大型天然气联合循环电厂燃气轮机选择探讨

大型天然气联合循环电厂燃气轮机选择探讨

黄杨

（中国电建集团湖北工程有限公司工程建设公司湖北武汉430081）

摘要：电能是我们生产生活的必备能源，目前我国发电主要以火力发电为主，虽然潮汐能、风能、太阳能等清洁能源已逐步应用到发电中，但这些能源极不稳定，产出的电能质量差，因此尚未得到普及。而天然气发电解决了这些问题，目前我国东部地区打算建造一批大型天然气联合循环电厂以缓解西电东输的压力，本文就大型天然气联合循环电厂燃气轮机的选择做出了探讨。

关键词：天然气；燃气机轮；机组选择

燃气轮机直接影响电厂的热效率，决定电厂建成后的效益，因此，选择合适的燃气轮机至关重要。为降低大型天然气联合循环电厂的成本，本文调查了通用电气公司、西门子公司、阿尔斯通公司和日本三菱公司的燃气轮机组，将四家公司F型燃气轮机的技术性能及结构特性做了对比，以供电厂选择参考。

一、四大燃气机轮公司

1.1通用电气公司

通用电气公司是最早的几家燃气轮机制造商之一，目前已发展为行业之首，亚洲百分之五十的燃气轮机都来自通用电气公司。该公司的首批燃气轮机于上世纪七十年代末研发成功，该机组是七十五兆瓦、六十赫兹的7E型燃气机组。仅两年后，该公司又研发出了一百零五兆瓦、五十赫兹的9E型机组，为世界燃气轮机的研究发展奠定了基石。八十年代末，通用电气成功将E型机组发展成为F机组，也是目前发展最为成熟的燃气轮机组。

1.2西门子公司

德国西门子公司是世界电子电气工程领域的领先企业，一九九零年西门子公司开发了旗下首批燃气轮机组。四年后，启动了一百七十兆瓦、六十赫兹的V84.3A机组，并在随后的几年内以该机组为基础研发了二百六十五兆瓦、五十赫兹的V94.3A机组和同样为五十赫兹的六十七兆瓦V64.3A小型燃气轮机组。西门子公司虽不像通用电气公司专注于燃汽轮机，但该公司的燃汽轮机的热效率相对更高，是我国大型天然气联合循环电厂燃汽轮机的不错选择。

1.3阿尔斯通公司

阿尔斯通公司于一八八五年收购了ABB公司的汽轮机部门，次年研发出了一百六十兆瓦的GT13E燃气轮机组，这是当时世界上热效率最高的燃汽轮机组，热效率高达百分之三十五。随后在一九九六年推出的GT24和GT26燃汽轮机组，分别为六十赫兹、一百八十三兆瓦和五十赫兹、二百六十五兆瓦，热效率分别高达百分之三十八点五和三十八点三，依然为当时世界之最，阿尔斯通公司的燃气轮机组一直以热效率著称。

1.4日本三菱公司

日本三菱公司与美国西屋公司在二十世纪八十年代合作生产燃气轮机，并于一九九六年结束合作独自进行燃气轮机的开发。三菱公司发展最完善的燃气机组是701F机组，该机组是一款五十赫兹的大型燃气机组，由于其性能好、热效率高等特点得到世界广泛认可，至今仍被沿用。

二、四家公司F型燃气轮机的技术性能

我国大型天然气联合循环电厂燃气轮机的选择可以在这四家公司所产的燃气轮机中进行选择，经过从经济、热效率、性能、结构等角度的筛选后，以下四个型号的机组比较出众。他们分别是：PG8248FA、V96.3A、GT26以及701F，这四台机组无论从经济型还是实用性上都能满足我国大型天然气联合循环电厂的需求。

下面我们从技术性能角度阐述一下选择这四台机组的原因，首先这四台机组均为五十赫兹三百九十兆瓦以上，在容量上满足我国大型天然气联合循环电厂的需要。其次，它们的水循环系统相对完善，一个电厂的效率除了热效率以外还要结合蒸汽循环的效率，这四台机组的排气温度都可达到五百八十四摄氏度，有效提高了蒸汽循环的效率，从而使整个联合循环的效率高达百分之五十八点三。

综上所述，我国大型天然气联合循环电厂燃气轮机应从上述四种机组中选择，除了良好的性能外，这四种机组都已发展超过十年，经过多年运行的检测，这四台机组的安全性都能得到良好保证。

三、四家公司F型燃气轮机的结构特性

3.1压气机的级数和压比

经调查得知，PG8248FA、V96.3A、GT26以及701F的空压机级数分别为：18、15、22、17；压比分别为：15.4、16.9、30、17。从数据上看，阿尔斯通公司的GT26具有最高的空压机级数和压比，稳定性最高。

3.2透平的级数和效率

这四家燃气机组的透平级数分别为：3、4、5、4；燃气轮机效率分别为：百分之三十六点九、百分之三十八点七、百分之三十八点五、百分之三十八点二；燃气轮机结构分别是：简单、介于简单复杂之间、复杂、介于简单复杂之间。

从数据上看，这四台机组的燃气轮机效率除通用电气公司只有百分之三十六点九之外其他三家公司都在百分之三十八左右，相差不大。但通用电气公司的机组结构简单，安装方便经济性比较好。

3.3压气机和透平转子整体结构的链接方式

通用电气燃气轮机的转子链接方式为外围拉杆螺栓压紧，盘鼓间的摩擦力传扭，这种传扭方式的优点是拉杆可以承受精确的压缩预警力，但是对加工水平和装配能力要求很高。四门子的传扭方式为中心拉杆和端面齿传扭，这种传扭方式可靠性高，热对中性好。缺点是结构轻，加工成本高。阿尔斯通的GT26采用焊接转子，传扭可靠，不易出故障，但是比较笨重。三菱燃气机组压气机和透平转子整体结构的链接方式为除了外围拉杆螺栓，压气机增加径向销钉，透平层增加端面齿。优点是可靠性高，热对中性好。缺点是结构复杂，加工要求高。

四、结语

上文通过四家公司F型燃气轮机的技术性能和结构特性对PG8248FA、V96.3A、GT26以及701F四个型号的燃气轮机进行了介绍与分析。四台机组的技术性能均能满足我国大型天然气联合循环电厂的需求，结构特性方面不同电厂应根据自身特点进行选择。

参考文献：

[1]朱亚迪.基于支持向量机的燃气—蒸汽联合循环机组的优化运行研究[D].东南大学,2015.

[2]田祎.全燃机电网燃气—蒸汽联合循环机组优化调度运行研究[D].华北电力大学,2015.

[3]曾万模.大型燃气蒸汽联合循环机组热电联产可行性重点问题研究[D].华南理工大学,2011.

作者简介：黄杨，女，汉族，籍贯：湖北省，当前职务：电气室专业工程师，当前职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：大型燃气发电厂的发展趋势