燃气机组生产工艺流程

1燃气机组生产工艺流程主讲：2一.工程概况•1.1电厂建设规模•本项目为沙特海水淡化总公司（SWCC）投资的沙特扎瓦尔燃气轮机联合循环电厂加海水淡化水厂项目，厂址位于沙特扎瓦尔市。项目的主设计方为德国设计公司Fichtner，主要设备供应商为西门子。整个项目范围包括新建2400MW的联合循环电站和配套的1025Tm3/d海水淡化厂，包括5组9F级联合循环机组、1组单循环机组和相关的辅助设备。燃机燃料以天然气为主，燃油为辅助燃料。联合循环系统为母管制，10台余热锅炉拖动5台汽轮机运行。海水淡化水厂取当地海水进行淡化处理，水厂出水品质符合沙特当地饮用水标准，淡化后的淡水除供电厂使用外，接入当地生活用水系统。31.2主要工艺系统特征1.2.1燃气轮发电机组电站采用12台西门子公司生产的燃气轮机，型号为SGT6-5000F(5)，该燃气轮机包括13级基本上轴流压气机、天然气柴油燃烧器系统和一个4级轴涡轮机。燃烧涡轮机在压缩机入口端直接连接发电机和驱动器。空气压缩机需要从周围的空气通过一个进气总管和进口，加压和送到燃烧器。燃料被送入燃烧器和压缩空气一起燃烧。由此产生的热的,压缩燃烧气体流从燃烧室进入涡轮。气体膨胀和驱动涡轮机。生成的机械能在涡轮驱动发电机和压缩机。发电机的输出连接变压器和母线。燃机尾气进入余热锅炉产生蒸汽，驱动汽轮机发电机做功。41.2.2余热锅炉本项目共有10台余热锅炉。为高压、辅助燃烧、自然循环余热锅炉。辅助燃烧是放在余热锅炉II级过热器的入口上部。辅助燃烧的下游的平均的废气温度是仅限于约800°C。该余热锅炉汽水系统由省煤器、蒸发器、汽包和过热器组成。给水在省煤器加热大约到沸点进入汽包。水从汽包被送入蒸发器,部分蒸发。产生的水蒸气混合物的回到汽包,进行汽水分离。分离出来的饱和蒸汽送到加热器进一步加热到主蒸汽温度。最后一级减温器控制所需高压蒸汽温度控制。51.2.3蒸汽轮机本项目有5台背压式汽轮机，为西门子公司生产，型号为SST6-4000HI30-M2A。蒸汽从余热锅炉流向背压蒸汽涡轮机。乏气送至海水淡化厂或事故冷凝器。汽轮机固定压力模式运行。汽轮机驱动发电机发电。汽轮机只能在相应的燃机/余热锅炉运行时才能启动。在余热锅炉启动阶段,蒸汽是通过高压旁路站流向事故冷凝器。6序号No.名称Title重量Weight/ton性能performance转速Rate/rpm备注1GT202燃油fueloil功率W205.4MW3600最大功率231.9MW燃气fuelgas功率W231.9MW2GTG257.7燃油fueloil功率W260MVA3600功率因素powerfactor：0.85；频率Frequency：60Hz；18KVolts.燃气fuelgas功率W260MVA3ST130蒸汽steam压力P76.5bar3600最大功率178.2MW温度T540℃功率W178.2MW4STG239.6蒸汽steam功率W213MVA3600功率因素powerfactor：0.85，频率Frequency：60Hz；16.5KVolts.1.2.4主要设备参数71.2.5蒸汽机旁路系统本工程蒸汽系统采用母管制，10台余热锅炉产生的蒸汽并入母管中，然后分别进入5台汽轮机中做功，在蒸汽母管高、低压管道锅炉介入点之间，还设有隔离门。每台锅炉都配备100%旁路，开启旁路时，减温减压后的蒸汽汇入旁路蒸汽母管，每台汽轮机凝汽器旁路蒸汽入口管道分别设有液压门，开启后，蒸汽可进入凝汽器。1.2.6化学系统化学分系统主要包括：制水系统和废水处理系统。本厂除盐水水源采用从海水淡化水厂制成的水。81.2.7全厂公用系统循环水泵房、海水取水泵房、天然气供应系统、燃油供应系统等。本工程循环水系统水源为doosan水厂，循环水泵是处于doosan的范围内，从doosan出水汇总到一根母管后出水分流到block20–block60，从各个block回水汇总到一根母管后重新回到doosan水厂天然气系统由当地供应，经过天然气调压站供给燃机发电使用。本项目燃油为备用燃料，需要使用时由油泵输送供燃机发电使用。91.2.8机组模型101.2.9机组3D图二、燃气轮机概述第一节、燃气轮机工作原理及工作过程1、燃气轮机的工作原理燃气轮机是以气体为工质、内燃连续旋转、叶轮式旋转机械。主要有压气机、燃烧室和燃气透平三大主要部件组成，还包括进气过滤系统、盘车装置等辅助设备。基本流程：燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。•燃气轮机的基本原理与蒸汽轮机很相似，不同处在于工质不是蒸汽而是燃料燃烧后的烟气。燃气轮机属于内燃机，所以也叫内燃气轮机。•燃气轮机是利用气体作为工质在燃烧室里燃烧，将燃料的化学能转变为气体的内能。在喷嘴里，气体的内能转变为气体的动能，燃气高速喷出，冲击叶轮转动2、燃气轮机的工作过程•压气机(即压缩机)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，随即流入燃气透平中膨胀作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转•加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气透平在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。•燃气轮机由静止起动时，需用启动设备，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。3、燃气轮机工作过程的分类•燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环；此外，还有回热循环和复杂循环。•燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是开式循环；此外，还有工质被封闭循环使用的闭式循环。例如：燃气—蒸汽混合循环电厂。•燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。燃汽轮机整体结构16燃机剖面图空气燃料排气燃料进气室进气缸压气机缸燃烧室兼压气机缸透平缸排气缸排气室机会与价值1、压气机•压气机由转子和气缸构成，13级叶片镶嵌在轮毂型转子上。气缸分为上气缸和下气缸。•从空气的流向可以把压气机分为进气缸、压气缸和排气缸，进气缸和进气过滤装置连接（大气端），排气缸和燃烧室相连（透平端），为燃气的燃烧提供充足的空气量。•空气过滤装置采用特殊材质制造，对空气进行净化，空气较脏，需要定期对过滤装置清洗。•压气机入口导叶调整压气机的进气量22•在压气机进口装有一个可转导叶，该可转导叶的角度最小34°,最大-4°。同时为了在点火和低负荷的时候把多余的空气排出来控制燃烧室的空燃比，防止燃料与空气的比率失衡,使得燃烧在最佳状态下进行，在燃烧室的过渡段装有一个透平旁路阀。1.1压气机转子和透平转子压气机转子透平转子1.2压气机图片压气机转子及气缸1.3压气机入口导叶调节阀1.4压气机气缸及静叶组叶片组安装在气缸内部1.5空气过滤装置示意图2、燃烧室燃烧室是燃气轮机能量转化的部件，燃料的化学能转变为热能进入透平空间膨胀做功，最终热能转变为机械能带动发电机转子旋转。燃烧室和透平承担着1000℃以上的高温。机组容量不同，燃烧器的数量也不同。PG6581B机组容量42MW，10个燃烧室，PG9171E机组容量125MW，14个燃烧室。不同的机组燃烧室的结构也不同。基本包括火焰筒、联焰管过渡段、燃料喷嘴。低NOX预混燃烧室该燃烧室的构造有以下几个特点：•（1）喷嘴组采用了预混喷嘴和扩散喷嘴相结合的方式，这是降低NOX的关键，采用这种方法燃烧NOX的排放量大约是20ppm•（2）设立了能用最小的燃烧量稳定火焰的值班喷嘴，稳定了燃烧，防止了燃料与空气的比率的失衡•（3）使用了能大幅度减少冷却空气的新型冷却壁•（4）尾筒装有一个能将空燃比控制在最佳状态的旁路阀2.19FA燃烧室火焰筒图片2.2西门子燃机的燃烧器采用多喷嘴预混燃烧器,另外在燃烧器末段装有一个空气旁路阀.干式、低氧化氮筒式燃烧器2.3SIEMENSV94.2燃烧器燃烧室内部结构专家在检查燃烧室2.5F级燃机燃烧室火焰探测器2.6燃烧室的过渡段2.7燃烧室的燃料喷嘴3、透平透平是将压气机和燃烧器产生的高温高压燃气热能转变为机械能的设备。透平由转子和气缸组成。透平转子一般是3-5级，容量越大的机组转子的级数越多。气缸分为上气缸和下气缸，气缸的内部圆周上安装静止叶片，气缸上的静叶片组分别和转子的动叶组构成一级。3.1静叶静叶持环3.2动叶透平叶片采用最新的冷却技术和高强度翼材料,并采用了三维气动设计,增强了透平叶片的冷却效果.3.3转子压气机转子和透平转子铸成一体三、燃气轮机的系统•启动和盘车系统•润滑油系统•控制油系统•燃料系统•注水系统•危险气体检测系统•雾化空气系统•冷却和密封系统•消防系统•通风照明系统•压气机清洗系统•油雾分离及重油处理系统•清洗空气压缩机•仪用空气压缩机1、启动和盘车系统•启动系统是区别于火电机组的重要特征之一，为燃气轮机机组启动提供动力。一般都采用起动机启动的方式：电动机启动、压缩空气或者柴油机启动、发电机变频启动。在燃机点火达到自持转速时，启动系统自动脱开。此外，起动装置还可以“冷拖”机组，对机组进行高速盘车。•盘车装置是机组在启动前或停机后使转子转动，防止转子的弯曲变形。燃机从静止状态完成启动盘车或燃机从静止状态、盘车状态启动燃机至并网运行都需要启动系统来完成。燃气轮机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。压气机需要从外部输入机械功才能把空气压缩到一定的压力供入燃烧室。透平则用高温高压的燃气做工质将其热能转变为机械能从而对外输出机械功。在正常运行时，压气机是由燃气透平来驱动的。一般讲，透平功率的2/3要用来拖动压气机，其余的1/3功率作为输出功率。这样存在一个问题，在启动过程中点火之前和点火之后透平发出的功率小于压气机所需要的功率这一段时间内，必须由燃气轮机主机外部的动力来拖动机组的转子。换言之，燃气轮机的启动必须采用外部动力设备。在启动之后（燃机自持转速之后），再把外部动力设备脱开。我们把启动燃气轮机的外部动力设备称之为启动系统。启动用的外部动力设备一般有两种：柴油机和电动机。9E燃机的启动设备为电动机（电机启动）。启动系统的第二个作用是作为停机后的冷机盘车设备。冷机盘车的目的是停机后使主机转子均匀地冷却，不使转子地主轴因受热（或冷却）不均匀而产生弯曲，以致再次启动时产生强烈地振动而使机组受到损害。2、润滑油系统•润滑油系统是任何一台燃气轮机中必备的一个重要的工作系统。它的作用是：在机组的启动、正常运行以及停机过程中，向正在运行中的燃气轮发电机组的各个轴承、传动装置及其附属设备，供应数量充足的、温度和压力合适的干净的润滑油，以确保机组安全可靠地运行，防止发生轴承烧毁，转子轴颈过热弯曲，高速齿轮法兰变形等事故。燃机的润滑油系统是一个加压的强制循环系统。该系统的组成有：滑油箱、滑油泵、冷油器、滑油滤、阀门及各种控制和保护装置，为燃机各润滑部件提供压力，温度，流量等满足要求的正常润滑，吸收燃机运行时轴瓦及各润滑部件所产生的热量；对燃机的主要润滑部件有燃机的三各轴承、发电机的两个轴承、辅助齿轮箱等；滑油系统还为启动液力变扭器提供工作油及冷却润滑用油；另外，一部分滑油分支经进一步增压及过滤后，作为燃机控制用油；发电机端滑油母管上还有一分支去发电机顶轴油系统。3、控制油系统•控制油系统亦称遮断油系统，它是燃气轮机基本的控制和保护系统，它连接于燃气轮机控制盘和燃气轮机部件之间，用来控制供给和切断机组的燃料。来自机组润滑油系统的遮断油起着遮断的作用（燃机非正常停机和危急停机），同时使液压信号传递给燃料截止阀，实行正常的起动和停机。当遮断油管路里的油被切断（泄油）时，液体燃料截止阀或气体燃料速比截止阀通过弹簧的返回力关阀。4、燃料系统•燃气轮机即可以使用气体作燃料，也可以使用液体作燃料。不同的机组有不同的要求。•本机组具备使用双燃料的功能。既可以燃用气体燃料，也可以燃用液体燃料，但液体燃料即可使用轻柴油，也可以使用重油。在运行工程中可以根据实际情况的需要进行燃料切换。主要讲解气体燃料：由用户提供的气体燃料进入机组气体燃料系统时，首先经过气体燃料滤清器。其作用是用来滤除气体燃料中夹带的