京阳热电:燃气-蒸汽联合循环机组概况

05-31 阅读次数: 新闻作者:vns威尼斯vns9080


 

 

  北京太阳宫燃气热电有限公司是北京能源(投资)集团控股企业,建设规模为780兆瓦燃气-蒸汽联合循环发电机组。机组设计是采用“二拖一”的运行方式,即两台燃气轮机带一台汽轮机运行,年发电量约35亿千瓦时,供热面积1000万平方米,供热区域40平方公里。京阳热电以天然气这一优质清洁能源替代传统燃煤发电,圆满完成了2008年奥运保电、2010年国庆阅兵保电等重大政治保电、供热任务,也将继续为首都电网提供重要的能源支撑。京阳热电的投产运营对于改善北京市大气环境质量,应对全球气候变化,共建生态文明具有重要的示范意义。下面就从几个方面简要介绍京阳热电燃气-蒸汽联合循环发电机组。
1.燃气轮机工作原理
       燃气轮机的工作过程是,压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气进入燃烧室,与喷入的燃料混合后燃烧,成为高温燃气,随即进入燃机透平中膨胀做功,推动透平叶轮带着燃机发电机做功发电。燃气轮机静止起动时,需要将发电机转换为电动机用带动燃机旋转,待加速到一定转速后,启动装置脱扣,就可以以发电机形式来做功发电。燃气初温和压气机的压缩比,是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温,并相应提高压缩比,可使燃气轮机效率显著提高。工业和船用燃气轮机的燃气透平初温最高达1200℃左右,航空燃气轮机的超过1350℃。 目前美国通用电气最先进的9H型燃气轮机压缩比23.2,燃气透平初温1430℃。京阳热电采用的是GE公司PG9351FA燃机,其燃气轮机压缩比为16.5,燃气透平初温为1327 ℃。

2.燃气-蒸汽联合循环发电
        燃气-蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉,产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机,带动汽轮发电机发电。其常见形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环,也有燃气轮机、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。 
 


        目前,联合循环的热效率接近60%,京阳公司采用了“二拖一”的机组配置方式,提高了机组供热能力,整套机组的热效率比常规“一拖一”配置机组热效率高出0.6%,在冬季供暖期热效率高达79%。 
 


燃气-蒸汽联合循环机组主要用于发电和热电联产,其具有以下独特的优点:
①发电效率高:由于燃气轮机利用了布朗和朗肯二个循环,原理和结构先进,热耗小,因此联合循环发电效率较高。
②环境保护好:燃煤电厂锅炉排放灰尘很多,二氧化硫多,氮氧化物为200PPM。燃机电厂余热锅炉排放无灰尘,二氧化硫极少,氮氧化物为(10~25)PPM。
③运行方式灵活:燃机电厂其调峰特性好,启停速度快,不仅能作为基本负荷运行,还可以作为调峰电厂运行。
④消耗水量少:燃气一蒸汽联合循环电厂的蒸汽轮机仅占总容量的1/3,所以用水量一般为燃煤火电的1/3,由于凝汽负压部分的发电量在全系统中十分有限,国际上已广泛采用空气冷却方式,用水量近乎为零。
⑤占地面积少:由于没有了煤和灰的堆放,又可使用空冷系统,电厂占地大大节省,占地仅为燃煤火电厂的10%~30%,节约了大量的土地资源,这对地少人多的城市非常重要。
⑥建设周期短:燃气轮机系统发电的建设周期为8~10个月,联合循环系统发电的建设周期为16~20个月,而燃煤火电厂需要24~36个月,燃机电厂建设周期短、回收快。

3. GE燃气轮机的结构特点
①轴流式压气机
        GE轴流式压气机的气缸、外壳和框架都有水平中分面。压气机的每一级叶片都有其独立的轮盘。各轮盘装配时用一组轴向螺栓紧固,通过选择螺栓的节圆直径形成动态刚性转子很好地传递扭矩。从压气机未级叶轮抽气以供应冷却空气给透平和转子叶片。抽气系统气流相对于透平作径向流动,它从压气机的轮盘外径进口处吸入低压损的压缩空气,冷却空气也完全从径向进入转子中心以避免产生旋涡。压气机叶轮材料基本上使用三种合金钢,即CrMoV、NiCrMo和NiCrMoV。 
 


②燃烧系统
        除MS1002之外的所有GE重型燃气轮机都使用分管逆流式燃烧室,该系统尺寸较短、结构紧凑、重量轻,用法兰安装于同一透平缸上。分管逆流式燃烧室具有广泛的适应性:小直径燃烧器可以控制空气流型以实现控制烟气和低N0x,可以简单地增加燃烧室的直径以适应低热值气体燃料。GE公司PG9351FA燃机采用干式低氮燃烧器,可大幅降低燃烧过程中NOx的生成浓度。不仅如此,京阳热电还对燃烧后排放的烟气采取进一步脱硝措施。本工程是国内燃机电厂余热锅炉首次采用国际先进、高效的SCR(选择性催化还原法)脱硝技术,NOx排放浓度可以控制在22.5毫克每标立方米以下,远低于北京市排放标准为100毫克每标立方米。

 
③透平
        燃气透平的发展,一直围绕着提高透平进气初温进行。主要措施是改进喷嘴和动叶的材料,完善叶片的冷却技术。透平采用大焓降和低反动度的级,每个单级都有很高的功率输出。透平动叶的空冷循环是在转子内部进行的。所有透平为避免共振都采取了二个重要措施:长柄叶根和根体围带。 
 



4. 余热锅炉概况
        京阳热电采用余热锅炉(HRSG)是由杭州锅炉集团责任有限公司生产的型号为NG-S209FA-R型,三压、再热、卧式、无补燃、自然循环、自身除氧、全封闭的燃机余热锅炉。锅炉主要由进口烟道、锅炉本体、出口烟道及烟囱、高中低压锅筒、除氧器、给水泵、再循环泵、排污扩容器等辅助设备组成。 
 


5. 蒸汽轮机概况
        京阳热电采用哈汽LN275/CC154-11.49/0.613/0.276/566/566型蒸汽轮机是国内单机功率最大的联合循环供热汽轮机,型式为三压、再热、单轴、两缸两排汽、抽汽凝汽式,无调节级,无回热抽汽。机组新蒸汽从下部进入置于该机两侧的两个高压主汽调节联合阀,由每侧各一调节阀流出,经过2根高压导气管进入高压缸。进入高压缸的蒸汽通过10个压力级后,由外缸下半部两侧排出进入再热器。再热后的蒸汽从机组两侧的两个再热主汽调节联合阀,由每侧各1个中压调节阀流出,经过2根中压导气管由中部下半进入中压缸。进入中压缸的蒸汽经过9个压力级后,从中压缸上部2个排汽口排出,经中低压连通管,分别进入低压缸。低压缸为双分流结构,蒸汽从流通部分的中部流入,经过正反向6个压力级后,流向每端的排气口,然后蒸汽向下流入安装在低压缸下部的凝汽器。此外,从汽轮机中压缸抽取两股蒸汽经热网加热器换热后对外供热。 
 
6. 噪声治理
京阳热电地处北京市区,周边正在建设高档居民小区,在降低噪音方面,电厂加大科技创新力度,在机力冷却塔噪音治理上,选择噪声较低的风机、装设大型消音器并委托专业噪声治理公司的方法,对全厂噪声进行了优化和控制。燃气轮机、蒸汽轮机等主要设备除自身采用隔声罩或消声器等降噪措施外,厂房内墙体、门窗、进排风口均采用隔吸声处理,进一步降低主厂房区域噪声。最终确保厂界噪声达到一类标准,即白天55分贝,夜晚45分贝,这在国内火电厂中实属首例,世界一流。 

             

7. 水资源再利用
        生产用水全部采用城市再生中水,水源来自酒仙桥和北小河污水处理厂,经使用后的全部废水经达标处理后排入城市污水管网,对地表水和地下水不会产生影响,充分符合水资源的可持续发展战略。
        由此可见,二拖一燃气——蒸汽联合循环机组节能环保,性能优秀,但在未来也充满挑战。京阳热电人将以饱满的热情和高度的使命感继续在节能减排之路上不断摸索,在为首都奉献绿色热电的同时创造出一片更加蔚蓝的天空!

京公网安备 11010502033142号

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