Siemens Westinghouse 燃机 501 系列的 发展 过 程 表 明 , 自 60 年 代 后 期 推 出 501A 后 ,70 年代推出 501D ,单机功率增大 1 倍 , 进气温度提高～200 ℃。90 年代较 70 年代
来稿日期 : 1999 - 8 - 23 作者简介 :郑云之 ,男 ,上海汽轮机有限公司副总工程师 ,教授级高级工程师 ,中国动力工程学会透平专委会委员兼秘书长 ,
8 燃烧器尾筒 9 1 - 4 级动叶片 10 1 - 4 级静叶片 11 轴承金属 12 外缸 13 内缸 14 排气缸
15 压缩机动叶片 16 压缩机静叶片 17 燃烧器尾筒 18 燃气轮机动叶片 19 转子振动 20 缸体振动 21 转子扭转振动
22 冷却温度网 ·流量 ·温度 ·压力
V9413A
出力 (MW)
180
频率 ( Hz)
60
热效率 ( %)
3815
单轴联合循环 GUD1S. 8413A却等方面所增 加的费用 ,也能达到同样的效果 。目前情况 是两种风格并存 ,各有特色 ,并继续发展 。
ABB 燃 气 轮 机 发 展 至 今 , 以 GT24 、 GT26 为代表 ,由其构成的联合循环装置见 表 3。
图 5 Mitsbishi 501 G燃气轮机 (第 1 台) 验证 (检测) 项目
进气温度超过～1500 ℃,联合循环装置热效 率高达～60 % ,并实现机组运行高可靠性 、高 可用率 、维修性好 、负荷适应性好 、燃料适应 性好以及低 NOx 排放 。现从国外生产燃气 轮机及联合循环的几家主要大公司的业绩及 发展轨迹中简要地作一些介绍和分析 。 11111 Siemens Westinghouse 公司 图 1 显 示 Siemens Westinghouse 公 司 501 系列 (60 Hz) 燃气轮机及联合循环的发展 过程 ,有关数据列于表 1 中 。
No. 1 ,2000 SHAN GHAI Q IL UNJ I ·43 ·
图 4 Mitsubishi 燃气轮机的发展
图 3 Siemens Westinghouse 501 F 与 501 G 燃烧器及冷却系统
11112 Mit subishi 公司 图 4 显示日本 Mitsubishi 燃气轮机及联
图 1 Siemens Westinghouse 燃气轮机与 联合循环的发展
表 1 Siemens Westinghouse 燃气轮机 501 系列 (60Hz)
燃机 推出 燃机功 联合循环 透平转子 联合循环 型号 年份 率 MW 功率 MW 进气温度 ℃ 热效率 %
501A 1968 45 501B 1973 80 501D 1976 95
1 压气机 2 高压透平 3 低压透平
图 6 ABB GT24/ GT26 燃气轮机两级燃烧系统图
4 SEV 燃烧室
7 EV 燃烧器
5 燃料注入器
8 对流冷却内衬
6 EV 燃烧室
9 混合区
10 旋流区 11 扩散段冷却
SEV 燃烧器
表 4 Siemens 大型燃气轮机及联合循环
燃气轮机型号 V8413A
23 推力负重 24 烟尘 (NOX 等) 25 转子/ 缸体
伸长差 26 噪音 27 润滑油
联合循环 型 号 KA24 - 1 KA24 - 2 KA26 - 1 KA26 - 2
频 率 Hz 60
50
表 3 ABB 大型联合循环装置
推 出 装置出力 热效率
年 份
MW
%
274
880 990 1100
38 4614 4619
501D5 1982 107 157 1130
50
501F 1992 160 273 1290
56
501 G 1997 230 357 1420
58
501A TS 2000 290 420
1510
60
Siemens Westinghouse 的新产品开发坚 持可靠性第一 ,并不断革新 ,不断改进 ,最大 程度地利用经过考验的设计概念 ,逐步进行 改进设计 ,并在不同型号机组上 (包括 50 Hz 和 60 Hz 的机组) 共享许多已经证实的成果 和创新的设计构思 ,使机组的水平不断提高 。 501 系列的发展就是例证 。现以透平为例作 简要说明 ,501 F 的结构与 501D 相同 ,透平转 子都是由 4 个叶轮通过拉紧螺杆以及叶轮端 面上具有传递扭矩的环形齿组合而成 ,这种 结构已具有超过 40 年的运行实践经验 ,成熟
5811
1995
540
5715
396
5815
1996
790
5815
燃气轮机
数量及型号 1 ×GT24 2 ×GT24 1 ×GT26 2 ×GT26
汽轮机 出力 MW
102 200 140 280
No. 1 ,2000 SHAN GHAI Q IL UNJ I ·45 ·
Large Gas Turbine and Combined Cycle Abroad
Z H EN G Y u n2z hi
( Shanghai Turbine Co . Ltd. ,Shanghai 200240)
【Abstract】 This article introduces experiences of t he large gas turbine and combined cycle of several main companies abroad and analyzes its development trends and features comprehensively. lt also describes t he char2 acteristics of steam turbine used in combined cycle and layout arrangement . 【Key words】 gas turbine ; combined cycle ; steam turbine of combined cycle ; layout arrangement ; development trends; development features
合循环的发展过程 ,有关数据列于表 2 中 。
表 2 Mitsubishi 大型燃气轮机及联合循环
燃气轮 推出 燃气轮机 燃气轮机 联合循环 联合循环 机型号 年份 进气温度 ℃ 功率 MW 功率 MW 热效率 %
D型
1984 (M701D)
1150
129 (M701D)
195
5015
F型
1989 (M501 F)
(对 1800 各点的压力 ,温度 ,应力进行检测) (A) 性能 (B) 金属温度 (C) 应力/ 振动 (D) 其他
1 空气流量 2 入口温度及压力 3 排气温度及压力 4 燃料流量 5 发电机输出功率 6 压缩机
(喘振极限) (级效率) 7 燃气轮机
(级效率) (扩散效率)
1350
238 (M701 F)
346
54
G型
1997 (M501 G)
1500
325 (M701 G)
482
58
表 中 501 系 列 为 60 Hz , 701 系 列 为 50 Hz 。燃气轮机进气温度高于透平转子进 气温度 ,两者差别在于第 1 级静叶进气侧和 出气侧间的温差 。
Mitsubishi 燃气轮机是在引进 Westing2 house 的技术基础上发展起来的 ,其起点较 高 ,发展很快 ,如图 4 及表 2 所示 。燃机的进 气温度 、功率及热效率均不断提高 ,联合循环 装置的 热 效 率 大 大 超 过 最 新 火 电 超 临 界 机 组 。1997 年 1500 ℃级的 M501 G 燃气轮机正 式投入实验验证运行 ,在新产品开发设计中 , 对该机组的性能 、金属温度 、应力 、振动以及 冷却 、转子推力 、烟尘 、差胀 、噪音 、润滑油等 共布置约 1800 个测点的检测 (参见图 5) ,测 试结果良好 。通过对整台新机组的全面测 试 ,搜集汇总大量测试数据 ,对改进 、发展和 提高起十分重要的作用 ,这也是燃气轮机技 术不断可靠而有效发展的重要措施 。 11113 ABB 公司
图 6 和图 7 是 ABB 公司 GT24/ GT26 燃 气轮机燃烧系统图及热力循环图 ,这是 ABB 与其他几家大公司在燃气轮机设计中的主要 区别所在 ,也是 ABB 的主要特色之一 。ABB 为提高机组热效率 ,不是提高透平进气温度 , 而是沿用原有的进气温度 ,通过透平第 1 级
·44 ·
上海汽轮机 2000 年第 1 期
(亦称高压透平) 作功后 ,再进行第 2 次燃烧 (再热) ,燃气进入第 2～5 级 (亦称低压透平) 作功 。这样可不必采用新的高温材料 ,或不 必增加过多的冷却流量 ,以及可降低 NOx 。 实践表明 ,已取得好的成效 。ABB 在燃烧 、 透平以及总体布置上开发的新技术 ,避免因
图 2 Siemens Westinghouse 燃气轮机 501 系列静叶和动叶温度
Siemens Westinghouse 在 发 展 501 G 的 基础上 ,又发展了 501A TS ,使进一步提高进 气温度和机组出力 ,以及进一步提高循环热 效率 ,开发新技术的简要内容于后介绍 ,在这 里值得提出的是 ,501A TS 机组的 50 %左右 部件与 501 G 机组相同 。
No. 1 ,2000 SHAN GHAI Q IL UNJ I ·41 ·
国外大型燃气轮机及联合循环
郑云之 (上海汽轮机有限公司 ,上海 200240)
【摘 要】 结合介绍国外几家主要大公司的大型燃气轮机及联合循环业绩 ,综合分析其发展趋势和发 展特点 ,同时对联合循环中汽轮机的特点和总体布置作了阐述 。 【关键词】 燃气轮机 ; 联合循环 ; 联合循环中的汽轮机 ; 总体布置 ; 发展趋势 ; 发展特点 【中图分类号】 T K47 【文献标识码】 A