國(guó)內(nèi)9F-400MW級(jí)重型燃機(jī)裝機(jī)方案及機(jī)組選型專(zhuān)題報(bào)告

經(jīng)典文檔下載后可編輯復(fù)制經(jīng)典文檔下載后可編輯復(fù)制13-F08281K-J01河北華電石家莊鹿華二期自然氣熱電聯(lián)產(chǎn)工程裝機(jī)方案及機(jī)組選型專(zhuān)題報(bào)告202309月石家莊批準(zhǔn)：閆占良審核：呂少勝校核：米永昌編寫(xiě)：安延杰目 錄\l“_TOC_250014“工程概況 1\l“_TOC_250013“機(jī)組選型概述 1\l“_TOC_250012“機(jī)組選型原則及國(guó)內(nèi)F級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)呈現(xiàn)狀 1\l“_TOC_250011“機(jī)組選型原則 1\l“_TOC_250010“國(guó)內(nèi)F級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組現(xiàn)狀 1\l“_TOC_250009“聯(lián)合循環(huán)熱力系統(tǒng)分類(lèi) 2\l“_TOC_250008“主機(jī)配置型式比選 3\l“_TOC_250007“2套“一拖一”及1套“二拖一”技術(shù)比照 3\l“_TOC_250006“2套“一拖一”及“二拖一”熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比照 7\l“_TOC_250005“2套“一拖一”及“二拖一”主廠房指標(biāo)比照 7\l“_TOC_250004“1套“二拖一”及2套“一拖一”綜合造價(jià)比照 8\l“_TOC_250003““一拖一”與“二拖一”機(jī)組變負(fù)荷特性比照 9\l“_TOC_250002“本工程推舉的主機(jī)配置型式 9\l“_TOC_250001“三種機(jī)型的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比照 9\l“_TOC_250000“5 結(jié)論 102套“一拖一”與一套“二拖一”燃?xì)?2套“一拖一”多軸機(jī)組運(yùn)行更加靈敏，調(diào)峰性能更好，因此現(xiàn)階段暫推舉2套“一拖一”多軸的機(jī)組配置型式。工程概況29F級(jí)燃?xì)?F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)，三壓再熱自然循環(huán)余熱鍋爐和抽凝式汽輪機(jī)。提高電網(wǎng)的的應(yīng)急和調(diào)峰力氣。廠內(nèi)設(shè)換熱首站對(duì)外供民用采暖熱水。性能特性、“二拖一”及“一拖一”主機(jī)配置型式的技術(shù)、熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、主廠房指標(biāo)、綜合造價(jià)比選、變負(fù)荷性能。機(jī)組選型概述F級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組進(jìn)呈現(xiàn)狀機(jī)組選型原則應(yīng)綜合考慮供熱安全牢靠，機(jī)組調(diào)整靈敏，技術(shù)上經(jīng)濟(jì)上先進(jìn)合理。降低供熱供電價(jià)格?；牧?。選擇先進(jìn)、成熟的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，努力提高設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率。具有較佳的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)。滿足國(guó)家政策對(duì)熱電聯(lián)供電廠熱電比和熱效率的要求。F級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組現(xiàn)狀F級(jí)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組中的燃?xì)廨啓C(jī)屬于國(guó)際公認(rèn)的成熟機(jī)型，其穩(wěn)定性已F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用狀況如下表所示：表2-1 國(guó)內(nèi)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組供貨狀況電站集團(tuán)電站集團(tuán)燃?xì)廨啓C(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)國(guó)內(nèi)投運(yùn)工程?hào)|方電氣集團(tuán)MHIGE國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)哈爾濱電氣集團(tuán)上海電氣集團(tuán)(20235月前)國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)1327Siemens國(guó)產(chǎn)國(guó)產(chǎn)16聯(lián)合循環(huán)熱力系統(tǒng)分類(lèi)有用的燃?xì)廨啓C(jī)—汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)合循環(huán))從熱力循環(huán)系統(tǒng)的角度來(lái)分主要有以下五類(lèi)：無(wú)補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)：全部的熱量都從燃?xì)廨啓C(jī)局部參與循環(huán)的聯(lián)合Rp＝Pgt/Rη＝ηcc/ηgt＝1.46～1.77，燃?xì)鈧?cè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能影響較大。補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)：一局部熱量是在工質(zhì)已經(jīng)通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)后參與循環(huán)的聯(lián)合熱力循環(huán)。隨著補(bǔ)燃比的提高，Rp＝Pgt/Pst值下降，Rη下降。補(bǔ)燃作用是提高蒸汽參數(shù)與蒸汽產(chǎn)量，增加汽輪機(jī)的功率或?qū)ν獠抗に嚵鞒坦┙o額外的供熱蒸汽。排氣全燃型聯(lián)合循環(huán)：利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣作為熱風(fēng)助燃的聯(lián)合循環(huán)，工質(zhì)中剩Rp=0.15～0.3，效率增值△η＝ηcc×ηst＝2%～5%。增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)：蒸汽發(fā)生器放在循環(huán)的燃?xì)鈧?cè)燃燒室之后和燃?xì)馔钙街當(dāng)?shù)，功率比Rp＝0.2～0.7。其蒸汽由蒸汽鍋爐產(chǎn)生，不受燃?xì)馔钙脚艤叵拗?，便于承受高參?shù)蒸汽循環(huán)。給水加熱型聯(lián)合循環(huán)：燃?xì)廨啓C(jī)的排氣主要用于加熱蒸汽循環(huán)系統(tǒng)給水的聯(lián)合排煙溫度較低的狀況。可從系統(tǒng)某處引出蒸汽供工藝流程使用。通常，無(wú)補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)是各種聯(lián)合循環(huán)中效率最高的，由于輸入的熱聯(lián)合循環(huán)(PFBCC)少，僅用于低參數(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)。從本工程的實(shí)際應(yīng)用狀況來(lái)看，承受無(wú)補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)是較為適宜的。主機(jī)配置型式比選2套“一拖一”1套“二拖一”技術(shù)比照“一拖一”單軸配置單軸機(jī)型又可分為發(fā)電機(jī)中置型和發(fā)電機(jī)尾置型。以SIENENS公司GUD1S.94.3A和ALSTOM公司KA26-1為代表的燃?xì)廨啓C(jī)+發(fā)電離合器+2所示。圖圖3.1.1-1 發(fā)電機(jī)中置式的單軸配置機(jī)組可安裝在位置較低且造價(jià)較低的板式根底上,障停下來(lái)檢修時(shí)不影響燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)潔循環(huán)發(fā)電；由于加裝了離合器,優(yōu)化了聯(lián)合循環(huán)機(jī)暖管。蒸汽參數(shù)到達(dá)沖轉(zhuǎn)參數(shù)時(shí)，開(kāi)頭沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)并進(jìn)展暖機(jī)。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一樣時(shí)，離合器自動(dòng)嚙合，汽輪機(jī)就開(kāi)頭滑參數(shù)帶負(fù)荷。這種連接方式的缺點(diǎn)是：發(fā)電機(jī)置于燃?xì)廨啓C(jī)與汽輪機(jī)間，當(dāng)發(fā)電機(jī)檢修需要抽轉(zhuǎn)子時(shí)必需橫向平移發(fā)電機(jī)。M701F4為代表的燃?xì)廨啓C(jī)+向下排汽的汽輪機(jī)+1所示。圖3.1.1-2 發(fā)電機(jī)尾置式的單軸配置和檢修時(shí)抽轉(zhuǎn)子比較便利。但同時(shí)也存在局部缺點(diǎn)：由于汽輪機(jī)在中間,汽輪機(jī)向下排安裝完畢后才能投運(yùn),不利于安裝周期較短的燃?xì)廨啓C(jī)及早投產(chǎn)發(fā)電；運(yùn)行中蒸汽系統(tǒng)消滅故障時(shí),燃?xì)廨啓C(jī)仍拖著汽輪機(jī)空轉(zhuǎn),一方面汽輪機(jī)不能停機(jī)檢修另一方面汽輪機(jī)葉片鼓風(fēng)發(fā)熱,還必需設(shè)置小的關(guān)心鍋爐,產(chǎn)生關(guān)心蒸汽通入汽缸進(jìn)展冷卻；汽輪機(jī)正運(yùn)行治理等方面有很多特點(diǎn)：設(shè)備少、系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，設(shè)備初投資較少。啟動(dòng)方式靈敏多樣：通過(guò)變頻供給變頻溝通電給發(fā)電機(jī)，以變頻電動(dòng)機(jī)方式啟〔如聯(lián)合循環(huán)機(jī)組安裝在現(xiàn)有的汽輪機(jī)電廠或?qū)ζ溥M(jìn)展聯(lián)合循環(huán)技術(shù)更改造時(shí)〕也可直接利用汽輪機(jī)來(lái)啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)可共用一套滑油系統(tǒng)，機(jī)組運(yùn)行與把握系統(tǒng)等將得以簡(jiǎn)化。單軸布置的缺點(diǎn)在于：動(dòng)力島縱向局部占地較大，主廠房跨度大；軸系長(zhǎng)，檢修場(chǎng)地大；汽輪機(jī)和燃機(jī)不帶離合器的機(jī)組,當(dāng)汽輪機(jī)故障時(shí)，燃機(jī)和余熱鍋爐不能獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)法通過(guò)減溫減壓來(lái)保證供熱；,,除非承受與燃機(jī)一樣的把握系統(tǒng)(西門(mén)子除外)；把握系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)潔；這里需要指出的是，同樣是單軸“一拖一”布置，發(fā)電機(jī)尾置相對(duì)于發(fā)電機(jī)中置方案而使聯(lián)合循環(huán)機(jī)組適應(yīng)調(diào)峰運(yùn)行的性能大幅度降低。因此，本專(zhuān)題“一拖一”方案不推舉“一拖一”單軸配置方案?！耙煌弦弧倍噍S配置多軸機(jī)型由一臺(tái)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，配一臺(tái)或多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電機(jī)組，可用“x+y+1”表示，“x”表示燃?xì)廨啓C(jī)的臺(tái)數(shù)，“y”表示余熱鍋爐的臺(tái)數(shù)，一般地，x=y。多軸方案中的1+1+1發(fā)2套“一拖一”1套“二拖一”多軸布置，其各自的技術(shù)優(yōu)劣如下：“一拖一”多軸方案的優(yōu)點(diǎn)在于：?jiǎn)卧獧C(jī)組，系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，運(yùn)行把握便利；每臺(tái)汽輪機(jī)分別供熱，抽汽供熱牢靠性較高；燃機(jī)、余熱鍋爐可以獨(dú)立運(yùn)行通過(guò)減溫減壓來(lái)保證供熱；汽輪機(jī)及其發(fā)電機(jī)可國(guó)產(chǎn)化；燃?xì)鈾C(jī)組和蒸汽機(jī)組可以分別承受不同的把握系統(tǒng)；把握系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)潔?！耙煌弦弧倍噍S方案的缺點(diǎn)在于：需要配置2臺(tái)發(fā)電機(jī)及其配電系統(tǒng)，電氣和把握系統(tǒng)簡(jiǎn)潔；占地面積較大；”多軸配置“二拖一”方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于：供熱出力與“一拖一”方案相當(dāng)；燃?xì)鈾C(jī)組和蒸汽機(jī)組可以分別承受不同的把握系統(tǒng)；把握系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)潔?！岸弦弧狈桨傅娜秉c(diǎn)在于：汽輪機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性略差；余熱鍋爐需并汽運(yùn)行；帶負(fù)荷時(shí)燃機(jī)之間需協(xié)調(diào)運(yùn)行；運(yùn)行操作相對(duì)簡(jiǎn)潔。供熱牢靠性機(jī)組的供熱牢靠性論述如下：390t/h〔具體視機(jī)型而定“一拖一”多軸還是“二拖一”“燃機(jī)+余熱鍋爐”運(yùn)行方式，燃?xì)廨啓C(jī)排煙進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽減溫減壓后直接對(duì)外供熱，多余工質(zhì)可通過(guò)旁路回收至凝汽器，因而能夠保證采暖用熱100%的需求。假設(shè)一臺(tái)“燃機(jī)+余熱鍋爐”供熱，尚可滿足平均采暖熱負(fù)荷的60％以上，滿足規(guī)程規(guī)定的最低要求。而對(duì)于“一拖一”“燃機(jī)+余熱鍋爐”245～280t/h50％，因此不能滿足供熱牢靠性的要求。綜上所述，“一拖一”多軸和“二拖一”機(jī)組的供熱牢靠性可以得到保證，而“一拖一”單軸機(jī)組在采暖季時(shí)假設(shè)一臺(tái)機(jī)組故障則無(wú)法保證供熱牢靠性。采暖季:390t/h采暖季:390t/h采暖熱負(fù)荷2套一拖一多軸機(jī)組2套一拖一單軸機(jī)組1套二拖一機(jī)組采暖采暖采暖1臺(tái)燃機(jī)可滿足60%以上不滿足可滿足60%以上1臺(tái)余熱鍋爐可滿足60%以上不滿足可滿足60%以上1臺(tái)汽輪機(jī)可滿足60%以上不滿足可滿足60%以上注：1.60％以上采暖熱負(fù)荷即認(rèn)為能滿足采暖供熱牢靠性的要求。小結(jié)2套“一拖一”1套“二拖一”的主機(jī)配置型式，均能滿足供熱2套單軸“一拖一”“燃機(jī)+余熱鍋爐”運(yùn)行方式，不能滿足供熱牢靠性要求；對(duì)于2套單軸“一拖一”發(fā)電機(jī)中置2套“一拖一”1套“二拖一”多軸。2套“一拖一”及“二拖一”熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比照1套“二拖一”機(jī)組相比2套“一拖一”機(jī)組在年發(fā)電量、機(jī)組熱效率、平均發(fā)電氣耗率等指標(biāo)上根本上無(wú)差異。2套“一拖一”及“二拖一”主廠房指標(biāo)比照本節(jié)對(duì)兩套“一拖一”多軸主廠房布置方案和1套“二拖一”多軸布置方案進(jìn)展比照。3.3-1“二拖一”主廠房布置圖3.3-2 2套“一拖一”多軸配置主廠房布置方案工程單位1套“二拖一”2套“一拖一”多軸心線距離〕表方案工程單位1套“二拖一”2套“一拖一”多軸心線距離〕燃機(jī)房長(zhǎng)度 m 42.542.5燃機(jī)房寬度 m 702×42燃機(jī)房面積〔兩臺(tái)〕 m2 29753570燃機(jī)檢修場(chǎng)地 兩燃機(jī)設(shè)一個(gè)兩機(jī)組各設(shè)一個(gè)汽機(jī)房跨度 m 3338.5汽機(jī)房長(zhǎng)度 m 5857汽機(jī)房面積〔全廠〕 m2 19142194.5汽機(jī)房零米檢修場(chǎng)燃機(jī)房+汽機(jī)房面積--設(shè)一個(gè)4889兩機(jī)組各設(shè)一個(gè)5764.5燃機(jī)房下弦m24.91524.915汽機(jī)房下弦m27.624.1燃機(jī)房+汽機(jī)房體積 m3 126949141834煙囪中心至A排柱距離 m 90.7390.73主廠房區(qū)域長(zhǎng)度 129.5143.4〔主廠房區(qū)域長(zhǎng)度乘以A列至煙囪中 m2 1175013011從上表中可以看出，1套“二拖一”和2套“一拖一”多軸的方案相比，“二拖一”的方案主廠房建筑面積比2套“一拖一”多軸小將近15％，主廠房總體積小14885廠房區(qū)域占地面積也比“一拖一”1261m2。1套“二拖一”2套“一拖一”綜合造價(jià)比照燃機(jī)島設(shè)備投資比照燃?xì)廨啓C(jī)本體燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)00基準(zhǔn)基準(zhǔn)余熱鍋爐島設(shè)備投資比照土建費(fèi)用比照合計(jì)余熱鍋爐0基準(zhǔn)主廠房+400+6040萬(wàn)基準(zhǔn)基準(zhǔn)燃機(jī)島設(shè)備投資比照燃?xì)廨啓C(jī)本體燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)00基準(zhǔn)基準(zhǔn)余熱鍋爐島設(shè)備投資比照土建費(fèi)用比照合計(jì)余熱鍋爐0基準(zhǔn)主廠房+400+6040萬(wàn)基準(zhǔn)基準(zhǔn)工程設(shè)備明細(xì)兩套“一拖一”多軸一套“二拖一”汽機(jī)島設(shè)備投資比照汽輪機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)輔機(jī)+6300萬(wàn)-860萬(wàn)+200萬(wàn)基準(zhǔn)基準(zhǔn)2套“一拖一”多軸機(jī)組在綜合造價(jià)上大約可以6040萬(wàn)初投資。“一拖一”與“二拖一”機(jī)組變負(fù)荷特性比照“二拖一”多軸與“一拖一”多軸機(jī)組的變負(fù)荷特性比照方下：總負(fù)荷時(shí)，“二拖一”機(jī)組比“一拖一”0.5～0.6%。負(fù)荷。1“二拖一”150%總100%“一拖一”0.3～0.5%。在承受低于50一拖一機(jī)組可選擇其中1下運(yùn)行，整套“二拖一”機(jī)組的運(yùn)行效率較低。本工程推舉的主機(jī)配置型式通過(guò)上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，一套“二拖一”相比兩套“一拖一”多軸機(jī)組，在設(shè)備投資、機(jī)組熱效率、主廠房占地及造價(jià)等方面均略占優(yōu)勢(shì)，但兩套“一拖一”多軸機(jī)組在變負(fù)荷特性上較有優(yōu)勢(shì)，因此運(yùn)行更加靈敏，調(diào)峰性能更好，故本階段暫按兩套“一拖一”多軸1F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)、臺(tái)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)、1臺(tái)余熱鍋爐、11臺(tái)蒸汽輪發(fā)電機(jī)，共兩套。三種機(jī)型的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比照SGT5-4000F三家機(jī)型進(jìn)展熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算。三種機(jī)型的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比照見(jiàn)下表。表4-1 三種機(jī)型的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比照表〔兩套機(jī)組〕MW.h/a367202331520233336000GJ/a5120901.104670359.944656960.07m3/a8.037.237.38m3/kW.h0.1690.1770.172%69.4767.4668.75%38.7441.1638.78項(xiàng)目單位M701F4GE9351FASGT5-4000F全年發(fā)電量年總供熱量年總自然氣耗量〔20℃〕平均發(fā)電自然氣耗率項(xiàng)目單位M701F4GE9351FASGT5-4000F全年發(fā)電量年總供熱量年總自然氣耗量〔20℃〕平均發(fā)電自然氣耗率聯(lián)合循環(huán)熱效率全廠熱電比〔總項(xiàng)〕機(jī)組利用小時(shí)數(shù)依據(jù)4500h考慮，采暖期供采暖蒸汽運(yùn)行，非采暖期純凝運(yùn)行；供熱氣耗＝1GJ/自然氣低位熱值/鍋爐效率/管道效率；4.自然氣LHV=34500kJ/Nm3(注：m3101.32kPa，20℃條件下)；5.本階段主機(jī)未招標(biāo)，數(shù)據(jù)最終以訂貨廠商數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱效率和熱電比的規(guī)定〔5530％SGT5-4000F機(jī)型開(kāi)展工作。結(jié)論“一拖一”多SGT5-4000F機(jī)型，理由如下：本專(zhuān)題對(duì)2套“一拖一”和1套“