GT13E2这款机型在中国大陆仅有三家电厂使用,在役机组6台,名副其实的小众机型,但绝对是一款经典的E级燃气轮机。内容提要:GE官方对GT13E2机型的介绍GT13E2燃气轮机的基因及相关史料GT13E2技术特点及其与GE9E的比对中国大陆三家GT13E2燃机电厂介绍GE官方对GT13E2机型的介绍GT13E2机型目前是GE旗下产品

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2018-05-16 13:49 来源:气电之光 作者: 迈特莱波

GT13E2这款机型在中国大陆仅有三家电厂使用,在役机组6台,名副其实的小众机型,但绝对是一款经典的E级燃气轮机。

内容提要:

➜GE官方对GT13E2机型的介绍

➜GT13E2 燃气轮机的基因及相关史料

➜GT13E2 技术特点及其与GE 9E的比对

➜中国大陆三家GT13E2燃机电厂介绍

GE官方对GT13E2机型的介绍

GT13E2机型目前是GE旗下产品,E级 燃气轮机(50 Hz),效率最高的E级燃气轮机:

GT13E2燃机性能优越、应用广泛,在E级机组中居于领先地位,发展至今有GT13E2 2012和GT13E2 2005两款机型,其灵活选择可为用户提供最佳方案选型。无论是简单循环还是联合循环、热电联供还是工业应用,GT13E2都是最佳选择。除了可以根据现场特殊出力要求选择适当的型号,还可以在运行条件状态下,选择优化性能或延长检修周期。这种独特的能力使得客户在面对电力需求波动的情况下可以管控成本,节约开支。

经验证的性能和高可靠性

• 150多台机组,累计超过1千万运行小时,66,000启动次数。

• 5年期可靠性、可用性、检修率远超同级别机组平均值,5年周期内可靠性高达99.1%。

• 检修间隔长达36,000运行小时,缩短检修停机时间、降低维护成本。

GT13E2 2012…提升效率和灵活性

• 简单循环效率38%, 联合循环效率55.2%。

• 快速启动性能,15分钟从准备到满载,保证排放的最低负荷低至50%。

• 三组可调静叶大副提高部分负荷效率,使机组能适应更宽范围的环境条件。

• 更宽的燃料适应性, 最好的燃料Wobbe指数和C2+许可偏差范围,无需替换硬件。

• 允许在运行中从天然气切换到燃油。

GT13E2在使用天然气和燃油方面都非常可靠。已经积累超过1千万运行小时业绩。使得该型燃机在50Hz同级燃机中占据领先地位。最显著的特点是它5年运行阶段内可以达到99.1%的可靠性。

GT13E2 燃气轮机的基因及相关史料

源于ABB,转手至阿尔斯通,被GE收购

BBC时代

ABB公司的前身是位于瑞士小城Baden(巴登)的BBC-Brown Boveri Corporation(布朗˙勃法瑞公司,也有翻译为布朗˙鲍威利公司)

➜1937 年BBC 生产了世界第一台燃气轮机用于压缩机站;

➜1939 年生产了第一台发电用燃气轮机;

➜1940 年生产了第一台用于机车的燃气轮机;

➜1955 年生产了第一台用于列车电站的燃气轮机,

➜1960 年我国引进了其两台 6200kW燃气轮机列车电站(以下简称“6200 机组”), 在我国燃气轮机技术发展和实践人才的培养方面起过很大的作用。

➜20世纪五六十年代的BBC从制造汽轮机进而制造燃气轮机, 重型燃气轮机使用了与汽轮机几乎相同风格的结构和较低的初温, 以部件效率高取胜, 发展了燃用多种燃料(包括原油、重油) 的机组与不少复杂循环的机组, 打出了天下。

➜1968年BBC 与苏尔寿(Sulzer)联合成立BST(布朗˙勃法瑞——苏尔寿透平机械公司) , 将 BBC 和 Sulzer 中有关燃气轮机和透平压缩机的研究、 发展、 设计、 销售和服务等业务独立出来, 而这两类产品的加工仍由原来两公司的工厂承担。 成立后的重点是发展大功率发电用燃气轮机,致力于压气机透平合缸双轴承的单循环机组的发展(这种机组简单循环、 压气机透平合缸、 双轴承, 但燃烧室仍使用原来的单筒型, 它们之间的通用性很强), 先后发展了 9B、9C、11B、11C、13B、13C 等系列产品。其 中 9 型 转 速 高 于 3600r/min, 通 过 齿 轮 箱60Hz 与 50Hz 均可用, 11 型用于 60Hz, 13 型用于50Hz。 它们的主要参数如下:

原 Sulzer 公司的 7 型燃气轮机应用了环管型燃烧室、 动力透平第一级可转导叶 (可调喷嘴) 等与原 BBC 不同的技术, 仅从历史角度也可以说ABB那时已有了非单筒燃烧室的历史。 1969 年 1 月新建的 BST 经过一年多的时间集中进行新系列大功率燃 气 轮 机 设 计。 1970 年 5 月 完 成 第 一 台 11B(30000kW ) , 后发展了 9B、 9C、 11C、 13B、 13C。

➜1974 年,BST公司解体,两家公司又各自独立。之后BBC公司继续发展了 13 系列一直到13E2,成为这阶段的适用机型。

BST 的后期, 开发出了 9、 11、 13 型系列中的13B 型, 从 1973 年的 13B 型开始 ABB 花了 20 年,采用了小步伐稳步前进的发展战略, 从 13B、 13C、13D、 13D2、 13E 一直到 13E2。

二十世纪60 年代末 70 年代初, 正值世界石油价廉如水之际, 是世界上大量购买燃气轮机的时期, 1973/74年正值第一次石油危机之前夕, 也正是首批 GT13型机组投运之时。 那时燃气轮机技术已取得长足的进步, 特别是冷却技术的一步一步的发展使得初温节节提高, 单循环机组以其投资成本低, 建设周期短得到人们的青睐,BBC也同样按这样的市场形势发展起来。 随着 1979 年第二次石油危机的爆发, 燃油失去了低成本的优势, 燃油电站只是在石油输出国中继续建造, 13 型采取这种小步伐稳步前进的发展战略是符合这样历史背景的,BBC认为这种战略之所以如此富有成效是因为一方面在进一步发展时注入了通过运行和研究获得的最新知识, 另一方面保持了开发人员的必要的稳定性。

13 型的发展是 BBC 技术进展中的重要阶段,能够在世界经济萧条之中取得自己的发展大概只有这样的大公司在正确的经营方针指导下才能做到。所有 13 系列的机组都按统一的基本原则设计, 每次改型时仅考虑到已有的运行经验以及在研究开发领域获得的最新成果后作一些适度的改变。因此在其发展的五个阶段都采用了技术成熟的部件。 这样形成了 13 系列中产品大格局相同, 但每种型号都有所前进, 系列的第一个产品 13B 由 9、 11、13 系列发展而来, 这种设计原则也形成了成功开发GT13E2 的基础, 而系列最后一个产品 13E2 则为以后的 GT 24/26 的发展创造了条件。

① 它是现代燃气轮机技术从低到高的一步一个脚印的发展过程, 每种型号都记录了它发展的一个步骤, 而且每个步骤都有实践的验证。

② 它是ABB 燃机型式从量变到质变的过渡过程, 这个质变体现在之后的 GT 24/26 产品上。

ABB成立 GT13E2衍生出GT26

➜1987年8月,瑞典的ASEA公司(阿西亚公司)与瑞士BBC公司(Brown Boveri)宣布于1988年1月1日合并成立了ABB 公司(Asea Brown Boveri), 其后瑞典的Stal-laval公司 也进入ABB , 使得ABB 具有不完全相同风格的燃气轮机产品, ABB 还联合了 R-R 公司吸取了航空发动机的技术, 完成了独具风格的GT24/26 机组的发展。

➜1993年,ABB公司继续执行在欧洲(包括前苏联)、美洲和亚太地区开拓业务的策略。

➜1994年GT26公布参数,ABB公司开发的GT24/GT26煤气涡轮技术在全球开拓了高能低消耗的新型涡轮技术的市场。首台该系列机组(GT24)于1996年投入商业运营。

AAP时代

1999 年ABB 与Alstom  的动力部分合并成立AAP (ABB Alstom Power) 公司, 由于Alstom 原来的重型燃气轮机部分原为 GE 的系统,仍归 GE 收购, 故它们的联合没有包含这一部分。所以,从AAP时代开始,阿尔斯通的燃机技术其实就是ABB燃机技术。

AAP时代生产燃气轮机与联合循环的部门有三个:

➜AAP 瑞士公司: 生产 GT 24, GT 26, GT13E2,GT11N 2, GT8C2 和 GT8C 等。

➜AAP 瑞典A G: 生产GTX100, GT10C , GT10B ,GT35 及 PFBC 等

➜AAP 英国公司: 生产 Cyclone, Tempest, Tor-nado, Typhoon 和 TB 5000 等原GEC - Alstom 公司的产品, 它们均可发电或机械驱动。

ALSTOM燃机时代正式开启

2000年5月11日,ABB公司将持有AAP的股份出售给ALSTOM能源公司,ABB燃机完全成为ALSTOM燃机。

原ABB公司在二十世纪90年代与GE、西门子和三菱公司基本同时推出F级燃机GT24(60Hz)和GT26(50Hz)并进入市场,成为当时国际上四家具有F级产品的公司之一。但是2000年前后所有投运机组的高压透平第一级静叶上端壁严重变形导致高温燃气泄漏,迫使机组停机不能正常发电,经分析是设计缺陷。于是所有用户都向Alstom公司索赔,总金额接近20亿欧元,公司陷入严重危机,迫使当时法国政府出手相救,公司才勉强度过危机。当时正值我国启动F级燃机打捆招标,Alstom公司原本应是参与投标外国公司之一,因为这个事故被我国招标机构取消了投标资格,失去了进入我国市场的机会。尽管Alstom公司改进了设计几年后推出了GT24A和GT26A,但是世界F级燃机市场已经被GE、西门子和三菱公司基本瓜分完毕,从此Alstom公司燃机业务一蹶不振,最终被GE公司收购。

GE并购阿尔斯通获得有条件通过

2015年9月8日,GE得到了来自欧盟反垄断机构准予并购的许可:GE被允许收购法国阿尔斯通能源业务,前提条件是其同意向意大利竞争对手安萨尔多能源公司(Ansaldo Energia)出售部分收购所得的阿尔斯通能源资产。(GT13E2留在了GE)

为了得到欧盟的批准,GE在8个月的谈判后做出了相当程度的让步。GE将剥离阿尔斯通的部分重型燃气轮机业务资产。其中包括阿尔斯通的GT26型(F级燃气轮机)产品线,以及阿尔斯通的GT36技术开发项目,该项目正在研发一款H级的燃气轮机产品。此外,安萨尔多还将获得原属于阿尔斯通的34台GT26型燃气轮机服务合同,不过绝大部分阿尔斯通燃气轮机的机组服务合同仍将被保留在GE,总量约有720台。

GT13E2 技术特点及其与GE 9E的比对

特点

高效的亚音速压气机

采用环保型燃烧器的环形燃烧室

高效的透平

整体的焊接转子

优势

无论开机还是停机,操作简单

免维护的转子可以全部在现场组装叶片

主要部件维修方便

•  21级压气机   (压比16.9)

•  可转导叶

•  启动时高可靠性

•  优化每级载荷分配

•  叶片12Cr钢,耐腐蚀

1-5级防腐蚀涂层

• 高效率5级设计

• 低维护成本

• 36000 EOH 检查间隔

• 材料INCONEL IN738 零件寿命长

• 1st动静叶和2nd动叶TBC涂层

• 采用多级对流冷却

 

• 72个标准燃烧器设计,用于 Alstom全部燃机产品

• 无过渡段或联焰管

• 不需进行燃烧器检查

• 保证空气与燃料完全混合

• 燃料注入高速空气流,形成涡流

• 火焰稳定,并与燃烧器产生间隔

特点

•使用锻造轮盘的整体焊接转子•终生免维护的转子•燃机叶片使用轴向枞树型叶根•在车间可以完成全部平衡•在现场使用三个平衡面可以重新做平衡

优势

•没有螺栓连接产生的磨损、应力集中和裂纹等问题•在整个寿命期转子不需再拆装•减少维护时间

中国大陆三家GT13E2燃机电厂介绍

深圳南天电力有限公司

深圳南天电力有限公司(以下简称“南天电厂”)前身是美视电力工业有限公司,于2007年1月更名,为两班制运行的调峰电厂, 正常状态每天运行时间为7:00-23:00,年运行3500小时。

➜ 南天电厂全厂原装机350MW,分A、B两厂。厂区总占地面积6.4万平方米,其中,A厂区占地3.9万平方米,B厂区占地2.5万平方米,两厂厂区相连。

➜B厂原有1套瑞士ABB公司GT13E2型燃气轮发电机组(1995年建设),容量为170MW,1台比利时CMI公司E-01-16251型余热锅炉和1套瑞士ABB公司DK-1N31型蒸汽轮发电机组,全套机组总容量为244MW。配套的辅助、附属生产设施包括:汽机房、循环水泵房、主控楼、屋内配电装置(GIS)、四段机力通风冷却塔、两个4500m3 的柴油贮存罐、检修间和循环水处理室。B厂原以轻柴油为燃料,2005年4月28日完成燃烧系统的燃油改燃气技术改造,开始改燃用天然气。

➜A厂原有2套S106B  型燃气轮发电机组,总容量为2×50MW。配套的辅助、附属生产设施包括:燃油罐区、水泵房、水池、水塔、开关站、6B机组动力岛、倒班宿舍、库房、办公楼,职工住宅楼,棚库等。A厂2001年前燃用轻柴油,2001年后受国家进口成品油政策调整和国际成品油市场价格飞涨等因素影响,进行燃烧系统技改,改燃180cSt低硫重油,技改工程于2001年9月通过深圳市环保局审批(深环批函 [2001]084号);

2005年作为广东省液化天然气试点工程总体项目一期工程的配套项目之一进行技术改造,拆除2×50MW S106B  型燃气轮发电机组,新建2×180MW

S109E型燃气-蒸汽联合循环发电机组------即深圳美视电厂燃油改燃气工程(2×180兆瓦燃气-蒸汽联合循环发电机组),环境影响报告表由原国家环境保护总局于2005年6月15日出具审批意见(环审[2005]541号)。第一套180兆瓦发电机组于2007年7月投入试运行,并于2013年12月30日通过环境保护部的竣工环境保护验收(环验[2013]383号)。

第二套发电机组部分公用设施已于2006年与第一套发电机组同时建成,由于受国家西气东输二线工程投产推迟的影响以及资金和深圳供电负荷等原因,主机部分至2012年5月重新开始建设, 原环评选用机型180兆瓦级S109E燃气-蒸汽联合循环发电机组的能耗和氮氧化物排放浓度已不能满足国家节能减排和新颁布的火电厂大气污染物排放标准要求,已被新机型260兆瓦级GT13E2替代,因此南天电厂实际建设了1×260兆瓦燃气-蒸汽联合循环发电机组,并于2014年8月建成开始试运行。

华能苏州燃机热电有限公司

2017年

华能苏州燃机项目地处苏州高新区南部的古胥江河畔,位于西部城区的电热负荷中心,本期建设2台255MW的E级燃机联合循环热电联产机组,是集江南院文化、廊文化为一体的新型城市燃机热电联产电厂。

自项目开工以来,电厂始终围绕“高起点规划、高标准建设、高水平管理、高效益产出、低能耗、低排放”的要求,精建严管抓好项目建设。全体参建人员充分发挥“逢山开路、遇水搭桥的开拓精神”,克服前期项目审批、施工场地拆迁、燃气管网建设、交叉作业频繁等诸多困难,全力以赴推进项目投运。

2017年1月24日60.3公里天然气专线工程全线贯通;2017年7月30日和9月20日,1、2号机组分别通过连续满负荷试运行,实现DCS受电、锅炉水压试验、汽机扣盖、燃机首次点火并网、汽机首次冲转并网、96小时试运行六个“一次成功”。

截至2017年底,苏州燃机项目累计发电量约8.36亿千瓦时,供汽量约3.97万吨,生产供电煤耗238.25克/千瓦时,生产厂用电率1.65%,销售收入3.92亿元。

厂区采用紧凑模块化布置,与城市园林文化高度融合,建成了具有江南特色文化的新型电厂。

择一城绽放,送满城阳光。华能在苏州努力打造“城市示范燃机电厂的典范”,奏响“华美”乐章。

华能桐乡燃机热电有限公司

2014年

华能桐乡燃机电厂位于浙江省桐乡市临杭经济区。桐乡市地处浙江省北部,杭嘉湖平原腹地,区域面积727平方公里,东距上海131公里,北离苏州74公里,西邻杭州65公里。桐乡市是全国著名的丝绸、杭白菊原产地,自然环境优美、旅游资源丰富,素有“鱼米之乡、丝绸之府、文化之邦”的美誉。

华能桐乡燃机电厂项目建设规模为2套阿尔斯通E级燃气--蒸汽联合循环热电联产机组GT13E2(一拖一分轴布置),蒸汽轮机按照一抽凝一背压配置,配套建设厂外供热管网,总装机容量458.4MW。供热管网由企业投资、管理,总长49.7公里。

项目于2014年9月竣工投产。2015年12月8日,公司正式对外供热。如今,公司已接入热用户39家,已累计供热52.17万吨。预计区域内燃煤小锅炉全部实现替代后,每年能为企业节约标煤21.38万吨,减排二氧化硫4231.3吨、氮氧化物176.6吨和烟尘2424.3吨。

目前,华能桐乡燃机电厂将按照“新速度、新价值、新品牌、新窗口”的要求,充分吸收燃机典型设计成果和理念、优化设计、充分运用新技术、新工艺、吸收和运用国内燃机项目先进建设、管理经验,把桐乡燃机打造成华能国际电力股份有限公司燃机标杆项目。

与此同时,桐乡燃机始终秉承华能三色文化理念,创建了“创先、领先、率先”,“乐群、乐业、乐家”的“三先三乐”企业文化体系,围绕打造“绿色生态、现代示范”的标杆燃机电厂为目标,在发展中不忘社会责任,在前进中不忘造福百姓。

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