燃氣機組生產(chǎn)工藝流程

1、一. 工程概況 1.1 電廠建設規(guī)模電廠建設規(guī)模 本項目為沙特海水淡化總公司（SWCC）投資的沙特扎瓦爾燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電廠加海水淡化水廠項目，廠址位于沙特扎瓦爾市。項目的主設計方為德國設計公司Fichtner，主要設備供應商為西門子。整個項目范圍包括新建2400MW的聯(lián)合循環(huán)電站和配套的1025Tm3/d海水淡化廠，包括5組9F級聯(lián)合循環(huán)機組、1組單循環(huán)機組和相關的輔助設備。燃機燃料以天然氣為主，燃油為輔助燃料。聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)為母管制，10臺余熱鍋爐拖動5臺汽輪機運行。海水淡化水廠取當?shù)睾ＫM行淡化處理，水廠出水品質(zhì)符合沙特當?shù)仫嬘盟畼藴剩蟮牡╇姀S使用外，接入當?shù)厣钣盟到y(tǒng)。1.

2、2 主要工藝系統(tǒng)特征主要工藝系統(tǒng)特征1.2.1燃氣輪發(fā)電機組燃氣輪發(fā)電機組電站采用12臺西門子公司生產(chǎn)的燃氣輪機，型號為SGT6 - 5000 F(5)，該燃氣輪機包括13級基本上軸流壓氣機、天然氣柴油燃燒器系統(tǒng)和一個4級軸渦輪機。燃燒渦輪機在壓縮機入口端直接連接發(fā)電機和驅(qū)動器?？諝鈮嚎s機需要從周圍的空氣通過一個進氣總管和進口，加壓和送到燃燒器。燃料被送入燃燒器和壓縮空氣一起燃燒。由此產(chǎn)生的熱的,壓縮燃燒氣體流從燃燒室進入渦輪。氣體膨脹和驅(qū)動渦輪機。生成的機械能在渦輪驅(qū)動發(fā)電機和壓縮機。發(fā)電機的輸出連接變壓器和母線。燃機尾氣進入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動汽輪機發(fā)電機做功。1.2.2余熱鍋爐余熱鍋爐

3、本項目共有10臺余熱鍋爐。為高壓、輔助燃燒、自然循環(huán)余熱鍋爐。輔助燃燒是放在余熱鍋爐II級過熱器的入口上部。輔助燃燒的下游的平均的廢氣溫度是僅限于約800C。該余熱鍋爐汽水系統(tǒng)由省煤器、蒸發(fā)器、汽包和過熱器組成。給水在省煤器加熱大約到沸點進入汽包。水從汽包被送入蒸發(fā)器,部分蒸發(fā)。產(chǎn)生的水蒸氣混合物的回到汽包,進行汽水分離。分離出來的飽和蒸汽送到加熱器進一步加熱到主蒸汽溫度。最后一級減溫器控制所需高壓蒸汽溫度控制。1.2.3蒸汽輪機蒸汽輪機 本項目有5臺背壓式汽輪機，為西門子公司生產(chǎn)，型號為SST6-4000H I30-M2A。蒸汽從余熱鍋爐流向背壓蒸汽渦輪機。乏氣送至海水淡化廠或事故冷凝器。汽

4、輪機固定壓力模式運行。汽輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。汽輪機只能在相應的燃機/余熱鍋爐運行時才能啟動。在余熱鍋爐啟動階段,蒸汽是通過高壓旁路站流向事故冷凝器。序號序號No.名稱名稱Title重量重量Weight/ton性能性能performance轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速Rate/rpm備注備注1GT202燃油fuel oil功率W205.4MW3600最大功率231.9MW燃氣fuel gas功率W231.9MW2GTG257.7燃油fuel oil功率W260MVA3600功率因素power factor：0.85；頻率Frequency：60Hz；18KVolts.燃氣fuel gas功率W260MVA3ST13

5、0蒸汽steam壓力P76.5bar3600最大功率178.2MW溫度T540功率W178.2MW4STG239.6蒸汽steam功率W213MVA3600功率因素power factor：0.85，頻率Frequency：60Hz；16.5KVolts. 1.2.4主要設備參數(shù)主要設備參數(shù)1.2.5 蒸汽機旁路系統(tǒng)蒸汽機旁路系統(tǒng)本工程蒸汽系統(tǒng)采用母管制，10臺余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽并入母管中，然后分別進入5臺汽輪機中做功，在蒸汽母管高、低壓管道鍋爐介入點之間，還設有隔離門。每臺鍋爐都配備100%旁路，開啟旁路時，減溫減壓后的蒸汽匯入旁路蒸汽母管，每臺汽輪機凝汽器旁路蒸汽入口管道分別設有液壓門，開

6、啟后，蒸汽可進入凝汽器。1.2.6化學系統(tǒng)化學系統(tǒng)化學分系統(tǒng)主要包括：制水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。本廠除鹽水水源采用從海水淡化水廠制成的水。1.2.7 全廠公用系統(tǒng)全廠公用系統(tǒng)循環(huán)水泵房、海水取水泵房、天然氣供應系統(tǒng)、燃油供應系統(tǒng)等。本工程循環(huán)水系統(tǒng)水源為doosan水廠，循環(huán)水泵是處于doosan的范圍內(nèi)，從doosan出水匯總到一根母管后出水分流到block 20 block 60，從各個block回水匯總 到一根母管后重新回到doosan水廠天然氣系統(tǒng)由當?shù)毓?，?jīng)過天然氣調(diào)壓站供給燃機發(fā)電使用。本項目燃油為備用燃料，需要使用時由油泵輸送供燃機發(fā)電使用。 1.2.8機組模型機組模型 1.2.

7、9機組機組3D圖圖 1、燃氣輪機的工作原理燃氣輪機的工作原理 燃氣輪機是以氣體為工質(zhì)、內(nèi)燃連續(xù)旋轉(zhuǎn)、葉輪式旋轉(zhuǎn)機械。主要有壓氣機、燃燒室和燃氣透平三大主要部件組成，還包括進氣過濾系統(tǒng)、盤車裝置等輔助設備。 基本流程： 燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動力機械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動機。 燃氣輪機的基本原理與蒸汽輪機很相似，不同處在于工質(zhì)不是蒸汽而是燃料燃燒后的煙氣。燃氣輪機屬于內(nèi)燃機，所以也叫內(nèi)燃氣輪機。 燃氣輪機是利用氣體作為工質(zhì)在燃燒室里燃燒，將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的內(nèi)能。在噴嘴里，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的動能，燃氣高速噴出，沖擊葉輪轉(zhuǎn)動

8、 壓氣機(即壓縮機)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮。 壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣透平中膨脹作功，推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn) 加熱后的高溫燃氣的作功能力顯著提高，因而燃氣透平在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。 燃氣輪機由靜止起動時，需用啟動設備，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。 3、燃氣輪機工作過程的分類 燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環(huán)；此外，還有回熱循環(huán)和復雜循環(huán)。 燃氣輪機的工質(zhì)來自大氣，最后又排至大氣，是開式循環(huán)；此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。例如：燃氣蒸汽混合循環(huán)電廠。 燃氣輪機與其他

9、熱機相結(jié)合的稱為復合循環(huán)裝置。 燃料進氣缸 壓氣機由轉(zhuǎn)子和氣缸構(gòu)成，13級葉片鑲嵌在輪轂型轉(zhuǎn)子上。氣缸分為上氣缸和下氣缸。 從空氣的流向可以把壓氣機分為進氣缸、壓氣缸和排氣缸，進氣缸和進氣過濾裝置連接（大氣端），排氣缸和燃燒室相連（透平端），為燃氣的燃燒提供充足的空氣量。 空氣過濾裝置采用特殊材質(zhì)制造，對空氣進行凈化，空氣較臟，需要定期對過濾裝置清洗。 壓氣機入口導葉調(diào)整壓氣機的進氣量 在壓氣機進口裝有一個可轉(zhuǎn)導葉，該可轉(zhuǎn)導葉的角度最小34 ,最大-4 。同時為了在點火和低負荷的時候把多余的空氣排出來控制燃燒室的空燃比，防止燃料與空氣的比率失衡,使得燃燒在最佳狀態(tài)下進行，在燃燒室的過渡段裝有一

10、個透平旁路閥。 壓氣機轉(zhuǎn)子 透平轉(zhuǎn)子壓氣機轉(zhuǎn)子及氣缸壓氣機轉(zhuǎn)子及氣缸 葉片組安裝在氣缸內(nèi)部 燃燒室是燃氣輪機能量轉(zhuǎn)化的部件，燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苓M入透平空間膨脹做功，最終熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。燃燒室和透平承擔著1000以上的高溫。機組容量不同，燃燒器的數(shù)量也不同。PG6581B機組容量42MW，10個燃燒室，PG9171E機組容量125MW，14個燃燒室。不同的機組燃燒室的結(jié)構(gòu)也不同?；景ɑ鹧嫱?、聯(lián)焰管過渡段、燃料噴嘴。 低NOX預混燃燒室 該燃燒室的構(gòu)造有以下幾個特點： （1）噴嘴組采用了預混噴嘴和擴散噴嘴相結(jié)合的方式，這是降低NOX的關鍵，采用這種方法燃燒 NOX 的排

11、放量大約是20ppm （2）設立了能用最小的燃燒量穩(wěn)定火焰的值班噴嘴，穩(wěn)定了燃燒，防止了燃料與空氣的比率的失衡 （3）使用了能大幅度減少冷卻空氣的新型冷卻壁 （4）尾筒裝有一個能將空燃比控制在最佳狀態(tài)的旁路閥 2.2 西門子燃機的燃燒器采用多噴嘴預混燃燒器,另外在燃燒器末段裝有一個空氣旁路閥. 干式、低氧化氮筒式燃燒器 專家在檢查燃燒室火焰探測器 透平是將壓氣機和燃燒器產(chǎn)生的高溫高壓燃氣熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的設備。透平由轉(zhuǎn)子和氣缸組成。透平轉(zhuǎn)子一般是3-5級，容量越大的機組轉(zhuǎn)子的級數(shù)越多。氣缸分為上氣缸和下氣缸，氣缸的內(nèi)部圓周上安裝靜止葉片，氣缸上的靜葉片組分別和轉(zhuǎn)子的動葉組構(gòu)成一級。 靜葉持環(huán)

12、啟動和盤車系統(tǒng) 潤滑油系統(tǒng) 控制油系統(tǒng) 燃料系統(tǒng) 注水系統(tǒng) 危險氣體檢測系統(tǒng) 霧化空氣系統(tǒng) 冷卻和密封系統(tǒng) 消防系統(tǒng) 通風照明系統(tǒng) 壓氣機清洗系統(tǒng) 油霧分離及重油處理系統(tǒng) 清洗空氣壓縮機 儀用空氣壓縮機 啟動系統(tǒng)是區(qū)別于火電機組的重要特征之一，為燃氣輪機機組啟動提供動力。一般都采用起動機啟動的方式：電動機啟動、壓縮空氣或者柴油機啟動、發(fā)電機變頻啟動。在燃機點火達到自持轉(zhuǎn)速時，啟動系統(tǒng)自動脫開。此外，起動裝置還可以“冷拖”機組，對機組進行高速盤車。 盤車裝置是機組在啟動前或停機后使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，防止轉(zhuǎn)子的彎曲變形。 換言之，燃氣輪機的啟動必須采用外部動力設備。在啟動之后（燃機自持轉(zhuǎn)速之后），再把外部

13、動力設備脫開。我們把啟動燃氣輪機的外部動力設備稱之為啟動系統(tǒng)。啟動用的外部動力設備一般有兩種：柴油機和電動機。9E燃機的啟動設備為電動機（電機啟動）。啟動系統(tǒng)的第二個作用是作為停機后的冷機盤車設備。冷機盤車的目的是停機后使主機轉(zhuǎn)子均勻地冷卻，不使轉(zhuǎn)子地主軸因受熱（或冷卻）不均勻而產(chǎn)生彎曲，以致再次啟動時產(chǎn)生強烈地振動而使機組受到損害。 潤滑油系統(tǒng)是任何一臺燃氣輪機中必備的一個重要的工作系統(tǒng)。它的作用是：在機組的啟動、正常運行以及停機過程中，向正在運行中的燃氣輪發(fā)電機組的各個軸承、傳動裝置及其附屬設備，供應數(shù)量充足的、溫度和壓力合適的干凈的潤滑油，以確保機組安全可靠地運行，防止發(fā)生軸承燒毀，轉(zhuǎn)子

14、軸頸過熱彎曲，高速齒輪法蘭變形等事故。 控制油系統(tǒng)亦稱遮斷油系統(tǒng)，它是燃氣輪機基本的控制和保護系統(tǒng)，它連接于燃氣輪機控制盤和燃氣輪機部件之間，用來控制供給和切斷機組的燃料。來自機組潤滑油系統(tǒng)的遮斷油起著遮斷的作用（燃機非正常停機和危急停機），同時使液壓信號傳遞給燃料截止閥，實行正常的起動和停機。當遮斷油管路里的油被切斷（泄油）時，液體燃料截止閥或氣體燃料速比截止閥通過彈簧的返回力關閥。 燃氣輪機即可以使用氣體作燃料，也可以使用液體作燃料。不同的機組有不同的要求。 本機組具備使用雙燃料的功能。既可以燃用氣體燃料，也可以燃用液體燃料，但液體燃料即可使用輕柴油，也可以使用重油。在運行工程中可以根據(jù)實

15、際情況的需要進行燃料切換。主要講解氣體燃料：由用戶提供的氣體燃料進入機組氣體燃料系統(tǒng)時，首先經(jīng)過氣體燃料濾清器。其作用是用來濾除氣體燃料中夾帶的大塊的雜質(zhì)。濾清器可以水平安裝，也可垂直安裝，但排污口必須向下。濾清器必須定期排污，并取出濾芯進行清洗。氣體燃料組合閥是氣體燃料系統(tǒng)中最關鍵的一個部件。組合閥系由兩個獨立的閥（速比閥和控制閥）組成。氣體燃料首先經(jīng)過速比閥SRV，然后再經(jīng)過控制閥GCV去燃燒室。 燃氣流量計過濾分離器 為防止氣體燃料小室和輪機間出現(xiàn)過量的氣體燃料泄漏，設置了危險氣體檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)分探頭和檢測儀兩部分。其中探頭共安裝在輪機間和氣體燃料小室內(nèi)。檢測儀安裝在控制室內(nèi)。當輪機間

16、或氣體燃料小室的危險氣體的濃度達到規(guī)定的設定值時，檢測儀的報警繼 電器觸發(fā) MK V控制盤，MK V發(fā)出報警信息，提醒操作人員采取措施。 霧化空氣主要用于燃燒液體燃料時將燃料霧化。在機組燃用液體燃料時，為使燃燒的更完全，需使燃料霧化得更好。為此，通入一股高壓旋轉(zhuǎn)的空氣，進一步打碎液體燃料的微小顆粒，使其充分霧化。 從壓氣機排氣引來的空氣，首先進入霧化空氣前冷器，將霧化空氣壓縮機前的空氣降溫，達到適合霧化空氣壓縮機的入口所要求的溫度。從前冷器出來的空氣進入霧化空氣壓縮機，使空氣得以壓縮。然后由霧化空氣總管至各支管，最終進入燃料噴嘴 燃氣輪機組有許多高溫部件，這些零件在高溫下長期工作，必然會對其壽

17、命有著很大的不利影響。為延長使用壽命，改善工作條件，減少熱應力、熱變形，使燃氣輪機組能長期穩(wěn)定工作，對機組采取冷卻措施是非常必要的。機組的冷卻密封便是對主要的高溫零部件進行空氣冷卻，對軸承采取空氣密封 冷卻：為保證高溫部件溫度連續(xù)的工作，從壓氣機某級抽氣對透平噴嘴和其它高溫部件進行冷卻。 密封：在機組正常運行時，從壓氣機某級級抽氣槽道中抽出的空氣，經(jīng)管道引至機組的1號軸承和2號軸承的油封處，用以封住滑油而不致外漏，空氣可通過排油管道隨排油進入油箱，最后可從排氣管排入大氣。 7.1 燃機透平冷卻空氣系統(tǒng)： 壓氣機5級抽氣冷卻透平第四級靜葉；11級抽氣冷卻#2 級透平靜葉；8 級抽氣冷卻三級透平靜

18、葉；而一級靜葉則由壓氣機出口排汽來冷卻。型燃機的#1 級靜葉的冷卻方式有氣膜冷卻,沖擊噴流冷卻,尖頭噴流冷卻,銷片冷卻四種方式;#1 級動葉則有氣膜冷卻,回流冷卻,尖頭噴流冷卻,銷片冷卻四種方式. 靜葉冷卻Comp.#11 BleedComp.#8 BleedComp.#5 Bleed 透平冷卻空氣由壓氣機出口抽氣過來，經(jīng)過一冷卻器，將熱量傳遞給氣體燃料加熱器后降溫，再經(jīng)透平冷卻空氣濾網(wǎng)到專門設立的轉(zhuǎn)子冷卻母管后到各級動葉內(nèi)部冷卻通道。透平#1，2，3 級動葉內(nèi)部設有冷卻通道，#4 級則未設。燃機的動葉冷卻空氣從壓氣機出口抽出來后還經(jīng)過了一個冷卻器,所以冷卻空氣的溫度較低,通過這么一個冷卻交換

19、的方法,動葉冷卻溫度降到了 200,這使的動葉的材質(zhì)可采用普通的材質(zhì)7.2動靜葉和轉(zhuǎn)子冷卻方法動靜葉和轉(zhuǎn)子冷卻方法轉(zhuǎn)子冷卻空氣冷卻器轉(zhuǎn)子冷卻空氣冷卻器轉(zhuǎn)子冷卻空氣過濾器轉(zhuǎn)子和動葉壓氣機出口動葉和轉(zhuǎn)子冷卻透平第一級靜葉透平第一級動葉F 型的燃機一級動葉內(nèi)部冷卻通道采用的是彎曲型的通道，最新的還有在葉片表面添加涂層的技術，大大加強了葉片的冷卻效果。 另外葉片的材料也不斷的發(fā)展，現(xiàn)在 F 型燃機的透平一級靜葉采用的MGA2400（NI 基合金），一級動葉采用的則是 MGA1400-DS（Ni 基合金）高溫涂層技術 在葉片表面涂上一層高效的遮熱涂料，這種材料傳熱效果差，能使溫度傳到葉片表面下降60 到

20、80 度。透平第一級動葉 透平第一級動靜葉內(nèi)部結(jié)構(gòu) 任務：消防系統(tǒng)是燃氣輪機機組的一個重要保護裝置。一旦機倉室內(nèi)發(fā)生火災，該裝置立即自動滅火。一旦機倉室內(nèi)發(fā)生火災，該裝置立即釋放二氧化碳氣體，同時關閉倉室的通風口。在初放系統(tǒng)釋放后30s內(nèi)使倉室內(nèi)二氧化碳容積濃度達到34%（即為滅火濃度）。為防止暴露在高溫金屬中的可燃性物質(zhì)在火災撲滅后再次復燃，補放系統(tǒng)可保持滅火濃度的時間不少于40min。滅火方式：自動滅火、應急電動滅火、應急手動滅火。滅火裝置包括：滅火裝置箱體、二氧化碳貯液瓶及瓶頭閥、啟動裝置、啟動管道、集流管、安全泄氣閥、液流單向閥、壓力開關、滅火劑管道、噴嘴、火災探測器、報警滅火控制器、

21、聲光報警器、手動控制盒等。 通風：在輪機間罩頂上裝有罩殼通風機，機組啟動點火后，此風機自動投入，將輪機間的熱空氣抽到罩殼外使輪機間形成負壓，這樣外界的新鮮空氣通過輔機間和輪機間的通風窗進入輪機間，加速輪機間內(nèi)空氣對流，從而降低輪機間正常運行時的空間溫度，并使可燃性氣體混合物不易形成。 氣體燃料小室采用強制通風，外部空氣由罩殼門的底部百葉窗吸入，然后由頂部抽風機排出小室，這樣可盡量降低小室內(nèi)可燃氣體的濃度。 對于負荷齒輪箱裝有罩殼的機組，齒輪箱罩殼頂部裝有1臺通風機，將室內(nèi)的熱空氣抽出，達到通風散熱的目的。 照明：輔機間、負荷齒輪箱間及發(fā)電機間均裝有交流220V及直流120V照明燈。正常運行或維修時交流照明燈工作，直流照明燈備用。當機組用交流電源發(fā)生故障時，直流照明燈自動投入。 壓氣機清洗系統(tǒng)的作用：