单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,华北电力设计院工程有限公司,目录,1,、背景,2,、燃机设备目前情况,3,、装机方案,4,、增大供热能力的措施,目录1、背景,1,、背景,北京市发改委为增大供热面积，对北京燃气蒸汽联合循环供热机组的要求是：装机规模,2X350MW,级机组，尽可能增大供热能力。,常规燃机,(,简单循环出力为,150MW,等级、燃烧温度低于,1205,，即“,E”,级及以下燃机,),；,先进的燃机,(,简单循环出力为,250MW,等级、燃烧温度约,1315,，即“,F”,级燃机,),；,最新型燃机,(,简单循环出力为,300MW,等级、燃烧温度约,1425,，即“,G”,或“,H”,级燃机,),。,经过比选，机型宜优先考虑国内已经引进的技术成熟的大容量“,F”,级燃机,蒸汽联合循环供热机组。,E,级燃机组成的联合循环机组供热量，达不到市发改委的要求，故不考虑,E,级。“,G”,或“,H”,级联合循环机组出力约,450MW,，超过发改委的要求。,1、背景 北京市发改委为增大供热面积，对,2,、燃机设备目前情况,主机拟采用,2,套“,F”,级联合循环供热机组。,目前，技术较成熟“,F”,级燃机见下表：,主机厂,支持方,燃机型号,ISO,工况,燃机出力,MW,ISO,工况联合循环出力,MW,上海,电气,西门子,SGT5-4000F,（,4,）上海电气推荐方案,SGT5-4000F,（,2,）不再生产,279.4,271,838.2,813,哈动力,GE,公司,PG9351FA(,已引进,),255.6,783.87,东方,电气,三菱公司,M701F3(,已引进,),M701F4,（未引进,可以项目合作）,270.3,301.56,801.23,911.42,2、燃机设备目前情况主机拟采用2套“F”级联合循环供热机组。,2,、燃机设备目前情况,上海电气集团推荐采用西门子,SGT5-4000F,（,4,）燃机，简称（,4,），不再生产,SGT5-2000F(2),燃机，（,4,）燃机是在（,2,）的基础上改进后的燃机，具体改进内容情况如下：,压气机第,1,、,2,级重新设计，增加了进气量，提高了压气机效率；,透平第,4,级动叶优化设计，提高了燃机效率；,中空轴优化设计，改善应力分布；,燃烧系统改进设计，如燃烧器旋流器优化设计、值班气预混设计、降低燃烧室冷却空气量等,优化间隙系统，采用液压自动间隙调整装置（,HCO,），自动调整轴向及径向间隙。,改进后，燃机,ISO,工况出力由提高,27MW,，效率提高,1.5%,。,2、燃机设备目前情况 上海电气集团推荐采,2,、燃机设备目前情况,哈尔滨电站集团采用,GE,公司的技术，可采用,F9351FA,燃机的,2.6+,燃烧器，主要改进之处：,燃机外包加冷却气体防止气缸变形,减少动静环之间的间隙,燃烧室增加,1,个喷嘴，采用,2.6,燃烧器，,NOX,排放物可由,25ppm,降低到,15ppm,同时增加检修的间隔时间,出力增加,2.5MW,目前,2.6+,燃烧器尚未对哈尔滨转让技术,2、燃机设备目前情况 哈尔滨电站集团采用,2,、燃机设备目前情况,东方电气与三菱公司合作，推荐,2,个燃机方案：,M701F3,和,F701F4,，,F3,为北京京丰电厂采用的燃机型号，,F4,是在,F3,基础上改进后的燃机，具体改进内容情况如下：,压气机叶片叶型进行了优化，,F4,比,F3,压气机增加了,6%,的通流能力,对转子冷却空气系统进行优化,应用了带声衬的先进燃烧器、部分采用透平静叶一样的材料,排气扩散段优化，通过增加环形区域，降低平均马赫数水平，增加扩散段效率,对透平第,4,级叶片进行优化，降低余速损失,2、燃机设备目前情况 东方电气与三菱公司,2,、燃机设备目前情况,根据三菱的计算结果，在北京冬季工况湿冷情况下，,单轴,F3,联合循环机组发电出力,397MW,，单轴,F4,联合循环机组发电出力,F4,比,F3,增加约,15,供热量可增加,33.9MW,供热情况下，,F4,发电和供热的总热效率，,F4,比,F3,高,1.7%,目前，三菱,F4,燃机已经接到,13,台,F4,机组订单，但没有投产机组，第一、二台,F4,机组于,2010,年,7,月和,2010,年,8,月在日本和土耳其分别投产,2、燃机设备目前情况 根据三菱的计算结果，在北京冬季工况,3.,装机方案,3,装机方案,3,1,装机配置,适合北京项目的,2,台“,F”,级燃机组成的燃气,蒸汽联合循环供热机组有如下方案：,“一拖一”单轴抽凝机方案（燃气轮机、汽轮机、发电机在同一根轴上）：,2,台燃机,2,台余热锅炉,2,台抽凝式汽轮机,2,台发电机,2,台凝汽器。如北京京丰电厂的机组。,“一拖一”多轴抽凝机方案（燃气轮发电机组、汽轮发电机组在不同的轴上）：,2,台燃机,2,台余热锅炉,2,台汽轮机,4,台发电机,2,台凝汽器。如北京郑常庄电厂的机组。,“二拖一”多轴抽凝机方案：,2,台燃机,2,台余热锅炉,1,台大功率抽凝式汽轮机,3,台发电机,1,台凝汽器。如北京太阳宫电厂的机组。,3.装机方案3装机方案,3.,装机方案,“,二拖一”多轴背压机方案：,2,台燃机,2,台余热锅炉,1,台大功率背压机,SSS,离合器的汽轮机,3,台发电机,1,台凝汽器。,采暖期汽机通过,SSS,离合器，将低压缸脱开，高中压缸背压运行，中压缸排汽全部用于供热。非采暖期汽轮机纯凝运行。如下图所示：,3.装机方案“二拖一”多轴背压机方案：2台燃机2台余热锅炉,3.,装机方案,方案,方案一,方案二,方案三,方案四,机组配置,单轴“一拖一”,双轴“一拖一”,“,二拖一”,多轴“二拖一”,汽轮机,抽凝机,抽凝机,抽凝机,背压机,SSS,离合器,燃气轮机数量,2,2,2,2,蒸汽轮机数量,2,2,1,1,余热锅炉数量,2,2,2,2,发电机数量,2,4,3,3,主变压器数量,2,4,3,3,运行灵活性,较高,高,较高,较高,供热量,较低,较低,较高,最高,动力岛占地面积,占地面积小,占地面积最大,占地面积较大,占地面积较大,3.装机方案方案方案一方案二方案三方案四机组配置单轴“一拖一,3,装机方案,2,套,“一拖一”,2,套,“一拖一”,1,套,“二拖一”,1,套,“二拖一”,同轴抽凝机,多轴,抽凝机,多轴,抽凝机,多轴背压机,离合器,联合循环机组出力（,MW,）,ISO,工况,793.44,793.44,786.82,783,87,联合循环机组出力（,MW,）,供热工况,713.88,713.88,699.64,704,69,汽机抽汽供热量,(MW,）,456.2,456.2,494.3,548.9,3.3,同型号燃机，不同方案的供热能力比较（,2,台机组）,比较供热能力：背压机最大。抽凝机组中，“二拖一”比“一拖一”大。,3 装机方案2套2套1套1套同轴抽凝机多轴多轴多轴背压机联合,3.,装机方案,3,4,背压机方案供热能力比较（,2,台机组）,参数,单位,东方电气,东方电气,上海电气,哈动力,燃机型号,M701F3,M701F4,SGT5-4000F,（,4,）,9351FA,技术支持方,三菱,三菱,西门子,GE,供热期联合循环,机组发电出力,MW,727.4,827,733.2,704.7,总供热出力（含烟气热网加热器换热量）,MW,610,661,592,4,562,9,机组总热效率（不含烟气热网）,%,86.8,87.6,87.9,（含烟气加热器的热量）,85.4,3.装机方案34背压机方案供热能力比较（2台机组）参数单位,3.,装机方案,3,5,纯凝工况,100%,负荷机组的出力和热耗率,(2,台机组）,项目,单位,东方电气,东方电气,上海电气,哈动力,燃机型号,M701F3,M701F4,SGT5-4000F,（,4,）,9351FA,支持方,三菱,三菱,西门子,GE,纯凝工况,机组,发电出力,MW,811.7,922,838.2,791.3,机组,热耗率,kJ/kWh,6298,6170,6235,6299.6,3.装机方案35纯凝工况100%负荷机组的出力和热耗率(2,3.,装机方案,3,6,结论,根据北京市发改委对燃机项目,2X350MW,级联合循环供热机组和最大程度提高供热能力的要求,综合上述研究论证结果，可以看出：,1.,应采用条件成熟的“,F”,级燃机组成的燃气,-,蒸汽联合循环供热机组,2.,选用“二拖一”供热或“一拖一”供热机组均是技术上可行的方案。“二拖一”机组供热能力略大于“一拖一”，背压机供热能力明显大于抽凝机组。,3.,装机方案建议结合工程项目情况，在招标阶段，通过技术、经济、供货期的综合比较，最终确定。,3.装机方案 36结论,4.,增大供热能力的措施,4,增大供热能力的措施,4,1,提高供热能力的措施有如下措施：,措施,1,：汽轮机增大抽汽量的措施,措施,2,：汽轮机冬季背压机离合器的方案,措施,3,：余热锅炉补燃方案：造价较高，一般约增加整套余热锅炉造价的,20%,左右。,措施,4,：余热锅炉减温减压供热方案：供热期内汽轮机全部停运，由余热锅炉减温减压供热。适宜机组故障时，作为供热应急保障措施。,措施,5,：热泵余热利用方案：如有政策性支持，也是增加供热能力的可行方案。,。,4.增大供热能力的措施4增大供热能力的措施,4.,增大供热能力的措施,4,2,上海电气的三个增大供热能力的方案,2010,年,3,月,3,日，上海电气在北京与京能集团、项目公司、设计院进行技术交流。上海电气提出三个增大供热能力的方案。,方案一：两套一托一单轴联合循环机组，冬季汽轮机停运，余热锅炉产生的全部蒸汽经减温减压器后，供给热网加热器加热热网水。,方案二：,1,套二托一机组（,2,台燃机,+2,台余热锅炉,+1,台汽轮机），汽轮机为常规抽汽凝汽式方案，通过提高抽汽参数，达到增大供热能力。,方案三：,1,套二托一机组（,2,台燃机,+2,台余热锅炉,+1,台汽轮机），汽轮机为背压机,SSS,离合器方案。采暖期汽机通过,SSS,离合器，将低压缸脱开，高中压缸背压运行，中压缸排汽全部用于供热。非采暖期汽轮机纯凝运行。,4.增大供热能力的措施42上海电气的三个增大供热能力的方案,4.,增大供热能力的措施,4,3,热经济性比较：,三个方案都按照两台西门子燃机,+,两台余热锅炉,+,汽轮机，机组年运行,4000,小时计算,指标,方案一,(,汽轮机全甩,),方案二,（抽凝机方案）,方案三,（背压机,SSS,离合器）,供热量（,MW,）,/,两套,706.257,525,592.4,发电量（,MW,）,/,两套,（供热,/,纯凝）,601.2/838.2,742.4/838.2,733.2/838.2,运行小时数（,h),4000,4000,4000,年机组供热量（,106GJ,）,7.322,5.443,6.142,全年发电机出口发电量（,108kWh),26.70,30.77,30.5,全年机组耗气量,(,亿,Nm3),7.22,7.22,7.22,全年供热天然气量,(,亿,Nm3),2.24,1.67,1.88,4.增大供热能力的措施43热经济性比较：方案一方案二方案三,4.,增大供热能力的措施,方案一,(,汽轮机全甩,),方案二,（抽凝机方案）,方案三,（背压机,SSS,离合器）,全年发电天然气量,(,亿,Nm3),4.98,5.56,5.34,全年平均发电气耗（,Nm3/kWh,）,0.187,0.181,0.175,热电比,0.762,0.491,0.559,发电效率,58.94,60.90,62.79,总热效率,0.717,0.699,0.725,供热能力（,MW,）,+113.8,-67.4,0,供热面积（万,m2,）,+227.6,-134.8,0,全年发电量（亿度）,-3.8,+0.27,0,发电效率,-3.83,-1.89,0,总热效率,-0.8,-2.6,0,4.增大供热能力