伊小萍(遼寧科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院， 鞍山 千山 114000)

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組配置及選型

伊小萍(遼寧科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院， 鞍山 千山 114000)

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是一種極有發(fā)展前景節(jié)能機(jī)組,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組要想更好的發(fā)展必須重視機(jī)組配置的問題。因此，本文分析了兩種配置方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并且針對(duì)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的配置進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析,希望對(duì)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與正常工作有一定的參考價(jià)值和意義。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán); 機(jī)組選型; 機(jī)組配置

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是以天然氣為燃料，具有經(jīng)濟(jì)高效、調(diào)控靈活、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。目前天然氣在我國(guó)的價(jià)格仍較高，所以，在燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組軸系配置的型式選擇上進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析顯得尤為重要。由于燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率和單機(jī)功率較高，聯(lián)合循環(huán)電站可作為尖峰負(fù)荷機(jī)組和緊急備用電源，并能攜帶基本和中間負(fù)荷，另外，天然氣資源也在世界范圍內(nèi)進(jìn)一步被開發(fā)，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)技術(shù)在全球電力系統(tǒng)中的地位越來越高，發(fā)展聯(lián)合循環(huán)電站對(duì)我國(guó)的節(jié)能減排具有顯著的研究意義。

1 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組選型的必要性

聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備有燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組、蒸汽輪發(fā)電機(jī)組、余熱鍋爐三大部分。整個(gè)聯(lián)合循環(huán)中的核心部件是燃?xì)廨啓C(jī)，其性能顯著的影響聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電熱效率。蒸汽系統(tǒng)的參數(shù)主要由燃?xì)廨啓C(jī)排氣的參數(shù)決定。因此，要提高聯(lián)合循環(huán)的效率，首先要優(yōu)化機(jī)組配置。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的機(jī)組選型工作是在確定燃機(jī)的前提下再對(duì)蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行合理的選擇和優(yōu)化，進(jìn)而對(duì)排氣余熱進(jìn)行最大限度的利用，提高蒸汽系統(tǒng)的熱效率，從而提升整個(gè)電站的工作性能。

2 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組配置方案的分析

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中主要的設(shè)備配置有：燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、余熱鍋爐、發(fā)電機(jī)、控制設(shè)備、電氣設(shè)備及其配套的設(shè)施。為了進(jìn)行進(jìn)一步的研究分析其設(shè)備配置，在實(shí)際操作過程中我們根據(jù)軸系將燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置進(jìn)行了布置和分類，具體的方案可分為兩類：一類是多軸布置，即燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)各自配備一臺(tái)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)；另一類是單軸布置(最為常用、最為科學(xué))，即燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)串聯(lián)在一根軸線上，燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)共同驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)工作。

2.1 單軸布置方案

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的單軸布置方案通常將蒸汽輪機(jī)安裝在燃?xì)廨啓C(jī)與發(fā)電機(jī)之間，發(fā)電機(jī)布置在蒸汽輪機(jī)的排汽端，這樣便于將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向抽出檢修。但這種方案只適用于單臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)與單臺(tái)蒸汽輪機(jī)匹配的情況。

(1)單軸布置方案的優(yōu)點(diǎn)：①聯(lián)合循環(huán)單軸布置機(jī)組無論是在工藝系統(tǒng)還是廠房布置中都非常緊湊，真正的實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立自成系統(tǒng)，操控和運(yùn)行簡(jiǎn)單。②機(jī)組取消了多軸配置的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)化了電氣系統(tǒng)和設(shè)備。燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)可共用一套潤(rùn)滑油系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了運(yùn)行和控制系統(tǒng)。③當(dāng)蒸汽源現(xiàn)成時(shí)，可以利用蒸汽輪機(jī)來啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)。

(2)單軸布置方案的缺點(diǎn)：①在安裝過程中，燃?xì)廨啓C(jī)的安裝周期比較短，而蒸汽輪機(jī)的安裝周期比較長(zhǎng)，但燃?xì)廨啓C(jī)只能在蒸汽輪機(jī)安裝完畢后才能投產(chǎn)運(yùn)行。②當(dāng)蒸汽輪機(jī)有故障檢修時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)無法單獨(dú)運(yùn)行。導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)組無法快速啟動(dòng)，機(jī)組對(duì)調(diào)峰運(yùn)行的適應(yīng)性能大大降低。

(3)單軸布置方案的改進(jìn) 單軸布置的主要問題是啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)、無法適應(yīng)調(diào)峰運(yùn)行。為解決該問題，西門子公司改動(dòng)了一下單軸布置方案：把發(fā)電機(jī)改裝在燃?xì)廨啓C(jī)的高壓蒸汽透平與壓氣機(jī)之間，而在高壓蒸汽透平與發(fā)電機(jī)之間安裝一個(gè)3S 離合器。此布置方式可使燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)的主軸脫開，使燃?xì)廨啓C(jī)可以按照簡(jiǎn)單的循環(huán)方式啟動(dòng)，在20～25min 之內(nèi)就可以啟動(dòng)并帶動(dòng)65%聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的全負(fù)荷，完成適應(yīng)調(diào)峰運(yùn)行的要求。

2.2 多軸布置方案

多軸布置方案可以用多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)與一臺(tái)蒸汽輪機(jī)相匹配，即“X ＋1”方案。

(1)多軸布置方案的優(yōu)點(diǎn)：①在整個(gè)建設(shè)周期內(nèi)，安裝周期較短的燃?xì)廨啓C(jī)及其所驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)組完成安裝后就能投產(chǎn)運(yùn)行，這樣可以盡早回收資金，提高電站建設(shè)資金的周轉(zhuǎn)率和效益。②當(dāng)蒸汽輪機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)仍可以獨(dú)立運(yùn)行，提高整個(gè)電站的收益和可用率。③多軸布置的聯(lián)合循環(huán)電站，燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)峰能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)快速。

(2)多軸布置方案的缺點(diǎn)：多軸布置的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的設(shè)備和系統(tǒng)比較復(fù)雜，電廠內(nèi)操控比較復(fù)雜，建廠投資高，并且占地面積也比較大。

3 建議

(1)機(jī)組軸系配置的確定要根據(jù)電廠建設(shè)的目的、長(zhǎng)期工作的熱效率、建設(shè)的費(fèi)用、運(yùn)行的靈活性及維護(hù)的方便性等多方面綜合考慮，最后做出選擇。(2)發(fā)電機(jī)尾置方式比較適于帶基本負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)故障檢修比較方便。發(fā)電機(jī)中置方式投資相對(duì)較低，運(yùn)行靈活，比較適宜于調(diào)峰運(yùn)行，但發(fā)電機(jī)檢修需有專用裝置。(3)每天啟停的兩班制運(yùn)行的調(diào)峰機(jī)組無疑適宜采用單軸聯(lián)合循環(huán)，而長(zhǎng)期帶基本負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)可先考慮選擇多軸“2 拖1” 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。

4 結(jié)語

現(xiàn)今，我國(guó)在聯(lián)合機(jī)組發(fā)電上面臨的主要問題是天然氣的價(jià)格較高，并且燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)仍不完善。在此情況下，若想減少聯(lián)合循環(huán)電廠的單位投資、提高運(yùn)行熱效率、并且能確保投產(chǎn)后具有較高的效益，就必須在設(shè)計(jì)過程對(duì)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站機(jī)組的配置和選型工作進(jìn)行全面而系統(tǒng)的研究和優(yōu)化。只有充分的重視該問題并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的機(jī)組配置才能實(shí)現(xiàn)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

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