燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

郝相俊

(山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 太原 030001)

1 機(jī)組概況

山西國際電力集團(tuán)有限公司太原嘉節(jié)燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)工程是我國首套燃用煤層氣的F級(jí)“二拖一”多軸燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組。整套聯(lián)合循環(huán)機(jī)組包括2套F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、2套余熱鍋爐和1套蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。該機(jī)組在供熱工況下的發(fā)電出力為795 MW，對(duì)外供熱能力為531 MW，年平均工況下的發(fā)電出力為860 MW。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組采用東方電氣股份有限公司生產(chǎn)的M701F4重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，機(jī)組在供熱工況下的發(fā)電出力為324 MW，年平均工況下的發(fā)電出力為298 MW;余熱鍋爐采用東方電氣股份有限公司生產(chǎn)的臥式、自然循環(huán)、三壓、無補(bǔ)燃、全封閉布置余熱鍋爐;蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組采用東方電氣股份有限公司的三壓、再熱、雙缸、向下排汽、抽凝式供熱機(jī)組，機(jī)組在供熱工況下的發(fā)電出力為147 MW，年平均工況下的發(fā)電出力為264 MW。

2 主要系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

該工程主要系統(tǒng)流程如圖1所示。

2.1 燃?xì)庀到y(tǒng)

該工程燃料采用管道煤層氣，煤層氣成分及基本參數(shù)見表1。

為了使來自廠外的管道煤層氣品質(zhì)和煤層氣燃燒所需的空氣品質(zhì)符合燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的要求，來自廠外的管道煤層氣和燃燒空氣在進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)前進(jìn)行預(yù)處理。

來自廠外的管道煤層氣經(jīng)過物理關(guān)斷門后首先進(jìn)入調(diào)壓站。在調(diào)壓站內(nèi)，管道煤層氣依次經(jīng)過離心分離器、粗精一體分離器、計(jì)量裝置、調(diào)壓模塊或增壓模塊進(jìn)行除塵、過濾、計(jì)量、壓力調(diào)節(jié)后，在燃?xì)廨啓C(jī)所要求的壓力和流量下進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的前置模塊。管道煤層氣在前置模塊中經(jīng)過進(jìn)一步處理，達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)所要求的壓力、溫度和流量后進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)。

燃?xì)馊紵璧目諝饨?jīng)過吸氣裝置除去雜質(zhì)后進(jìn)入空氣壓縮機(jī)?？諝庠诳諝鈮嚎s機(jī)內(nèi)壓縮后壓力和溫度都升高，為了保證壓縮空氣的溫度能夠滿足燃?xì)廨啓C(jī)的要求，經(jīng)壓縮后的空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前需經(jīng)過空氣冷卻器進(jìn)行冷卻處理。

燃?xì)夂蛪嚎s空氣在燃燒室前經(jīng)過預(yù)混，通過燃料噴嘴噴入燃燒室后燃燒，燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)膨脹做功，帶動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

做功后的煙氣通過煙道進(jìn)入余熱鍋爐。在這里，鍋爐給水被高溫?zé)煔饧訜岙a(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽接至蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，拖動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電，冷卻后的煙氣經(jīng)處理后排入大氣。

2.2 主要汽水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.2.1 主蒸汽及其旁路系統(tǒng)

該機(jī)組采用3壓主蒸汽系統(tǒng):高壓主蒸汽、中壓主蒸汽和低壓主蒸汽。旁路有高壓旁路、中壓旁路和低壓旁路。

高、中、低壓過熱蒸汽分別由每臺(tái)余熱鍋爐的高、中、低壓過熱器聯(lián)箱出口引出，經(jīng)止回閥和電動(dòng)關(guān)斷閥后，與另一臺(tái)余熱鍋爐的高、中、低壓過熱蒸汽通過聯(lián)通管聯(lián)通或合成母管后，分別接至蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的高、中、低壓主汽門，拖動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

圖1 系統(tǒng)流程圖

表1 煤層氣成分及基本參數(shù)

為了滿足機(jī)組調(diào)峰和啟、停的要求，每臺(tái)余熱鍋爐的高、中、低壓過熱蒸汽系統(tǒng)分別設(shè)置了高、中、低壓旁路系統(tǒng)。余熱鍋爐高壓過熱器出口的蒸汽經(jīng)過高壓旁路系統(tǒng)減壓、減溫后經(jīng)低溫再熱蒸汽管道進(jìn)入余熱鍋爐再熱器;余熱鍋爐中、低壓過熱蒸汽出口的蒸汽可以分別經(jīng)過中、低壓旁路系統(tǒng)減壓、減溫后進(jìn)入排汽裝置。

2.2.2 供熱系統(tǒng)

供熱抽汽系統(tǒng)主要由3部分組成:汽輪機(jī)中壓缸部分排汽接至熱網(wǎng)供熱系統(tǒng);中壓主蒸汽經(jīng)減溫減壓器后接至熱網(wǎng)供熱系統(tǒng);低壓主蒸汽接至熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)。在冬季正常供熱工況下，熱網(wǎng)系統(tǒng)的供熱蒸汽來自汽輪機(jī)中壓缸排汽。在蒸汽輪機(jī)發(fā)生事故或極端天氣等情況下，余熱鍋爐來的蒸汽直接經(jīng)汽輪機(jī)高壓旁路后至低溫再熱蒸汽管道，低溫再熱蒸汽至余熱鍋爐再熱器，自余熱鍋爐來的高溫再熱蒸汽經(jīng)減溫減壓器后進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器供汽系統(tǒng)，對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行加熱。

為了擴(kuò)大供熱面積、降低排煙溫度、減少排煙熱損失，在余熱鍋爐的尾部增大省煤器加熱器的受熱面積。在供熱工況下，利用2臺(tái)省煤器再循環(huán)泵抽取省煤器出口部分給水至熱網(wǎng)系統(tǒng)的水換熱器，對(duì)熱網(wǎng)回水進(jìn)行加熱后，經(jīng)再循環(huán)泵送回省煤器入口。

2.2.3 凝結(jié)水系統(tǒng)

汽輪機(jī)排汽經(jīng)過大排汽管道至空氣冷卻系統(tǒng)，在空氣冷卻系統(tǒng)凝結(jié)成水后回至排汽裝置。排汽裝置中的凝結(jié)水經(jīng)3臺(tái)變頻凝結(jié)水泵升壓后依次經(jīng)過除鐵過濾器、軸封冷卻器后分別接至2臺(tái)余熱鍋爐的低壓省煤器，加熱后進(jìn)入帶除氧器的低壓汽包。軸封冷卻器后接出了2路凝結(jié)水(凝結(jié)水再循環(huán)和凝結(jié)水減溫水):凝結(jié)水再循環(huán)管道經(jīng)調(diào)解閥后接至排汽裝置，用以保證凝結(jié)水泵流量和滿足軸封冷卻器冷卻軸封漏汽的需要;凝結(jié)水減溫水為中壓旁路閥、低壓旁路閥、低壓軸封供汽減溫器、低溫再熱蒸汽至軸封蒸汽減溫器、高溫再熱蒸汽至熱網(wǎng)供汽減溫減壓器、低壓缸噴水等提供減溫水。

冬季供熱時(shí)，熱網(wǎng)疏水在正常工況下經(jīng)過疏水泵加壓后輸送至凝結(jié)水泵后的凝結(jié)水管道，與凝結(jié)水合并后依次經(jīng)過除鐵過濾器、軸封冷卻器和低壓省煤器加熱后進(jìn)入帶除氧器的低壓汽包。在事故工況下，熱網(wǎng)疏水接至余熱鍋爐定期排污水池。

機(jī)組的啟動(dòng)注水和運(yùn)行補(bǔ)水均采用除鹽水，都接至凝結(jié)水系統(tǒng)。機(jī)組啟動(dòng)注水接至凝結(jié)水泵后的管道，經(jīng)過除鐵裝置、軸封冷卻器等向余熱鍋爐注水;機(jī)組運(yùn)行時(shí)的補(bǔ)水接至排汽裝置，通過凝結(jié)水泵向系統(tǒng)補(bǔ)水。

2.2.4 輔助蒸汽系統(tǒng)

輔助蒸汽系統(tǒng)用于滿足機(jī)組啟動(dòng)時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組軸封的密封以及除氧器、廠區(qū)采暖、生水加熱等的用汽需要。

輔助蒸汽系統(tǒng)汽源有2路，一路來自汽輪機(jī)低溫再熱蒸汽系統(tǒng)，另一路來自啟動(dòng)鍋爐房的蒸汽系統(tǒng)。機(jī)組在正常運(yùn)行工況下，低溫再熱蒸汽經(jīng)減壓閥后供至輔助蒸汽聯(lián)箱;機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)鍋爐房的蒸汽供至輔助蒸汽聯(lián)箱，輔助蒸汽聯(lián)箱再分別供至各個(gè)需汽點(diǎn)。輔助蒸汽聯(lián)箱上設(shè)有疏水閥、排污安全閥等，以滿足系統(tǒng)需求。

2.2.5 抽真空系統(tǒng)

抽真空系統(tǒng)的作用:機(jī)組啟動(dòng)初期將排汽裝置內(nèi)部及空冷凝汽器中的空氣抽出，以達(dá)到汽輪機(jī)啟動(dòng)所要求的真空度;機(jī)組正常運(yùn)行過程中，除去空氣區(qū)積聚的非凝結(jié)氣體，維持汽輪機(jī)背壓。

3 結(jié)論

本文介紹了山西國際電力集團(tuán)有限公司太原嘉節(jié)燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)工程的主要汽水系統(tǒng):主蒸汽采用三壓主蒸汽并分別配有100%的旁路系統(tǒng)，以滿足機(jī)組在各種工況下運(yùn)行的需要;以中壓缸排汽、中壓主蒸汽減溫減壓蒸汽及低壓主蒸汽為供熱蒸汽汽源，滿足機(jī)組在不同工況下對(duì)外供熱的需要;凝結(jié)水由3×50%的凝結(jié)水泵送至余熱鍋爐;輔助蒸汽系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)與常規(guī)機(jī)組類似，為機(jī)組啟動(dòng)提供所需要的蒸汽并滿足機(jī)組的真空度要求。

［1］張軍.燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組布置方案研究［J］.華電技術(shù)，2009，31(8):26 －30.

［2］陳曉利，張東曉，吳少華，等.空分整體化程度對(duì)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)性能的影響［J］.華電技術(shù)，2011，33(5):13－15.