山东电力工程咨询院有限公司 山东济南 250013
摘要：随着燃气-蒸汽联合循环渐趋成熟以及大气环保要求的逐步提高，在一些天然气供应充足的城市正在兴建越来越多的燃气-蒸汽联合循环电站。燃气-蒸汽联合循环电站具有效率高、造价低、占地少、调控灵活等特点，符合国家产业政策，对于我国的节能减排具有十分重要的意义。
关键词：燃气-蒸汽联合循环；供热方案
一、燃机容量的选择
目前,世界上有大型燃机运行记录或供货记录的厂商主要有：美国GE公司,德国西门子公司,瑞士ABB- ALSTOM公司和日本三菱重工，国内联合体有：东方电气-MHI联合体、哈尔滨动力-GE联合体、上海电气-SIEMENS联合体。
各大燃机厂家生产的燃气轮机的出力各不相同，但燃气轮机根据其不同的容量等级和发展阶段可分为：
E级燃机（简单循环出力为150MW等级、燃烧温度低于1205℃）；
F级燃机（简单循环出力为250MW等级、燃烧温度约1315℃）；
G或H级燃机（简单循环出力为300MW等级、燃烧温度约1425℃）。
在实际运行中，G型或H型燃机技术上尚存在一些需要进一步完善和解决的问题；而且最新型燃机均未对国内进行技术转让，如果采用，大部分设备需进口，设备初投资较大，因此暂不考虑H或G级机组。
E型燃机的效率大约33～34%左右，F型燃机的效率大约36～38%左右，从系统配置、占地面积及经济方面考虑，F级均优于E级。
综上所述，考虑工程造价、技术成熟度等因素，燃机机型选择时宜优先考虑国内已经引进的技术成熟的大容量“F”级燃气蒸汽联合循环供热机组。
二、F级燃气-蒸汽联合循环供热机组配置方案研究
F级燃气-蒸汽联合循环供热机组按轴系布置可分为单轴和多轴配置方案，多轴配置方案又可分为一拖一、二拖一、三拖一等。不同的轴系配置，其适宜承担的负荷性质、主设备配置、主厂房布置方式截然不同。本文以2台F级燃机组成的燃气-蒸汽联合循环供热机组为例，对联合循环供热机组配置方案进行研究。
由2台F级燃机组成的燃气-蒸汽联合循环供热机组可能的配置有如下三种方案：即“一拖一“单轴方案”、“一拖一”多轴方案和“二拖一”多轴方案。
由于“拖一”一单轴方案燃气轮机、发电机和汽轮机三大主机均连接在一根轴系，必须协调三大主机转子的弯曲振动（临界转速和振动的敏感性）和扭振（固有频率以及发电机短路时的最大瞬时扭矩）特性，使得轴系的动态特性要求高，对差胀、推力瓦设计及润滑油系统设计方面都会比较高，需要外方协调责任，这些都反映在造价上。因而除了燃机进口外还需要引进国外技术在国内生产配套的余热锅炉、汽轮机和发电机，国产化程度不高，从而提高了设备的初投资。而且“一拖一”单轴机组进行大容量的供热不具有运行业绩，主机厂一般不推荐。“一拖一”多轴方案和“二拖一”多轴方案则避开了单轴F级机组需要整体保证性能的责任风险，采用国产余热锅炉、汽轮机和汽轮发电机而降低设备初投资。
这样2台F级燃机组成的燃气-蒸汽联合循环供热机组共有“一拖一”多轴和“二拖一”多轴两种方式，两种方案的主机设备具体配置情况如下：
“一拖一”双轴方案：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。
“二拖一”多轴方案：2台燃机+2台余热锅炉+1台汽轮机+3台发电机+1台凝汽器。
上述方案具备不同的优缺点，需在供热能力、运行性能、建设成本等方面根据本工程的条件和需求进行分析。因各厂家的燃气轮机出力各不相同，因而不同机型燃机组成的联合循环机组的出力也将不同。暂以东方电气-MHI联合体的M701F4燃机为假定基础比较各方案的供热能力。
2：启动时间决定于汽轮机的启动时间，从整个联合循环电厂来说没有差别。
可见“一拖一”方案运行很灵活，很适合于调峰机组；而“二拖一”方案造价比较低，适合于带基本负荷的机组。
三、结论
燃气-蒸汽联合循环电厂可能承担中间负荷，也可能承担电网调峰负荷。当机组承担中间负荷时，负荷变化相对比较小，此时对机组在全负荷下的效率的追求成为最重要的因素，“二拖一”方案优于“一拖一”方案；当机组主要承担电网调峰的职责时，采用两班制运行方式，早上启动，晚上停机，机组在部分负荷的时间较长。此时，应主要考虑机组的热态启动时间长短并要求机组在部分负荷时具备较高的热效率，“一拖一”方案优于“二拖一”方案。
参考文献
[1] 刘建生，《能源与节能》，2013年第5期，山西科技新闻出版社，太原，2013年5月
[2] 朱军辉，《燃气轮机技术》，第15卷第3期，南京燃气轮机研究所主办2002年9月
论文作者:薛超海
论文发表刊物:《电力技术》2016年第4期
论文发表时间:2016/7/25
标签：机组论文; 方案论文; 蒸汽论文; 燃气论文; 燃气轮机论文; 一拖论文; 负荷论文; 《电力技术》2016年第4期论文;