热效率和燃料成本相结合的综合经济性。
单方面考虑热效率高低常常是不全面的,一般需把机组热效率和燃用的燃料成本结合起来,更全面权衡机组的经济性。
因为有时地理因素更优先于热效率,如某些地区的用户可能更注重燃气轮机对燃用廉价原油和重油的能力与相应的长热部件寿命性能。
(2)热力循环系统优化的问题。
影响燃气轮机热力性能的因素有很多,如透平初温、压气机压比、回热度(若采用回热循环)等热力参数,压气机、透平、燃烧室等部件效率,进、排气道等各部分流阻损失等。
其中许多参数受到设计制造时的技术与设计水平所制约,一般要根据设计和技术条件选取,如透平初温就要根据高温材料和冷却技术来确定。
而压气机压比要通过热力循环设计优化分析来确定。
(3)机组的全工况或变工况热力特性。
实际上,随着环境大气条件、外界负荷或系统本身等变化,燃气轮机及其联合循环装置总是处于非设计工况下运行,全面考虑全部可能运行区域的特性,就更为重要和实用。
主要包括:1)随大气条件变化的机组变工况特性。
由于燃气轮机的工质来自大气环境、又排回大气,其输出功率对大气条件,特别是对大气温度非常敏感。
通过燃气轮机及其联合循环性能(设计工况的效率与功率)相对比值随大气温度变化的典型规律。
大气温度总在变化,随着温度的升高,燃气轮机及其联合循环相对的输出功率都会下降,但联合循环的功率减小要比燃气轮机平缓,燃气轮机效率下降,而联合循环的效率稍有增加;反之,当温度下降时,两者的输出功率都会增加,燃气轮机效率提高,联合循环效率稍有降低。
至于大气压力则与机组安装地区的海拔高度有密切关系,燃气轮机及其联台循环的功率都与大气压力成正比,而两者的效率与此无关。
但当分析机组安装地点的海拔高度对燃气轮机性能影响时,要考虑大气温度和压力两个因素的综合影响。
2)随外界负荷变化的机组变工况特性。
燃气轮机是通过调节燃料量、也就是调节透平初温来适应外界负荷变化,而不像汽轮机那样是通过改变蒸汽工质质量流量来改变功率,所以机组热经济性随负荷变化而变化趋势就非常明显。
关于大型天然气联合循环电厂对汽轮机的选择研究摘要:选择适用性强的汽轮机对于优化联合循环蒸汽系统,加速机组启动具有重要的价值与意义。
因此,本文将在分析联合循环汽轮机特点的基础上,通过对不同类型的汽轮机核心部位的对比,选择出合理的、应用性能较强的汽轮机。
关键词:大型天然气联合循环厂;汽轮机;选择;研究引言:汽轮机是联合循环电厂的重要组成部分,其在优化循环蒸汽系统以及提高机组启动速率的过程中扮演着十分重要的角色。
在探讨大型天然气联合循环电厂选择蒸汽系统时发现,余热锅炉低温段烟气的热量不能在单压蒸汽系统中得到充分的利用,同时也无法将排烟温度降低到合适的水平范围内。
但是在采用双压或者三压蒸汽系统时则可以达到较为理想的效果,因此本文主要分析三压蒸汽系统对汽轮机的选择问题,即在三压蒸汽系统的前提下,加强对汽轮机的对比分析,从而满足循环蒸汽系统的优化要求。
1 联合循环汽轮机的特点分析与一般电厂使用的汽轮机相比,联合循环中配套使用的汽轮机在中低压缸和凝汽器等方面存在着显著的不同,下面对联合循环汽轮机的特点展开详细的分析。
1.1中、低压缸和凝汽器在常规电厂的汽轮机系统中,余热锅炉的主要作用是给水加热和除氧,这使得汽轮机的任务得到了有效的减缓。
加热给水的完成需要一定量的抽汽,一般电厂对抽汽量的要求是主蒸汽流量的28%。
但是在双压或三压的联合循环厂中,中压缸和低压缸可以通过引入一定量的中压蒸汽和低压蒸汽,进一步减轻汽轮机的任务。
其次,为了将汽轮机内的热应力控制在合理的范围内,还会考虑到补入气缸的蒸汽温度是否满足与中压和高压蒸汽膨胀做功后的温度相混合。
由于与一般电厂的汽轮机存在功能上明显的区别,因此汽轮机的蒸汽参数也会形成一定的差异,下面以150MW级汽轮机为例,说明其在常规电厂和联合循环电厂中的差别[1]。
蒸汽参数主要包括主蒸汽参数、再热蒸汽参数、低压蒸汽参数和排入凝汽器的蒸汽参数,不同蒸汽特征下的子参数包括质量流量、压力、温度和体积流量。
关于燃气-蒸汽联合循环调峰热电厂主机设备选择的探讨中国联合工程公司袁旭岭一、概述随着我国经济改革的深入发展,对外开放,经济开发园区不断涌现,同时电力供应日趋紧张和用电峰谷差值的矛盾日益扩大。
为了适应形势的发展需要,给开发园区创造一个良好的投资环境,集电力调峰和联片集中供热于一体的新型供热调峰热电厂已被人们所关注,国家计划委员会、国家经济贸易委员会、电力工业部、建设部于1998年联合颁发了“《关于发展热电联产的若干规定》的通知”,该通知中第9条特别提到要鼓励发展燃气轮机联合循环发电、供热技术,提高热能综合利用效率。
而燃气--蒸汽联合循环装臵以其建设周期短、启停速度快、污染物排放少和热效率高等诸多特点已成为目前电力调峰的主要手段之一,同时也是当前高速发展经济、加强环境保护和提高热能综合利用效率的措施之一。
通过苏州高达热电厂的工程设计,结累了一些经验和体会。
苏州高达热电厂坐落在苏州高新技术开发区内,该厂为国内第一个电力调峰供热型热电厂,装机总容量为100 MW,主机的配备如下:2台美国GE公司生产的38MWPG6551(B)型燃机,2台15MWC15-3.43/0.98-3汽轮发电机组,2台66/9.5 t/h 双压自然循环型余热锅炉和2台35 t/h燃油锅炉。
下面就主机设备的选择谈谈体会。
二、主机设备的配臵联合循环调峰热电厂的主机设备有燃气轮机发电机组、余热锅炉、抽汽凝汽式汽轮发电机组及辅助锅炉。
1、燃气轮机发电机组的选择选择燃气轮机时,首先要对燃料进行选择,因为燃机对燃料的适应性有一定范围。
燃气轮机所燃用的燃料有气体燃料(天然气、液化石油气和煤气)、液体燃料(轻油和重油)。
在燃料选择时,应对燃料的品种、运输条件、供应方式及107价格等进行调查分析,以确定合理的燃料供应系统和恰当的设备选型。
天然气、液化石油气、煤气和轻油是燃机的理想燃料,但是使用天然气需要合适的气源,如气源的供给量及地理位臵,液化石油气、煤气和轻油价格较贵而使发电成本提高,对于燃用重油,虽然其价格便宜,但由于其粘度大,并且含有多种对燃机有害的元素,如钾、钠、钒、铅和硫等,使用前需进行专门处理,才能达到燃机的要求。
大型天然气联合循环电厂燃气轮机选择探讨摘要:电能是我们生产生活的必备能源,目前我国发电主要以火力发电为主,虽然潮汐能、风能、太阳能等清洁能源已逐步应用到发电中,但这些能源极不稳定,产出的电能质量差,因此尚未得到普及。
而天然气发电解决了这些问题,目前我国东部地区打算建造一批大型天然气联合循环电厂以缓解西电东输的压力,本文就大型天然气联合循环电厂燃气轮机的选择做出了探讨。
关键词:天然气;燃气机轮;机组选择燃气轮机直接影响电厂的热效率,决定电厂建成后的效益,因此,选择合适的燃气轮机至关重要。
为降低大型天然气联合循环电厂的成本,本文调查了通用电气公司、西门子公司、阿尔斯通公司和日本三菱公司的燃气轮机组,将四家公司F型燃气轮机的技术性能及结构特性做了对比,以供电厂选择参考。
一、四大燃气机轮公司1.1 通用电气公司通用电气公司是最早的几家燃气轮机制造商之一,目前已发展为行业之首,亚洲百分之五十的燃气轮机都来自通用电气公司。
该公司的首批燃气轮机于上世纪七十年代末研发成功,该机组是七十五兆瓦、六十赫兹的7E型燃气机组。
仅两年后,该公司又研发出了一百零五兆瓦、五十赫兹的9E型机组,为世界燃气轮机的研究发展奠定了基石。
八十年代末,通用电气成功将E型机组发展成为F机组,也是目前发展最为成熟的燃气轮机组。
1.2 西门子公司德国西门子公司是世界电子电气工程领域的领先企业,一九九零年西门子公司开发了旗下首批燃气轮机组。
四年后,启动了一百七十兆瓦、六十赫兹的V84.3A机组,并在随后的几年内以该机组为基础研发了二百六十五兆瓦、五十赫兹的V94.3A机组和同样为五十赫兹的六十七兆瓦V64.3A小型燃气轮机组。
西门子公司虽不像通用电气公司专注于燃汽轮机,但该公司的燃汽轮机的热效率相对更高,是我国大型天然气联合循环电厂燃汽轮机的不错选择。
1.3 阿尔斯通公司阿尔斯通公司于一八八五年收购了ABB公司的汽轮机部门,次年研发出了一百六十兆瓦的GT13E燃气轮机组,这是当时世界上热效率最高的燃汽轮机组,热效率高达百分之三十五。
大型天然气发电工程主机选用及配置大型天然气发电工程主机选用及配置摘要:介绍了浙江半山天然气发电工程采用三套350MW级燃气-蒸汽联合循环发电机组,每套机组有四大主机:燃气轮机(GT)、余热锅炉(HRSG)、汽轮机(ST)及发电机(G)。
由于气价较高,确定采用F级燃机及相应的余热锅炉与汽轮机;对主机配置进行比选,确定每套机组由一台F级燃机、一台余热锅炉、一台汽轮机组成单轴系统(燃机、汽轮机与发电机同轴)。
关键词:天然气发电厂;燃气-蒸汽联合循环;燃气轮机(燃机);余热锅炉1 简介浙江半山天然气发电工程是浙江省配合西气东输工程建设的唯一一个大型发电项目。
由于我国西部的天然气资源宝贵,生产成本较高,且输送路途遥远,管输成本较高,到达浙江杭州地区的门站气价预计将达1.37元/m3,新疆塔里木盆地西气东输的天然气的低位热值为36345 kJ/m3,折合单位低位热值气价0.0377元/MJ。
标准煤价按350元/t计,则单位热值价格为0.012元/MJ,仅为天然气的1/3弱,因此天然气价格对电价十分敏感。
浙江半山天然气发电工程选用当前技术成熟的350 MW级燃气-蒸汽联合循环发电机组共三套。
由于气价高,半山工程对提高联合循环效率十分关注,以降低电价成本。
燃气-蒸汽联合循环发电机组有四大主机,分别是燃气轮机、余热锅炉、汽轮机和发电机,其配置为一台或多台燃气轮机以及相应数量的余热锅炉与一台汽轮机组成单轴和多轴两大类。
燃气轮机是燃气-蒸汽联合循环发电机组关键设备,其选型对机组性能和电厂经济性的影响最大。
本工程应选择典型的发电用大容量重型燃气轮机。
当前技术成熟运行业绩较好的燃机,代表型号分别是E级(包括E级改进型)及F级。
同时,配置相应的余热锅炉及汽轮机。
2主机选用2.1 燃机2.1.1 “E”级燃机“E”级燃机是100 MW级燃气轮机的通称,单机容量为114.7~157MW。
如9E(GE)公司、GT11N2(ALSTOM公司)及V94.2(SIEMENS公司)等。
浅谈天然气热值及组分对发电用燃气轮机性能的影响摘要:随着国家对能源消费结构调整力度的加大,天然气作为一种清洁高效的可再生能源在发电领域得到了广泛应用。
天然气组分对燃气轮机的性能影响较大,且天然气组分与热值之间存在一定关系。
本文介绍了常用的天然气热值计算方法,并以某电厂的100MW机组为例,利用AspenPlus软件模拟了不同热值、不同组分下机组的性能。
关键词:燃气轮机;燃气轮机;组分;计算模型引言燃气轮机作为一种高效清洁的能源利用设备,在电力领域得到了广泛应用。
它的优点在于热效率高、启动快、兼容性强、燃料种类多,并且对环境的影响较小,内部组件易于冷却维护等特点。
因此,目前国内电力系统中燃气发电所占比重越来越大。
天然气作为一种可再生清洁能源,其在燃气轮机中的使用也越来越受到重视。
然而,不同组分和热值的天然气会对燃气轮机的性能产生不同程度的影响。
为此,本文通过分析燃气发电用燃气轮机性能与天然气热值及组分之间的关系。
同时,基于模拟实验的结果,调整燃气轮机的参数配置,从而在不同的燃料组分下实现较高效率的电力输出,为设计高效低成本燃气发电方案提供参考。
1.燃气电厂中的天然气热值天然气的热值是指单位燃气在燃烧过程中放出的热量。
一般而言,天然气的热值越高,其在电厂中的应用效果越好。
目前,我国大多数燃气电厂都采用天然气作为燃料。
国内天然气热值计算方法主要有两种,一种为使用热量计直接燃烧测定天然气的热值(简称直接法),另一种是利用气体成分分析仪分析得到天然气组成数据,并由此计算其热值(简称间接法)。
国内天然气的热值经过增热、减热调控后一般≥34MJ/m³,实际输送过程中会受到多种因素的影响而变化,是影响燃气轮机发电效率的重要因素之一。
影响热值最主要的因素是天然气中所含碳氢化合物和惰性气体的百分比。
除此之外,燃气的组分还会受到温度、压力等因素的影响。
天然气的热值和压力之间存在密切的关系。
在相同的温度下,随着气体压力的增加,天然气的热值也会增加。
大型天然气联合循环电厂对汽轮机的选择首先,根据电厂的功率需求来选择适合的汽轮机型号。
大型天然气联合循环电厂的总装机容量通常较大,需要选择功率较高的汽轮机,以满足电力负荷的需求。
通常,选择高功率的汽轮机可以提高电厂的整体效率。
其次,效率是选择汽轮机的重要指标之一、高效的汽轮机可以将燃气的能量转化为电能的比例最大化,从而提高电厂的综合效益。
功率功率所得到的能量越高,就说明汽轮机的效率越高。
可靠性和维护方面的考虑也是选择汽轮机的关键因素之一、大型天然气联合循环电厂是一个长期运行的工程,所以汽轮机的可靠性非常重要。
选择可靠性较高的汽轮机可以减少维护和故障的频率,从而提高电厂的运行稳定性。
此外,环保要求也是选择汽轮机的重要考虑因素之一、大型天然气联合循环电厂通常要求低排放和高效能,选择具有较低氮氧化物(NOx)和二氧化碳(CO2)排放的汽轮机可以满足环保要求,并减少对环境的负面影响。
最后,经济性也是选择汽轮机的关键因素之一、大型天然气联合循环电厂需要考虑总体的投资和运营成本。
选择具有较高效能和可靠性的汽轮机可以降低燃料消耗和维护成本,从而提高电厂的经济性。
在以上考虑的基础上,大型天然气联合循环电厂可以选择适合的汽轮机型号。
根据实际需求,一般可以选择有双背压、背压和透平型汽轮机等不同类型的汽轮机。
根据电厂的具体情况和要求,可以考虑选择多级汽轮机、透平系统、再生系统等辅助设备来进一步提高电厂的效率和可靠性。
总之,大型天然气联合循环电厂对汽轮机的选择需要综合考虑功率需求、效率要求、可靠性和维护方面的考虑、环保要求和经济性,以选择最合适的汽轮机型号,最大化电厂的整体效益。
大型天然气联合循环电厂对汽轮机的选择
一、概述
随着经济的发展和能源的紧缩,越来越多的大型天然气联合循环电厂正在被建设。
循环热工变电站需要更高效、更可靠的汽轮机,以保证电厂正常运行。
汽轮机是变电站的核心设备,在其运行期间占电厂总负荷的90-95%,其对变电站的经济性和可靠性起着至关重要的作用,是电站中安全可靠、运行经济的关键设备。
因此,对于大型天然气联合循环电厂的选择汽轮机的原则非常重要。
应当根据技术要求和经济效益进行技术分析和选择,以选择出更适合汽轮机和更具经济效益的变电站。
1.技术要求
汽轮机的选择要考虑它的技术要求,包括功率、运行条件、技术参数和可靠性需求,以确保其达到所需的功能和质量要求,并且具有较好的可靠性和经济性。
(1)功率。
汽轮机的功率要求要符合变电站的负荷要求,满足电厂后续运行的需要。
(2)运行条件。
汽轮机的运行条件包括热源温度和压力、水冷却条件、汽轮机的运行温度、燃气温度和压力、空气的湿度等,这些因素都是汽轮机的选型的重要考虑因素,必须符合汽轮机的技术参数要求。
(3)技术参数。
不同类型的汽轮机有不同的技术参数,如最。
重型燃气轮机现状与发展展望研究【摘要】重型燃气轮机在国内国外都有所涉猎,并且国内外都在加强对与重型燃气轮机的研究和分析。
这些年以来燃气轮机的技术水平正在不断更新、发展和完善,这都极大提升了当前的生产效率和生产质量。
但是时代在不断的进步,经济在不断的发展,科技在不断的创新,在此背景之下,我们应该结合重型燃气轮机的现实状况,对其未来发展情况进行展望研究和分析,本文也依据此开展探索,希望能为相关工作人员技术研发人员带来思考和启发。
【关键词】重型燃气轮机;研究现状;发展趋势【引言】燃气轮机属于一种精密度较高的仪器设备,它借助于高速旋转热力叶轮,将其中的热量不断由设备压缩、加热、膨胀、放热,然后再通过其他的辅助装备形成最终所需要的产品,目前围绕着重型燃气轮机的研究和分析,越来越多,未来如何才能提升其生产效率生产质量,降低其能耗,真正提高能源利用率成为了主要的研究方向。
一、重型燃气轮机技术发展概要重型燃气轮机,在20世纪50年代初就已经被生产出来,并且很多地方已经运用于实际的电力工业生产之中,由于重型燃气轮机具有其独特的容量小效率低的特点,因此在当时的电力系统中主要被用作紧急备用电源以及调峰期时使用。
20世纪60年代,欧美国家发生过一次解裂大事故,也正是因为那一次事故,大家认识到了,每一个电厂都应该配备有一定数量的燃气轮机发动机组,这样可以有效的规避风险,可以在出现风险时将危害以及灾难发生情况降到最低。
20世纪80年代之后,我国有关于重型燃气轮机的研究也在进一步的深入发展,迅速发展,相关的科学技术也在不断的进步和提高。
我国燃气轮机发电技术的发展整体起步并不晚,20世纪50年代就已经研制出了最新开始的燃气轮机,60年代至70年代初,我国的哈尔滨厂、东方厂就开始自主研发重型燃气轮机,当时与世界先进水平的差距还不大。
但是后续由于国家的相关政策调整,国家对于能源的垄断程度提高。
进入80世纪之后,我国的燃气轮机生产效率生产质量严重下降,生产基本停顿,此后生产中心燃气轮机的国内企业主要为南京汽轮电机厂,这也使得我国的燃气轮机和世界其他国家的发展水平逐步拉开的差距。
大型燃机电厂天然气供应方案选型分析摘要:以深圳能源集团(以下简称“集团”)为例,围绕产业政策导向、用气稳定安全性和经济性等方面,对天然气直供管线方案与城燃高压管线供气方案进行论证分析,有效落实集团所属GM燃机电厂的气源路径。
关键词:燃机电厂;天然气直供;方案选型1背景分析集团所属GM燃机电厂项目选址位于深圳市光明区玉塘街道,占地面积约20万平方米,规划建设总装机规模约300万千瓦的H级燃气-蒸汽联合循环发电机组,一期建设3台H级机组约200万千瓦,一期总投资约60亿元,投产后年发电量约60亿千瓦时,年产值约36亿元,年均纳税2.6亿元。
项目已列入2021年省、市重大项目,项目现场被确定为广东省2021年第三季度重大项目集中开工活动主会场,项目计划于2021年9月场平工程开工,2022年7月主体工程开工,2024年底3台机组全部建成投运。
GM燃机电厂建成投产,将有效提升广东省“十四五”期间电力供应保障能力和系统调峰能力,满足全省电力供应紧缺区域(深圳中西部)日益增长的电力需求,对于提升我市电力供应能力和电网安全运行水平具有重要意义。
根据GM燃机电厂工程可行性研究报告,一期3台H级机组天然气年耗量约12亿标方(年利用小时3000h),远期预留2台H级机组全部建成投产后,年用气量将达到20亿标方。
为确保厂外天然气管线与GM燃机电厂主体工程如期投产及后续安全可靠运行,于2021年8月集团围绕产业政策导向、用气稳定性、安全性和经济性等方面进行论证分析,确定具有可行性的GM燃机电厂天然气供应方案。
2天然气供应方案2.1天然气直供管线方案天然气直供管线方案为从西气东输二线广州-深圳支干线求大线(求雨岭-大铲岛)引接,建设一条天然气供应管道,范围起于西二线广深支干线17#阀室,止于GM燃机电厂末站。
管线建设投资约9000万元,建设1座线路截断阀井,1座天然气末站,建设管道全长3.5公里,管径为DN800,设计压力10MPa,设计输量25亿标方/年。
大型天然气联合循环电厂燃气轮机选择探讨
发表时间:2018-01-10T10:17:36.613Z 来源:《电力设备》2017年第27期作者:黄杨[导读] 摘要:电能是我们生产生活的必备能源,目前我国发电主要以火力发电为主,虽然潮汐能、风能、太阳能等清洁能源已逐步应用到发电中,但这些能源极不稳定,产出的电能质量差,因此尚未得到普及。
(中国电建集团湖北工程有限公司工程建设公司湖北武汉 430081)摘要:电能是我们生产生活的必备能源,目前我国发电主要以火力发电为主,虽然潮汐能、风能、太阳能等清洁能源已逐步应用到发电中,但这些能源极不稳定,产出的电能质量差,因此尚未得到普及。
而天然气发电解决了这些问题,目前我国东部地区打算建造一批大型天然气联合循环电厂以缓解西电东输的压力,本文就大型天然气联合循环电厂燃气轮机的选择做出了探讨。
关键词:天然气;燃气机轮;机组选择燃气轮机直接影响电厂的热效率,决定电厂建成后的效益,因此,选择合适的燃气轮机至关重要。
为降低大型天然气联合循环电厂的成本,本文调查了通用电气公司、西门子公司、阿尔斯通公司和日本三菱公司的燃气轮机组,将四家公司F型燃气轮机的技术性能及结构特性做了对比,以供电厂选择参考。
一、四大燃气机轮公司
1.1 通用电气公司通用电气公司是最早的几家燃气轮机制造商之一,目前已发展为行业之首,亚洲百分之五十的燃气轮机都来自通用电气公司。
该公司的首批燃气轮机于上世纪七十年代末研发成功,该机组是七十五兆瓦、六十赫兹的7E型燃气机组。
仅两年后,该公司又研发出了一百零五兆瓦、五十赫兹的9E型机组,为世界燃气轮机的研究发展奠定了基石。
八十年代末,通用电气成功将E型机组发展成为F机组,也是目前发展最为成熟的燃气轮机组。
1.2 西门子公司德国西门子公司是世界电子电气工程领域的领先企业,一九九零年西门子公司开发了旗下首批燃气轮机组。
四年后,启动了一百七十兆瓦、六十赫兹的V84.3A机组,并在随后的几年内以该机组为基础研发了二百六十五兆瓦、五十赫兹的V94.3A机组和同样为五十赫兹的六十七兆瓦V64.3A小型燃气轮机组。
西门子公司虽不像通用电气公司专注于燃汽轮机,但该公司的燃汽轮机的热效率相对更高,是我国大型天然气联合循环电厂燃汽轮机的不错选择。
1.3 阿尔斯通公司阿尔斯通公司于一八八五年收购了ABB公司的汽轮机部门,次年研发出了一百六十兆瓦的GT13E燃气轮机组,这是当时世界上热效率最高的燃汽轮机组,热效率高达百分之三十五。
随后在一九九六年推出的GT24和GT26燃汽轮机组,分别为六十赫兹、一百八十三兆瓦和五十赫兹、二百六十五兆瓦,热效率分别高达百分之三十八点五和三十八点三,依然为当时世界之最,阿尔斯通公司的燃气轮机组一直以热效率著称。
1.4 日本三菱公司日本三菱公司与美国西屋公司在二十世纪八十年代合作生产燃气轮机,并于一九九六年结束合作独自进行燃气轮机的开发。
三菱公司发展最完善的燃气机组是701F机组,该机组是一款五十赫兹的大型燃气机组,由于其性能好、热效率高等特点得到世界广泛认可,至今仍被沿用。
二、四家公司F型燃气轮机的技术性能我国大型天然气联合循环电厂燃气轮机的选择可以在这四家公司所产的燃气轮机中进行选择,经过从经济、热效率、性能、结构等角度的筛选后,以下四个型号的机组比较出众。
他们分别是:PG8248FA、V96.3A、GT26以及701F,这四台机组无论从经济型还是实用性上都能满足我国大型天然气联合循环电厂的需求。
下面我们从技术性能角度阐述一下选择这四台机组的原因,首先这四台机组均为五十赫兹三百九十兆瓦以上,在容量上满足我国大型天然气联合循环电厂的需要。
其次,它们的水循环系统相对完善,一个电厂的效率除了热效率以外还要结合蒸汽循环的效率,这四台机组的排气温度都可达到五百八十四摄氏度,有效提高了蒸汽循环的效率,从而使整个联合循环的效率高达百分之五十八点三。
综上所述,我国大型天然气联合循环电厂燃气轮机应从上述四种机组中选择,除了良好的性能外,这四种机组都已发展超过十年,经过多年运行的检测,这四台机组的安全性都能得到良好保证。
三、四家公司F型燃气轮机的结构特性
3.1 压气机的级数和压比经调查得知,PG8248FA、V96.3A、GT26以及701F的空压机级数分别为:18、15、22、17;压比分别为:15.4、16.9、30、17。
从数据上看,阿尔斯通公司的GT26具有最高的空压机级数和压比,稳定性最高。
3.2 透平的级数和效率这四家燃气机组的透平级数分别为:3、4、5、4;燃气轮机效率分别为:百分之三十六点九、百分之三十八点七、百分之三十八点五、百分之三十八点二;燃气轮机结构分别是:简单、介于简单复杂之间、复杂、介于简单复杂之间。
从数据上看,这四台机组的燃气轮机效率除通用电气公司只有百分之三十六点九之外其他三家公司都在百分之三十八左右,相差不大。
但通用电气公司的机组结构简单,安装方便经济性比较好。
3.3压气机和透平转子整体结构的链接方式通用电气燃气轮机的转子链接方式为外围拉杆螺栓压紧,盘鼓间的摩擦力传扭,这种传扭方式的优点是拉杆可以承受精确的压缩预警力,但是对加工水平和装配能力要求很高。
四门子的传扭方式为中心拉杆和端面齿传扭,这种传扭方式可靠性高,热对中性好。
缺点是结构轻,加工成本高。
阿尔斯通的GT26采用焊接转子,传扭可靠,不易出故障,但是比较笨重。
三菱燃气机组压气机和透平转子整体结构的链接方式为除了外围拉杆螺栓,压气机增加径向销钉,透平层增加端面齿。
优点是可靠性高,热对中性好。
缺点是结构复杂,加工要求高。
四、结语
上文通过四家公司F型燃气轮机的技术性能和结构特性对PG8248FA、V96.3A、GT26以及701F四个型号的燃气轮机进行了介绍与分析。
四台机组的技术性能均能满足我国大型天然气联合循环电厂的需求,结构特性方面不同电厂应根据自身特点进行选择。
参考文献:
[1]朱亚迪. 基于支持向量机的燃气—蒸汽联合循环机组的优化运行研究[D].东南大学,2015.
[2]田祎. 全燃机电网燃气—蒸汽联合循环机组优化调度运行研究[D].华北电力大学,2015.
[3]曾万模. 大型燃气蒸汽联合循环机组热电联产可行性重点问题研究[D].华南理工大学,2011.
作者简介:黄杨,女,汉族,籍贯:湖北省,当前职务:电气室专业工程师,当前职称:助理工程师,学历:大专,研究方向:大型燃气发电厂的发展趋势。