燃氣—蒸汽聯合循環(huán)機組中的F級燃機系統介紹與總結

胡芳芳

摘要：本文針對燃氣-蒸汽聯合循環(huán)機組中的F級機組的系統進行簡要描述，并對聯合循環(huán)的熱力系統及設備進行歸納總結。

關鍵詞：聯合循環(huán);F級系統設備;前景

燃氣輪機是一種依靠由燃料與空氣混合燃燒而形成的高溫高壓燃氣推到葉輪旋轉的機械裝置，蒸汽輪機是依靠由各種熱源產生的高溫高壓蒸汽推動葉輪旋轉的機械裝置嗎，兩種循環(huán)在熱力學上的結合，就組成了燃氣-蒸汽聯合循環(huán)，完成這種熱力循環(huán)的動力裝置稱為聯合循環(huán)發(fā)電裝置，以此裝置為主配備各種輔助系統，就組成了燃氣-蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電廠。

1 燃氣輪機排氣溫度較高，可以作為蒸汽系統的能源或補充能源，兩者結合可以達到高效率

兩者循環(huán)實現了能量的梯級利用，效率可達60%以上。

2 F級燃氣-蒸汽聯合循環(huán)

2.1聯合循環(huán)系統及設備：

本文著重介紹聯合循環(huán)機組中的F級機組，目前發(fā)電用的F級燃機主要有哈爾濱電氣/GE公司的PG9351FA、上海電氣/SIMENS公司的V94.3A、東方電氣/三菱公司的M701F這三種機型。

主要技術參數：

項目

GE機組

西門子機組

三菱機組

燃機型號

PG9351FA

V94.3A

M701F

機組出力（MW）

325.126

325.126

325.126

機組總效率（%）

70.13

71.02

70.16

機組總熱耗（kJ/kWh）

5133

5069

5131

燃機參數

壓比

16.5

17.0

18

壓氣機級數

18級

15級

17級

透平級數

3級

4級

4級

排汽量（t/h）

2386.7

2468.4

2581.6

排汽溫度（℃）

607

583.5

602

基本功率（MW）

255.6

265

270

ISO環(huán)境條件：溫度15℃，壓力1.013bar，相對濕度60%。

2.2聯合循環(huán)系統設備

燃氣-蒸汽聯合循環(huán)有三種基本型式：余熱鍋爐型、補燃余熱鍋爐型和增壓鍋爐型，下面就F級常規(guī)余熱鍋爐型聯合循環(huán)發(fā)電機組中：一臺余熱鍋爐和一臺汽輪機組成（簡稱“一拖一”方案）進行闡述

項目

GE機組

西門子機組

三菱機組

燃機型號

PG9351FA

V94.3A

M701F

天然氣系統

全廠設調壓站，具有緊急隔斷，過濾、計量及調壓等功能，天然氣調壓后分別經前置模塊至燃機。

全廠設調壓站，具有緊急隔斷，過濾、計量、加熱及調壓功能。天然氣調壓后分別經前置模塊至燃機。

全廠設增壓站，具有緊急隔斷，過濾、計量及增壓功能。天然氣增壓后分別經前置模塊至燃機。

蒸汽及旁路系統

單元制三壓蒸汽系統，均配備100%容量高中壓串聯旁路和100%容量低壓旁路系統。

單元制三壓蒸汽系統，均配備100%容量高中壓串聯旁路和100%容量低壓旁路系統。

單元制三壓蒸汽系統，均配備100%容量高中壓串聯旁路和100%容量低壓旁路系統。

凝結水系統

2×100%容量凝結水泵

2×100%容量凝結水泵

2×100%容量凝結水泵

閉式循環(huán)冷卻水系統

2×100%容量閉式冷卻水泵和二臺100%容量板式閉式水換熱器，一臺膨脹水箱

2×100%容量閉式冷卻水泵和二臺100%容量板式閉式水換熱器，一臺膨脹水箱

2×100%容量閉式冷卻水泵和二臺100%容量板式閉式水換熱器，一臺膨脹水箱

開式循環(huán)冷卻水系統

設1×100%容量電動濾水器和2×100%容量的開式循環(huán)冷卻水泵

設1×100%容量電動濾水器和2×100%容量的開式循環(huán)冷卻水泵

設1×100%容量電動濾水器和2×100%容量的開式循環(huán)冷卻水泵

抽真空系統

2×100%容量水環(huán)真空泵組

2×100%容量水環(huán)真空泵組

2×100%容量水環(huán)真空泵組

啟動鍋爐系統

設2×50t/h燃氣鍋爐用于供熱備用，啟動蒸汽從供熱母管提供。

設2×50t/h燃氣鍋爐用于供熱備用，啟動蒸汽從供熱母管提供。

設2×50t/h燃氣鍋爐用于供熱備用，啟動蒸汽從供熱母管提供。

2.3 F級燃機聯合循環(huán)蒸汽輪機汽水系統主要流程

水在余熱鍋爐中利用燃氣輪機的余熱受熱后，產生蒸汽，用蒸汽來推到蒸汽輪機，將熱能轉換成機械能，再拖動到發(fā)電機。主要包括蒸汽輪機高、中、低三壓及旁路蒸汽和給水系統。，

3.前景

與常規(guī)的汽輪機循環(huán)相比：聯合循環(huán)有著高效率、低污染、低水耗等優(yōu)點，且系統啟?？?、系統簡單、投資費用低等特點，如何提高聯合循環(huán)效率也是我們當前努力的方向。

由卡諾循環(huán)可得出：熱力循環(huán)主要發(fā)展方向仍是提高工質的平均吸熱溫度。即提高工質初溫，降低排汽溫度。

汽輪機：

☆開發(fā)新材料：主蒸汽參數提高到35Mpa，700℃

☆改進熱力系統及設備：如采用兩次再熱

燃氣輪機：

☆提高燃氣初溫

兩種單循環(huán)即使采取上述措施效率仍很難提高到50%，且汽輪發(fā)電機組供電效率進一步提高的空間余地已經不大，而從理論上講，燃氣初溫再提高100～200℃是可能的，這可以使燃氣輪機發(fā)電機組供電效率提高幾個百分點，但也很難提高到50%以上。

而聯合循環(huán)按照能力梯級利用的原則將燃氣輪機和蒸汽輪機結合起來，可以將高品位和低品位的熱量同時利用起來，由于聯合循環(huán)同時利用了燃氣輪機循環(huán)平均吸熱溫度高核汽輪機循環(huán)平均放熱溫度低的優(yōu)點，又克服了兩者的缺點，所以可以達到較高的循環(huán)效率。

參考文獻：

[1]姚秀平? 燃氣輪機與聯合循環(huán)? 中國電力出版社

[2]中國華電集團公司? 大型燃氣-蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電技術叢書 設備及系統分冊 中國電力出版社