燃气—蒸汽联合循环机组中的F级燃机系统介绍与总结
2014-10-21胡芳芳
胡芳芳
摘要：本文针对燃气-蒸汽联合循环机组中的F级机组的系统进行简要描述，并对联合循环的热力系统及设备进行归纳总结。
关键词：联合循环;F级系统设备;前景
燃气轮机是一种依靠由燃料与空气混合燃烧而形成的高温高压燃气推到叶轮旋转的机械装置，蒸汽轮机是依靠由各种热源产生的高温高压蒸汽推动叶轮旋转的机械装置吗，两种循环在热力学上的结合，就组成了燃气-蒸汽联合循环，完成这种热力循环的动力装置称为联合循环发电装置，以此装置为主配备各种辅助系统，就组成了燃气-蒸汽联合循环发电厂。
1 燃气轮机排气温度较高，可以作为蒸汽系统的能源或补充能源，两者结合可以达到高效率
两者循环实现了能量的梯级利用，效率可达60%以上。
2 F级燃气-蒸汽联合循环
2.1联合循环系统及设备：
本文着重介绍联合循环机组中的F级机组，目前发电用的F级燃机主要有哈尔滨电气/GE公司的PG9351FA、上海电气/SIMENS公司的V94.3A、东方电气/三菱公司的M701F这三种机型。
主要技术参数：
项目
GE机组
西门子机组
三菱机组
燃机型号
PG9351FA
V94.3A
M701F
机组出力（MW）
325.126
325.126
325.126
机组总效率（%）
70.13
71.02
70.16
机组总热耗（kJ/kWh）
5133
5069
5131
燃机参数
压比
16.5
17.0
18
压气机级数
18级
15级
17级
透平级数
3级
4级
4级
排汽量（t/h）
2386.7
2468.4
2581.6
排汽温度（℃）
607
583.5
602
基本功率（MW）
255.6
265
270
ISO环境条件：温度15℃，压力1.013bar，相对湿度60%。
2.2联合循环系统设备
燃气-蒸汽联合循环有三种基本型式：余热锅炉型、补燃余热锅炉型和增压锅炉型，下面就F级常规余热锅炉型联合循环发电机组中：一台余热锅炉和一台汽轮机组成（简称“一拖一”方案）进行阐述
项目
GE机组
西门子机组
三菱机组
燃机型号
PG9351FA
V94.3A
M701F
天然气系统
全厂设调压站，具有紧急隔断，过滤、计量及调压等功能，天然气调压后分别经前置模块至燃机。
全厂设调压站，具有紧急隔断，过滤、计量、加热及调压功能。天然气调压后分别经前置模块至燃机。
全厂设增压站，具有紧急隔断，过滤、计量及增压功能。天然气增压后分别经前置模块至燃机。
蒸汽及旁路系统
单元制三压蒸汽系统，均配备100%容量高中压串联旁路和100%容量低压旁路系统。
单元制三压蒸汽系统，均配备100%容量高中压串联旁路和100%容量低压旁路系统。
单元制三压蒸汽系统，均配备100%容量高中压串联旁路和100%容量低压旁路系统。
凝结水系统
2×100%容量凝结水泵
2×100%容量凝结水泵
2×100%容量凝结水泵
闭式循环冷却水系统
2×100%容量闭式冷却水泵和二台100%容量板式闭式水换热器，一台膨胀水箱
2×100%容量闭式冷却水泵和二台100%容量板式闭式水换热器，一台膨胀水箱
2×100%容量闭式冷却水泵和二台100%容量板式闭式水换热器，一台膨胀水箱
开式循环冷却水系统
设1×100%容量电动滤水器和2×100%容量的开式循环冷却水泵
设1×100%容量电动滤水器和2×100%容量的开式循环冷却水泵
设1×100%容量电动滤水器和2×100%容量的开式循环冷却水泵
抽真空系统
2×100%容量水环真空泵组
2×100%容量水环真空泵组
2×100%容量水环真空泵组
启动锅炉系统
设2×50t/h燃气锅炉用于供热备用，启动蒸汽从供热母管提供。
设2×50t/h燃气锅炉用于供热备用，启动蒸汽从供热母管提供。
设2×50t/h燃气锅炉用于供热备用，启动蒸汽从供热母管提供。
2.3 F级燃机联合循环蒸汽轮机汽水系统主要流程
水在余热锅炉中利用燃气轮机的余热受热后，产生蒸汽，用蒸汽来推到蒸汽轮机，将热能转换成机械能，再拖动到发电机。主要包括蒸汽轮机高、中、低三压及旁路蒸汽和给水系统。，
3.前景
与常规的汽轮机循环相比：联合循环有着高效率、低污染、低水耗等优点，且系统启停快、系统简单、投资费用低等特点，如何提高联合循环效率也是我们当前努力的方向。
由卡诺循环可得出：热力循环主要发展方向仍是提高工质的平均吸热温度。即提高工质初温，降低排汽温度。
汽輪机：
☆开发新材料：主蒸汽参数提高到35Mpa，700℃
☆改进热力系统及设备：如采用两次再热
燃气轮机：
☆提高燃气初温
两种单循环即使采取上述措施效率仍很难提高到50%，且汽轮发电机组供电效率进一步提高的空间余地已经不大，而从理论上讲，燃气初温再提高100～200℃是可能的，这可以使燃气轮机发电机组供电效率提高几个百分点，但也很难提高到50%以上。
而联合循环按照能力梯级利用的原则将燃气轮机和蒸汽轮机结合起来，可以将高品位和低品位的热量同时利用起来，由于联合循环同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高核汽轮机循环平均放热温度低的优点，又克服了两者的缺点，所以可以达到较高的循环效率。
参考文献：
[1]姚秀平 燃气轮机与联合循环 中国电力出版社
[2]中国华电集团公司 大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书 设备及系统分册 中国电力出版社
