大型天然气联合循环电厂的设计优化

2006年10月电力设雀@eOct. 2006第7卷第10期Elecrical EquipmentVol.7 No. 10大型天然气联合循环电厂的设计优化何语平(浙江省电力设计院，浙江省杭州市310014)摘要:为了使我国正在建设的一批大型天然气联合循环电厂投资省、效率高、投产后具有较好的经济效益,对其设计进行优化至关重要。文章对影响大型天然气联合循环电厂效率的各种因素进行了深入的研究,对联合循环系统、燃气轮机选型蒸汽系统、参数选择、余热锅炉和汽轮机选型、机组轴系配置、动力岛布置等方面进行了设计优化，并提出了明确的优化结论。关键词:发电厂;燃气轮机;天然气;联合循环发电;设计优化中图分类号:TM611.24;TM611.31为了优化能源结构、改善环境,国家决定利用西循环就是利用燃气轮机做功后的高温排气在余热锅炉气东输和进口液化天然气( LNG)等清洁能源建设- -中产生蒸汽, 再送到汽轮机中做功,把燃气循环(勃莱批大型天然气联合循环电厂。我国在“十五”、“+一敦循环) 和蒸汽循环(郎肯循环)联合在一起的循环。五"规划中把以天然气为燃料的燃气轮机发电列人重燃气-蒸汽联合循环流程图见图1,温度-熵值(T-S)点发展项目,本着“以市场换技术"的原则，近几年来图见图2。国家已先后进行了3次打捆招标,在实现燃气轮机设备制造本土化和燃气轮机技术开发国产化方面取得了良好成果。天然(是高效清洁能源，燃气蒸汽联合循环机图一兰"组燃用天然气将极大地改善环境污染问题。燃用天D2deq朝青棚环然气没有粉尘、没有灰渣。天然气几乎不含硫,因而客。几乎没有SO,排放。由于采用低NO,燃烧器,NO.的排放也降到极低的程度。又由于天然气成分中主要图1燃气-蒸汽联合循环图2燃气-蒸汽联合循环是CH,烟气中CO2的排放也大大减少。流程图的T-S图目前我国打捆招标实现国产化的大型燃气轮机根据热力学原理,理想热力循环(卡诺循环)的效率为的单机功率已超过250MW，热效率已超过36%;所组η=1-T2/T(1)成的联合循环的功率已达到390 MW ,热效率已达到56.7%~58.5%，比目前先进的超临界、超超临界火式中,T为热源平均吸热温度;T:为冷源平均放热温度。式(1)表明,热源平均吸热温度越高,冷源平均放电机组的效率(40% -45% )高出了一个数量级。在电厂投资方面,根据华东地区西气东输的大型.热温度越低,则循环效率越高。单轴联合循环机组(江苏戚墅堰、望亭、张家港、杭州燃气蒸汽联合循环中的高温热源温度(透平初半山均为老厂扩建)的可行性研究统计,投资估算为温)高达1100~1300C,其热源平均吸热温度远远高3104~3356元/kW,比带脱硫装置的300MW燃煤蒸于蒸汽循环常采用的主蒸汽温度540~603C的热源平均吸热温度;联合循环中的冷源平均放热温度(凝汽轮机电厂的造价低17. 8% ~ 23.9%。我国天然气价格相对较高,为使建成后的电厂投汽器温度)29 ~ 32 C远远低于一般燃气循环的排气温资最省、效率最高,投产后具有较好的效益，对大型天度450-640 C。也就是燃气蒸汽联合循环从非常高然气联合循环电厂的设计进行全面而系统的研究和的高温热源吸热,向尽可能低温的冷源放热,因此联合循环的热效率比组成它的任何一个循环的热效率优化至关重要。都要高得多。1联合循环系统设计优化目前蒸汽循环凝汽器的真空随外部循环冷却水的水温、冷却方式和真空系统的不同而略有变化,一1.1 提高联合循环效率的途径般为0. 04 ~0.05 kPa(a) ,其相应的温度为29 ~32 C,联合循环是把2个使用不同工质的独立的动力循已难以降到更低。而燃气循环的透平初温,近年来随环，通过能量交换联合在一起的循环。燃气蒸汽联合着叶片材料和冷却技术的提高还在不断提高。因此2电力设备第7卷第10期提高联合循环效率的首要途径就是选择透平初温较高压比的燃气轮机排气温度较低,虽然就燃气轮机本高的燃气轮机。理论研究证实",提高燃气轮机的初身而言,高压比的效率比低压比的高,但余热锅炉的温,可以使联合循环的效率大大提高。能量利用率蒸汽参数和蒸汽循环效率都较低;而低1.2余热锅炉的补燃 与不补燃压比的燃气轮机的排气温度较高,虽然就燃气轮机本所谓补燃,即在余热锅炉中再补充燃烧- - 部分燃身而言,低压比的效率比高压比的低，但蒸汽循环得料(气体、液体或固体燃料均可) ,增大余热锅炉的产以利用成熟的高温高压和再热技术，可取得蒸汽部分汽量,并提高主蒸汽参数(不补燃余热锅炉的主蒸汽的高效率。可见,在燃气轮机初温一定时,燃气轮机温度受到燃气轮机排气温度的限制),由此可以增大排气温度存在着最佳值[。燃气轮机效率、联合循环整体效率与燃气初温和汽轮机的功率。早期的燃气轮机初温较低,排气温度也较低,组成燃气轮机排气温度的函数关系分别见图3和图4。不补燃的联合循环时所能匹配的汽轮机参数必然也很40低,因此联合循环的效率不高。采用补燃后,就可与高s 35001000参数的汽轮机相匹配，使联合循环的效率得以提高。900理论研究表明(21 ,随着燃气初温的不断提高,余热300350400450500s5C300 350 400 450 500 550 600锅炉产生的主蒸汽参数已经很高。少量补燃后,如保持蒸汽参数不变,一般总会使联合循环的效率下降;如图3简单循环的燃气轮机图4联合循环效率与燃气保持蒸汽量和余热锅炉的节点温差不变而提高蒸汽参效率与排气温度的关系轮机排气温度的关系数,有可能略微提高联合循环的效率,但此提高的潜力图3、4中,t为燃气初温,近年来燃气轮机的初温不大。由于材料和节点温差的约束,蒸汽参数提高的均在1 100-1200 C以上。从图3可见，当简单循环余地也不多,补燃过多就只能用以增加蒸汽量了。因的排气温度为400 ~ 450 C时，燃气轮机效率最高。将此,随着燃气轮机初温的不断提高,新建发电厂现在已图4与图3进行对比可知,联合循环效率的最佳点为很少采用补燃的联合循环方案了。目前补燃的余热锅550 ~ 600 C ,向排气温度高的方向发生了移动。炉大多只用于热电联产的联合循环中，通过增减补燃近年来发展起来的大型燃气轮机,在燃气初温提量使产汽量具有灵活性,以求得热负荷和电负荷可以高的基础上都提高了排气温度,其目的是为了取得整独立地调节;并提高联合循环在低负荷下的热效率。体联合循环的高效率。因此要获得整体联合循环的不补燃的燃气-蒸汽联合循环的主要优势有:最大效率,不能仅仅选择高效率的燃气轮机,选择尽①热效率高。当把燃用天然气的燃气轮机的初温提可能高的燃气初温、对于联合循环最佳的压比和排气高到1300C以后,联合循环效率已超过56%,近期有温度才是更重要的因素。即只有既兼顾到燃气轮机望达到60%。②锅炉和厂房体积较小,结构简单,投循环的效率，又兼顾到蒸汽轮机循环的效率,才能获资费用低。③系统简单,运行可靠性高，现已达到得联合循环的最大效率。93% ~ 98%。④启动快。2燃气轮机机型选择1.3燃气轮机效率的选择经理论推导”，在不补燃的联合循环中,整套联由于E级燃气轮机的燃气初温较低(1124 C),合循环效率自身效率要比F级燃气轮机低3~4个百分点。其排η。=η。+(1-ng)●●力。(2)气温度仅为538C,蒸汽循环不能再热，其联合循环式中,7。为燃气轮机发电机组的毛效率;nmw为余热锅的效率要比F级燃气轮机低4 ~6个百分点。因而炉效率;。为汽轮发电机组毛效率。E级联合循环电厂的上网电价较高。从式(2)中可见，提高燃气轮机效率ηo比同等程另外，由于E级机组容量较小，需要“2 +1"(2台度地提高余热锅炉效率η和汽轮机效率刀。对于改善燃机带1台汽机)组成的联合循环容量才能达到联合循环效率η。的效果更为明显。因此在设计联合383.7 Mw。因而设备增多、系统复杂、占地较大。循环时，首先应选择功率和效率都能满足要求的燃气E级联合循环机组单位容量的占地面积为F级联合轮机作为设计出发点,然后再从整个联合循环的效率循环机组的2倍,E级改进型联合循环机组单位容量和投资角度来考虑余热锅炉和汽轮机的系统和形式的占地面积也为F级联合循环机组的1.27倍[4)。是否配置合理的问题。经过多方面的技术和经济比较,我们得出这样的1.4燃气轮机排 气温度的选择结论:在我国东部天然气价格相对较高的地区建设大在联合循环设计中,燃气轮机效率并非越高越型联合循环电厂,不宜选用E级燃气轮机作为基本机好。在联合循环中,燃气轮机效率取最大值,并不能型,也不宜选用E级改进型作为基本机型。F级燃气得到最优化的联合循环的效率。当燃气初温一定时，轮机是我国东部地区建设天然气发电390 MW级联合燃气轮机发电技术专题何语平:大型天然气联合循环电厂的设计优化l3循环电厂的首选机型'5]。缸中做功。采用三压蒸汽系统，可使排烟温度进一步通过“以市场换技术”,我国已形成了哈尔滨动降到80~90 C。力集团( (以下简称哈动力)-美国通用电器公司(GE) .(3)氽热锅炉再热系统的选择。早年的燃气轮上海电气集团(以下简称上海电气)-德国西门子公司机排气温 度较低,大多低于538 C,所配的蒸汽循环(Siemens)和东方电气集团(以下简称东方电气)-日本不宜采用再热方案。近年来排气温度高于584 C的三菱公司( Mitsubishi)3家大型燃气轮机制造集团，他大型燃气轮机出现了，具备了为余热锅炉提供足够的们所制造的F级燃气轮机的技术性能如表1所示。高温热量用以实现双压或三压再热循环的可能性。随着蒸汽循环由单压变为双压和三压,由无再热向再表1 F级燃气轮机的技术性能制造集团名称哈动力-GE 上海电 气Siemens东方电气三菱热发展,联合循环的效率都会有一-定程度的提高。研究表明《%,三压联合循环的效率比双压联合循环的效燃机型号PC9351FAV94. 3AM701F净功率/MW255. 6267270率大约提高1% ;双压和三压采用再热后,联合循环效净热耗率均能再提高0.8% ~0. 9%。9 7579 3029 424/kJ .kwh-1(4)余热锅炉烟气阻力的选取。这里需要指出净效率/%36.938.738.2的是,随着余热利用率的提高，余热锅炉换热面积将1 400(第- -燃气初温C1 320级静叶前)增加,余热锅炉烟气侧的阻力将有所提高,也就是燃排气温度/C60976586气轮机的排气背压将有所提高,这将引起燃气轮机功联合循环型号S109FA GUD1S. 94.3A MPCPI -701F率和效率有所下降。计算表明'6) ,1 kPa的压降会使燃390.892398气轮机的功率和效率下降0.8%,因此在联合循环设计6 35062746316优化时要综合考虑这一因素。余热锅炉及烟道的阻力按联合循环设备采购国际标准[7规定,对于单压、双压56.77.457.0系统配置1 +1,三压再热1+1,三压再热 1 +1,三压再热和三压余热锅炉分别为2.5.3.03.3 kPa。(5)余热锅炉蒸汽温度的确定。在不补燃的联这3家燃气轮机制造集团生产的F级燃气轮机合循环中,余热锅炉高压蒸汽的温度受到燃气轮机排机组具备以下特点:①单机容量大，都在250 Mw等烟温度的限制。 燃气轮机选型确定后，其排气温度一级,“1 +1"(1台燃机带1台汽机)的联合循环功率已定,余热锅炉高压蒸汽的温度--般比燃气轮机排气温达到390 MW。②专为烧天然气而设计，也可烧备用度低 25 -40C。当然联合循环高压蒸汽温度的确定轻柴油。③燃气初温高,因而燃气轮机自身的效率也还 与余热锅炉过热器和汽轮机高压部件的材料选择高。燃气初温均超过1 300 C,燃气轮机效率为的经济合理性有关。同样,中压蒸汽和低压蒸汽的温36.9%-38.7%。④排气温度高(584-640C),给蒸度则比它们各自所在的余热锅炉受热面积上游的燃汽循环留有较大的余地，蒸汽循环可采用较高参数的气温度低11 C左右”。三压、再热循环,因而整个联合循环的效率较高，达到(6)余热锅炉蒸汽压力的优化。蒸汽参数的优化56. 7% ~57. 4%。⑤燃气轮机结构上均采用轴向排气，主要是高压蒸汽压力的选择，国外研究表明9] ,随着高排气阻力小，而且便于余热锅炉布置。燃气轮机均采压蒸汽压力的提高，联合循环效率有一一定程度的提高，用压气机冷端拖动发电机,便于安装运行和维护。升至一个较高的最佳值后开始下降。优化后的高压蒸汽压力不是很高,通常在高压到超高压的范围内。对3余热锅炉蒸气系统的优化150 MW级的汽轮机来说，哈动力- GE和东方电气三菱(1)提高余热锅炉效率的途径。由于不补燃的推荐选择 高压蒸汽压力在10 MPa左右，上海电气-余热锅炉是利用燃气轮机的排气余热来产生蒸汽和Siemens 推荐选择的高压蒸汽压力为13 MPa。热水,排烟损失是它最主要的热损失,因此降低余热(7)联合循环蒸汽系统的优化方向。在燃气轮锅炉排烟温度是提高余热锅炉效率的唯一途径。机型号确定后,应根据所用燃料种类燃料价格、负荷(2)单压、双压和三压蒸汽系统的选择。在单压方式 、投资费用经济效益和建设周期等因素来选择蒸汽系统中，因低温段烟气的热量未能充分利用，因蒸汽系统。我国东部地区天然气价格较高,对联合循此单压余热锅炉不能将排烟温度降低到较低的水平,环电厂的运行成本和上网电价有较高的要求,希望电- -般仅能控制在160 ~ 200 C。当燃用几乎不含硫的厂有较高的效率。因此选择高压高温的三压再热蒸天然气时,可以进一- 步降低排烟温度,但燃料成本相汽循环是非 常合适的。对较高。在设计余热锅炉时可以采用双压或三压蒸4蒸汽循环给水加热和除氧方式的选择汽系统，即在余热锅炉中除了产生高压过热蒸汽外，还产生中压或低压过热蒸汽,补人汽轮机的中、低压(1)蒸汽循环的给水加热。为了尽可能地利用14电力设备第7卷第10期燃气轮机排气余热,联合循环的给水加热在余热锅炉轴向排气的中/低压汽轮机中进行。为了尽可能地降低余热锅炉的排烟温度,与黄合器的高压汽轮机1同燃煤电厂相反,送往余热锅炉的给水温度一般较低。(2)凝汽器真空除氧。燃用几乎不含硫的天然气时,哈动力- GE和东方电气三菱推荐最理想的除氧方案是选用带除氧功能的凝汽器,在凝汽器中进行真空除氧,这就给余热锅炉提供了除过氧的、最低温度的给水。这些低温给水在余热锅炉尾部的给水预热器中图5双缸轴向排汽汽轮 机剖面图进一步吸收低温烟气的热量,致使锅炉排烟温度降到80 ~90 C。上海电气- Siemens公司也推荐采用三压再热带除氧凝汽器的热力系统，正常运行时凝结水的除氧在凝汽器中进行,在启动阶段,该公司在凝结水预热器的下游还配备了旁路除氧器,用来除去启动阶段凝结水中较多的O2和CO2。本5余热锅炉的炉型选择图6双缸向下 排汽的汽轮机剖面图余热锅炉按汽水循环方式可分为强制循环和自行;另一种是单轴配置，即燃气轮机和汽轮机共同拖然循环2种。自然循环的余热锅炉一般采用卧式布动1台发电机运行。置，而强制循环的余热锅炉一般采用立式布置。2种7.1多轴配置余热锅炉各有特点,对于燃用天然气的联合循环电厂多轴配置分为:①1台燃气轮机发电机组排气送来说,这2种炉型都是可以接受的。人1台余热锅炉,产生的蒸汽带动1台汽轮机发电机我国目前打捆招标建设的大型天然气联合循环组，即多轴的“1 +1"方式。②2台或多台燃气轮机发电电厂均为卧式布置自然循环的余热锅炉。其优点是机组的排气送人各自匹配的余热锅炉,所产生的蒸汽无循环泵、厂用电少、可用率高于强制循环的余热锅共同送到1台汽轮发电机组中,即所谓“2+ 1”等方式。炉2个百分点。多轴配置的联合循环电厂,燃气轮机可快速启动,在20min内带上满负荷,调峰能力强。但设备和.6联合循环汽轮机的选择系统较复杂,全厂的调节控制也较复杂,占地也较多。(1)联合循环汽轮机特点。联合循环中的汽轮7.2单轴配置机一般不对外抽汽，而是向中压缸和低压缸内补人中随着大容量、高效率、高可靠性/可用率的F级燃压蒸汽和低压蒸汽。要求它的中、低压缸比常规电厂气轮机的投运 ,近年来出现了将1台燃气轮机轴向排的汽轮机增大通流能力,并要求其凝汽器比常规电厂气,排往同一 _轴线 上的余热锅炉,燃气轮机冷端出轴和增大换热面积。汽轮机末级效率和排汽环形面积的1台汽轮机共同拖动1台发电机运行的配置方式。大小对联合循环尤为重要,必须进行专门的设计与制单轴配置的特点是:①单轴配置时只需要1台容造。联合循环中的汽轮机必须适应联合循环快速启量较大的发电机、1台主变压器、1台高压厂用变压器动的要求,汽轮机结构应采取必要的措施[0]。和1套高压配电设备,机组启动时通过变频器向发电(2)联合循环汽轮机的汽缸及排汽形式。适合机提供变频交流电，发电机以同步电动机方式启动燃于三压再热单轴联合循环机组的汽轮机有双缸(高压气轮机，取消了多轴配置时的启动电动机，电气系统缸及中/低压缸合缸)轴向排汽和双缸(高/中压缸合和设备得以简化。②燃气轮机和汽轮机可共用1套缸及低压缸)向下排汽2种形式。前者为地面层低位润滑油系统。机组的控制系统和运行也得到了简化。布置;后者为高运转层布置。上海电气- Siemens公司③布置极为紧凑,燃气轮机、汽轮机和发电机均安装GUD1S.94.3A单轴联合循环三压再热的双缸轴向排在较小的厂房内，汽水管道和电缆短捷,占地较少。汽汽轮机剖面图(["如图5所示，哈动力-GE公司④取消旁路烟囱.汽轮机故障时余热锅炉的蒸汽经S109FA单轴联合循环三压再热的双缸向下排汽的汽100%容量的旁路进人凝汽器。但余热锅炉不能停轮机剖面图如图6所示。炉,必须随燃气轮机- - 道运行。这种高效，可靠和紧凑的系统和布置很快为各国7联合循环机组的轴系配置电力部门所接受,应用日益广泛。联合循环机组的轴系配置"”)有2种形式:一种是7.3 单轴配置的2种方式多轴配置，即燃气轮机和汽轮机分别拖动发电机运(1)发电机尾置方式。以哈动力- GE公司燃气轮机发电技术专题何语平:大型天然气联合循环电厂的设计优化S109FA和东方电气-三菱公司M701F为代表的燃气组轴向行走)。 这些独立厂房彼此并列布置,厂“房--端外轮机+向下排汽的汽轮机+发电机的连接方式,简称布置主变压器,厂房另-端外露天布置余热锅炉。发电机尾置方式。这种连接方式的发电机位于机组香港龙鼓滩( Black - Point)天然气发电厂是我国端部,发电机出线和检修时抽转子比较方便。但汽轮最早建设并投运的F级单轴联合循环电厂.该厂8套机在中间,汽轮机向下排汽使整套联合循环机组必须S109FA单轴联合循环机组采取这种布置格局的动力布置在较高的运转层上。岛区平面布置方式。国内打捆招标采用哈动力-GE(2)发电机中置方式。以上海电气- Siemens公公司S109FA单轴联合循环机组的天然气电厂,均采司GUD1S.94.3A为代表的燃气轮机+发电机+3S离用多套并列的独立厂房的布置。如第1批打捆招标合器+轴向排汽汽轮机的连接方式，简称发电机中置的杭州半山天然气发电工程和第2批打捆招标的宁方式。这种连接方式的汽轮机位于端部，便于实行轴波镇海天然气发电工程每套机组的主厂房跨度为向排汽。整套联合循环机组可安装在位置较低且造28m,毗邻的辅助厂房跨度为12m,燃气轮机空气过价较低的板式基础上,厂房的高度也随之降低。这种滤器搁置在辅助厂 房屋顶上。主厂房和辅助厂房长连接方式在发电机和汽轮机之间增加了3S 离合器，67m。2套机组之间留有12m的空挡,埋设循环水管可以在汽轮机安装完成之前燃气轮机提前投产发电;并作为消防通道。2套机组的中心距为52 m。在汽轮机故障停下来检修时不影响燃气轮机简单循国内第2批打捆招标采用上海电气- Siemens公环发电。但由于发电机置于燃气轮机与汽轮机之间，.司GUD1S.94.3A单轴联合循环机组的天然气电厂,当发电机检修需要抽转子时必须横向平移发电机。也采用这种多套并列的独立厂房的动力岛布置。如上海电气-Siemens公司的典型设计是在主厂房内配杭州萧山、河南郑州和中原天然气发电工程主厂房跨置起重量为370t的重型行车,将发电机整体吊到厂度均为29m，毗邻的辅助厂房跨度均为9m,燃气轮机房一侧的检修区内进行检修。空气过滤器搁置在辅助厂房屋顶上。主厂房和辅助厂房长均为52 m。3套并列的上海电气- Siemens公司8联合循环机组的动力岛布置的CUDIS. 94. 3A单轴联合循环机组(3 x 390 MW)组联合循环机组的总体布置因机型不同和轴系配成的天然气发电厂的动力岛布置见图7。置不同而具有多种多样的布置方案。文献[13]中对5656m“1 +1"双轴、“2+1”三轴、1套“1 + 1"单轴和多套并列的“1 +1”单轴4种F级联合循环机组的动力岛布置形式进行了比较,这4种动力岛布置形式的单位容量占地面积汇总于表214。.表2各种动力 岛布置形式的F级联合循环机组总体布置的单位容量占地面积比较量量联合循环机组的"1+1”“2+1"一套"1+1” 多套并列的动力岛布置型式双轴三轴单轴"1+1"单轴单位容量占地44.5-45.234.0-37.5 30.7-32.7 25.6-29.5 .8m-230m面积/m2. MW -图73套GUDIS.94.3A单轴联合循环机组的动力岛布置从表2可见，多套并列的单轴机组方案布置最紧8.2 M701F 单轴联合循环机组大跨度连通厂房凑,其单位容量的占地面积最省。模式的动力岛布置多套并列的F级“1 + 1"单轴联合循环机组完全实这种布置模式的特点为:多套单轴机组横向布置行单元制的紧凑布置、单元制的建设、单元制的运行、在一个62 m的大跨度连通厂房内,共用1台检修行车。单元制的管理和检修,而且扩建非常方便。这是近年国内第1批打捆招标采用东方电气-三菱公司M701F来国际上具有多套单轴联合循环机组的大型天然气单轴联合循环机组的天然气电厂,其中北京京丰热电电厂的布置趋势,也是我国建设大型天然气联合循环厂和深圳东部电厂采用了这种大跨度连通厂房的模式。电厂最佳的布置形式。多套并列的F级“1 +1"单轴深圳前湾电厂和广东惠州电厂虽也采用了连通联合循环机组有以下2种厂房布置模式”]。厂房的模式,但为了减小行车跨度,将燃机-汽轮机-发8.1 S109FA 和GUD1S. 94. 3A单轴联合循环机电机单跨厂房改为24.5 m的发电机厂"房和37.5m的组独立厂房模式的动力岛布置燃机-汽轮机厂房这样的连续双跨厂房,总跨度仍为这种布置模式的特点为:每套机组纵向布置在各自62.0m,每跨厂房各自采用1台检修行车。独立的厂房内， 有各自独立的检修行车( 行车的大车沿机为了让开连通厂房内行车的通道,东方电气-三菱16电力设备第7卷第10期公司M701F单轴联合循环机组的每台燃气轮机的空单 轴机组横向布置在一个大跨度连通厂房内,这样的气过滤器置于主厂房外燃气轮机排气扩散段的下方，连续双跨厂 房这2种厂房布置模式。利用燃气轮机基座下方的空间布置进气道。10参考文献9结论[1]蔡睿贤. 余热锅炉式燃气-蒸汽联合循环近似热力学分析[J].(1)提高联合循环电厂效率的首要途径是选择透工程热物理学报,1981 ,2(4) :304 - 309.平初温较高的燃气轮机。要获得联合循环的最大效[2] 蔡睿贤.补燃对常规联合循环效率的影响[R].中国工程热物率,不能仅仅选择高效率的燃气轮机，选择尽可能高的理学会第八届年会燃气初温联合循环最佳的压比和排气温度是更重要[3] 何语平,大型天然气联合循环机组系统优化[].中国电力，的因素。即只有既兼顾到了燃气循环的效率，又兼顾2003 ,36(11):37 -40.到了蒸汽循环的效率,才能获得联合循环的最大效率。[4 ] Rolf Kehlboler. Combined- cycle gas & sleam turbine power plants[R]. ABB Power Generation.(2)建设大型天然气联合循环电厂,不宜采用补[5] 何语平.大型天然气联合循环电厂对燃气轮机的选择[J].燃的联合循环方案,补燃的余热锅炉大多只用于热电中国电力，2003, 36(12): 7-12.联产的联合循环中。在不补燃的联合循环电厂中，提[6]焦树建燃气-蒸汽联合循环[M].北京:机械工业出版社，高燃气轮机的效率比同等程度地提高余热锅炉和汽2000.轮机的效率对于改善联合循环效率的效果更为明显。[7] ISO 3977: 191/Amd. 1: 1995(E) Cas turbine - proeuement(3) PG9351FA、V94.3A和M701 F3种F级燃气amendment 1. Basic procurement information for combined - cycle轮机机型的单机容量大、燃气初温高、排气温度高,由plants.它们组成的联合循环机组的效率较高。它们均采用[8] L 0 Tormlinson, D L Chase, T L Davidson, et al. CE combined -轴向排气,排气阻力小，而且便于余热锅炉布置。燃cycle product line and perdormance[R]. GE Power Generation气轮机均采用压气机冷端拖动发电机,便于安装运行CER-3574D.和维护。这3种F级燃气轮机是我国建设天然气发{9] Rolf Kehlhofer. Combined - cycle gas & steam turbine power plants[R]. ABB Power Ceneration电390MW级联合循环电厂的首选机型。(4)降低余热锅炉的排烟温度是提高余热锅炉[10] 何语平. 大型天然气联合循环电厂对汽轮机的选择[].中国电力，2004, 37(4): 5-8.效率的唯一途径,大型联合循环电厂应选择高压高温[11] 西门子发电部. 采用空冷凝汽器的King's Lynn 347 MW单轴的三压再热蒸汽循环。最理想的给水除氧方案是选联合循环电厂[R].1997, 5用带除氧功能的凝汽器。联合循环中的汽轮机一般[12] 何语平. 大型天然气联合循环电厂机组的轴系配置[J].不对外抽汽，而是向中压缸和低压缸内补人中压蒸汽中国电力，2004, 37(8): 7-9.和低压蒸汽。适合于三压再热单轴联合循环机组的[13] 何语平， 大型天然气联合循环电厂F级机组动力岛布置的优汽轮机有双缸轴向排汽和双缸向下排汽2种形式。化[J].中国电力，2005. 38(10): 56 -64.，(5)大型联合循环的机组的轴系配置越来越广(14] 何语平. 大型天然气联合循环电厂不同机型总体布置与占地泛地采用高效、简单、可靠、紧凑的单轴布置。燃气轮的比较[J]中国电力，2005, 38(7): 31 -36.机+汽轮机+发电机的轴系配置方式和燃气轮机+发电机+离合器+汽轮机的轴系配置各有其优点。(6)多套并列的F级“1+1”单轴联合循环机组收稿日期: 2006-08 -08完全实行单元制的紧凑布置、单元制的建设、单元制作者简介:何语平(1945-)，男，高级工程师(教授级)，从事火力发的运行、单元制的管理和检修,扩建非常方便。这是电厂设计研究。近年来国际上大型天然气联合循环电厂的布置趋势。它有每套机组纵向布置在各自独立的厂房内或多套(责任编辑罗翠兰)Design Optimization of Large Natural Gas Combined Cycle Power PlantHE Yu- ping(hejiang Electric Power Design Institute, Hangzhou 310014，China)Abstract: It is very im portant to optim ize design for saving investm ent, high effic iency and better cconomic benefits of buildinglarge natural gas combined cycle power plant in China. The paper studied the various factors, W hich affected efficiency of largenatural gas combined cyele power plant. The design for combined cycle system, the type selecting of gas turbine, steam system,parameter option, remaining beat biler and the type selecting of steam turbine and unit shaf ting, power island arrangement etc.was optim ized, and the def inite optim ization conclusion was put forw ard.Keywords: power plant; gas turbine; natural gas; com bined cycle power generatin; design optm ization