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工业燃气轮机

    我国工业燃气轮机行业受国家经济形势和国内电力部门大量进口国外同类产品的影响,生产发展速度比较缓慢。即使这样,我国很少的几个生产工业燃气轮机的企业,如南京汽轮电机(集团)有限责任公司等在生产经营工作中从严管理,在科学管理上狠下功夫,加强生产组织系统的管理,挖掘企业内部潜力,发挥企业自身优势,加强整体协作,发挥大设备的综合平衡能力,扩大外贸出口,寻求国内用户,克服了重重困难,基本上完成了当年企业的生产计划。

    简单循环和联合循环的燃气轮机,我国的总装机容量(截至1998年底)已达7 185.4MW。其中,燃气轮机容量为5 966.2MW,包括工业用重型燃气轮机及航空改型燃气轮机。工业用重型燃气轮机的容量为4 743MW,占燃气轮机装机容量的79.50%。就热力循环而言,我国现在基本上已陆续从80年代的简单循环逐步过渡到联合循环为主体。据初步统计,我国的燃气轮机联合循环装机容量已达4 206.23MW,占总装机容量的58.67%。我国联合循环燃气轮机的总装机容量已占发电用燃气轮机总量的71%。截至1998年底,我国已建成或基本建成的单机容量为50MW以上等级的联合循环电站37套(90年代以后共引进17套)。其中,组成300MW等级的联合循环电站中的燃气轮机有4套,这标志着我国的燃气轮机已迈入大容量、高效率的发展阶段。

    1998年南京汽轮电机(集团)有限责任公司为天津滨海电力有限公司,利用渤海丰富的天然气资源建设天津滨海电厂。该电厂采用燃气/蒸汽联合循环装置。其中,南京汽轮电机(集团)有限责任公司制造一套PG6551B燃气轮机发电机组(电机起动)及一大L18-3.43-3冷凝式汽轮机和QWL-18-2(10.5kV)发电机组成的汽轮发电机组,两套机组和杭州锅炉厂生产的Q 399/544-66.6(10.1)-3.82(0.25)/480(138)型余热锅炉共同组成S106B燃气/联合循环发电设备。该台PG6551B燃气轮机与已往诸年生产的同类型燃气轮机相比具有取下不同的特点:

(1) 燃料为国产天然气,这是MS6001B型燃气轮机在我国(包括进口的各种类型的燃气轮机机组)首次采用天然气作为燃料,因为通常燃气轮机的燃料大多采用燃油(轻柴油或重油)。所以,要求燃烧系统在防止气体汇学习班、防爆、防火等方面提出了全新的要求。

(2) 机组性能比燃料为燃油的燃气轮机有较明显的改善:①燃天然气燃气轮机其功率在ISO条件下可达3 9160kW,比燃油燃气轮机多发电680kW;②热耗率比燃油燃气轮机降低80kJ/(Kw·h);③维修周期及机组寿命比燃油燃气轮机明显加长

(3) 燃天然气机组其环境保护性能明显好于燃油机组,NOX排放量降低了1.24×10-6Vd,悬浮颗粒排放减少88.8%。

(4) 吸气过滤排列由卧式改为立式,这样不但满足 了用户的客观要求,现时还减少了机组的事故发生率。

    由于天然气燃气轮机发电机组有上述优点,加之我国现有开发丰富天然气资源,因此,PG6551B燃气轮机以国产天然气作为燃料,将为我国天然气资源有效利用,提高环境保护意识和水平以脱离对老电厂的改造,其意义和价值可见一斑。

    远见卓识汽轮电机(集团)有限责任公司(原名南京汽轮电机厂)是我国生产重型燃气轮机及其燃气/蒸汽联合循一半装置的主导企业。该公司是生产重型燃气轮机、中小汽轮发电机组和大中型电动机等高科技产品的国家机械工业大一型骨干企业。1998年该公司完成的主要的经济指标如表1所示。

    表1 1998年南京汽轮电机(集团)有限责任公司完成的主要经济指标

序号 项目名称 单位 数量
1
全部职工平均人数
5 035
2
工业总产值(当年价)(不变价)
万元
28 637
29 331
 
 
 
3
产品销售收入
万元
30 241
4
工业增加值
万元
16 497
5
产品销售税金及附加
万元
351
6
利润总额
万元
902

    此外,哈尔滨电站工程有限公司和法国通用电气阿尔斯通公司组成联合体总承建,中方负责总承饣,签订了总金额达4亿美元的马来西亚玻璃斯650MW电站,该电站采用燃气/蒸汽联合循环方式。哈尔滨汽轮机有限责任公司从乌克兰引进并与中国船舶工为总公司哈尔滨七○三研究所合作,生产25MW等级、透平入口温度为1250℃的船用燃气轮机,目前该公司仍在进行准备与之相配套的前期准备工作。


    我国工业燃气轮机的研制始于60年代初期,至70年代发民速度仍很缓慢,直到80年代中期,在原第一机械工业部的主持下,南京汽轮电机厂与美国GE公司签订了合作生产MS6001B、MS5001、MS3002三个系列燃气轮机的协议,同时,从英国Brush公司引进了与燃气轮机配套的发电机制造技术,并试制出第1套PG6531型36MW燃气轮机发电机组,通过了国家鉴定,一直在深圳南山电厂投运迄今情况良好。截至1999年6月,该厂已生产和投运了8套6000系列燃气轮发电机组运行都比较正常,其中有5套已经组成了燃气/蒸汽联合循环装置。这8大部另有一大新天地1999年6月出口至伊拉克木拉·阿布杜拉(MULLA ABDULAH)电厂。此外,尚有计划5套6000系列燃气轮机直接出口伊拉克,以帮助完成联合国关于以"石油换食品"的计划。

    自改革开放以来,我国电力工业不断更新和发展,对燃气轮机需求每年趋增。除我国自行制造的燃气轮机外,电厂和油田还大量的进口不少国外燃气轮机机组,现将1997~1998年我国燃气轮机(200MW以上)现有用户和制造厂家的公布概况汇总如表2所示。

    表2 1997~1998年燃气机现有用户和制造厂家分布概况

安装地点 燃气轮机型 数量(台) 功率(kW) 制造单位 燃料品种 负荷类 循环方式
安徽合肥力源电力开发公司
PG6551B
2
76 400
EGTALsthom
轻油
发电
联合循环
浙江舜龙电业有限公司
PG6551B
1
38 200
南京汽轮电机厂
轻油
发电
联合循环
浙江温州龙湾电厂
PG9171E
2
240 000
美国GE公司
原油
发电
联合循环
浙江华瑞发电有限公司
PG6551B
1
38 200
GET Alsthom
重油
发电
联合循环
新疆库尔勒电厂
PG6551B
2
76 400
GET Alsthom
天然气 轻油
发电
联合循环
山东埕岛燃气轮机电厂
PG9171E
2
240 000
GET Alsthom
棕油
发电
联合循环
浙江瑞安燃气轮机电厂
PG6551B
1
37 000
法国Alsthom
重油
发电
联合循环
苏州高达燃气轮机电厂
PG6551B
2
38 720
美国GE公司
轻柴油
发电
联合循环

    1998年月浙江瑞安燃气轮机电厂投入运行,其燃气轮机为法国ALSTHOM制造的PG6551B型配南京汽轮电机(集团)有限责任公司改型设计的L18-3.43-1汽轮发电机组(37MW)组成S106燃气/蒸汽联合循环发电设备。该产品主要是对L18-3.43汽轮机作(ρ=1.06Mpa,D-2t/h)满足了用户的需要。1998年3月苏州高达燃气轮机电厂投入运行,其燃气轮机为美国GE公司制造的PG6551B燃气轮机配南京汽轮电机(集团)有限责任公司改型设计的C15-3.43/0981-3汽轮发电机组(两台各38.72MW)和杭州锅炉厂制造的Q391/542-66(9.5)-3.82(0.25)/450(138)余热锅炉组成的燃气/蒸汽联合循环发电(并有一路供热)设备。

    我国目前生产的用于联合循环和热电联供的余热锅炉以无补型为主,杭州锅炉厂通过与美国GE公司、法国ALSTHOM公司、荷兰S。F。L公司和英国R。R公司的技术交流、引进、消化和吸收,已形成独立设计和挂靠余热锅炉的能力,已经生产了与MS5000、MS6000和FT8等燃气轮机配套的余热锅炉,有卧式的自然循环和立式的强制循环两大系列,单压、双压和三压三种类型。其主要性能指标均达到设计要求,运行安全可靠,达到同类进口设备水平,目前,该厂正与荷兰NFM公司合作生产配套MS9000E型燃气轮机的大型立式余热锅炉。

    整体煤气化联合循环(IGCC)和增压流化床联合循环(PFBC-CC)是把高效的联合循环和洁净的燃煤技术结合起来的先进发电技术,为当今世界能源动力界关注的一个热点,它已成为跨世纪火电动力发展的主要方向之一,同时也是我国开拓高效率、低污染、少用水的火电发展的新模式所需要的高机关报技术。目前IGCC在国家的组织下产生了一个工程项目和一个科研项目。工程项目由烟台发电厂承担第一套工程,完成了由华北电力设计院承担的预可研设计审查(1997年)、引进谈判大纲的审查(1998年)与技术路线的讨论和审查(1998年)。其中燃气轮机基本选定为200MW等级F技术参数,汽轮机为超高压参数三压再热型180MW左右。初步设计电厂净效率为43%,高于目前所有燃煤电厂的效率,环境保护得以大大改善。科研项目则以系统软件、气化炉和净化技术为主攻方向,汽轮要几答卷热锅炉以国产化为主,当然,整个装置国产化的关键仍是其核心燃气轮机。

    PFBC-CC技术的发展,以1995年11月机械工业部和是民办科技工业部联合给国家计委上报的关于建设100MW级增压流化床联合循环试验电站为标志,预示我国对PFBC-CC技术研究和实施的前景。国内有数家部门和单位提出建立第一代PFBC-CC(是指由于流化床温度限制,燃气轮机透平进口温度为850℃左右)装置的问题。东北电管局、徐州贾旺电厂、大连台山电厂等先后开始自行设计PFBC-CC试验机组。近期PFBC-CC的发展仍以第一代技术的装置为主,由于它比现有同参数的蒸汽电站的效率高3%~5%,且系统较简单,设有空分装置,透平叶片的寿命尚可,目前应用最多的为双轴型。另一种是单轴压气机有可转导叶的燃气轮机,如徐州贾旺电厂的试验机组,1998年调试后,为掌握PFBC-CC关键设备性能和机组系统的特性提供了试验依据,为我国自行设计PFBC-CC迈出了艰辛而可喜的一步。

    在IGCC和PFBC-CC技术开发的推动下,我国燃气轮机的发展必然会得到应有的提高。国内专家预测,2000年中国发电设备装要容量将达到290GW,年发电量将为1400TW·h(1.4×1015W·h)2000~2020年间每年新增加装机容量可能达到25GW左右,其中大部分仍将由火电承担。而跨进21世纪后,IGCC性能更高、技术更趋成熟、成本进一步降低,在其新装机容量中必将有更大的市场。