国内9F 400MW级重型燃机装机方案及机组选型专题报告
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13-F08281K-J01 河北华电石家庄鹿华二期 天然气热电联产项目
装机方案及机组选型专题报告
2017年09月 石家庄 河北华电石家庄鹿华二期天然气热电联产项目 装机方案及机组选型专题报告 批 准： 闫占良 审 核： 吕少胜 校 核： 米永昌 编 写： 安延杰 河北华电石家庄鹿华二期天然气热电联产项目 装机方案及机组选型专题报告
第 i 页 目 录
1 工程概况 .......................................................................................................................................................... 1 2 机组选型概述................................................................................................................................................... 1 2.1 机组选型原则及国内F级联合循环机组发展现状 ................................................................................ 1 2.1.1 机组选型原则 ......................................................................................................................................... 1 2.1.2 国内F级联合循环机组现状 ................................................................................................................. 1 2.2 联合循环热力系统分类 ............................................................................................................................ 2
3 主机配置型式比选........................................................................................................................................... 3 3.1 2套“一拖一”及1套“二拖一”技术对比 .................................................................................................. 3 3.2 2套“一拖一”及“二拖一”热经济指标对比 .............................................................................................. 7 3.3 2套“一拖一”及“二拖一”主厂房指标对比 .............................................................................................. 7 3.4 1套“二拖一”及2套“一拖一”综合造价对比 .......................................................................................... 8 3.5 “一拖一”与“二拖一”机组变负荷特性对比 ............................................................................................... 9 3.6 本工程推荐的主机配置型式 .................................................................................................................... 9
4 三种机型的主要技术经济指标对比 ............................................................................................................... 9 5 结论 ................................................................................................................................................................ 10 河北华电石家庄鹿华二期天然气热电联产项目 装机方案及机组选型专题报告
第 1 页 【内容提要】： 本专题针对2套“一拖一”与一套“二拖一”燃气-蒸汽联合循环机组进行了对比，尽管“二拖一”机组在热经济指标、主厂房指标以及综合造价上略占优化，但2套“一拖一”多轴机组运行更加灵活，调峰性能更好，因此现阶段暂推荐2套“一拖一”多轴的机组配置型式。 1 工程概况 本期工程拟建设2套9F级燃气-蒸汽联合循环发电机组。主机拟采用两台F 级燃气轮机，三压再热自然循环余热锅炉和抽凝式汽轮机。 本工程的建设，不仅有利于促进区域节能减排，还可以增强电网的稳定性和可靠性，提高电网的的应急和调峰能力。厂内设换热首站对外供民用采暖热水。 本专题针对联合循环电站的装机方案、主机选型进行专题论述，包括联合循环热力性能特性、“二拖一”及“一拖一”主机配置型式的技术、热经济指标、主厂房指标、综合造价比选、变负荷性能。 2 机组选型概述 2.1 机组选型原则及国内F级联合循环机组发展现状 2.1.1 机组选型原则 1) 应综合考虑供热安全可靠，机组调节灵活，技术上经济上先进合理。 2) 应考虑天然气价格较贵的特点。应尽可能选用高效率的机组，以充分利用能源，降低供热供电价格。 3) 本工程热负荷随季节变化较大，具有多样性，机组选型应能适应一定热负荷变化的能力。 4) 选择先进、成熟的标准系列产品，努力提高设备的国产化率。 5) 具有较佳的技术优势和价格优势。 6) 满足国家政策对热电联供电厂热电比和热效率的要求。 2.1.2 国内F级联合循环机组现状 F级燃气—蒸汽联合循环机组中的燃气轮机属于国际公认的成熟机型，其稳定性已经得到实际运行的认可。我国F级燃气轮机的应用情况如下表所示： 河北华电石家庄鹿华二期天然气热电联产项目 装机方案及机组选型专题报告 第 2 页 表2-1 国内联合循环机组供货情况 电站集团 燃气轮机 汽轮机 发电机 国内投运项目 东方电气集团 MHI 国产 国产 13
哈尔滨电气集团 GE 国产 国产 27 上海电气集团 (2014年5月前) Siemens 国产 国产 16
2.2 联合循环热力系统分类 实用的燃气轮机—汽轮机联合循环发电装置(简称联合循环)从热力循环系统的角度来分主要有以下五类： 1) 无补燃的余热锅炉型联合循环：所有的热量都从燃气轮机部分加入循环的联合热力循环。这是一种以燃气轮机为主的联合循环，其燃气轮机与汽轮机功率比Rp＝Pgt/ Pst约为2∶1 (1.3～2.2)，联合循环效率比简单循环燃气轮机效率有很大的提高：Rη＝ηcc/ηgt＝1.46～1.77，燃气侧参数对系统性能影响较大。 2) 补燃的余热锅炉型联合循环：一部分热量是在工质已经通过燃气轮机后加入循环的联合热力循环。随着补燃比的提高，Rp＝Pgt/ Pst值下降，Rη下降。补燃作用是提高蒸汽参数与蒸汽产量，增加汽轮机的功率或对外部工艺流程提供额外的供热蒸汽。 3) 排气全燃型联合循环：利用燃气轮机排气作为热风助燃的联合循环，工质中剩余的氧几乎全部与燃料发生化学反应。这是一种以汽轮机为主的联合循环，系统性能在很大程度上取决于蒸汽侧循环参数，功率比Rp= 0.15～0.3 ，效率增值△η＝ηcc ×ηst＝2%～5%。 4) 增压锅炉型联合循环：蒸汽发生器放在循环的燃气侧燃烧室之后和燃气透平之前的联合循环。也是一种以汽轮机为主的联合循环，系统性能主要取决于蒸汽侧循环参数，功率比Rp＝0.2～0.7。其蒸汽由蒸汽锅炉产生，不受燃气透平排温限制，便于采用高参数蒸汽循环。 5) 给水加热型联合循环：燃气轮机的排气主要用于加热蒸汽循环系统给水的联合循环，更是以汽轮机为主的联合循环，系统性能主要取决于蒸汽循环，适用于燃气轮机排烟温度较低的情况。 上述五类联合循环不仅都能用于发电，而且还都可以做成热电联产的联合循环，即可从系统某处引出蒸汽供工艺流程使用。 通常，无补燃的余热锅炉型联合循环是各种联合循环中效率最高的，因为输入的热河北华电石家庄鹿华二期天然气热电联产项目 装机方案及机组选型专题报告 第 3 页 量全部在燃气侧的较高温度下加入循环体系，因而得到最多的应用，最适合于带基本负荷和中间负荷的机组。带补燃的余热锅炉型联合循环，由于在余热锅炉前的燃气轮机排气中加入额外燃料进行补燃，联合循环的出力得到显著提高，而在多数情况下循环效率有所下降，多用于热电联产，以扩大热电负荷比例调节范围，或用以提高热负荷输出来满足用户需要。排气全燃型联合循环常用于现有汽轮机电站的更新改造，因为它能最大程度地利用现有设备，降低电站改造的投资。增压锅炉型联合循环只在增压流化床燃煤联合循环(PFBCC) 中得到实际应用。给水加热型联合循环系统虽然简单，但效率提高较少，仅用于低参数的燃气轮机组成的联合循环。 从本工程的实际应用情况来看，采用无补燃的余热锅炉型联合循环是较为合适的。 3 主机配置型式比选 3.1 2套“一拖一”及1套“二拖一”技术对比 联合循环机组的轴系配置有两种形式：一种是单轴配置，即燃气轮机和汽轮机共同拖动一台发电机运行。另一种是多轴配置，即燃气轮机和汽轮机分别拖动发电机运行。 3.1.1 “一拖一”单轴配置 单轴机型又可分为发电机中置型和发电机尾置型。 以SIENENS公司GUD1S.94.3A和ALSTOM公司KA26-1为代表的燃气轮机+发电机+3S离合器+轴向排汽汽轮机的连接方式，简称发电机中置方式，如图2所示。
