燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計(jì)主要技術(shù)原則

自70年代以來(lái)，我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電有了逐步的發(fā)展，但僅局限于燃機(jī)單機(jī)容量較小的機(jī)組，且大多由國(guó)外購(gòu)買成套設(shè)備，因此，相對(duì)燃煤機(jī)組而言，設(shè)計(jì)院的工作較少，以前也沒(méi)有形成這方面的設(shè)計(jì)規(guī)定。但隨著近年來(lái)我國(guó)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組有了越來(lái)越多的應(yīng)用，且聯(lián)合循環(huán)機(jī)組容量將越來(lái)越大，我國(guó)已投入運(yùn)行的燃機(jī)單機(jī)容量最大為100MW級(jí)，現(xiàn)已有幾個(gè)燃機(jī)單機(jī)容量200MW級(jí)的大容量燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組正在可行性研究階段。在設(shè)計(jì)上越來(lái)越需要有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為此國(guó)家電力公司電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院在2000年版的《火電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》修訂中增加了燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的主要設(shè)計(jì)原則的有關(guān)內(nèi)容同時(shí)組織華東電力設(shè)計(jì)院和西南電力設(shè)計(jì)院主編《燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計(jì)規(guī)定》，以指導(dǎo)今后此類工程設(shè)計(jì)。

為完成《大火規(guī)》和《燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計(jì)規(guī)定》的編寫(xiě)，華東院和西南院對(duì)國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的主要燃機(jī)電廠進(jìn)行了調(diào)研工作，根據(jù)調(diào)研和幾次會(huì)議的研討，對(duì)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組提出了一些主要設(shè)計(jì)原則。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組燃?xì)廨啓C(jī)選擇原則

單機(jī)容量較小、年利用小時(shí)低的燃?xì)廨啓C(jī)，可以采用單循環(huán)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較第期燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的技術(shù)發(fā)展概況及其主要設(shè)計(jì)原則后確定是否預(yù)留加裝余熱鍋爐和汽輪機(jī)場(chǎng)地。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組余熱鍋爐選擇原則

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)宜采用1臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)配1臺(tái)余熱鍋爐，不設(shè)備用。余熱鍋爐應(yīng)根據(jù)燃料和煙氣特性設(shè)計(jì)，應(yīng)能適應(yīng)燃?xì)廨啓C(jī)快速啟動(dòng)的特點(diǎn)。其最大蒸發(fā)量應(yīng)與燃?xì)廨啓C(jī)的煙氣量和煙氣特性相匹配。余熱鍋爐型采用強(qiáng)制循環(huán)或自然循環(huán)，應(yīng)根據(jù)工程情況經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組蒸汽輪機(jī)選擇原則

聯(lián)合循環(huán)機(jī)組每個(gè)單元應(yīng)只設(shè)置1臺(tái)蒸汽輪機(jī)，即由1臺(tái)或多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)與1臺(tái)蒸汽輪機(jī)組成1個(gè)單元。蒸汽輪機(jī)的進(jìn)汽量宜與相應(yīng)的余熱鍋爐最大蒸發(fā)量之和相匹配。余熱鍋爐采用單壓、雙壓或三壓，應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

在60年代初，我國(guó)就開(kāi)始引進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。先后測(cè)繪仿制或自行設(shè)計(jì)制造過(guò)多種機(jī)型，機(jī)組功率等級(jí)都在幾千kW以內(nèi)，燃?xì)獬鯗?，一般?00-700℃ ，熱效率僅為16%-25%。雖然這些機(jī)組由于使用上或技術(shù)上的問(wèn)題沒(méi)有長(zhǎng)期運(yùn)行下去,也沒(méi)有形成批量生產(chǎn)，但取得了一些研究和制造經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了我國(guó)早期燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)、制造人才。上海汽輪機(jī)廠仿制成功了6.2MW燃?xì)廨啓C(jī)列車發(fā)電站南京汽輪電機(jī)廠自行設(shè)計(jì)制造了1.5MW帶回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)并在四川五通橋電廠試運(yùn)行；哈爾濱汽輪機(jī)廠自行設(shè)計(jì)制造的2237kW船用燃?xì)廨啓C(jī)又改成發(fā)電機(jī)組在天津并網(wǎng)運(yùn)行。這是我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的第一時(shí)期。

70年代后期到80年代初期，基于國(guó)外燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)已有較大發(fā)展，同時(shí)國(guó)內(nèi)石油和天然氣的開(kāi)發(fā)也有進(jìn)展，我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展進(jìn)人第二時(shí)期。當(dāng)時(shí)水電部先后從英國(guó)JB公司、日本日立公司和法國(guó)阿爾斯通公司引進(jìn)了10套MS5op系列，單臺(tái)功率為21.7-23MW燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，又從加拿大奧倫達(dá)公司引進(jìn)2套OT-2100，單臺(tái)功率為9MW的燃?xì)廨啓C(jī)列車電站，從而使我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到300MW左右。這些機(jī)組大部分都經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，有些機(jī)組幾經(jīng)搬遷還在運(yùn)行。

在此期間，國(guó)家重點(diǎn)投資了南京汽輪電機(jī)廠和燃?xì)廨啓C(jī)研究所，列為國(guó)家燃?xì)廨啓C(jī)的專業(yè)廠和所,并引進(jìn)了美國(guó)GE公司的生產(chǎn)設(shè)備和部分制造技術(shù)。對(duì)引進(jìn)的MS5000系列燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行測(cè)繪仿制,并成功通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，相繼生產(chǎn)3臺(tái)。南京汽輪電機(jī)廠又和美國(guó)GE公司合作生產(chǎn)MS6000系列機(jī)組。我國(guó)航空工業(yè)部也積極開(kāi)展航機(jī)改為地面動(dòng)力和發(fā)電的技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。

80年代開(kāi)始，隨著我國(guó)改革開(kāi)放，國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電又進(jìn)人新的高潮，這是我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的第三時(shí)期。華能汕頭燃機(jī)電廠為了解決汕頭市嚴(yán)重缺電的被動(dòng)局面，利用燃?xì)廨啓C(jī)投資省、起步快、建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)，在較短的時(shí)間內(nèi)建成1套103MW燒原油的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，電廠于1986年投產(chǎn)，對(duì)汕頭市電力不足起到了補(bǔ)充作用。

由于機(jī)組效率高、性能好，使電廠很快取得效益。在汕頭成功經(jīng)驗(yàn)帶動(dòng)下，深圳月亮灣燃機(jī)電廠、珠海洪灣燃機(jī)電廠以及廣東其他各地，后又發(fā)展到全國(guó)建設(shè)起一大批燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠。

90年代以來(lái)，我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電不僅裝機(jī)容量大幅度提高，機(jī)組的性能水平也更趨先進(jìn)，深圳、上海、浙江溫州、寧波和武漢等地分別引進(jìn)美國(guó)GE公司GE型燃?xì)廨啓C(jī)共10臺(tái)，該機(jī)型單臺(tái)簡(jiǎn)單循環(huán)出力123MW，效率達(dá)33%。

采用聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的機(jī)組比較普遍，全國(guó)聯(lián)合循環(huán)裝機(jī)容量達(dá)5500MW,占燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)電廠總裝機(jī)容量的80%。

70年代全國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)電廠約20座，90年代已有80余座（不包括香港、臺(tái)灣等地）；發(fā)電機(jī)組由20余臺(tái)（套）增加到140臺(tái)(套）。裝機(jī)容量從30MW,增加到7200MW(包括香港將超過(guò)10000MW)。其中，廣東、海南地區(qū)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)共裝機(jī)46臺(tái)總裝機(jī)容量達(dá)2030MW；深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)裝機(jī)20臺(tái)達(dá)1140MW；經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)雄厚的長(zhǎng)江三角洲，上海、江蘇、浙江、福建等地區(qū)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)共裝機(jī)30臺(tái)總裝機(jī)容量達(dá)2030MW；其他地區(qū)有武漢、重慶、合肥、成都等地裝9機(jī)臺(tái)，容量約480MW；大慶、勝利、中原和新疆地區(qū)油田和石化工廠共裝機(jī)65臺(tái)（套），總裝容量約1000MW。

隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，環(huán)保要求日益嚴(yán)格，廣東等地正在規(guī)劃建設(shè)幾座總?cè)萘繛榘偃f(wàn)kW等級(jí)燃天然氣的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站。華東地區(qū)隨著西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略、西氣東送計(jì)劃的實(shí)施，也正規(guī)劃建設(shè)百萬(wàn)kW等級(jí)的聯(lián)合循環(huán)電站。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，由于具有高效低耗、啟動(dòng)快、調(diào)節(jié)靈活、可用率高、投資省、建設(shè)周期短及環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外電力行業(yè)正日益得到重視和發(fā)展。世界上燃機(jī)技術(shù)參數(shù)及性能發(fā)展為4代年：60代開(kāi)始建設(shè)聯(lián)合循環(huán)電廠，當(dāng)時(shí)的燃?xì)廨啓C(jī)參數(shù)很低，聯(lián)合循環(huán)的熱效率僅為35%，達(dá)不到大型火電機(jī)組熱效率的水平，因此在此階段發(fā)展較慢；70年代，燃?xì)廨啓C(jī)初溫提高到以1000℃左右，其聯(lián)合循環(huán)熱效率達(dá)40%-45%，已接近或超過(guò)大型火電機(jī)組效率；80年代，燃?xì)廨啓C(jī)的初溫進(jìn)一步提高到1100-1288℃，排氣溫度達(dá)500-600℃ ,這使聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率超過(guò)50%，因大大超過(guò)大型火電機(jī)組效率而得到迅速發(fā)展，單機(jī)功率100MW等級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)已成功地投人商業(yè)運(yùn)行，并有很好的運(yùn)行業(yè)績(jī)；90年代，由于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組具有明顯的優(yōu)越性能，其技術(shù)出現(xiàn)了很大飛躍，國(guó)外大公司相繼推出了先進(jìn)的大功率高效率的燃?xì)廨啓C(jī)系列及聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，燃?xì)獬鯗?300℃ ，效率36%-38%，單機(jī)功率等級(jí)的大功率燃?xì)廨啓C(jī)及其先進(jìn)型聯(lián)合循環(huán)裝置投人商業(yè)運(yùn)行，這種先進(jìn)型聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是各大燃機(jī)廠商推出及研究發(fā)展的機(jī)型。與此同時(shí)，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)在世界電力系統(tǒng)中的地位也發(fā)生明顯變化，在世界發(fā)電容量中所占份額明顯地快速增長(zhǎng)燃?xì)廨啓C(jī)不僅用作緊急備用電源和調(diào)峰機(jī)組，而且能攜帶基本負(fù)荷。

從1987年開(kāi)始美國(guó)發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)的年生產(chǎn)總功率數(shù)已超過(guò)了發(fā)電用汽輪機(jī)，按美國(guó)電力發(fā)展規(guī)劃,在90年代計(jì)劃新增1億kW發(fā)電設(shè)備中，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置將占45%。韓國(guó)規(guī)劃在今后15年內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置將占新增機(jī)組容量的1/4以上。據(jù)分析，2000年以后，在新增的發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)容量中，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置將超過(guò)常規(guī)火電站，占電力發(fā)展的主導(dǎo)地位。

世界上共有100多家企業(yè)生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)，從技術(shù)、信譽(yù)、銷售等因素考慮，歸納起來(lái)具有代表性的主要有五大廠商，即美國(guó)的GE公司，法國(guó)的GECALSTHOM公司、美國(guó)的西屋公司、德國(guó)的Siemens公司和瑞士的ABB國(guó)際有限公司。其中法國(guó)GEC AL-STHOM公司采用美國(guó)公司技術(shù)生產(chǎn)制造燃?xì)廨啓C(jī)。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)作為一種先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)，在我國(guó)電力生產(chǎn)行業(yè)中的地位日益提高。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)設(shè)備在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的市場(chǎng)很大，并隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和清潔煤利用技術(shù)的完善，需求量將進(jìn)一步擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)被外國(guó)大公司占領(lǐng)也使國(guó)家寶貴的資金流出國(guó)門(mén)。面對(duì)國(guó)內(nèi)外龐大的市場(chǎng)需求，發(fā)展我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)設(shè)備產(chǎn)業(yè)，掌握先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)和制造工藝，提高燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)設(shè)備成套能力，將有利于擴(kuò)大國(guó)內(nèi)燃機(jī)市場(chǎng)占有份額，增加參與國(guó)外燃機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是巨大的 。2100433B

余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)機(jī)組特點(diǎn)

汽輪機(jī)的容量和新蒸汽參數(shù)由燃?xì)廨啓C(jī)容量、排汽溫度決定,汽輪機(jī)不能單獨(dú)運(yùn)行,而且汽輪機(jī)負(fù)荷隨燃?xì)廨啓C(jī)而變動(dòng)。

補(bǔ)燃余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)機(jī)組特點(diǎn)

加裝補(bǔ)燃器,利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣中還有14%－18%的氧幫助燃燒,增加輸入熱量,提高汽輪機(jī)的功率和效率。

增壓鍋爐聯(lián)合循環(huán)機(jī)組特點(diǎn)

因鍋爐增加燃燒,燃燒迅猛,使傳熱系數(shù)大為增加,燃?xì)廨啓C(jī)的蒸汽參數(shù)隨燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣溫度提高而增加;燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)都不能單獨(dú)運(yùn)行。

排氣助然鍋爐聯(lián)合循環(huán)機(jī)組特點(diǎn)

不僅回收燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱,同時(shí)充分利用排氣中的余熱,燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)可以分開(kāi)運(yùn)行;可配置高參數(shù)大型汽輪機(jī);鍋爐中的所用燃料可任意選擇。

鞍鋼CCPP發(fā)電機(jī)組

是世界上功率最大、最先進(jìn)的燃燒低熱值高爐煤氣的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，也是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)利用高爐煤氣發(fā)電的聯(lián)合機(jī)組。機(jī)組以高爐產(chǎn)生的副產(chǎn)品——高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣為燃料，在燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組中發(fā)電。這一具有國(guó)際先進(jìn)水平的機(jī)組在鞍鋼投入使用，可以使鞍鋼高爐生產(chǎn)中產(chǎn)生的高爐煤氣全部得到回收利用，既可減少高爐煤氣的散放，降低能源損失、減輕大氣環(huán)境污染，又能利用此裝置較高的熱點(diǎn)效率獲得大量的電能。新發(fā)電機(jī)組每小時(shí)可燃燒高爐煤氣47萬(wàn)立方米、焦?fàn)t煤氣4.2萬(wàn)立方米，每小時(shí)發(fā)電量可達(dá)30萬(wàn)千瓦時(shí)，年發(fā)電量可達(dá)23億千瓦時(shí)以上，比同等水平的熱電廠每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤70萬(wàn)噸以上，每年利用高爐煤氣約33億標(biāo)準(zhǔn)立方米，可減少一氧化碳排放10億標(biāo)準(zhǔn)立方米，減少溫室氣體二氧化碳排放約190萬(wàn)噸，在節(jié)能的同時(shí)還保護(hù)了環(huán)境。鞍鋼CCPP發(fā)電機(jī)組的投入運(yùn)行，使鞍鋼電力自給率由原來(lái)的48%提高到72%，不僅在很大程度上緩解了企業(yè)電力緊張的局面，還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。2100433B

用提高初溫的辦法來(lái)提高蒸汽輪機(jī)循環(huán)的效率時(shí),受到金屬材料的限制,使初溫難以繼續(xù)提高。由于蒸汽輪機(jī)的循環(huán)終參數(shù)較低,而燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的初參數(shù)卻較高,所以蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組,利用燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)有較高初溫及蒸汽輪機(jī)循環(huán)有較低終參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)來(lái)提高整個(gè)循環(huán)的熱效率。采用不同方式的機(jī)組特點(diǎn)不同。

《燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行與檢修·電氣分冊(cè)》是MPCP1-M701F3“燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行與檢修”叢書(shū)的電氣分冊(cè)，該分冊(cè)以MPCP1-M701F3燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組為例，結(jié)合實(shí)際運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，介紹燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電、輸變電及廠用電主要一、二次設(shè)備的基本原理、運(yùn)行性能、典型結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)及運(yùn)維特點(diǎn)。

《燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行與檢修·電氣分冊(cè)》共十章，首章側(cè)重介紹220kV系統(tǒng)一、二次設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理及運(yùn)維；第二章至第三章重點(diǎn)介紹燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)機(jī)組主要發(fā)變電設(shè)備——發(fā)電機(jī)及變壓器；第四章介紹勵(lì)磁系統(tǒng)；第五章側(cè)重講解發(fā)變組保護(hù)配置、原理及運(yùn)維；第六章介紹聯(lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電機(jī)啟動(dòng)裝置——SFC的相關(guān)知識(shí)；第七章詳細(xì)介紹廠用電系統(tǒng)及其設(shè)備的原理、運(yùn)行方式、聯(lián)鎖保護(hù)；第八章講解電廠UPS及直流系統(tǒng)配置、結(jié)構(gòu)原理及運(yùn)維。第九章及第十章簡(jiǎn)要介紹電氣系統(tǒng)綜合自動(dòng)化及通信、電氣儀表的相關(guān)知識(shí)。

《燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組運(yùn)行與檢修·電氣分冊(cè)》適合從事大型燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)電廠調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)的技術(shù)人員、管理人員使用，可作為運(yùn)行人員及相關(guān)生產(chǎn)人員的培訓(xùn)教材，也可供電氣專業(yè)師生參考。