大唐江山天然气热电联产工程-1机组联合循环热力性能验收试验1介绍

分类16-检索号16-杭州伊能电力科技有限公司科技文件浙江大唐江山天然气热电联产项目#1燃气轮机联合循环热工性能验收试验报告2013年6月浙江大唐江山天然气热电联产项目#1燃气轮机联合循环热工性能验收试验报告作者：审核人：批准人：批准人：内容1概述1测试的目的3测试标准24测试测量点和测量仪器25测试3的准备6.进行测试47测试结果计算方法48测试计算结果69测试中发现的问题7附录1单元测试点和测量仪器清单附录2燃气轮机修正计算总结附录3 #1燃气轮机气体样品分析报告附录4燃气轮机输出和热耗率的修正曲线附录6(汽轮机热试验)危险源预控措施表浙江大唐江山天然气热电联产项目1号燃气机组联合循环热工性能验收试验报告根据机组设备供应合同的要求，对浙江大唐江山天然气热电联产工程# 1机组进行了性能验收试验。本报告介绍了#1机组燃气轮机和蒸汽轮机性能验收试验的一般试验结果，并给出了机组出力、热耗率等的修正计算试验结果。为合同设备的验收提供技术依据。浙江大唐江山天然气热电联产项目1号燃气轮机联合循环热力性能试验报告1概述浙江大唐江山天然气热电联产项目是大唐国际发电有限公司投资的两个天然气热电联产机组，根据热力规划，确定了主机的配置和供热参数。主机采用哈尔滨/通用电气公司的100兆瓦燃气-蒸汽联合循环热电联产机组。燃气轮机为PG6111FA型，通过齿轮箱与发电机相连。燃气轮机配有干式低氮氧化物天然气燃烧器。汽轮机由哈尔滨汽轮机有限公司提供，型号为lc28/n38-5.20/0.55/1.60/537/254。它是双压、单缸、脉冲和调节萃取冷凝式。余热锅炉岛由东方日立公司提供。1号机组于2013年4月25日完成燃气轮机并网发电，5月6日完成汽轮机并网发电，并于5月15日完成联合循环96小时满负荷试运行后交付商业运行。受业主委托，杭州伊能电力技术有限公司承担了#1机组联合循环的热工性能考核试验，以验证燃气轮机和汽轮机的性能是否达到合同规定的保证值。试验结果的计算按照美国机械工程师协会燃气轮机热力性能验收试验规程ASME PTC-22的要求进行，并参考了通用电气公司和HAC公司提供的校正曲线。哈尔滨电气集团派出工作人员见证了测试的全过程。现场测试完成后，燃气轮机采样后的气体送至广东惠州通标标准技术有限公司，对天然气的摩尔组成、热值和密度进行测试。1.1设备技术规范表1燃气轮机设计规范模型PG6111FA制造商通用电气公司额定功率(标准运行条件)77.06兆瓦额定循环耗热率(标准运行条件)10140千焦/千瓦时当地保证功率(海拔125米，17，80%相对湿度)74.917兆瓦当地保证循环热耗率(海拔125米，17，80%相对湿度)10294千焦/千瓦时压缩机系列18级涡轮系列三级涡轮排气流(标准操作条件)761.6吨/小时涡轮排气温度(标准操作条件)598.3可燃物类型天然气操纵系统标记VIe(TMR)燃烧系统干燥低氮氧化物注：标准操作条件指1标准大气压(1.013巴)、15和60%相对湿度。表2汽轮机设计规范名字联合循环双压抽汽凝汽式汽轮机模型LC28/N38-5.30/0.55/1.60/537/253模式双压、单缸、脉冲、抽气、冷凝式汽轮机额定功率(纯冷凝)37.85兆瓦额定纯冷凝(提取)28.15兆瓦额定转速3000转/分钟制造商哈尔滨汽轮机有限公司2测试目的根据合同规定的机组设备性能评估要求，本试验#1机组在以下条件下运行本次涡轮试验主要按照燃气轮机性能试验规程 (GB8117.2-2008)进行。水和蒸汽特性参数将使用工业水和蒸汽的热特性计算公式IAPPS-IF97进行计算。4测试点和测量仪器在机组性能验收试验的准备阶段，在电厂设备部和运行部的配合下，按照试验计划的要求安装相关的试验测量仪器。各测试测点的信号连接到数据采集前端，然后通过电缆发送到计算机数据采集装置进行巡检。在测试过程中，还会收集机组运行数据的报表，用于测试分析和比较。4.1发电机电功率测量用YOKOGAWA WT230数字功率计测量燃气轮机和汽轮机发电机端的电功率和功率因数，并配置计算机记录测量数据。4.2气体流量、压力和温度气体流量由设置在燃气轮机入口处的流量计测量。流量测量装置是艾默生公司生产的质量流量计，并已在实验室得到验证。同时，用操作仪表测量和记录供气压力和温度。4.3大气压力测量两个用于测试的特殊高精度绝对压力变送器安装在进气过滤网附近，用于测量大气压力。4.4大气温度测量四个K型热电偶安装在压缩机入口过滤器附近，用于测量大气温度。4.5大气湿度测量大气湿度由数字湿度计测量。4.6燃气轮机进出口压力损失的测量现场安装的ROSEMOUNT变送器用于测量燃气轮机的入口压力损失和排气压力损失。4.7汽轮机入口流量、温度和压力在汽轮机高压主蒸汽和低压主蒸汽的入口流量孔板处安装一个差压变送器，测量入口蒸汽流量。同时，在高压和低压给水喷嘴处安装一个压差变送器，测量高压和低压给水流量，并与蒸汽流量进行比较。压力变送器安装在高低压主蒸汽管道中，用于测量蒸汽压力，铠装热电偶用于测量蒸汽温度。4.8汽轮机低压排气压力汽轮机低压排汽压力由网罩探头和专用绝对压力变送器测试。4.9其他参数其他参数，如机组转速、运行小时数、燃气轮机IGV角等。用操作仪表测量。5.测试准备5.1燃气轮机水清洗和检查在# 1机组联合循环试验之前，压缩机和涡轮机被离线冲洗。电厂派人利用停机间隙手动清洁压缩机进气室、进气导叶(IGV)等，以确保燃气轮机的正常运行。5.2燃气轮机的稳定运行条件试验过程中，1号机组带基本负荷，汽轮机高压、低压主汽阀全开，在燃气-蒸汽联合循环条件下运行正常稳定。观察15分钟内汽轮机叶轮之间的温度变化不超过2，试验各方确认机组已满足启动试验的稳定运行条件。6.测试的进行在测试过程中，热力系统与设计热平衡图中规定的热力循环一致，并且与热力循环无关的任何其他系统以及入口和出口系统的流量被隔离。测试期间，下列系统和管道被隔离：a)主汽阀、调节阀排水管b)高压蒸汽和低压蒸汽的排水管c)与相邻机器连接的管道d)旁路系统和启动辅助蒸汽系统e)加热蒸汽f)补水g)锅炉排污7测试结果的计算方法7.1燃气轮机输出的计算和校正7.1.1燃气轮机输出的计算式中，p-燃气轮机的输出功率，千瓦；pg TPO-在燃气涡轮发电机出口端测量的输出功率，kw；PEPC-励磁系统消耗的功率，千瓦。7.1.2燃气轮机输出的修订其中，pcorr-燃气轮机的修正输出，千瓦；2发电机功率因数对输出的校正，千瓦；F1P-校正系数点火时间内燃气轮机输出的修正系数。7.2燃气轮机耗热率的计算和修正7.2.1燃气轮机耗热量的计算燃气轮机的热消耗可以从通过测试测量的燃气轮机消耗的天然气的流速和从天然气成分计算的低热值LHVP来计算。其中，碳氢化合物燃气轮机的耗热量，千焦/小时；wf-天然气质量流量，kg/h。lhvp-天然气的低热值，kj/kg；7.2.2燃气轮机耗热率的计算燃气轮机每单位输出消耗的燃气热量称为单位耗热率。其中，小时燃气轮机耗热率的试验值，千焦/千瓦时。7.2.3燃气轮机耗热率的修订其中，HR corr-燃气轮机的修正热耗率，kj/kwh；G1HR大气温度对燃气轮机热耗率的修正系数；g2hr大气压力对燃气轮机热耗率的修正系数；G3HR大气湿度对燃气轮机热耗率的修正系数；G4HR燃气温度对燃气轮机热耗率的修正系数；G5HR燃气轮机进气压力损失对热耗率的修正系数；G6HR燃气轮机排气压力损失对燃气轮机热耗率的修正系数；G7HR发电机频率对燃气轮机热耗率的修正系数；G8HR燃料成分对燃气轮机热耗率的修正系数；GD点火时间对燃气轮机热耗率的修正系数7.3涡轮机输出的计算和校正-修正的涡轮机输出功率，kw；p-在汽轮发电机出口端测得的电功率，千瓦；聚乙烯汽轮发电机励磁消耗的电能，千瓦；F1P高压主蒸汽压力对汽轮机输出的修正系数；F2P高压主蒸汽温度对汽轮机输出的修正系数；F3P低压主蒸汽压力对汽轮机输出的修正系数；F4P低压主蒸汽温度对汽轮机输出的修正系数；F5P冷凝器排气压力对汽轮机输出的修正系数。8测试计算结果燃气轮机和涡轮的试验结果总结如下表：表3燃气轮机试验结果总结序列号名字单位案例1案例21测试日期/2013-6-22013-6-22测试时间/19:3020:3021:0022:003燃气轮机试验用电力千瓦73470735184电功率总校正系数/0.96530.97115修正电力千瓦76241758306校正电功率的平均值千瓦760367燃气轮机功率保证值千瓦749178燃气轮机的输出比高于保证值千瓦11199燃气轮机输出和保证值之间的偏差%1.4910气体质量流量千克/小时158801592410低热值千焦/千克466704667011燃气轮机试验的热耗率千焦/千瓦时100871010912耗热率总修正系数/0.99820.996113修正热消耗率千焦/千瓦时101261016914修正后的热耗率平均值千焦/千瓦时1014715热耗率保证值千焦/千瓦时1029416燃气轮机的耗热率低于保证值千焦/千瓦时14717燃气轮机耗热率与保证值的偏差%-1.42表4涡轮试验结果总结序列号名字标志案例1案例21测试日期/2013-6-22013-6-22测试时间/19:3020:3021:0022:003涡轮机测试功率千瓦34850348374电功率总校正系数/0.0.5修正电力千瓦39980399736校正电功率的平均值千瓦399777汽轮机保证功率值千瓦378508涡轮机输出高于保证值千瓦21279涡轮机输出和保证值之间的偏差%5.32该试验的主要计算结果列于上面的表3和表4中。根据表中数据，燃气轮机在两种工况下的平均修正电功率为76036千瓦，比保证值74917千瓦高1119千瓦(1.49%)。两种工况下燃气轮机的修正平均耗热率为10147千焦/千瓦时，比保证值10294低147千焦/千瓦时(低1.42%)。燃气轮机的出力和耗热率均可达到合同保证值。两种工况下汽轮机的修正平均功率为39977千瓦，比保证值37850千瓦高2127千瓦(高5.32%)。汽轮机的出力可以达到合同的保证值。发现9个问题在试验过程中，发现废热锅炉排烟区的测温点与烟囱上方的测温点之间存在明显的异常温度倒置现象。在反复确认测量环节的准确性后，判断余热锅炉的部分烟气直接旁路进入烟囱，没有受热面。停机检查后，确认余热锅炉受热面翅片与管壁间隙过大，密封不严密，导致部分锅炉烟气旁路进入后烟道。这部分锅炉烟气没有通过每个受热面，给机组的正常运行带来明显的不利影响。这部分旁路烟气导致燃气轮机排气压降明显降低，汽轮机高压主蒸汽流量降低，低压主蒸汽流量增加。建议电厂尽早消除这一运行缺陷，提高机组运行经济性