M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统的热电特性 发表时间：2016-11-23T09:32:29.367Z 来源：《基层建设》2016年17期作者：张新仪
[导读] 为了提高能源利用效率，提高经济效益和环境效益，燃气蒸汽联合循环热电联产系统已受到广泛的关注。 东莞中电新能源热电有限公司 523129
摘要：为了提高能源利用效率，提高经济效益和环境效益，燃气蒸汽联合循环热电联产系统已受到广泛的关注，目前国内大部分的联合循环机组均要求热电联供，为工业用汽或城市采暖提供蒸汽。本文介绍了三菱重工M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统及其特点，分析了供热设计条件下该系统的热电负荷特性，供工程设计和电厂运行参考。 关键词：M701F4燃气轮机；联合循环；热电联供自动埋钉机
燃气蒸汽联合循环电站由于效率高、排放少、启动快等优点，在我国电力装机中所占的比例逐年增加。燃气轮机单机容量的增大使得燃气蒸汽联合循环电站已由单一的调峰功能向热电联供的应用方向发展。特别是在北方人口聚集的地区，采暖对热能需求量大且集中、环保要求严格，燃气轮机联合循环热电联供系统的高效、低排放优势更为显著。
M701F4型燃气轮机具有效率高、出力大、运行稳定、可靠性高等优点。M701F4 “一拖一”联合循环热电联供系统，其配套的汽轮机高中压转子与低压转子之间采用SSS离合器联接，汽轮机可以背压运行，使系统的供热能力达到了目前燃气蒸汽联合循环电站的最高水平。
本文介绍了M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统特点，并基于供热设计条件，测算了不同燃气轮机负荷时，一台燃气轮机运行和单台燃气轮机运行状况下系统的热电特性。
离子膜烧碱一、M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统
该系统由一台M701F4型燃气轮机拖一台发电机，一台汽轮机拖一台发电机组成，主要目的是用于区域采暖和供电。M701F4燃气轮机是在M701F3机型的基础上，采用M701Ｇ等机型成熟先进的技术进行优化后而得到的机型，其效率和出力都有了大幅度的提升。其配套的汽轮机为高中压合缸、两缸两排汽凝汽式汽轮机。供热抽汽口设在高中压缸与低压缸之间的连通管上。
SSS离合器的使用是该系统最显著的特点。SSS离合器脱开时汽轮机的低压缸解列，高中压缸以背压模式单独运行；SSS离合器啮合时低压缸与高中压缸串联运行，汽轮机可以纯冷凝模式运行或通过控制进入热网加热器的蒸汽量以抽凝模式运行。这种配置实现了纯发电模式、最大供热（背压运行）模式和部分供热模式相互之间的切换。 缘114
该系统还对余热锅炉的凝结水加热器受热面积进行了优化设计，兼顾了汽轮机三种运行模式下锅炉给水温度的差异，以保证三种运行模式下蒸汽参数及排烟温度不产生急剧波动。另外，当系统以背压和抽凝模式运行而使给水温度增大时，运行采用增加凝结水加热器的工质流量，并将增加部分抽出，通过专用的水水换热器加水，形成独立外部循环的方式保证系统平稳运行。
为保证锅炉给水溶解氧的含量，系统设置了凝汽器真空除氧和除氧器热力除氧两种除氧功能，两者相辅相成，互为补充。在纯冷凝模式或抽凝模式运行时，汽轮机的排汽全部进入凝汽器进行除氧；在背压模式运行时，汽轮机的排汽及余热锅炉低压蒸汽经热网加热器、疏水加热器冷却后全部进入除氧器进行热力除氧。除氧器加热蒸汽来自余热锅炉的低压蒸汽。
采暖热网加热系统采用一级加热，70℃热网回水由热网循环水泵升压后经过疏水加热器、热网加热器加热到130℃后送出。热网加热器的疏水经热网循环水回水冷却后，返回除氧器。在采暖季节，蒸汽轮机以抽凝模式或背压模式运行。背压模式运行时，中压缸的排汽与余热锅炉的低压蒸汽汇合后全部用于加水，经热网加热器、疏水加热器后凝结为水，进入凝结水系统。此时，凝汽器可维持真空可破坏真空。抽凝模式运行时，从联通管抽出部分蒸汽作为热网水的加热蒸汽，其余蒸汽经低压缸做功后排入凝汽器，两者的凝结水分别通过疏水泵和凝结水泵进入凝结水系统。
精油加工设备二、系统特性计算及分析
背压、纯冷凝模式运行时，以保证工况下已知的供热能力、出力及其烟气系统和汽水系统的热力参数为基础，计算供热设计条件下，“一拖一”、二拖一”模式不同抽汽量时的系统出力、热效率。计算中假定抽凝、纯冷凝和背压运行时，100％燃气轮机负荷下余热锅炉排烟温度均能达到保证值，同时烟气系统、汽水系统的热力参数不因运行模式的变化而产生大的变化。汽轮机的变工况计算采用FL册GEL公式，并假定FL册GEL公式完全适用于蒸汽轮机高中压级、低压级组，同时结合相关的经验修正曲线对汽轮机内效率进行修正。基于上述依据及计算方法，计算了两台燃气轮机运行和一台燃气轮机运行（另一台检修）系统从燃气轮机最小稳定负荷到100％负荷时的抽凝模式运行的热电特性，并将所得的结果整理成工况图。
纯冷凝模式运行时，系统的热效率是最低的。随着抽汽量的增加或供热量的增大，系统的热效率逐步提高，当切换到背压模式运行时，系统的热效率和供热量均达到了最大值。这是因为不同模式运行时蒸汽凝结过程所释放热量的去向用途不同所致。纯冷凝模式运行时，汽轮机的排汽全部进入凝汽器，几乎不加利用地排入自然环境，成为废热，冷源损失最大，系统的热效率最低。抽凝模式运行时，抽出部分的蒸汽用于加回水被充分利用了，剩余部分蒸汽进入低压缸做功后排入凝汽器作为废热损失掉了。抽汽量越大，排入凝汽器的蒸汽量就越小，汽水系统的冷端损失就越小，有效利用的部分就越多，热效率就越高。背压模式运行时高中压缸的排汽及余热锅炉的低压蒸汽全部用来加水，它所含的热量被充分利用，故系统的热效率最高。由于汽轮机以背压模式运行时，汽水系统的冷
源损失为零，因此当机械效率、电机效率一定时，联合循环热电联供系统的损失主要是余热锅炉排气所带走的热量。也就是说热效率主要决定于余热锅炉效率及燃气轮机效率，而与蒸汽轮机的内效率无关。这也是燃气轮机负荷100％时，“一拖一”“二拖一”和模式下热效率差异不大的原因。
当汽轮机低压缸最小流量工况运行曲线，即维持低压缸连续安全运行的最小流量运行曲线。对于抽凝模式运行，当抽汽量大到一定的量时，低压缸的进汽流量将小于空转流量，低压缸进入鼓风工况，此时如无外界的功输入，低压转子将难以维持3000r/min，致使与高中压转子不同步，激发了SSS离合器动作脱开，低压缸与高中压缸解列，从而切换到背压模式运行；所以要维持汽轮机在抽凝模式下连续安全地运行，低压缸必须通过一个最小流量以维持低压缸空转并能带走因摩擦鼓风而产生的热量。最小流量应比低压缸的空载流量稍大一些，该流量可根据低压缸的功率流量特性曲线确定。根据M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环背压运行模式下的热力参数，推算维持低压缸空转的蒸汽流量约在160t/h，实际系统中最小流量按180t/h考虑。显示出，系统的最大采暖供热量达 661MJ/s，这一数据远大于同容量Ｆ级“拖一”联合循环热电联产系统的465MJ/s的供热能力，而且还接近于600ＭＷ等级的采暖机组同等压力的供热能力。北欧550ＭＷ采暖供热机组的供热能力为705MJ/s，国内600ＭＷ超临界机组同等参数的供热能力约为470～590 MJ/s。为了满足采暖负荷的需要，系统可采用三种调节方式。盘鮈鱼
第一种调整燃气轮机负荷，改变燃气轮机的排气量，得到所需的供热量。第二种保持燃气轮机的出力
不变，调节汽轮机的抽汽量，以适用采暖负荷的要求。第三种是按背压模式运行，以采暖热需求调整燃气轮机和汽轮机的负荷。第一、二种的热调范围为设计供热量的０～７８％，并可进行电负荷的调节，给出了电负荷的调节范围。第三种的热调范围为设计供热量的40％～100％，按照“以热定电”的方式运行。
结论：借助于SSS离合器、抽汽调节措施以及对余热锅炉凝结水加热器的优化，M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统的供热能力达到了最大化，且热效率高、电热分调能力强、运行灵活，该系统可作为追求最大供热能力的用户的选型参考。
参考文献：空气净化系统
［１］王刚，徐非，石奇光．燃气蒸汽联合循环热电联供的应用及发展前景［Ｊ］．华东电力，2004，（12）［２］焦树建．论“热电联产”型燃气蒸汽联合循环的特性［Ｊ］．燃气轮机技术，2001，14（４）［3］孔祥强，李瑛．燃气轮机冷热电联供系统优化与节能经济性研究［Ｊ］，2005
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