燃气—蒸汽联合循环发电装置在我国的应用及fpqc.docx

燃气蒸蒸汽联合合循环发发电装置置在我国国的应用用及中小小热电厂厂改造为为燃气蒸汽联联合循环环热电站站南京汽轮轮电机（集集团）有有限责任任公司 薛福福培一、前言言 燃气蒸汽联联合循环环发电装装置，由由于其具具有高效效低耗、启启动快、可可用率高高、投资资省、建建设周期期短及环环境污染染少等优优点，越越来越得得到世界界各国的的重视而而迅速发发展。据据统计，从从一九六六八年至至一九九九五年期期间，在在世界范范围内销销售的发发电用燃燃气轮机机有1333733台，总总销售容容量3.775517亿亿千瓦。其其中，一一九九OO年至一一九九五五年的六六年间，销销售43311台台，1.645517亿亿千瓦，一一九九五五年创历历史最高高记录，达达30551.77万千瓦瓦。在11990020000年年间美国国新增的的1.113亿千千瓦发电电容量中中，燃气气轮机电电站容量量占444%，与与燃煤蒸蒸汽轮机机电站容容量相当当，这也也是世界界发电设设备生产产过程中中出现重重大转折折的标志志。从220000年以后后，在新新增的发发电设备备总装机机容量中中，燃气气蒸汽联联合循环环发电装装置超过过常规火火电站，占占电力发发展的主主导地位位。 改改革开放放以来，我我国的电电力工业业发生了了巨大的的变化，电电力装备备达到了了一定的的规模。二二年末发发电设备备装机容容量已达达到3.19332亿千千瓦，（其其中单机机60000KWW以上机机组2885099.644万KWW，其中中火电2225663.77万KWW，火电电机组中中，燃气气轮机组组5522.8111万KKW，仅仅占火电电机组的的2.332%），年年发电量量达到1136884.882亿千千瓦时。根根据我国国电力规规划总目目标，在在新增的的机组中中，除重重视发展展高参数数大型机机组外，还还将大力力发展高高效率、低低污染并并且具有有调峰能能力的大大型机组组，亦即即在机组组的选择择上，主主要发展展30万万、600万千瓦瓦的大型型火电机机组，发发展区域域性集中中供热的的热电机机组，同同时要积积极发展展燃天然然气的燃燃气蒸汽联联合循环环发电机机组，以以达到高高效、节节能、改改善环境境和有利利于提高高电网调调峰能力力的目的的，这已已成为今今后我国国电力发发展的主主要方向向。由此此可见，燃燃气蒸汽联联合循环环发电装装置由于于其特殊殊的优点点，将在在我国得得到发展展。本文文就我国国发展联联合循环环发电装装置的应应用和中中小热电电厂改造造提出初初步的看看法，以以供交流流讨论。二、燃气气蒸汽联联合循环环发电装装置的主主要特点点 燃气蒸汽联联合循环环装置是是四十年年代末开开始发展展起来的的一种能能源综合合利用技技术，其其特征是是将具有有较高平平均吸热热温度的的燃气轮轮机循环环（布雷雷顿循环环）与具具有较低低平均放放热温度度的蒸汽汽轮机循循环（朗朗肯循环环）结合合起来，使使燃气轮轮机的废废热成为为汽轮机机循环的的加热源源，达到到扬长避避短，相相互弥补补的目的的，使整整个联合合循环的的热能利利用水平平较燃气气轮机循循环或汽汽轮机循循环都有有明显的的提高。 燃气蒸汽联联合循环环发电装装置的主主设备由由三大块块组成： 1、燃燃气轮发发电机组组。它用用可燃气气体（如如天然气气、焦炉炉煤气、高高炉煤气气或煤层层气）或或油为（如如轻柴油油或重油油）燃料料，通过过高温、高高压空气气做功发发电。 2、余余热锅炉炉。其热热源为燃燃气轮机机的排气气，因此此称为余余热锅炉炉，其产产生的蒸蒸汽按汽汽轮机来来匹配。 3、汽汽轮发电电机组。利利用余热热锅炉供供给的蒸蒸汽选配配蒸汽轮轮机，既既可配纯纯发电的的汽轮发发电机组组，也可可配热电电联供的的汽轮发发电机组组。 燃气蒸汽联联合循环环发电装装置的主主要优越越性 燃气/蒸汽联联合循环环装置是是一种能能源综合合利用技技术，相相对于蒸蒸汽轮机机发电技技术具有有如下明明显的优优点： 1、具具有较高高的热效效率。在在同等功功率条件件下效率率要高出出15%以上。660MWW等级燃燃气/蒸蒸汽联合合循环的的效率已已达466%以上上，3000MWW等级的的已达555%以以上，而而同等功功率的蒸蒸汽轮机机发电效效率为330%和和40%左右。 众所周周知，常常规的火火电机组组由于其其自身设设备及系系统的限限制，它它的热效效率已很很难有突突破性的的提高。根根据统计计，19996年年我国火火力发电电机组的的平均供供电标煤煤耗为4409gg/kwwh，折折算的平平均供电电效率为为30%。目前前我国最最大的单单机容量量为6000MWW的火力力发电机机组，如如北仑港港发电厂厂等，其其发电效效率约440%左左右。119899年6月月日本九九洲松浦浦发电厂厂正式投投入商业业运行的的东芝7700MMW超临临界参数数的汽轮轮发电机机组，采采用液化化石油气气（LNNG）为为燃料，其其发电效效率达441.99%。这这一电站站代表当当今世界界最先进进的火电电站水平平。而燃燃气蒸汽联联合循环环装置的的热效率率则远好好于这一一数据。我我国南京京汽轮电电机厂与与美国GGE公司司合作生生产的PPG65581BB型400MW燃燃气轮发发电机组组，其简简单循环环时供电电效率为为32%，如配配置国产产余热锅锅炉和汽汽轮机，组组成588MW等等级的联联合循环环，其供供电效率率可达446%48%。近年年来，国国外正在在发展具具有更大大容量、效效率更高高的先进进型燃气气轮机，透透平前温温从11100级提高高到13300级，使使燃气轮轮机的热热效率大大大提高高，如美美国GEE公司的的MS990011F/FFA，燃燃气轮机机单机容容量2226MWW，供电电效率335%，其其联合循循环S1099FA，容容量3448MWW，供电电效率555%；ABBB公司的的GT226型燃燃气轮机机，单机机功率2240MMW，供供电效率率37%，其联联合循环环KA2261，容容量为3362MMW，供供电效率率为577%；西西门子公公司的VV94.3A型型燃气轮轮机，单单机容量量为2440MWW，供电电效率为为38%，其联联合循环环GVDDIS994.33A，容容量为3354MMW，供供电效率率为577%。目目前各大大公司即即将推出出或正在在研制的的“G”级和“H”级燃气气轮机，燃燃气初温温达到114277，简单单循环单单机容量量为2880MWW，联合合循环单单机容量量达5000MWW左右，供供电效率率将超过过60%。表一 1000MWW等级电电站效率率比较（%）电站类别别联合循环环电站蒸汽轮机机电站电站类型型常规型煤气化（IIGCCC）333644040442一般水平平4344840442先进水平平5242446发展水平平5555846550 2、环环保性能能好，对对环境的的污染少少。燃气气蒸汽联联合循环环发电装装置COO、Noox排放放少，称称之为“清洁电电厂”。由于于这种发发电装置置采用油油或天然然气为燃燃料，燃燃烧生成成产物没没有灰渣渣，无需需灰渣排排放；加加上燃烧烧完全，燃燃烧生成成产物中中虽亦有有一定量量的Noox存在在，但可可以采用用注水、注注汽、DDLN、SSCT等等方法，将将Noxx的含量量降低到到国家排排放标准准以下。当当前，国国家对发发电厂污污染物排排放量要要求日益益严格，常常规火电电站为了了满足国国家环保保规定，需需花费大大量资金金、场地地，用于于环保治治理，如如烟气脱脱硫装置置等。据据统计，大大型火电电厂用于于烟气脱脱硫、脱脱销的费费用，将将占发电电厂总投投资的11/41/33。在这这一方面面，燃气气蒸汽联联合循环环发电装装置是有有其明显显的优点点。 燃气轮轮机、余余热锅炉炉是一种种户外布布置的动动力设备备，通过过将机组组装在有有隔音设设施的罩罩壳内，阻阻止了运运行时噪噪声外传传，同时时采用在在排气道道装设高高效消音音器等措措施，使使机组噪噪音水平平能达到到国家标标准的规规定。表二 燃气轮轮机有害害物排放放量及噪噪音参考考数据测量项目目实测结果果国家有关关规定Nox（mmg/mm3）<0.11120.155/0.10SO2(mg/m3)<0.00560.500/0.15远场噪声声（dBBA）56.8860 3、投投资省，目目前每千千瓦的投投资费用用仅4000050000元/KW左左右，甚甚至更低低，而蒸蒸汽轮机机发电站站投资目目前高达达800001110000元/KW左左右。 4、建建设周期期短，由由于土建建少，又又可以分分阶段建建设，首首先建设设燃机电电站，再再建联合合循环电电站，从从而使资资金最大大效率化化。 5、占占地少、用用水少。一一般仅常常规蒸汽汽轮机电电站的三三分之一一左右。 6、运运行可靠靠，高度度自动化化，运行行人员可可大大减减少。660MWW规模电电厂人员员约500余人。以以天津滨滨海燃气气电厂为为例，投投运以来来，年运运行小时时数达775000小时以以上，非非常可靠靠。 7、运运行方式式灵活，既既可以作作为基本本负荷运运行，也也可以调调峰运行行。起动动快，燃燃机快速速起动只只要十多多分钟，就就可达到到满负荷荷，包括括蒸汽轮轮机在内内的联合合循环，蒸蒸汽轮机机冷起动动也仅11.5小小时以内内。 8、可可燃用多多种燃料料：a）天天然气；b）轻轻柴油；c）重重油；dd）高炉炉煤气（掺掺少量焦焦炉煤气气或天然然气）；e）焦焦炉煤气气、转炉炉煤气；f）煤煤层气、煤煤层气化化气、煤煤制气；g）也也可油、气气混烧。 联合循循环电厂厂占地、建建筑面积积、用水水量、定定员及一一次投资资费用与与同类火火电厂相相比，其其所占比比例大致致为：表三比较内容容占同等规规模火电电厂的比比例%占地面积积30440电厂建筑筑面积20简单循环环用水量量5100联合循环环用水量量30工厂定员员20225一次投资资65770表四 电站站启动时时间比较较 单位：分钟启动方式式燃机电站站联合循环环电站蒸汽轮机机电站正常启动动14116快速启动动9100冷态启动动120300温态启动动90180热态启动动6090 注：上上述数据据以577MW电电站为例例三、燃气气蒸汽联联合循环环发电装装置的应应用 燃气轮轮发电机机组的用用途非常常广泛，以以用户为为例，主主要是以以下几个个方面： 1、基基本负荷荷运行。由由于燃气气/蒸汽汽联合循循环具有有非常高高的效率率，且重重型燃机机具有很很长的寿寿命，因因此完全全适合带带基本负负荷运行行。如：天津滨滨海电力力有限公公司、深深圳南山山热电有有限公司司、深圳圳美视光光电有限限公司等等。 2、调调峰运行行。由于于燃机的的起、停停时间很很短，且且可在额额定负荷荷的100%1100%范围内内稳定运运行，因因此适合合用于电电网调峰峰。如：常州常常亚发电电有限公公司、浙浙江绍兴兴电力有有限公司司。 3、城城市供热热电站。燃燃气/蒸蒸汽联合合循环可可配置供供热蒸汽汽轮机给给城市区区域供热热，也可可配置低低参数的的余热锅锅炉直接接供热。由由于燃机机污染排排放低，环环保性能能好，且且占地少少，布置置灵活，因因此特别别适合城城市热电电站，以以满足城城市环保保要求。如如：建于于陕西省省杨凌企企业示范范区的杨杨凌燃机机热电厂厂。 4、老老电厂技技术改造造。用燃燃气轮机机排气余余热配置置的余热热锅炉替替代原有有锅炉，余余热锅炉炉产汽送送到原有有的汽轮轮发电机机组，这这样大大大提高了了电厂热热效率，降降低了成成本，减减少了环环境污染染，又增增加了电电厂的容容量。如如：大连连发电总总厂，该该厂是位位于市区区的供热热电厂，为为了增加加电厂的的容量，提提高效率率，减少少污染的的排放，该该厂用22套MSS60001B燃燃气轮发发电机组组、2套套余热锅锅炉部分分替代原原有锅炉炉，利用用原有的的汽轮发发电机组组，进行行了老电电厂改造造。随着着“西气东东输”的实施施，输气气管线沿沿线城市市的热电电厂均可可以采用用这种改改造模式式来改造造热电厂厂。 5、废废气回收收利用。通通过多年年努力，南南汽和GGE公司司联合开开发了PPG65561BB-L型型49.35MMW低热热值气体体燃料燃燃气轮机机，将首首先应用用于通化化钢铁集集团有限限责任公公司和济济南钢铁铁公司，利利用该公公司对空空排放的的高炉煤煤气，掺掺混少量量的焦炉炉煤气，当当然也可可混入更更少量的的天然气气，通过过燃气/蒸汽联联合循环环发电，又又供工业业生活用用热，经经济效益益显著。该该燃气轮轮机还可可广泛用用于焦炉炉煤气、转转炉煤气气、煤矿矿的煤层层气的回回收利用用，也可可使用煤煤气化炉炉产生的的低热值值煤气，为为我国低低热值气气体的高高效利用用提供了了出路。该该机的燃燃料只要要其低热热值大于于13000kccal/Nm33即可。 6、南南汽机组组已实践践了多种种燃料，如如： 1）轻轻柴油，如如：深圳圳金岗电电力有限限公司、浙浙江绍兴兴电力有有限公司司、江苏苏常州常常亚发电电有限公公司。 2）重重油，如如：深圳圳南山热热电有限限公司、浙浙江宁波波舜龙丰丰山发电电有限公公司、大大连发电电总厂。 3）海海洋石油油伴生气气，如：天津滨滨海电力力有限公公司。 4）天天然气，如如：陕西西省杨凌凌燃机热热电厂。 5）高高炉煤气气，如：通化钢钢铁集团团有限责责任公司司。四、关于于老电厂厂/热电电厂改造造为燃气气/蒸汽汽联合循循环热电电厂问题题 1、前前提条件件良好 1.11 西西气东输输，给管管线站线线送来了了优质燃燃料天燃燃气，就就东南沿沿海地区区的能源源结构来来讲，由由于缺乏乏能源，煤煤供应不不足，也也迫切需需要一定定数量的的天然气气能源。 1.22 环环保的要要求越来来越高，国国家规定定：火电电厂烟囱囱二氧化化硫和氮氮氧化物物最高戏戏许排放放浓度，目目前一般般燃机电电厂已难难以达到到：如北北京市为为迎接奥奥运会，提提出了更更严格的的规定，如如氮氧化化物的排排放要求求控制在在3000mg/m3（煤为为燃料），2200mmg/mm3（油或或天然气气为燃料料），对对二氧化化硫的排排放也提提出了更更高的规规定，这这就为发发展燃气气蒸汽联联合循环环创造了了先机。 1.33 计计基22000012268号号关于于发展热热电联产产的规定定，第第七条各各类热电电联产机机组应符符合的热热电比；燃气蒸汽联联合循环环热电联联产的热热电比为为大于330%，比比常规的的供热式式汽轮发发电机组组热电比比的指标标低很多多，这为为目前现现有的常常规中小小热电联联产企业业进行燃燃气蒸汽联联合循环环改造提提供了政政策保证证的前提提。 2、改改造实例例简介 大连第第一发电电厂改造造工程： 大连第第一发电电厂地处处大连市市区内，承承担着电电厂附近近地区的的工厂、事事业单位位的工业业用汽和和民用采采暖的任任务，至至19999年底底采暖供供热面积积已达2230万万M2。随着着大连市市经济建建设的迅迅速发展展，在大大连一厂厂附近兴兴建起一一批商贸贸、会展展、旅游游及高科科技开发发区等大大型建筑筑和高层层民用建建设，根根据大连连市区的的总体规规划，电电厂供热热区域内内建筑将将达到约约3600万M22，同时时随着大大连市城城市环境境保护要要求的日日益严格格，一批批效率低低、污染染严重的的小锅炉炉相继停停产，这这样，城城市的热热负荷以以及对集集中供热热的要求求迅速增增长，对对大连一一厂的供供热量和和可靠性性也提出出了更高高的要求求。而大大连一厂厂由于其其1 号号、2号号机组运运行多年年，设备备陈旧老老化、效效率低、油油耗高，导导致全厂厂经济效效益差，因因此，有有必要对对电厂进进行技术术改造，利利用目前前较先进进的技术术装备电电厂，提提高电厂厂的供热热和发电电能力，同同时满足足大连地地区电网网调峰、改改善环境境质量的的要求，提提高电厂厂的经济济性和发发展的后后劲。 大连第第一发电电厂原有有3×1300t/hh燃油锅锅炉和22×N255纯凝发发电机组组及1××CC112双抽抽发电机机组。目目前两台台纯凝机机组已改改为冬季季低真空空供热运运行，并并在第一一段打孔孔抽汽。 为提高高电厂的的经济效效益本次次改造工工程装设设两台PPG65561BB型燃气气轮发电电机组和和两台665t/h的余余热锅炉炉。余热热锅炉的的主蒸汽汽与老厂厂的主蒸蒸汽母管管相连，同同时也与与CC112双抽抽机组构构成“2+22+1”型燃气气蒸汽联联合循环环发电机机组，从从而满足足新增热热负荷的的要求并并提高电电厂的热热效率。 新增加加的两台台燃气轮轮发电机机机组在在ISOO工况（环环境温度度15，大气气压力11.0113baar，相相对湿度度60%）下，机机组的性性能参数数见下列列表。 新增的的两台燃燃气轮发发电机组组的性能能参数型号单位PG65561BB型数量台2燃料大庆重油油输出功率率KW367112热耗率KJ/KKWh117006燃气初温温10700排气温度度542排气流量量t/h506进气压损损mmH22O110排气压损损mmH22O350（与与余热锅锅炉有关关）生产厂家家南京汽轮轮电机厂厂新增的两两台余热热锅炉的的性能参参数型号单位立式、双双压数量台2额定蒸发发量t/h65.66主蒸汽温温度450主蒸汽压压力Mpa3.833低压蒸汽汽蒸发量量t/h10.22低压蒸汽汽温度151低压蒸汽汽压力Mpa0.4给水温度度104排烟温度度167生产厂家家杭州锅炉炉厂老厂CCC12双双抽机组组性能参参数型号单位CC122-3.43/0.9981/0/1196-1数量1额定功率率KW120000额定进汽汽温度435额定进汽汽压力Mpa3.433额定进汽汽量t/h120最大功率率Kw150000额定转速速r/miin30000一级额定定抽汽压压力Mpa0.9881一级额定定抽汽温温度305最大抽气气量t/h80额定抽汽汽量t/h50二级额定定抽汽压压力Mpa0.1996额定抽汽汽量t/h40最大抽汽汽量t/h60生产厂家家南京汽轮轮电机厂厂 2.22 布布置 由于大大连发电电一厂位位于市区区，周围围为居民民区，为为减少噪噪音对外外界的影影响，燃燃气轮发发电机组组布置在在宽155米×长577米的厂厂房内，余余热锅炉炉则为露露天布置置。 二套燃燃气轮发发电机组组和余热热锅炉的的占地面面积为440×75米米，30000米米2。 2.33 经经济指标标全厂的发发电设备备利用小小时按553000小时计计算所得得的经济济指标序号项 目单 位指 标标1年供热量量GJ/aa1905509772年发电量量Kwh/a708662744803发电供热热总耗油油量T/a18244964发电供热热总耗热热量GJ/aa7343363995年供热耗耗油量t/a5467756年供热耗耗油率kg/GGJ28.777年发电耗耗油量t/a12788218年发电耗耗油率kg/kkwh0.1889热电比0.75510电厂热效效率%60.7711发电设备备年利用用小时数数h53000113