F级联合循环机组主厂房布置方案研究

摘要： 主厂房是联合循环电厂的核心建筑，因此主厂房布置方案是设计优化的重点。联合循环机组布置设计出发点不同，主厂房方案也会有所不同。本文以燃气轮机布置方式分析为出发点，结合某F级联合循环机组的设计投标成果，提出了两种不同的主厂房方案，并对其特点和指标进行了分析，为同类型工程的设计优化工作开拓了思路。

Abstract： The main building is the core building of a combined cycle power plant， the layout design of which is usually the key point of optimizing design work. Since there are different design concepts， the main building layout has different plans. Started by analysis of gas turbine layout plans， this article puts forward two main building plans of a class F combined cycle power plant on the basis of design bidding achievement， and analyzes the feature and indexes， which supply more valuable concept for optimizing work of similar project.

关键词： 联合循环；F级燃机；主厂房布置；设计优化

Key words： combined cycle；Class F gas turbine；main building layout；optimizing design

中图分类号：TM611.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）18-0036-02

0 引言

与传统燃煤发电机组相比，燃气-蒸汽联合循环机组具有高效率、低投资、环保、建设周期短等显著优势[1]。近年来，节约工程投资和降低工程造价发电厂建设的基本方针和趋势，也是大多数业主的期盼。为了使建成后的联合循环机组主厂房占地最少、单位投资最省、建设速度最快，主厂房方案至关重要[2]。燃气-蒸汽联合循环电厂的主厂房方案与主机型号、机组配置方式等关系密切。联合循环机组的主机设备有燃机及其发电机、余热锅炉、汽机及其发电机等，由于燃机、汽机分别布置，而且燃气轮机进气方式、燃气轮机与蒸汽轮机的相对位置不同，所以主厂房存在较多的布置组合方式。

1 F级联合循环机组的应用概况

大型联合循环机组在我国应用广泛[3][4]。国内常见的大型燃气轮机为F级，由于我国天然气价格较高，为了使建成后的机组单位造价最低、热效率最高，在外部条件允许的情况下，通常选择应用更加先进的F级燃机。常见的F级参考技术性能见表1[5]。

燃机型号与供货商概况如表2所示。

2 联合循环机组主机岛布置

联合循环机组的主厂房布置需要考虑机组配置方式、燃机进气方式、发电机位置、汽轮机的排汽方向等因素。表3中所示为联合循环机组布置特点。

3 主厂房布置方案实例分析

根据上述分析，本文结合某2×400MW级F级联合循环机组的投标方案，对联合循环机组的主厂房布置方案展开进一步讨论。

3.1 装机方案 某工程装机容量为2×400MW，采用F级联合循环机组，1+1多轴配置方案，即每套联合循环机组由燃气轮发电机组、余热锅炉、蒸汽轮发电机组组成。该机组为供热联合循环机组，承担采暖期向市区供应采暖热负荷的任务，采暖热负荷缺口较大，因此，机组的选型原则之一为供热最大化。根据目前国内三家F级联合循环机组的供热情况（如表4所示），所以燃机暂按照三菱M701F4展开讨论，汽轮机配置SSS离合器，在冬季时低压缸脱开实现供热最大化。

3.2 主厂房布置原则 联合循环机组的主厂房布置原则，主要考虑以下方面[6]：①功能区明确、设备布置紧凑、管道短捷，建筑体积小，施工周期短，工程造价低；②模块化设计、便于方案组合，节约工程量、节约用地；③电气、电子设备采用物理分散，布置在负荷中心、节省电缆；④合理压缩主厂房体积，节省土建投资和管道、电缆费用，节约用地；⑤合理布置设备、流程顺畅，便于运行维护；⑥功能区明确、布置紧凑、检修合理。

综合上述布置原则，本文结合多个联合循环电厂的设计和运行经验，以不同的设计出发点，分别着眼于紧凑布置和运行维护的便利性，提出了两种主厂房的布置方案。

3.2.1 主厂房布置方案一 M701F4燃机房设置在汽机房两侧，汽机房布置在中间，均采用混凝土结构。燃气轮机上进气方式，低位横向布置，燃气轮机中心线标高4.8m，蒸汽轮机横向布置。2套“一拖一”联合循环机组主厂房总长度128.4m。每个燃机房长度35m，跨度33.5m，由于燃气轮机为上进气，考虑到进气装置的安装空间，根据同类型机组设计经验，燃机房天车轨顶标高定为18.6m，考虑轨顶距离天车最高点2.4m，天车距离屋架下弦预留0.5m，所以燃机房屋架下弦标高约为21.5m。燃气轮机中心线标高4.8m，检修场地设置在靠近B列侧。汽机房内，2台蒸汽轮机在厂房内横向对称布置，厂方内蒸汽轮机采用岛式布置。汽机房汽机房长度56m，跨度38.5m，汽机房起吊设施轨顶标高屋架下弦标高为23.5m。汽机房的柱距设置为4个12m、1个8m。汽机房分为三层，即零米层、中间层和运转层。辅机楼布置于汽机房B列外，长度32m，跨度40m。辅机楼共三层，分别为0m层、5m、10m。每个燃机房设置1台105/20t桥式起重机，检修空间设置在靠近B列侧，不考虑采用天车检修燃机发电机转子。在A列侧设发电机抽转子检修平台，并在A列墙开设检修门。抽转子时，先利用燃机发电机专用检修工具将发电机转子移置发电机检修平台，再利用临时吊车通过A列墙的检修孔，将转子移出厂房外临时平台进行检修。

蒸汽轮机房设置1台50/20t的桥式起重机，用于检修蒸汽轮机及其发电机、润滑油泵、凝结水泵、旁路装置和高中低压主汽阀。检修场地位于蒸汽轮机房两台机之间，两台蒸汽轮机共用一个检修场地。

3.2.2 主厂房布置方案二 M701F4燃机房设置在汽机房两侧，燃气轮机下进气，高位横向布置，蒸汽轮机横向布置，燃气轮机中心线标高13.76m。2套“一拖一”联合循环机组主厂房主厂房跨度为40m，，总长度137.4m。主厂房为联合厂房，中间层和运转层标高分别为6.3m、12.6m，燃机房和汽机房形成联合厂房，运转层为大平台。

燃气轮发电机组采用轴向下部进气、轴向排气、高位布置，燃气轮机中心线标高13.76m，蒸汽轮发电机组采用下排汽。燃机房长79m，汽机房长56m，其中检修跨为8m，燃机房和汽机房伸缩缝1.2m，屋架下弦标高27.6m。

检修维护方面，由于燃机房和汽机房的跨度和轨顶标高实现了统一。因此，在联合厂房内可以只设置一台公用105/20t的行车。

3.3 主厂房方案特点分析 根据上述分析，针对M701F4燃机1+1配置的联合循环机组形成了两种布置方案：方案一的优点为布置紧凑，为降低工程投资和缩短施工周期奠定基础，缺点是各厂房之间的连通性较差，为检修维护带来一定的不便；方案二的优点则体现在检修维护方便，运转层大平台，视野宽阔，而且利于机组扩建，缺点是联合厂房的尺寸需兼顾燃机和汽机，在一定程度上增大了主厂房体积，可能会增加一部分投资。

现分别将两种方案的指标列出，如表5所示。

4 结论及建议

①本文汇总了主要E级和F级燃气轮机的参考性能指标，由于天然气价格较高，在外部条件落实的情况下，应尽量选择大容量、高效率的F级燃气轮机；②燃气轮机主厂房的布置方式与燃气轮机的型号、进气方式、机组配置形式等方面有关，需要针对不同工程的实际情况进行分

析；③本文结合某工程F级联合循环机组工程的投标方

案，针对M701F4燃气轮机进气方式灵活的特点，从不同的设计角度出发，提出了两种不同侧重点的主厂房布置方案，并分析了两种方案的主要特点；④本文列出了两种方案的主要数据，由于两种方案的侧重点不同，因此表中所列数据直接对比并无实际意义，仅供了解方案特点和同类型机组在选择方案时作为参考。

参考文献：

[1]王铭忠.天然气能源与天然气联合循环发电[J].热力发电，2001，4：9-12.

[2]邱世平，李智，张玉柱.主厂房布置模块化设计优化[J].电力勘测设计，2006，1：54-59.

[3]周支柱.大功率发电用燃气轮机的发展概况[J].发电设备，2010，1：6-11.

[4]何语平.大型天然气联合循环电厂机组的轴系配置[J].中国电力，2004，37（8）：7-9.

[5]张壮，马悦.供热联合循环机组性能优化分析[J].电力建设，2012，10：63-66.

[6]DL-T 5174-2003.燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定[S].北京：中国电力出版社，2003.

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