专利名称：一种燃气-蒸汽联合循环发电系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及火力发电技术，特别是涉及一种燃气-蒸汽联合循环发电系统。
背景技术：
燃气-蒸汽联合循环发电系统就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电。其常见形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。其中，燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即进入燃机透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着燃机发电机做功发电。燃气轮机静止起动时，需要将发电机转换为电动机用带动燃机旋转，待加速到一定转速后，启动装置脱扣，就可以以发电机形式来做功发电。燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。不同的应用部门，对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电，而30 40兆瓦以上的几乎全部用于发电。SGT6-5000F是西门子公司生产的60Hz燃气轮机，不适合在50Hz电网频率的国家使用。这些中国制造的转动机械设备通常只适用于50Hz频率，因此60Hz燃气轮机与50Hz转动机械设备和电气设备不能配套使用。因此，目前需要解决的问题是:如何使这些转动机械设备和电气设备与60Hz燃气轮机配套使用。
发明内容
本申请提供了一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，以解决转动机械设备和电气设备与60Hz燃气轮机配套使用的问题。为了解决上述问题，本申请公开了一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，所述系统将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电:所述燃气轮机为60Hz ；所述余热锅炉由进口烟道、包含受热面模块和钢架护板的锅炉本体、出口烟道及烟囱、高压锅筒、中压锅筒、低压锅筒、除氧器、管道、平台扶梯以及给水泵、给水加热再循环泵、排污扩容器组成；余热锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的错列螺旋鳍片管和进出口集箱组成；燃气轮机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟 排出；沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成两个单元；所述汽轮机为高中压合缸结构，高中压转子与低压转子之间、低压转子与发电机转子之间均通过刚性联轴器相连，低压转子后端设置盘车装置；所述余热锅炉产生的蒸汽进入置于该汽轮机两侧两个悬吊支承的高压主汽调节联合阀，由两个调节阀流出，经过2根高压导汽管进入汽轮机高压缸，蒸汽在流过7个压力级后，由外缸下部两侧排汽管进入再热器；再热后的蒸汽流入机组两侧的两个再热主汽调节联合阀，由每侧各I个中压调节阀流出，经过2根中压导汽管由汽缸中部下半进入汽轮机中压缸；进入中压汽轮机的蒸汽再经过7个压力级后，从中压缸上部2个排汽口排出，经连通管分别进入低压缸中部；经过正反向各4级压力级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下汇合排入安装在低压缸下部的凝汽器；来自再热器的低压补汽管道设置在中压缸的下部，低压补汽进来后与中压缸的排汽汇合并充分混合后一起由连通管进入低压缸；所述发电机由汽轮机驱动，转速为3600r/min，是全封闭静态励磁空冷发电机；发电机运行时空气作为冷却介质，通风系统包括风扇和空气冷却器，而且两者是相互独立、密闭；定子绕组为直接空冷，发电机汽励两端支撑轴承的端盖是焊接结构，空气冷却器安装在基础上，由定子机座弹簧棒支撑的定子铁心作为通风系统的一部分，转子采取直接冷却形式，转子两端穿过端盖。优选地，所述系统还包括:余热锅炉本体出口和出口烟道及烟 之间设置膨胀装置以吸收热膨胀量，膨胀装置采用软性膨胀节。优选地，余热锅炉采用内保温结构，最内层为不锈钢内衬护板，内衬护板与护板之间置有数层总厚度为150-250毫米的轻质耐火保温材料，外层护板为6毫米厚的碳钢板。优选地，所述高中压转子为整锻无中心孔转子，转子上带有供现场动平衡用的螺栓孔，可以满足现场不揭缸进行转子动平衡。优选地，高中压汽缸是合金铸件，外缸下半两端铸有猫爪，猫爪与中分面齐平，分别搭在前箱和后箱上，当受热状况改变时，可保持汽缸自由的收缩和膨胀；在外缸两端分别装有“H”形的推拉杆分别与前箱和后箱相连，同时使汽缸可根据温度的变化拉推汽缸和轴承箱、并沿前箱底和抬板间的滑键自由收缩和膨胀。优选地，所述汽轮机还包括:叶片，采用自带围带、整圈连接的结构，末级叶片采用骨型自带冠结构，最大程度地减小围带的离心力，同时采用间隙装配，使叶片在运行时，通过扭转恢复，使叶片形成整圈。优选地，所述汽轮机还包括:给汽轮机、发电机的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑及冷却用油的润滑油系统，该润滑油系统包含有油箱、滑油过滤器、机械主油泵、一台交流电动主油泵、一台直流事故油泵、两台并列冷油器、排烟装置、溢油阀、润滑油管路、油位指示器、电加热器等设备及元件。优选地，所述盘车装置由壳体、蜗轮蜗杆、链条、链轮、减速齿轮、电动机、润滑油管路、护罩、气动啮合装置组成。优选地，所述定子机座为整体焊接式，定子机座由基座地脚支撑；所述定子铁心由扇形娃钢片叠制而成并固定在定位筋上，径向通风道以一定的轴向间距固定在铁芯内，两端铁心通过压板压紧从而形成坚固的柱形整体，齿部通过压指压紧，端部铁芯内径设计成阶梯状，压板外用铜屏蔽覆盖。优选地，定子线棒嵌在定子铁心槽内，在端部连接成绕组，并通过绕组端部并联环按相序连接成型，定子线棒经过罗贝尔变换之后放嵌在铁心槽内；定子绕组端部用浸胶绑环固定，绑环用浸胶带固定在铁芯压板之上，所有端部支撑部件均为非磁性或绝缘材料。与现有技术相比，本申请包括以下优点:本申请针对SGT6-5000F燃气轮机联合循环发电进行了余热锅炉和汽轮发电机等主辅机的配套重新设计，新的集成系统构成的燃气蒸汽联合循环，不仅解决了与SGT6-5000F燃气轮机的配套问题，也解决了发电系统工作在60Hz电网频率下的问题。
图1是本申请实施例中完整的燃气-蒸汽联合循环发电系统图；图2是本申请实施例中汽轮机的结构图。
具体实施例方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本申请作进一步详细的说明。本申请重新设计了余热锅炉系统、汽轮发电机系统、主变压器等电气系统，构成了完整的与SGT6-5000F燃气轮机配套的60Hz的联合循环发电系统。由于SGT6-5000F燃气轮机出口烟气参数与通常同规模的50Hz燃气轮机不同，因此，要针对新的烟气参数，设计余热锅炉。对于50Hz的汽轮机和发电机在，通常工作在3000rpm转速。在60Hz电网频率下，需要新设计3600rpm转速的汽轮机和发电机，而且要与余热锅炉生产的蒸汽的参数配套。燃气-蒸汽联合循环发电系统还有很多辅机，其电动机同样要采用适用于60Hz电源的。原来用于50Hz电源条件的辅机设备，如:泵与风机等全部要进行性能修正。上述主要创新设计，构成新的燃气-蒸汽联合循环发电系统。为了让整个联合循环在特定的环境条件下，取得最佳的效率和良好的技术经济性，蒸汽的主要参数通过优化计算来确定。图1是完整的燃气-蒸汽联合循环发电系统图。燃气-蒸汽联合循环发电系统就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电。1、余热锅炉余热锅炉为三压带除氧器、卧式、无补燃、紧身封闭、自然循环。余热锅炉与SGT6-5000F型燃气轮机相匹配，是燃气-蒸汽联合循环发电系统的主机之一。所述余热锅炉适用于以轻柴油和天然气为设计燃料的燃气轮机排气条件，其主要优点有:I)采用优化的标准设计，模块化结构，布置合理，性能先进，高效节能。2)适应燃机频繁起停要求，调峰能力强，启动快捷。3)采用自然循环方式，水循环经过程序计算，安全可靠，系统简洁，运行操作方便可靠。4)采用高效传热元件——开齿螺旋鳍片管，解决了小温差、大流量、低阻力传热困难的问题。5)采用全疏水结构，锅炉疏排水方便，彻底。6)锅炉采用单排框架结构，全悬吊形式，受力均匀，热膨胀自由，密封性能好。
7)采用内保温的冷护板形式，散热小，热膨胀量小。8)锅炉受热面及烟道、护板在考虑现场安装条件的基础上，尽量加大模块化程度，工艺精良，安装方便，周期短。9)锅炉受热面除高压锅热器外均采用错列布置，可以在规定的烟气压降范围内提供最优化的热交换。10)优化选择各受热面内工质压降，工质沿锅炉宽度方向流速分布均匀。所述余热锅炉设置紧身密封，按室内布置设计。余热锅炉为正压运行，各区段烟通道系统均能承受燃机正常运行的排气压力及冲击力。余热锅炉主要由进口烟道、锅炉本体(受热面模块和钢架护板)、出口烟道及烟囱、高压锅筒、中压锅筒、低压锅筒及除氧器、管道、平台扶梯等部件以及给水泵、给水加热再循环泵、排污扩容器等辅机组成。余热锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的错列螺旋鳍片管和进出口集箱组成，以获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。燃机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟 排出。沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成两个单元。高压给水泵均为100%容量两台，一用一备。同时配置了相应的阀门、仪表、流量测量装置、过滤器、最小流量装置及再循环管路等。锅炉给水的调节和控制由给水泵和给水操纵台实现，给水操纵台主路设电动关断阀，旁路设30%调节阀；另外还配置了相应的阀门和仪表。高压给水操纵台布置在高压省煤器前，减温水从给水操纵台前引出至高压过热器减温器。给水加热器出口布置再循环回路，配置一台再循环泵，并配置了相应的阀门、仪表、过滤器等。高、中、低压锅筒上装有加药管，定期排污管、连续排污管，紧急放水管等，在主蒸汽管道、再热蒸汽管道、锅筒排污管、给水等处设置取样装置。锅筒连续排污、紧急放水、蒸发器的定期排污、过热器和蒸发器的疏放水管等均纳入排污疏水系统；各加药点的加药管弓I至加药装置，各取样点的取样管引至取样台。高、中、低压锅筒上设置了安全阀，就地水位计，水位平衡容器，电接点液位计，排气，压力表等管座。安全阀排汽管均引至消音器。进口烟道，出口烟道及烟囱均采用钢制壳体。进口烟道为内保温的冷护板结构，内侧装有能自由膨胀的不锈钢内衬板，壳体与内衬之间夹装保温材料。来自燃机的排气通过进口烟道，流经锅炉本体后经出口烟道、烟 排入大气。余热锅炉本体出口和出口烟道及烟囱之间设置膨胀装置以吸收热膨胀量，膨胀节采用软性膨胀节，这种膨胀节具有三向补偿和吸收热膨胀推力的性能，具有吸收膨胀量大，并能降低噪声、隔震、结构简单、体轻等特点。为了最大限度减少散热损失，避免壳体直接与高温烟气接触并使其热膨胀量减少，锅炉采用内保温结构，即最内层为不锈(碳)钢内衬护板，内衬护板与护板之间置有数层(总厚度约为150-250毫米)轻质耐火保温材料，外层护板为6毫米厚的碳钢板。这种结构具有散热少，热膨胀量小，外形美观等特点。2、汽轮机汽轮机型式:三压、再热、冲动、凝汽式联合循环用汽轮机。所述汽轮机的参数如下表I所示:
权利要求
1.一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，所述系统将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电，其特征在于: 所述燃气轮机为60HZ ； 所述余热锅炉由进口烟道、包含受热面模块和钢架护板的锅炉本体、出口烟道及烟囱、高压锅筒、中压锅筒、低压锅筒、除氧器、管道、平台扶梯以及给水泵、给水加热再循环泵、排污扩容器组成；余热锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，由垂直布置的错列螺旋鳍片管和进出口集箱组成； 燃气轮机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟 排出；沿锅炉宽度方向各受热面模块均分成两个单元； 所述汽轮机为高中压合缸结构，高中压转子与低压转子之间、低压转子与发电机转子之间均通过刚性联轴器相连，低压转子后端设置盘车装置； 所述余热锅炉产生的蒸汽进入置于该汽轮机两侧两个悬吊支承的高压主汽调节联合阀，由两个调节阀流出，经过2根高压导汽管进入汽轮机高压缸，蒸汽在流过7个压力级后，由外缸下部两侧排汽管进入再热器；再热后的蒸汽流入机组两侧的两个再热主汽调节联合阀，由每侧各I个中压调节阀流出，经过2根中压导汽管由汽缸中部下半进入汽轮机中压缸；进入中压汽轮机的蒸汽再经过7个压力级后，从中压缸上部2个排汽口排出，经连通管分别进入低压缸中部；经过正反向各4级压力级后，流向每端的排汽口，然后蒸汽向下汇合排入安装在低压缸下部的凝汽器；来自再热器的低压补汽管道设置在中压缸的下部，低压补汽进来后与中压缸的排汽汇合并充分混合后一起由连通管进入低压缸； 所述发电机由汽轮机驱动，转速为3600r/min，是全封闭静态励磁空冷发电机；发电机运行时空气作为冷却介质，通风系统包括风扇和空气冷却器，而且两者是相互独立、密闭；定子绕组为直接空冷，发电机汽励两端支撑轴承的端盖是焊接结构，空气冷却器安装在基础上，由定子机座弹簧棒支撑的定子铁心作为通风系统的一部分，转子采取直接冷却形式，转子两端穿过端盖。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括: 余热锅炉本体出口和出口烟道及烟 之间设置膨胀装置以吸收热膨胀量，膨胀装置采用软性膨胀节。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于: 余热锅炉采用内保温结构，最内层为不锈钢内衬护板，内衬护板与护板之间置有数层总厚度为150-250毫米的轻质耐火保温材料，外层护板为6毫米厚的碳钢板。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于: 所述高中压转子为整锻无中心孔转子，转子上带有供现场动平衡用的螺栓孔，可以满足现场不揭缸进行转子动平衡。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于: 高中压汽缸是合金铸件，外缸下半两端铸有猫爪，猫爪与中分面齐平，分别搭在前箱和后箱上，当受热状况改变时，可保持汽缸自由的收缩和膨胀；在外缸两端分别装有“H”形的推拉杆分别与前箱和后箱相连，同时使汽缸可根据温度的变化拉推汽缸和轴承箱、并沿前箱底和抬板间的滑键自由收缩和膨胀。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述汽轮机还包括:叶片，采用自带围带、整圈连接的结构，末级叶片采用骨型自带冠结构，最大程度地减小围带的离心力，同时采用间隙装配，使叶片在运行时，通过扭转恢复，使叶片形成整圈。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述汽轮机还包括: 给汽轮机、发电机的支持轴承、推力轴承和盘车装置提供润滑及冷却用油的润滑油系统，该润滑油系统包含有油箱、滑油过滤器、机械主油泵、一台交流电动主油泵、一台直流事故油泵、两台并列冷油器、排烟装置、溢油阀、润滑油管路、油位指示器、电加热器等设备及元件。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于: 所述盘车装置由壳体、蜗轮蜗杆、链条、链轮、减速齿轮、电动机、润滑油管路、护罩、气动啮合装置组成。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于: 所述定子机座为整体焊接式，定子机座由基座地脚支撑； 所述定子铁心由扇形娃钢片叠制而成并固定在定位筋上，径向通风道以一定的轴向间距固定在铁芯内，两端铁心通过压板压紧从而形成坚固的柱形整体，齿部通过压指压紧，端部铁芯内径设计成阶梯状，压板外用铜屏蔽覆盖。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于: 定子线棒嵌在定子铁心槽内，在端部连接成绕组，并通过绕组端部并联环按相序连接成型，定子线棒经过罗贝尔变换之后放嵌在铁心槽内； 定子绕组端部用浸胶绑环固定，绑环用浸胶带固定在铁芯压板之上，所有端部支撑部件均为非磁性或绝缘材料。
全文摘要
本申请提供了一种燃气-蒸汽联合循环发电系统，针对SGT6-5000F燃气轮机联合循环发电进行了余热锅炉和汽轮发电机等主辅机的配套重新设计，新的集成系统构成的燃气蒸汽联合循环，不仅解决了与SGT6-5000F燃气轮机的配套问题，也解决了发电系统工作在60Hz电网频率下的问题。
文档编号F01D5/12GK103161526SQ201110417169
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者洪浩, 凌麟, 饶甦, 严宏波, 郝宝良, 赵焱 申请人:中工国际工程股份有限公司