第２７卷第４期 ２０１３年７月 发电淡备 ＰＯＷＥＲ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＶｏＬ ２７，ＮＯ．４ Ｊｕ１．２０１３ 燃气一蒸汽联合循环机组的轴系配置分析 李伯奎 （江苏华电句容发电有限公司，镇江２１２４１３） 摘 要：介绍了燃气一蒸汽联合循环轴系单轴和多轴配置方案及其优点，并对Ｅ级燃气一蒸汽联合循环各 种轴系配置进行了技术经济比较，分析了单轴和多轴“１＋１”布置两种方案特点，提出适合Ｅ级热电联产机组 的轴系配置建议。 关键词：燃气轮机；燃气一蒸汽联合循环；轴系配置 中图分类号：ＴＭ６１１．３１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—０８６Ｘ（２０１３）０４—０２３７—０３ Ａｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｓｈａｆｔｉｎｇ Ｃ０ｎｆｉｇｕｒａｔｉＯｎ ｏｆ Ｇａｓ Ｓｔｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ Ｕｎｉｔｓ Ｌｉ Ｂｏｋｕｉ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｈｕａｄｉａｎ Ｊｕｒｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２４１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｉｎｇ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ・ａｎｄ ｍｕｌｔｉ—ｓｈａｆｔ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ｆｏｒ ｇａｓ－ｓｔｅａｍ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ ｕｎｉｔｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｔｅｃｈｎｏ・ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｈａｆｔｉｎｇ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｅｖｅｌ Ｅ ｇａｓ—ｓｔｅａｍ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ ｕｎｉｔｓ， ａｎｄ ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｏ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ—ａｎｄ ｍｕｌｔｉ—ｓｈａｆｔ“１＋１ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ．Ｓｈａｆｔｉｎｇ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｌｅｖｅｌ Ｅ ｈｅａｔ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｃｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｕｎｉｔｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｇａｓ－ｓｔｅａｍ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ；ｓｈａｆｔｉｎｇ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ 随着西气东输二线项目和ＬＮＧ项目的启 对于安装两套Ｅ级燃机联合循环供热机 组的电厂，若采用“２＋１”轴系方案，因只有１ 台汽轮机抽汽供热，当汽轮机故障停运后，会 影响１ＯＯ 的热负荷，可靠性不如２台汽轮机 动，我国以天然气为燃料的燃气轮机（简称燃机） 联合循环电厂建设进入了一个新的高潮。轴系 布置方案是联合循环机组的灵魂，决定燃机电厂 的结构、效率以及灵活性。笔者结合江苏某厂的 抽汽供热；当机组低负荷运行时，“２＋１”轴系 方案中的汽轮机效率降低，供热抽汽压力很难 保证；而对于“１＋１”方案，具有很好的运行灵 活性，可以停运一台机组，保证另一台机组高 效运行。因此“２＋１”轴系方案并不适合热电 联产的电厂。 Ｅ级燃机联合循环供热机组，对多轴“１＋１”和单 轴轴系配置进行技术经济性分析。 １联合循环轴系配置的分类 轴系布置方案可以分为单轴和多轴：单轴是 指燃机、汽轮机和发电机在同一根轴上做功和发 电；多轴则是燃机和汽轮机的轴分开，分别推动 可见，我国现阶段热电联产项目机组的轴系 配置可为单轴方案或多轴方案中的“１＋１”配置。 各自的发电机做功。多轴方案中可以是１台燃 机对应１台汽轮机，也可以是多台燃机对应１台 汽轮机，根据燃机的台数，分别称为“１＋１”、“２＋ １”、“Ｘ＋１”多轴系统ｌ１］。 ２不同轴系配置的技术经济比较 因仅有三菱公司Ｅ级燃机可实现单轴及多 轴联合循环方案，所以技术经济比较仅针对 ＭＤ７０ＩＤＡ型Ｅ级燃机进行。 ２．１轴系布置 国内Ｅ级联合循环机组大部分为热电联产 机组，既要求机组具有一定的灵活性，以适应热 负荷的变化；又要求机组具有很高的可靠性，保 证稳定对外供热。 收稿日期：２０１２－１２—０４ ＭＤＴ０１ＤＡ型燃机的单轴与多轴（“１＋１”布 置）的轴系布置方案见图１。 作者简介：李伯奎（１９７４一），男，工程师，长期从事电厂技术及管理工作。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｂｋｊｒｈｄ＠１２６．ｃｏｒｎ —第４期 李伯奎：燃气一蒸汽联合循环机组的轴系配置分析 的汽轮机，燃机部分也必须设置两层的运行平 台，锅炉岛部分甚至也要配合汽轮机排汽高度， 抬高基础，因此基础费用较高。由于多轴方案中 燃机和汽轮机可以不在一个高度上，燃机高度低 于汽轮机，成本较低。 表１列出了两种轴系配置方案中的各种设 备的数量口］。 表１ 两种轴系配置中主要设备对比 “１＋１”多轴与单轴布置相比，多了１套发电 机、变压器，配电系统相对复杂。两种配置中，余 热锅炉和汽轮机的距离相当，蒸汽、给水管道的 长度以及其他管道数量相当。 另一方面，单轴系统由于一个轴上部件较 多，扭矩较大，必须协调燃机转子、汽轮机转子、 发电机转子的弯曲振动（临界转速和振动的敏感 性）和扭振（固有频率以及发电机短路时的最大 瞬时扭矩）特性，对转子的动态性能要求比较高， 对胀差、推力瓦设计以及润滑油系统设计方面的 要求都会比较高一些，而这些要求也会相应地反 映在造价上［３］。 以上分析看出，在设备和投资方面，“１＋１” 多轴与单轴方案造价相当。 ２．４建设周期 主设备的生产制造周期决定建设周期。由 于单轴方案国内尚无业绩，而且整个轴系的设计 以及配合比较复杂，因此单轴方案的整个机组生 产制造周期较“１＋１”多轴方案长３个月左右。 在安装工期方面，多轴系统的总安装周期比 单轴系统长１－－２个月。 ２．５功率和效率 “１＋１”多轴系统和单轴系统采用的是同一 款燃机，汽轮机进汽、排汽等参数完全一致，因此 两种配置的功率和效率一致。 ２．６检修 通过多年的实际应用和技术改进，燃机技术 已较为成熟，其可用率达到９８ 以上，可靠率也 较高，但机组的检修依然是每个电厂都需要考虑 的问题。由于联合循环系统运行过程中燃机、汽 轮机和发电机都有检修的需要，因此要分开 考虑。 在汽轮机和发电机停机检修时，多轴和单轴 方案，检修所需要时间、对全厂效率和功率的影 响相当。 ３ 结语 根据以上分析，分别从设备和投资、建设周 期、启动停机、功率和效率、检修等方面考虑，现 阶段我国Ｅ级燃机，燃气一蒸汽联合循环的热电 联产项目宜采用多轴（“１＋１”）轴系配置方案。 参考文献： ［１３焦树建．燃气一蒸汽联合循环［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００３． ［２］朱军辉．联合循环机组单轴方案与多轴二拖一方案的比较 ［Ｊ］．燃气轮机技术，２００２，１５（３）：２９—３０，６２． ［３］邓小文，肖小清，张俊杰．燃气一蒸汽联合循环发电机组轴系 配置的思考ＥＪ］．广东电力，２００５，１８（４）：１—８．
