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聯合循環發電：燃氣輪機及發電機與余熱鍋爐、蒸汽輪機共同組成的循環系統，它將燃氣輪機排出的功后高溫乏煙氣通過余熱鍋爐回收轉換為蒸汽，再將蒸汽注進蒸汽輪機發電。形式有燃氣輪機、蒸汽輪機同軸推動一臺發電機的單軸聯合循環，也有燃氣輪機、蒸汽輪機各自推動各自發電機的多軸聯合循環。勝利油田埕島電廠采用的是美國GE公司的MS9001E燃氣輪機,其熱效率為33.79%，余熱鍋爐為杭州鍋爐廠的立式強制循環余熱鍋爐。 1．燃氣輪機 1.1簡介 燃氣輪機是一種以空氣及燃氣為工質的旋轉式熱力發動機，它的結構與飛機噴氣式發動機一致，也類似蒸汽輪機。主要結構有三部分：1、燃氣輪機（透平或動力渦輪）；2、壓氣機（空氣壓縮機）；3、燃燒室。其工作原理為：葉輪式壓縮機從外部吸收空氣，壓縮后送進燃燒室，同時燃料（氣體或液體燃料）也噴進燃燒室與高溫壓縮空氣混合，在定壓下進行燃燒。天生的高溫高壓煙氣進進燃氣輪機膨脹作工，推動動力葉片高速旋轉，乏氣排進大氣中或再加利用。 燃氣輪機具有效率高、功率大、體積小、投資省、運行本錢低和壽命周期較長等優點。主要用于發電、交通和產業動力。燃氣輪機分為輕型燃氣輪機和重型燃氣輪機，輕型燃氣輪機為航空發動機的轉型，其上風在于裝機快、體積小、啟動快、簡單循環效率高，主要用于電力調峰、船舶動力。重型燃氣輪機為產業型燃機，其上風為運行可靠、排煙溫度高、聯合循環組合效率高，主要用于聯合循環發電、熱電聯產。 埕島電廠采用的MS9001E燃氣輪發電機組是50Hz，3000轉/分，直接傳動的發電機。該型燃氣輪發電機組最早于1987年投進貿易運行，基本負荷燃用自然氣時的功率為123.4MW，熱效率為33.79%，排氣溫度539℃，排氣量1476×103公斤/小時，壓比為12.3，燃氣初溫為1124℃，機組為全自動化及遠控，從啟動到滿載正常時間為約20分鐘，機組使用MARKⅤ控制和保護系統. MS9001E型機組為戶外快裝機組，因此不需要專用的廠房建筑，而是用多塊吸聲板構成的長方形箱體，機組即放置在其內，箱體既起隔聲作用，又能代替廠房使機組在各種天氣條件下都能正常工作，每臺機組連同發電機及控制室等均分別放置在長方體狀的箱體內，在其四周還有空氣進氣系統，燃料供給單元和機組的沖洗裝置等附屬設備，組成整套燃氣輪機動力裝置。1.2 輔機部分 1.2.1潤滑油系統 1.2.1.1概述本系統在機組起動、正常運行及停機過程中，向燃氣輪機和發電機的軸承、透平的輔助齒輪箱提供數目充足，溫度和壓力適當的、清潔的潤滑油，從而防止軸承燒毀，軸承的過熱造成彎曲而引起震動，潤滑油也供給起動變扭器作為液壓流體及潤滑用。除此之外，一部分潤滑油分離出來，經過過濾后用作液壓控制油，或用作液壓控制裝置的液壓流體。 1.2.1.2 組成 主要有主潤滑油泵,輔助潤滑油泵 , 事故油泵., 油霧抽取裝置 1.2.2起動系統 1.2.2.1概述 燃氣輪機在正常運行時，透平功率的三分之二用來拖動壓氣機，其余三分之一功率為輸出功率。顯然，在燃機起動過程中，必須由外部動力來拖動機組的轉子，起動之后再把外部動力設備脫開。同時，由于機組轉子在靜止狀況下，慣性和摩擦力很大，為減小外部動力設備的功率，要借助盤車機構的搬動來實現對靜止轉子的起動。我們把起動燃機用的外部動力設備及其附件系統稱為起動系統。起動系統的第二個功能是作為停機后的冷機盤車設備。避免轉子因受熱和冷卻不均勻而產生彎曲變形。 1.2.2.2組成 主要有盤車電機, 起動電機, 注油泵 1.2.3液壓油系統 1.2.3.1概述 液壓油系統用于向機組的液壓執行機構提供液壓油。主液壓泵由輔助齒輪箱帶動，輔助液壓泵由電動機帶動。1.2.3.2組成 主要有輔助液壓泵, 主液壓泵。 1.2.4霧化空氣系統 1.2.4.1概述 在使用液體燃料的燃氣輪機組中，為使液體燃料更好的霧化，進步燃燒效率，要配備加壓霧化空氣系統。霧化空氣系統向燃料噴嘴的霧化空氣腔內提供足夠壓力的空氣，霧化空氣由加工在噴嘴上的內部管路和噴口按一定的方式噴進燃燒室，撞擊噴油嘴噴射出來的燃油，使燃油油滴破碎成油霧，解決了油與空氣混合不好的題目。在點火、熱機、升速及機組的整個試運期間，霧化空氣系統自始至終都在工作。 1.2.5冷卻和密封空氣系統 1.2.5.1概述 該系統利用必要流量的壓氣機抽氣給燃氣輪機轉子和靜子的其它部分用于冷卻。以防止機組正常運行期間產生的高溫。安裝在機組外的離心式壓縮機從大氣中抽取空氣往冷卻透平排氣框。 1.2.6透風和加熱系統 1.2.6.1概述 輪機間和輔機間是兩個密封的倉室。他們的四壁和頂壁由隔熱材料扳裝配而成。在倉室的前壁裝有加熱器，以便控制倉室的空氣溫度和維持倉式的設計溫度。為保證運行中室溫不過高，在輪機間、輔機間、負荷軸間設置了透風口及電動機驅動的透風風機。 冷卻空氣從輔機間兩側壁的透風口引進，被頂部的透風風機排到大氣中。風機裝有重力作用的逆風擋板，風機停運，擋板封閉。風機電動機帶有加熱器，以控制停機期間的濕度。輔機間裝有兩組加熱器，一組控制機組不運行時輔機間的濕度；一組是機組不運行時輔機間防冰凍用，帶有電動機驅動的風機。兩組加熱器均由溫度開關自動控制。 輪機間頂壁上裝有電動機驅動的箱裝式離心式風機，它使輪機間熱空氣通過垂直進口，水平出口排到大氣中，風機裝有緊急封閉擋板和逆風擋板。風機啟停由溫度開關控制。停機時，主透風機失電退出，為防止輪機間內危險氣體的積聚，一臺低容量的透風機起動，直得手動停止或機組重新啟動為止。 輪機間裝有三組加熱器，一組控制機組不運行時輪機間的濕度；兩組是機組不運行時輪機間防冰凍用，帶有電動機驅動的風機。三組加熱器均由溫度開關自動控制。 負荷連軸器間的透風由裝于頂壁的電動機驅動的風機承擔，此電動機裝有加熱器。 1.2.7冷卻水系統 1.2.7.1概述 冷卻水系統的任務是完成潤滑油系統、霧化空氣系統、主燃油泵冷卻器、發電機空冷器、透平支撐和火焰監測器安裝底座的散熱要求。 1.2.8壓氣機和透平水清洗系統 1.2.8.1概述 在機組運行期間，污染物在內部零件上的沉積會造成燃氣輪機性能損失。空氣中的污染物、燃燒重油的殘渣，都會對壓氣機、透平造成損傷，因此必須通過含有洗滌劑的水溶液將污染物清除。 2 余熱鍋爐 2.1 簡介 強制循環燃機余熱鍋爐為露天布置，采用國際上流行的塔式懸吊結構。該類型鍋爐結構先進公道。適于與燃用自然氣、輕油及劣質重油的燃氣輪機相配套，特別適應于快速啟停。對燃機負荷適應性強，占地面積小，運行性能穩定，操縱方便，可確保聯合循環發電機組的長期安全、可靠、高效、經濟運行。強制循環余熱鍋爐多為立式布置。鍋爐的煙氣流程：煙氣經人口煙道、三通煙道和過渡煙道進進受熱面管箱后自下而上，先后依次沖洗高低溫過熱器、高壓蒸發器、高壓省煤器和低壓蒸發器。最后經主煙囪直接排空。 鍋爐的汽水流程為給水由高壓省煤器人口集箱進進省煤器管屏加熱后流進高壓鍋筒個通過鍋筒下部的集中下降管進進高壓蒸發器管屏。吸熱后上升進進鍋筒進行汽水分離。分離后飽和水再進進集中下降管，而飽和蒸汽從鍋筒上部引至高壓過熱器，經過熱管屏吸熱后由出日集箱引出鍋爐。在兩級過熱器之間布置噴水減溫裝置，從而可有效地保證出日過熱蒸汽溫度。雙壓余熱鍋爐的另一路給水直接進進低壓鍋筒，由下降管引進低壓蒸發器管屏，蒸發吸熱后上升進進低壓鍋筒進行汽水分離，分離后飽和水回下降管，低壓蒸汽由低壓鍋筒上部引出、經減壓后進進除氧器用于除氧。但高、低壓下降管均設有兩套強制循環泵（一用一備）。高低壓蒸發器內本循環動力由強制循環泵提供，確保水循環安全可靠。這類爐型的低壓鍋筒也可兼作除氧水箱，并安置于鍋爐鋼架上，可簡化管路系統，減少占地面積。 強制循環余熱鍋爐受熱面按部件制成管箱形式出廠，管箱由穿過數塊管板的水平錯列布置的螺旋鰭片管及進出口集箱組成，在廠內組裝成大型箱體，現場整體安裝。 2.2輔機部分 余熱鍋爐的輔機較少,主要有兩臺高壓熱水循環泵（一用一備）, 兩臺低壓熱水循環泵（一用一備）。 3 聯合循環燃氣輪發電廠的優點 聯合循環發電與常規燃煤循環發電相比，其主要優點有： 3.1 電廠的整體循環效率高。常規燃煤電廠由于其循環及設備的限制，它的熱效率已很難有突破性的進步。依據統計，1998年我國6000KW以上火電機組的均勻供電標 煤耗每千瓦時為406克，折算的均勻供電效率為30.3%。目前我國最大的超臨界600MW的火電機組，其供電效率約40%左右。而聯合循環發電的熱效率則遠高于這一數據。埕島電廠采用的MS9001E燃氣輪發電機組基本負荷燃用自然氣時的功率為123.4MW，熱效率為33.79%，配置余熱 鍋爐和汽輪發電機組成180MW等級的聯合循環，其熱效率為47%-49%。 3.2對環境污染極小。在各種型式的發電裝置中，聯合循環電廠的另一個主要優點是它能適應環保要求，被稱為“清潔電廠”。因它采用油或天燃氣為燃料，燃燒產物沒灰渣，不用灰渣排放；燃燒效率高(供電效率高)能完全燃燒，由于節約燃料燃燒 產物CO2少。當今，我國對發電廠污染物的排放量的要求日益嚴格，常規火電為了滿足國家環保規定，采用煙氣脫硫設備，其投資約占發電廠總投資1/4～1/3，運行費高達每度電增加3～5分。 3.3在同等條件下，單位(比)投資較低。根據國內建設不同容量燃煤電廠和聯合循環電廠的有代表性的實際投資綜合分析，按燃煤電廠機組的系列容量折算 ，單位投資比燃氣蒸汽聯合循環電廠貴；而且燃機目前 國內僅能生產36MW級度以下的設備，若按我國目前進口設備政策，燃氣機組能返包10%～30%給國內廠家生產，其價格將更低。 3.4調峰性能好，啟停快捷。燃機從啟動到帶滿負荷運行，一般不到 20分鐘，快速啟動時，時間可更短。若以50MW電廠為例：聯合循環電廠啟動熱態為60分 ，溫態為90分，冷態為120分鐘可帶滿負荷。而汽輪機電廠啟動至滿負荷為：熱態90分，溫態180分，冷態為300分。因而燃機電廠是城市備用或調峰機組的最佳選擇。 3.5占地少。燃機電廠由于無需煤場，輸煤系統，除灰渣系統以及除塵、脫硫、系統……等等，所以廠區占地面積比燃煤電廠所占廠區小得多。比同容量燃煤電廠相比，燃機電廠占地面積只有燃煤電廠的面積30 ～40%，且電廠建筑面積也只燃煤電廠的面積20%。 3.6耗水量少。燃機電廠不需要大量冷卻水，可減少冷卻水的供給，這對于干旱缺水地區建電廠尤為重要。一般比同容量燃煤電廠少得多，簡單循環只需2～10%火電廠的 用水量，聯合循環也只有火電廠的1/3左右。 3.7建廠周期短，且可分段投產由于制造廠內完成了最大的可能裝配且分部調試后直接集裝運往現場，安裝在預制好的現場基礎上，施工安裝簡便，建廠周期短， 投產快 3.8運行職員少由于燃機電廠自動化程度高，采用先進的集散式控制系統，控制職員可以大減少。一般情況占同容量燃煤電廠的職員的20～25%，就足夠了。 3.9廠用電率低。燃機電廠一般廠用率不到2%，而燃煤電廠大機組用電率都在 5～6%。 4 聯合循環燃氣輪發電廠發展趨勢 我國事個產煤大國，石油與自然氣資源相對比較貧乏。這一因素長期制約著我國燃機發電的 發展，近來，在經濟發達的東南沿海地區，開始起步進口液化自然氣(LNG)和液化石油氣(LPG)。另外，我國沿海大陸架及陜北、新疆等地油氣田建設已有實質性進展，輸氣管線已與西安、北京等大城市接通，將來可接通南京、上海，為采用燃機聯合循環解決調峰、熱電聯產及環保題目創造了條件。 隨著燃機技術的發展，以及國家能源結構的變化和對環保要求的進步，燃機電廠的發展勢必會大大加速，時不我待，我們應充分捉住之這一機遇，大力開拓燃機電廠建設這一市場，為公司的發展注進新的活力。 |
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