F級燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組設(shè)計特點

薛鳴 郝青松

摘 要：無錫西區(qū)燃氣熱電有限公司新建一套F級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，同時為保證穩(wěn)定對外供熱，配置2套55t/h應(yīng)急備用燃氣鍋爐。本文詳細介紹了該公司機組參數(shù)、主廠房布置和熱力系統(tǒng)配置，描述了廠內(nèi)天然氣輸送系統(tǒng)。此種機組的配置和布置具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為單套F級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)設(shè)計提供了更多的參考。

關(guān)鍵詞：F級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)；廠房布置；系統(tǒng)配置

中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0065-02

為滿足改善無錫市電源結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)調(diào)峰需要，替代黃巷燃煤電廠熱負荷、保護環(huán)境、實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多樣化的要求，無錫西區(qū)燃氣熱電有限公司（以下簡稱西區(qū)熱電）新建一套F級燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，并配置2套55t/h應(yīng)急備用燃氣鍋爐。本文對西區(qū)熱電的機組參數(shù)、廠房布置和系統(tǒng)配置進行介紹。

1 聯(lián)合循環(huán)機組參數(shù)

全廠共一套F級聯(lián)合循環(huán)機組，采用雙軸、一拖一、單元制、三壓、再熱、抽凝的配置方式[1]。

1.1 主機簡介

燃機為上海電氣集團股份有限公司設(shè)計制造（西門子公司提供技術(shù)支持）的SGT5-4000F（4+）型燃機，采用干式低NOx燃燒器。汽機為上海電氣集團股份有限公司的超高壓、雙缸（高中壓合缸）、三壓、再熱、下排汽、單軸抽汽凝汽式汽輪機。燃機發(fā)電機采用上海汽輪發(fā)電機有限公司產(chǎn)品，水氫氫冷卻系統(tǒng)，額定功率300MW。汽機發(fā)電機采用上海汽輪發(fā)電機有限公司產(chǎn)品，封閉循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)，額定功率135MW。余熱鍋爐為無錫華光鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的三壓、再熱、無補燃、立式、自然循環(huán)余熱鍋爐。

1.2 聯(lián)合循環(huán)機組參數(shù)

該聯(lián)合循環(huán)機組各種工況下的主要參數(shù)如表1所示。

2 主廠房布置

該聯(lián)合循環(huán)機組為多軸布置方式，汽輪發(fā)電機組布置在汽機房，燃氣輪機單獨設(shè)置燃機房，緊貼汽機房一側(cè)布置，汽機、燃機中心線平行。綜合樓布置在汽機房后。燃機軸向排氣，余熱鍋爐中心線與燃機中心線重合，露天布置于燃機排氣擴散段之后。高壓給水泵、中壓給水泵及凝結(jié)水再循環(huán)泵在爐側(cè)室內(nèi)布置，除氧器及高、中壓汽包布置在爐頂；汽輪機排汽為下排汽方式，汽機房運轉(zhuǎn)層采用大平臺結(jié)構(gòu)；主廠房采用混凝土結(jié)構(gòu)，鍋爐構(gòu)架為鋼結(jié)構(gòu)。 燃氣輪發(fā)電機組采用軸向上部進氣、軸向排氣，低位布置。蒸汽輪機組采用高位布置，凝汽器采用下排汽。余熱鍋爐本體采用露天布置，輔助設(shè)備采用封閉結(jié)構(gòu)。

3 主要熱力系統(tǒng)配置

（1）高低壓蒸汽與再熱蒸汽三壓系統(tǒng)和旁路系統(tǒng)。高壓過熱蒸汽由余熱鍋爐的高壓過熱器聯(lián)箱出口引出，接至蒸汽輪機高壓缸入口的主汽門前。低溫再熱蒸汽系統(tǒng)為：蒸汽輪機的高壓缸排汽經(jīng)過高壓缸排汽逆止門后，經(jīng)低溫再熱蒸汽管道回到余熱鍋爐的再熱器入口，與余熱鍋爐中壓過熱器出來的中壓蒸汽混合，進入再熱器。高溫再熱蒸汽系統(tǒng)為：從余熱鍋爐的再熱器聯(lián)箱出口的高溫再熱蒸汽，接至蒸汽輪機中壓缸的中壓主汽門前。低壓過熱蒸汽從余熱鍋爐的低壓過熱器聯(lián)箱引出，經(jīng)低壓汽門和低壓調(diào)節(jié)汽門，接入中壓缸排汽管道。啟動時，為了協(xié)調(diào)汽輪機溫度匹配，改善聯(lián)合循環(huán)機組啟動條件，加快機組啟動時間，每臺機組設(shè)置一套100%容量的高壓、中壓和低壓三級汽輪機旁路系統(tǒng)。（2）抽汽供熱系統(tǒng)。該機組供熱抽汽為一級：抽汽從中壓缸上抽出。抽汽壓力1.3MPa（a），抽汽溫度310℃（減溫后），額定流量160t/h，最大流量220t/h。另外設(shè)置兩套55t/h備用鍋爐，在汽機故障時可直接投入使用，產(chǎn)出蒸汽接至廠區(qū)供熱蒸汽管道，滿足基本的保安熱負荷。（3）凝結(jié)水系統(tǒng)。該機組熱力系統(tǒng)中無抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)，機組負荷穩(wěn)定，采用2×100%容量的凝結(jié)水泵兩泵一臺運行，一臺備用，當(dāng)一臺泵發(fā)生故障時，另一臺泵自動啟動投入運行。同時考慮到機組夜間供熱負荷降低，兩臺凝結(jié)水泵配一臺變頻裝置（一拖二設(shè)置）。（4）給水系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置兩臺100%容量的高壓給水泵和兩臺100%容量的低壓給水泵，均為一臺運行、一臺備用。高、中壓給水泵均采用變頻調(diào)速（一拖二）。（5）除氧系統(tǒng)。凝結(jié)水流經(jīng)凝結(jié)水加熱器熱后以接近飽和的溫度進入位于爐頂?shù)某跗鳎跗髋c低壓汽包合并布置。為了防止低溫腐蝕，在凝結(jié)水加熱器進、出口之間布置再循環(huán)系統(tǒng)，利用加熱器出口的凝結(jié)水加熱進口處的凝結(jié)水，維持加熱器進口溫度不小于60℃。再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置2臺凝結(jié)水再循環(huán)泵，一臺運行，一臺備用。系統(tǒng)補水直接進入凝汽器，通過凝汽器內(nèi)設(shè)鼓泡除氧裝置，可代替大氣式除氧器。（6）輔助蒸汽系統(tǒng)。該機組啟動時所需輔助蒸汽從廠區(qū)供熱母管引入。（7）開、閉式冷卻水系統(tǒng)。開式冷卻水系統(tǒng)由2×100%容量的電動濾水器、2×100%容量的開式冷卻水升壓泵、2×100%容量的閉式循環(huán)冷卻水熱交換器以及連接管道閥門等組成。閉式冷卻水系統(tǒng)由2×100%容量的閉式水泵和2×100%容量的閉式冷卻器以及連接管道閥門等組成。（8）抽真空系統(tǒng)。凝汽器汽側(cè)抽真空系統(tǒng)設(shè)置2×100%容量的水環(huán)式真空泵。正常運行時，一套真空泵運行，另外一套作為備用。兩臺機組的抽真空系統(tǒng)通過母管連接，可以互相備用。

4 廠內(nèi)天然氣系統(tǒng)及輔助設(shè)備選擇

由于上游天然氣門站天然氣供應(yīng)壓力高于燃機前置模塊要求，該機組需設(shè)置調(diào)壓站。由于燃機與應(yīng)急備用燃氣鍋爐所需天然氣壓力等級不同，設(shè)置兩套系統(tǒng)，但兩部分調(diào)壓站統(tǒng)一考慮，集中布置在調(diào)壓站區(qū)域。燃機部分調(diào)壓系統(tǒng)和應(yīng)急備用燃氣鍋爐部分調(diào)壓系統(tǒng)流程一致，均為入口模塊、計量模塊、初級分離模塊、精過濾模塊、加熱模塊、調(diào)壓模塊、出口模塊、放散模塊等。燃機部分調(diào)壓系統(tǒng)加熱模塊采用雙套管輔汽加熱方案，輔汽取自供熱管道；應(yīng)急備用燃氣鍋爐部分調(diào)壓系統(tǒng)加熱模塊采用電加熱方案。燃機部分調(diào)壓系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)模塊采用自力式串聯(lián)調(diào)壓器和監(jiān)控器，按照2×100%容量設(shè)置，一用一備；應(yīng)急備用燃氣鍋爐部分調(diào)壓系統(tǒng)同樣采用自力式串聯(lián)調(diào)壓器和監(jiān)控器，按照3×50%容量設(shè)置，兩用一備[2]。

5 結(jié)語

西區(qū)熱電機組技術(shù)合理，替代黃巷燃煤電廠同時，能夠滿足電廠附件熱負荷及電力快速發(fā)展的需要，降低能源消耗，減少污染物排放，投產(chǎn)后將具有良好的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻

[1]GB50660-2011.大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范[S].

[2]DL 5174-2003.燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計規(guī)定[S].