GT13主要用于公共电站,简单循环时最大输出功率可达到100000kW。18级轴流式压气机。早期主要在欧洲出售,现已成功占据中东市场并打开了亚洲市场。中国香港九龙电业购买了2台基本负荷系统。2台GT13出售给德国KEWMark公司,6台出售给尼日利亚NEPA公司。GT13E燃机是GT13的改型,同样采用整体式结构和单管

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【剖析】阿尔斯通GT13系列燃气轮机的结构特点

2016-01-14 11:36 来源:华电电科院燃机部 

GT13主要用于公共电站,简单循环时最大输出功率可达到100000kW。18级轴流式压气机。早期主要在欧洲出售,现已成功占据中东市场并打开了亚洲市场。中国香港九龙电业购买了2台基本负荷系统。2台GT13出售给德国KEW Mark公司,6台出售给尼日利亚NEPA公司。GT13E燃机是GT13的改型,同样采用整体式结构和单管燃烧室。在基本负荷下,GT13E的输出功率比GT13大60%,重量比GT13重57%,体积是GT13的3.34倍。与GT13设计的主要区别有:采用可调进口导流叶片,增加3级压气机。第3级涡轮导向器叶片和工作叶片改为气冷。GT13E以联合循环机组供应,基本负荷热效率34.6%,尖峰负荷热效率34.2%。研制工作于1979年开始,1984年完成首台原型机生产。1986年荷兰订购首台GT13E。GT13E2燃机是GT13E的升级产品,50Hz的功率达172200kW,是阿尔斯通公司功率最大的燃机产品之一。采用21级轴流式压气机,5级涡轮,带有72个EV燃烧器的全环形干式低NOx(DLN)燃烧室,热效率36.4%。现将GT13系列燃气轮机的结构特点汇总于表1。

GT13E2型燃气轮机是深受欢迎的燃气轮机,至今在世界上已售出160多台,累计总运行时间已超800万小时。据《Gas Turbine World》2013年年度手册报道,Alstom公司于2003年、2006年和2012年连续对GT13E2型燃气轮机进行了升级和改进。主要改进设计包括使用GT26型燃气轮机22 级压气机的前16 级(低压部分)作为GT13E2 的压气机,还包括3 级可转导叶,取代具有单一进口可转导叶的原GT13E2的21级压气机。由于GT26的压气机具有更先进的三维受控扩压叶型,明显改进了部分负荷性能,具有更大的空气通流能力(620 kg /s)。此外,压比也增加到18.2,进口机匣结构和前轴承、燃烧器和5 级涡轮部分均进行了升级和改进。

最新型GT13E2燃气轮机具有十分独特的技术特点,主要包括:

免维护焊接转子

阿尔斯通的焊接转子最早问世于1929 年,当时是用于蒸汽轮机。该转子采用铸造盘片焊接而成,采用双轴承支持,确保了自身的高硬度。这种设计消除了重新组装、盘片置换或者检修厂中的转子大修等维护工作。因此消除了燃气轮所谓的“大修”需求。

低压级负荷压气机

16级压气机具有低压级负荷,能提供高喘振裕度和高可靠性。3排可调导叶可有效控制气流,提高了负荷效率和启动可靠性,也改善了环保性能。

环形燃烧室

全环形燃烧室圆周温度分布均匀,同时避免了联焰管或者过渡段等问题区域。此外,阿尔斯通的环形燃烧系统不需要进行任何环管式系统所需的“燃烧室检修”。这大大减少了维护次数,提高了可用性。

干式低氮氧化物AEV燃烧器

GT13E2的AEV燃烧器技术,对EV 燃烧器进行了进一步的改进,EV燃烧器在Alstom燃气轮机中已经成功地运行了数百万小时。AEV燃烧器具有寿命更长,热通道检修之间免维护和低排放等特性。AEV燃烧器让干式低NOx燃烧室能够采用多种天然气运行,也可以选择液体燃料作为替代燃料运行。

燃机透平

GT13E2的燃机透平具有先进的空气动力学性能和多对流冷却系统。第1级透平的设计与热障涂层(TBC)、恒定燃烧温度相结合,使检修间隔延长至3.6万EOH。全部采用In738 传统铸造轮机翼型和热防护罩,保证零部件使用寿命。

轴向排气系统

对于电厂而言,在有限的空间内,对燃气轮机和余热锅炉进行直线连接,可压缩电厂布局。去除变向弯头可降低余热锅炉入口处的背压和湍流,提高了单循环和联合循环模式的性能。

与1993年原型机组的额定性能比较,最新机组已使GT13E2燃气轮机在ISO 基本负荷下输出功率增加37.6 MW,效率提高2.3%,在同级燃气轮机中效率最高。现将GT13E2简单循环动力装置的演变发展列于表2中。

原标题:阿尔斯通GT13系列燃气轮机的结构特点

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