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通用电气(中国)有限公司燃气发电部市场总监王铁成:先进的燃气轮机联合循环发电

北极星电力网新闻中心  来源:电力头条APP    2018/1/19 9:33:32  我要投稿  

北极星火力发电网讯:由北极星电力网主办的2018煤改气天然气发电新项目建设投资高峰论坛于1月18日在北京召开,通用电气(中国)有限公司燃气发电部门高级市场总监王铁成发表主旨演讲:先进的燃气轮机联合循环发电。

王铁成讲述了三方面内容,第一个,燃气发电的概述;第二个,分享一个煤改气的案例;第三部分,通用公司燃机的产品。

以下为会议实录:

王铁成:大家下午好。我是GE燃气发电部门的王铁成,今天很高兴在这儿跟大家分享一下燃气轮机联合循环发电的这个话题。

今天主要讲三方面的内容,第一个,燃气发电的概述;第二个,分享一个煤改气的案例;第三部分,谈一下我们公司燃机的这些产品。

先讲第一部分,燃气发电概述,我们可以看到煤电的装机容量从59%到55%,是下降的,燃气发电从4.4%到5.5%。我们可以再看一下发电机组应用小时数,发电小时数是整体下降的,煤电和全国发电机组平均运行时间基本上4000小时的水平。燃机发电的基本上3000小时水平,甚至还要还要低一些。所以就是说,十三五大家定的调子是“有序发展天然气发电,大力推进分布式气电建设”,也比较符合我们国家的国情…气价较高。

总结一下,燃气发电这么几方面的内容,高效、环保;再一个就是天然气作为主要用户可以稳定天然气的供应;优异的调峰能力,可以优化发电的结;还有急事智慧发电,和分布式能源。

现在燃气蒸汽联合循环的效率最高60%多,煤电是40%多的水平。

燃气发电与煤电相比,环保特很有优势,首先是燃料比较干净的,而燃机多数都配备了低碳燃烧器,不加SCR的条件下,在国内NOx基本满足50毫克、30毫克的水平。

上午也讲了燃机的双调峰调峰能力,这里先看一下调气峰的能力,从一年周期的角度来看,可以看一下左下角这个图是2015-2017年,从一月份到12月份天然气的需求量,两头翘、中间低,就是12月份、1月份需求量比较高,一年中存在一个冬夏峰谷差。今年煤改气执行过程中加剧了峰谷差的差距。天然气发电的调节作用可以一定程度上减少峰谷差,冬天可以让非供热的燃机停下来,夏天可以多发一些点,多消耗天然气。实际上从天然气供应的角度来讲,管道输送也是需要一个较高的管输率,可以按照75%负荷核算;还有LNG合同的执行需要长期稳定的需求量…一年下来比较平稳。

另外角度是调电峰,可以从一整天这个周期看,这个图实际上是国外的一个典型的案例,以9F运行的状态为例,看一下上面带蓝点、红点的状态,横坐标是运行小时数,纵坐标是起停次数,可以看到从2010年到2015年机组的运行状态变化,2015年的机组得起停次数更多了,说明参与调峰的燃机机组更多了。而下面这个图也反映了这个情况。所以说从调电峰的角度来讲,燃气发电有这么一个重要作用。

再看一下燃机技术发展的趋势,可以看一下左上角这个图,燃机技术先进不先进,燃机的燃烧温度是一个非常重要的参数。从E级到H级,从联合循环效率不到50%到接近65%。再看一下右边这个图“全球重型燃机的订单”,可以看出来大型机组F级出现的萎缩,取而代之就是H级。下面中小型的机组多数可能用于分布式能源,订单量将来相对比较平稳。

第一部分大概说完了。下面说一下煤改气的案例。

煤改气的案例实际上是广为传播的一个案例,法国EDF在布尚的电厂煤改气,原来是2台250兆瓦的燃煤机组,有40年的历史。新厂在老厂的基础上进行改进,变成一套9HA联合循环的机组,效率达到62.22%。2016年6月份投入了商业运行。

这个电厂有一些什么特点呢?燃机采用了1台9HA.01,余热锅炉卧式布置,汽轮机是高中低压,三压一次再热。发电机是水氢氢,室内低位布置。冷却水系统利用原来的。实际上煤改气将来老厂改成新厂的话,有一部分是可以继续沿用的,比如说冷却水系统。当然国内的华电军粮城项目也是煤改气,这个项目正在实施中…这就是第二部分”煤改气”案例。

下面介绍一下第三部分,GE燃机联合循环发电的产品介绍,主要是讲三个方面的内容。这一页就是GE燃机联合循环发电产品列表。当然实际上这个表还没有包括全部,今天上午孙经理讲到的燃气往复式机组可以加在下面,大概就是一万千瓦以下的量级。还有就是GE油气集团的产品,有LT5、LT10、LT16和MS5002E可以加在LM2500燃机的下面。这张图可以看到,从最小的一台LM2500是三万等级的简单循环,到两台9HA.02的联合循环可以达到1500MW。

下面我说一下9HA燃机的特点,我想大家多多少少已经听到了一些9HA的宣传,效率非常高。这里内容比较多,我只是从燃机三大部件的角度挑出来需要重点强调的方面给大家介绍一下。第一个是14级压气机,实际上一级进口可调导叶1GV+3级可调静叶,一共4级,并配备了独立的执行机构,在部分负荷运行时和热天工况时,相比基本负荷时的效率降低较少,比同类机组更好。再就是燃烧室,16个分管燃烧室,可以实现全预混燃烧。什么概念?最早的产品在启机阶段采用扩散燃烧时,以保证燃烧的稳定;GE经过多年的实践,把扩散燃烧完全去掉了,全部实现全预混。这样能实现什么样的效果?以前的燃机启动的时候有黄烟二氧化氮,一个普遍的说法,就是在60PPM以上的二氧化碳有可能看得见…就是黄色的烟。GE的全预混,就可以实现黄烟不可见。再一个就是透平采用了单晶材料,单晶材料是透平最先进的技术。

现在说一下为什么燃机联合循环效率近些年提升比较快。刚才谈到了布尚电厂的62.22%,现在按照GE2018年的产品手册,2018年的订单联合循环效率就可以提供64%的9HA联合循环效率;2020年以前就可以实现65%的效率。大家就会问了为什么这么快?这里举一个标志性的技术革新3D打印或叫作增材制造的例子,这一段时间比较火。举一个例子,燃烧室,我们GE微信最近也发一篇文章,这里简单说一下。燃烧喷嘴原来是旋流器结构,现在把原来的旋流气结构改成微管燃烧结构,就是采用3D打印这个技术…可以实现燃烧混合更均匀,燃烧脉动更少,燃烧温度有一定提高,而不会大量提高氮氧化物产生,达到这样一个效果。

增材制造公工艺不需要开模具了,简化工艺了;再一个是可以实现快速的设计和实验的迭代…设计完成后可以马上生产出来,实验以后可以马上更改,实现非常复杂的设计。理论上来讲,设计出来的结构,增材制造理想情况下都可以实现。还有一点是没有焊接了,运行的时候燃料泄露的概率非常低。这个揭示了近些年来9HA联合效率提升这么快的原因。9HA效率比较高,这个特点很适合国内20万、30万近期要淘汰到服务年限的煤机的发电容量替换,适合大机组9HA这样机组的应用。再有一点就是调电峰的特点,9HA.01每分钟达到65兆瓦负荷提升率,可以给电网非常好的调峰支撑。

从投资的角度考虑,机组越大相对单位KW造价就低;效率高,发电成本就越低。9HA机组非常适合较大燃煤机组的发电容量替换。

下面介绍一下6F.01,也算是近年来一款明星机组,举一个实际应用的例子华能桂林项目,实现了冷热电三联供,供热能力一小时180吨,3台6F.01,汽轮机是2台抽凝式的,还有一个背压式的,能源利用效率达到了81%。

然后再介绍一下6F.01的特点,跟前面介绍的9HA是一脉相承的,压气机是3级可调进口导叶,燃烧室也是DLN,一级动叶也是采用单晶材料。燃机的排气温度622度,联合循环效率可以达到57.9%,这两个数字可以记一下。

为什么选择了6F.01应用分布式能源,前面提到发电效率非常高,57.9%,供热能力非常强,主要原因是排气温度比较高622度。还有一点就是检修周期还有维护成本、检修时间这些方面都比较有优势,这里不一条一条的过了。这一页总结一下,6F.01作为5MW燃机这个量级,是分布式能源一个非常好的选项。

再下面介绍一下航改燃机,这一页是GE的航改燃机作为分布式能源在国内应用的一些例子。

这一页给大家有一个印象,航改燃机的布置比较紧凑的,一个是2台LM2500联合循环的布置图,还有一个LM6000的布置图。

举一个例子,就是LM2500+G4在九江工业区的应用,2台LM2500,一台抽凝式汽轮机,供汽能力65吨一小时,全年能源综合利用率大于70%。

这是最后一个例子,LM6000分布式能源在南宁华南城的应用,3台LM6000,主要是夏天空调制冷。配备了9台蒸汽型和3台热水型溴化锂制冷机,全年效率70%多。这就是第三部分,GE产品有关的介绍。

最后总结以下,三部分:燃气发电的概述,电厂煤改气的例子,还有一个GE燃机联合循环发电产品的介绍。谢谢大家。

(发言为现场速记整理,未经嘉宾审核)

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