江苏华电戚墅堰发电有限公司3号机组获“电力行业标杆燃气机组”

一、标杆机组概况

江苏华电戚墅堰发电有限公司3号机组为475MW级重型燃气机组，是由我国东方电气集团与日本三菱重工合作生产的燃气-蒸汽联合循环发电机组，型号M701F4。该机组具有热效率高、氮氧化物排放低、发电及综合能力强等诸多优特点。

机组为单轴重型燃机机组，轴系由压气机、燃气轮机、蒸汽轮机和发电机等组成，整台机组在同一轴系运行，采用冷端驱动方式。其中，燃机由一个17级的轴流式压气机、20个低NOx燃烧器和一个四级燃气透平组成，透平叶片采用最新的冷却技术和高强度翼材料，并采用三维气动设计，增强了透平叶片的冷却效果，具备更高的燃烧温度；预混燃烧器能有效降低NOx的生成，环保指标全面优于国家超低排放限值；蒸汽轮机为双缸双排气、三压、中间再热、单轴、冲动式无抽汽纯凝式机组。高压缸12级，中压缸9个压力机、低压缸12级；发电机为全氢冷、自并励静态励磁，在机组启动时可作为同步电动机使用，配有静态变频启动装置SFC；余热锅炉为杭州锅炉有限公司生产的三压、再热、卧式、无补燃、自身除氧的自然循环锅炉。该机组自投产以来，总体性能良好，设计工况下（大气压力101.63kPa，环境温度15.5℃，相对湿度77%，燃料天然气LHV 47823kJ/kg），机组额定出力为474.97MW，天然气耗气量为60.16t/h（合82430Nm3/h），联合循环效率6058kJ/kWh（LHV），热效率59.43%（LHV），各项指标均全面优于同类型机组。

3号机组自2015年10月正式投产运行以来，历经D级、C级、B级检修各一次，各类设计、施工缺陷不断消除；通过改造TCA泵供冷却水模式、压缩空气系统、密封油系统、燃烧调整试验、重要辅机变频模式、优化循泵运行方式等，使各项运行指标得到不断优化，设备可靠性大幅提高，从未出现人身伤亡及设备事故。

项目荣获中电联2018年度400-480MW“F”级改进型纯凝机组供电煤耗最优机组；中电联2019年度400-480MW“F”级改进型纯凝机组AAA级机组；2017、2018、2019年连续三年荣获江苏省火电企业能效对标（燃机475MW）“标杆机组”称号。

二、机组主要指标

3号机组自投产以来严格按照标杆机组开展各项工作，主要指标如下：

1.设计工况下机组额定出力为475.21MW，比设计工况增加0.24MW；联合循环热效率6047kJ/kWh，比设计值低11kJ/kWh；热效率59.52%（LHV）比设计值增加0.09%。

2.发电机平均气耗为0.1889Nm3/kWh，与国内首批投产的GE 9FA燃机相比明显领先。

3.发电平均厂用电率为1.73%，大幅优于同时期国内同类型F级机组。

4.真空严密性试验常年保持在0.1kPa/min以内。

5.烟尘排放浓度始终保持0.5mg/Nm3以下；SO2排放浓度保持0.3mg/Nm3以下；NOx排放浓度在机组启动时保持在50mg/Nm3以下，投用脱硝装置后可减至10mg/Nm3以下，脱硝效率最大可达到75%以上；各项环保指标均优于国家超低排放标准。

三、项目主要亮点

3号机组对标国内标杆机组各项参数，连续多年荣获火电企业能效对标“标杆机组”称号，主要亮点如下：

1.本项目为“一拖一”单轴联合循环机组，蒸汽轮机型式为高压中间再热双缸双排汽凝汽式汽轮机，具有高效率，高可靠性，良好的运行适应性，调峰性能好等特点。热态启动时间从启动到满负荷仅需1小时45分钟，自投产以来，机组现已累计启动847次，启动成功率达100%，从未发生非正常停运情况。

2.作为F级重型燃气轮机，压气机压比达到17，透平进口温1400℃，设计工况热效率达到59.43%，远超同类型F级机组。3号机投产后先后进行4次燃烧调整试验，通过改善不同负荷、环境温度下燃烧工况，提高排气温度，达到进一步降低气耗，提高热效率目的。主蒸汽温度由563℃提升至567℃，再热蒸汽温度由564℃提升至567℃，瞬时气耗由0.1862降低至0.1850Nm3/kWh；同时机组采用了燃烧自动微调控制系统，在不同环境温度下始终保持较高的排气温度和较好的效率。

3.热力系统安全系数明显提升。3号机透平冷却空气采用了更为安全的TCA泵供冷却水模式，通过设置独立的两台TCA泵，为TCA冷却器供水，大大提升了低负荷时，机组TCA透平冷却的安全裕度，与同类型机组反复出现TCA冷却水流量不足，造成机组跳闸相比，安全系数明显提升，投产以来未有TCA系统异常导致的机组故障发生。

4.励磁系统采用自并励、全静态励磁方式，正常运行励磁电流由连接在发电机出线上的励磁变获取，机组启动过程中使用启励变供电，大大降低启励装置容量，同时稳定性强，安全系数明显增加。

5.采用独立的密封油系统。两台交流密封油泵和一台直流密封油泵，正常运行时密封油可形成闭式循环，润滑油系统停运状态下继续维持运行，发电机氢气系统安全性明显提升；在机组长期停运时，停运盘车顶轴油泵、润滑油泵，封油系统单独运行，每日单台机组下网电量由2万千瓦时降低至1.58万kWh，综合厂用电率可下降0.12%；通过改造压缩空气系统，每日可节约下网电量0.32万kWh，综合厂用电率可下降0.09%。

6.采用循泵高低速循泵并列运行模式，可根据机组运行方式和环境温度自由搭配调整。通过确定不同环境温度、不同负荷下循泵启动运行搭配方式和对应的最优真空度，全年机组在循泵最优节电方式的情况下真空比最初提升0.25kPa，循泵单耗降低0.03。

7.重要辅机如高压给水泵、凝泵、脱硝高温风机均采用变频模式，高压给水泵变频模式与工频相比电流降低12%，凝泵降低7%，高温风机降低15%。

8.改进压气机滤网，提升压气机效率。通过将压气机进气滤网由普通滤网改为布袋式滤网。改造后，除尘效果更佳，压气机效率下降速度明显变慢，同等运行时间下压气机效率下降率降低36.79%。

9.在2017年C级检修和2021年B级检修后实现机组长期稳定运行，至2022年9月，安全运行天数2550天，实现机组连续长周期安全稳定运行。