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    關(guān)于燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)機(jī)組性能保證值計(jì)算分析

    2015-04-29 00:00:00張磊
    基層建設(shè) 2015年29期

    張磊

    中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司 廣東廣州 510735

    摘要:國(guó)際上燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目,機(jī)組的性能保證值主要為全廠的供電凈出力和供電凈熱耗,能夠在投標(biāo)時(shí)準(zhǔn)確的計(jì)算出機(jī)組性能保證值對(duì)于EPC總包工程項(xiàng)執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn),能夠更好的有效的得到控制。

    關(guān)鍵詞:燃?xì)?;電?fù)荷;聯(lián)合循環(huán);廠用電;機(jī)組性能;保證值

    1.項(xiàng)目概況

    孟加拉G4 改造項(xiàng)目,是保留了現(xiàn)有蘇制210MW汽輪發(fā)電機(jī)等系統(tǒng),拆除現(xiàn)有670t/h燃?xì)忮仩t,新增燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐以及其他輔助設(shè)備,改造為凈出力為360-440MW的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。該項(xiàng)目投標(biāo)時(shí)選用GE 9F.04A(9F.03改進(jìn)型)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組,國(guó)產(chǎn)單壓再熱補(bǔ)燃型余熱鍋爐,循環(huán)水冷卻采用現(xiàn)有機(jī)力通風(fēng)冷卻塔。性能保證工況的部分設(shè)計(jì)條件如下表,如未特別說(shuō)明,則下文中的性能參數(shù)都是基于以上設(shè)計(jì)條件的工況。

    2.性能分析方法及目的

    根據(jù)各主機(jī)廠家提供的性能參數(shù)以及設(shè)計(jì)院提供的廠用電清單,按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采用正平衡方法,計(jì)算G4項(xiàng)目單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)的凈出力和凈熱耗,為評(píng)估投標(biāo)方案的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力提供依據(jù),分析項(xiàng)目潛在的性能分析,并據(jù)此計(jì)算項(xiàng)目性能風(fēng)險(xiǎn)金。

    參照標(biāo)準(zhǔn):①ASME PTC46-1996 Performance Test Code on Overall Plant Performance;②ASME PTC22-2005Gas Turbine Performance Test Codes;③ASME PTC 6-2004 Steam Turbines Performance Test Codes;④ASME PTC4.4-2008 Gas Turbine Heat Recovery Steam Generators Performance Test Codes;⑤ISO 2314-2009 Gas Turbines Acceptance Tests;⑥D(zhuǎn)LT 5153-2002 火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定。

    3.方案選型與出力評(píng)估

    由于該項(xiàng)目選用GE燃機(jī),其合適的產(chǎn)品為9F.04A和9F.05。9F.04A需要通過(guò)補(bǔ)燃才能到達(dá)業(yè)主要求的出力,并且9F.04A的性價(jià)比最高,經(jīng)與GE、余熱鍋爐廠和汽機(jī)改造技術(shù)支持方就余熱鍋爐補(bǔ)燃量和汽輪機(jī)出力進(jìn)行了數(shù)次計(jì)算、調(diào)整。

    GE提供了補(bǔ)燃量為135511kW的熱平衡圖,改造后汽機(jī)出力為184.985MW,通過(guò)與設(shè)計(jì)院和鍋爐廠電話會(huì)議討論后,并結(jié)合汽機(jī)改造技術(shù)支持方意見(jiàn),GE將蒸汽流量略微減少以符合汽機(jī)通流條件,同時(shí)補(bǔ)燃量調(diào)整為129224kW,出力為180.709MW。

    汽機(jī)改造技術(shù)支持方對(duì)鍋爐廠根據(jù)GE熱平衡圖設(shè)計(jì)的蒸汽參數(shù)評(píng)估汽機(jī)的出力為174.823MW,比GE的方案低5.886MW。汽機(jī)改造支持方根據(jù)以往同類型機(jī)組改造經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為汽輪機(jī)的實(shí)際效率要低于GE方案。最終本項(xiàng)目確定評(píng)估汽機(jī)的出力為174.823MW。

    4.性能保證值計(jì)算

    凈熱耗采用正平衡法計(jì)算,凈熱耗=輸入熱量/凈出力×3600 kJ/kWh;GTG出力數(shù)據(jù)由GE提供;STG出力由汽機(jī)改造技術(shù)支持方進(jìn)行評(píng)估;輸入熱量等于燃機(jī)燃料發(fā)熱量(聯(lián)合循環(huán)時(shí)包括補(bǔ)燃燃料發(fā)熱量)。

    輸入總熱量:790673 kW;單循環(huán)毛出力:248120 kW;單循環(huán)廠用電:10033 kW;聯(lián)合循環(huán)毛出力:422943 kW;聯(lián)合循廠用電:19653 kW。單循環(huán)性能保證值:凈出力:238087kW,凈熱耗:10,001kJ/kWh;聯(lián)合循環(huán)性能保證值凈出力:403290kW,凈熱耗:7058kJ/kWh。

    因燃機(jī)性能、余熱鍋爐性能、汽輪發(fā)電機(jī)組性能具有各個(gè)主機(jī)設(shè)備供應(yīng)商所擔(dān)保,熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。所以單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)的廠用電計(jì)算是性能保證值計(jì)算的關(guān)鍵點(diǎn),為了能夠在投標(biāo)分析中準(zhǔn)確的計(jì)算出廠用電負(fù)荷,我司在投標(biāo)時(shí)采用如下原則進(jìn)行核算并取得了多個(gè)工程實(shí)踐的認(rèn)定并已經(jīng)形成了相對(duì)完善的廠用負(fù)荷計(jì)算程序。

    A、對(duì)廠用電負(fù)荷進(jìn)行辨識(shí)和確認(rèn),確定出在性能試驗(yàn)時(shí)的連續(xù)工作負(fù)荷、間斷工作負(fù)荷、間斷工作系數(shù)。

    B、對(duì)廠用電負(fù)荷利用設(shè)計(jì)軟件(一般要求設(shè)計(jì)院進(jìn)行核算)全部歸集到軸功率或運(yùn)行功率。廠用負(fù)荷計(jì)算要細(xì)化到各個(gè)連續(xù)運(yùn)行的輔機(jī)和各個(gè)生產(chǎn)性負(fù)荷等等。

    C、對(duì)于燃機(jī)電負(fù)荷要與燃機(jī)廠家確認(rèn)其毛出力是否是去除勵(lì)磁負(fù)荷和其他燃機(jī)所屬輔機(jī)的電負(fù)荷。

    D、認(rèn)真核算主變損耗、高廠變損耗、電纜損耗。

    通過(guò)在GT Pro軟件上進(jìn)行性能驗(yàn)算,我司的廠用電計(jì)算方法相對(duì)準(zhǔn)確合理,對(duì)于設(shè)備參數(shù)不是很齊全的情況下,通過(guò)軟件的幫助也是有限的,故在性能計(jì)算時(shí)GT Pro軟件主要進(jìn)行核算主要設(shè)備性能和大型輔機(jī)性能,小型輔機(jī)和其他生產(chǎn)性負(fù)荷通過(guò)人工手工計(jì)算和人為篩分來(lái)進(jìn)行判斷。

    間斷工作系數(shù)主要通過(guò)用電負(fù)荷的系統(tǒng)冗余設(shè)置和自然環(huán)境需要來(lái)進(jìn)行綜合分析,一般按24小時(shí)內(nèi)設(shè)備工作小時(shí)數(shù)和啟動(dòng)頻率,啟動(dòng)時(shí)間跨度超過(guò)8~10小時(shí)的只計(jì)算一半的廠用負(fù)荷。

    對(duì)于改造的汽輪機(jī)則通過(guò)對(duì)汽機(jī)本體了解的技術(shù)支持方運(yùn)用其成熟的汽輪機(jī)本體熱力計(jì)算軟件結(jié)合蘇制機(jī)組的通流特性、各缸負(fù)荷分配、級(jí)效率等參數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算得出。本工程的顯著特點(diǎn)是在聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的設(shè)計(jì)理念上增加了一級(jí)回?zé)岢槠诒WC低壓缸最大通流的前提下,增加高中壓缸的通流,進(jìn)而提高機(jī)組的出力。在效率方面有所犧牲,但保證了機(jī)組容量得到了最大的利用,有效的緩解當(dāng)?shù)赜秒娋o張的局面,最大限度的減少了業(yè)主的初次投資。

    5.類似項(xiàng)目性能比較

    以下數(shù)據(jù)均為100%負(fù)荷燃?xì)夤r參數(shù)。

    5.1單循環(huán)性能比較

    *K1B項(xiàng)目:K1B項(xiàng)目投標(biāo)方選用GE 9F.03燃機(jī)投標(biāo)方案。G4項(xiàng)目與G3項(xiàng)目屬于同一發(fā)電廠的兩臺(tái)相同的汽機(jī)聯(lián)合循環(huán)改造項(xiàng)目,不同在于選擇的燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)方案不同。

    G4項(xiàng)目由于燃機(jī)較大,單循環(huán)出力僅次于G3項(xiàng)目,熱耗略高于K1B項(xiàng)目方案。廠用電方面G4項(xiàng)目與S項(xiàng)目幾乎相同,由于包含天然氣增壓機(jī)的緣故廠用電大幅高于K1A\K1B項(xiàng)目,其中K1A項(xiàng)目投標(biāo)商方案采用燃機(jī)冷卻水采用直接空冷器其廠用電更低。G4項(xiàng)目采用GE 9F.04A(9F.03改進(jìn)型)燃機(jī),燃機(jī)性能高于K1B項(xiàng)目投標(biāo)方案的9F.03燃機(jī),但由于廠用電包含天然氣增壓機(jī)負(fù)荷,所以凈熱耗略高于K1B方案。

    5.2聯(lián)合循環(huán)性能比較

    *S項(xiàng)目廠用電包括天然氣增壓機(jī)負(fù)荷。

    凈出力方面:由于采用帶補(bǔ)燃余熱鍋爐,與單循環(huán)相比G4項(xiàng)目與G3項(xiàng)目差距縮小,與K1B項(xiàng)目投標(biāo)方案差距拉大。凈熱耗方面:由于采用帶補(bǔ)燃余熱鍋爐,使得G4項(xiàng)目熱耗大幅高于G3項(xiàng)目和K1B項(xiàng)目投標(biāo)方案。廠用電方面:G4項(xiàng)目廠用電略高于S項(xiàng)目,由于G4項(xiàng)目機(jī)組容量大于S項(xiàng)目,天然氣消耗量大,其增壓機(jī)功率比S項(xiàng)目大1.75kW。若不考慮天然氣增壓機(jī),G4項(xiàng)目廠用電小于S項(xiàng)目。說(shuō)明G4項(xiàng)目設(shè)計(jì)處于合理水平,并優(yōu)于S項(xiàng)目。

    6.結(jié)論及建議

    廠用電負(fù)荷的合理準(zhǔn)確的計(jì)算有助于項(xiàng)目投標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)控制,對(duì)于海外EPC項(xiàng)目的盈利有決定性的影響,本文結(jié)合了以往工程的投標(biāo)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐,對(duì)于廠用電負(fù)荷的計(jì)算提出了指導(dǎo)性的意見(jiàn),對(duì)于中國(guó)電力承包商走出去是有一定的幫助。

    在燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)機(jī)組運(yùn)行實(shí)踐中,不僅在節(jié)能降耗、減排方面針對(duì)性地做了一些工作,而面對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較先進(jìn)的發(fā)電設(shè)備,仍然需要注重發(fā)掘潛力,降低機(jī)組能耗,不斷完善節(jié)能管理工作,在確保機(jī)組安全運(yùn)行不受影響的前提下進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)并取得了良好的效果。

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