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H级及先进工业燃气轮机的技术特征与技术演进*

2020-02-26

风机技术 2020年6期
关键词:工作温度压气机燃气轮机

(苏州先机动力科技有限公司)

0 引言

2020年起,全新的H级重型燃气轮机开始在中国发电行业中投入运营,鉴于我国还不具备H级重型燃气轮机相应的完整的自主研制和生产能力,因些,对于运营企业需要及时确立针对性的最佳运行维护策略,对于提供设备维护检修和故障分析诊断的服务单位,以及相关产品的研发制造等企业需要及时掌握新产品的技术特性、结构与部件特征。这些对上述企业都提出了新的课题。

1 H级燃气轮机发展概况

2020年5月3日,广州增城燃气冷热电三联供项目2×660MW联合循环首台SGT5-8000H燃气轮机成功点火,2020年9月5日,华电集团天津军粮城项目9HA.01燃气轮机点火成功,标志着国内发电企业开始进入运营H级重型燃气轮机的新阶段。

1.1 GE公司HA型燃气轮机

GE公司为其全新的H级HA型燃气轮机确立的研制目标包括[1]:为先进的联合循环电厂提供更高运行灵活性、更短启动时间、更快变负荷速率以及广泛的燃料适应性,并保持较高的可靠性和可用率。其中,运行灵活性覆盖电站适应各种发电需求所具备的稳健的调控能力,包括满足健壮性前提下的快速启动、快速加载、快速进入达标排放的能力,以及快速变负荷,深度调峰,电网规范合规性,燃料灵活性以及整套机组调控的灵敏性。

表1 GE公司50Hz的H级重型燃气轮机9HA.01和9HA.02性能对照表Tab.1 The performance comparison of GE's 50Hz H-class heavy-duty gas turbine 9HA.01 and 9HA.02

1.2 SIEMENS公司HL型燃气轮机

SIEMENS公司阐释其H级研制目标为:节省投资,节能降耗以及运行灵活性。其中,运行灵活性包括可再生能源占比、峰谷差不断扩大的电网内运行灵活性,广泛兼烧各种燃料和拓展运行比范围。

SIEMENS公司H级重型燃气轮机最新的HL型产品线包括三个机型:SGT5-9000HL、SGT6-9000HL和SGT5-8000HL。其中最新型的SGT-9000HL的50Hz版本额定功率545MW的,60Hz版本为374MW,50Hz版本SGT5-8000HL的简单循环额定功率453MW,HL各型机组单轴联合循环发电效率>63%。

1.3 MHI三菱重工JAC系列燃气轮机

MHI三菱重工JAC系列燃气轮机是其J级燃气轮机的最新的产品系列,50Hz的M701JAC和更早的J系列原型机M701J等机型的性能指标对比如下表所列[2]。

1.4 ANSALDO公司GT36型燃气轮机

ANSALDO公司GT36-S5燃气轮机是该公司H级50Hz重型燃气轮机,概要的性能指标列于下表。

表3 H级GT36-S5型重型燃气轮机概要的性能指标[3]Tab.3 The performance of H-class GT36-S5 heavyduty gas turbine

2 H级燃气轮机的主要技术指标

本节采用热力学与燃烧分析方法,对H级重型燃气轮机的热力性能以及低污染燃烧系统、燃料适应性和运行灵活性等性能指标,以及为实现这些目标所须采取设计与产品研发策略做概要介绍。

2.1 简单循环热力性能的分析

2.1.1 工作温度与热效率的提升

图1示出了燃气轮机简单循环的温熵图和相关的工作点定义。为了阐释燃气轮机简单循环热力性能的一般规律,通常将热力过程一些次要因素予以简化:一是忽略燃料质量流量对压气机、燃气透平内部热力过程影响,二是不考虑空气、燃气物性差异,三是假设燃烧效率为100%。满足上述简化前提下,等压加热的Brayton循环热效率ηBR可表示燃气轮机简单循环的热效率ηGT[4]

式中,π为压气机压比;m为已知压缩过程前后的温度变化,折算为压比π的多变指数。

图1 简单循环燃气轮机热力分析原理图Fig.1 Thermal analysis diagram of simple cycle gas turbine

式中τ23为燃烧室出口、入口温度变化比值,本文中称燃烧室温升比。

燃气轮机装置中,进入压气机的空气部分被抽、引后用于冷却与密封等,它们通常被称作二次空气,二次空气不参加燃烧,扣除二次空气后进入燃烧室经反应或掺冷获得温升的这部分空气与总空气的质量流量的比值μb<1,则简单循环燃气轮机装置的热效率ηGT

式(2)与式(3)遵循Carnot循环热效率分析方法,与很多文献所引用的计算式(1)存在区别,而综合采用两种不同分析方法去评价实际产品的性能,可获得更具实用性的分析结论。

2.1.2 模化设计与产品衍生策略

在简单循环燃气轮机中,可用无量纲比功计算进入压气机的单位质量空气(1kg/s)做功能力[5]

如果考虑进入燃烧室的燃料/空气的质量比f影响,可进一步表示为

式(4)表明了新型燃气轮机热力参数选取的基本原则,即:

第一,根据Carnot循环热效率分析的原则可知,采用工作温度或者温比τ0更高的新材料和/或新设计,可提高装置热效率和运行经济性。

第二,根据热力学第一定律分析,等压燃烧温升比τ23决定了工质吸热能力以及做功上限,而式(4)表明,压缩过程温升πm对温升比τ23形成限制,由代数式数学规律可知,在充分发挥材料工作温度的前提下,可以将设计工况下πm与τ23取近似相等的设计。

新设计的燃气轮机进入稳定商用运行后,制造商可采用模化设计衍生形成相同温度等级下不同功率的产品线,不同产品的区别,主要在于空气进气流量Ga不同,不同的衍生机型功率可表示为

制造商将新一代燃气轮机研制过程中获得的新设计、新材料转化用作F级、E级旧机型部件的升级替代,提升产品竞争力与服务市场的盈利水平。

GE公司根据额定工作转速(如50Hz对应3 000r/min,60Hz对应3 600r/min)和/或功率的市场需求,分别提供F级9F(60Hz)/7F(60Hz)和6F系列机型,H级也分为7HA(60Hz)/9HA(50Hz)等系列;SIEMENS公司重型工业燃气轮机产品体系中,以最新HL型燃气轮机SGT5-8 000HL为例,后缀HL标识最高工作温度级别,5表示50Hz(3 000r/min),8 000是压气机型号,SGT6-8000HL属同级别机型60Hz的模化设计。

图2 GE公司H级燃气轮机工作温度与三种工作温度(TIT、TRIT与ISO2314)定义Fig.2 The concepts of GE company H-class gas turbine working temperature and three kinds of working temperature

2.2 运行经济性与运行灵活性

2.2.1 H级燃气轮机工作温度

GE公司最先发表H级H型、HA型燃气轮机,相应的TRIT温度均为1 430℃。SIEMENS公司通常用ISO2314温度,MHI三菱重工用TIT温度,最新的HL型和JAC系列燃气轮机工作温度折算至TRIT温度也比GE最早发表的工作温度更高。

2.2.2 Turndown—运行比

运行比Turndown表征发电机组运行灵活性,通常指污染物达标排放前提下机组可维持稳定运行的最低出力与额定功率的比值,表4为某F级燃气轮机在不同负荷系数下NOx排放监测抽样值。250MW等级的F级燃气轮机运行比约为50%,450MW的H级燃气轮机设计目标在25%左右。

表4 SIEMENS公司F级SCC5-4000F单轴联合循环机组CEMS系统典型NOx监测值对比[6]Tab.4 Comparison of typical NOx monitoring values of CEMS system of Siemens F-class SCC5-4000F single-shaft combined cycle unit

可再生能源在电网中占比增加,同时带来了发电能力的不确定性[7],对电网的安全稳定运行构成挑战。IEA(国际能源署)曾经预测可再生能源在2014年占全球净新增电力的45%以上,而欧盟预测2020年占20%,实际这一指标的预测已在2015年被突破并在当年达到26%。具备快速变负荷能力的新型H级大功率重型燃气轮机可以为电网安全稳定运行提供这一保障。

图3所示为2014年5月美国ERCOT发电区域的实时市场信息,在24小时并网运行期间,那些仅能稳定运行在50%运行比以上的机组需要退出运行然后重新启动,运行比30%的发电机组可避免开停机过程多消耗燃料。

图3 30%、50%两组典型运行比与单位时间发电效益对照关系[7]Fig.3 The contrast between of 30% and 50% operating ratio and power generation benefit per unit time

新的H级燃气轮机具备低至25%~30%运行比的调峰运行性能,具有比F级更好的运行灵活性。

2.3 环境保护与污染物排放

2.3.1 NOx排放浓度

F级燃气轮机及后续G、H级基本设计的燃料都选用天然气等洁净的气体燃料,与早期燃用液体燃料和喷水/注蒸气降NOx比较,气体燃料更适合设计为贫燃料预混燃烧(LPM)同时燃烧部件的检修周期普遍提高至10 000~12 000小时等效运行。

干式低氮燃烧(DLN)系统成为重型燃气轮机的主流设计,具备25%~100%BL(基本负荷)运行比范围内NOx排放浓度降至25mg/Nm3,甚至更低水平,也是H级燃气轮机研制的主要技术指标。在余热锅炉(HRSG)装设选择性催化脱销(SCR)等还可将污染物排放浓度进一步降至个位数的极低水平。

DLN燃烧系统主要的发展趋势,一是燃烧反应/释热截面集中于图4(a)中沿L方向一个或二个流道的截面上,以提高燃烧效率并抑制燃烧波动;二是燃烧器的喷嘴设计成密集排布的标准型组件,由于新的燃烧器喷嘴取代了传统的预混、旋流和喷嘴分立元件的设计,增材制造技术为制作更为精密的燃烧件以及燃烧过程更接近均相反应提供良好支撑。

9HA燃气轮机燃烧系统曾经沿用成熟的DLN 2.6+燃烧系统,自2017年中提供更为精细的管状阵列DLN 2.6e燃烧器,图4(b)和(c)示出了燃烧器结构的变化。

图4 应用于9HA燃烧器的新型DLN2.6e掺混/喷嘴组件Fig.4 New DLN2.6e blending/nozzle components applied to 9HA combustor

2.3.2 CO排放浓度

燃烧过程中部分中间产物CO可能未经充分反应导致燃烧效率下降[8],烟气中碳排放浓度也增加。改善CO燃尽程度的关键在于控制火焰筒内壁面存在的低温空气。

图5 增强型空气冷却系统示意图Fig.5 The enhanced air cooling system

MHI三菱重工在JAC型燃气轮机上采用增强型空气冷却系统[2],抽取一小股压气机排气经冷却、增压后先冷却透平护环,吸热后再流经火焰筒壁面可改善燃烧过程中间产物CO在火焰筒壁面上淬熄的情况。

2.4 燃料兼容性

GE公司和SIEMENS公司将H级燃气轮机兼烧多种燃料的能力作为新产品运行灵活性和竞争力的重要指标,要求能够燃用Wobbe Index(燃料沃伯指数)与标准天然气有较大差异的气体燃料,包括富天然气(乙烷,丙烷和丁烷)、页岩气、低热值燃气(掺杂N2和/或CO2)等。

式(4)可对燃料兼容性和设计问题做解释:对于液体燃料以及扩散式燃烧系统,燃料空气比f及其体积流量的变化并不会显著地影响压气机与火焰筒内的流动状况;对于燃用低热值燃料气的预混燃烧系统,进入燃烧室头部的燃料气容积流量对压气机、火焰筒内部流动及稳定性形成直接的影响。

现代工业燃气轮机燃烧系统普遍采用干式低氮燃烧方式,燃烧室内燃料气热值与容积流量的变化直接影响预混与燃烧过程释热率与流动稳定性;由式(1)、(3)对照可知,整机的负荷变化率与压气机工作点的匹配,都对燃烧过程流动、释热率波动提出要求。

过去二十年来为了解决F级燃气轮机的燃烧波动问题,制造商与用户都付出了巨大代价,F级燃气轮机的WI变动范围被限制在+/-10%以内。新的H级燃气轮机要求适应+/-15%及更宽泛的燃料来源,燃烧系统的优化设计与技术验证成为研发过程中投入最多的部分。

2.5 调峰运行性能

GE公司最新发表的HA型燃气轮机响应快速启动、快速加/减载荷的能力,包括:

1)启动盘车30min之内即可满负荷运行。

2)满足达标排放前提下,超过15%BL(基本负荷)/min加载率。

3)低至30%BL(基本负荷)(联合循环同样对应33%基本负荷)的深度调峰性能。

SIEMENS公司宣称其HL型燃气轮机在单循环运行期间最高升负荷速率为85MW/min,且具备当晚停机、次日50分钟盘车后可在30分钟内实现满负荷运行,以及25分钟内停运整套联合循环机组的能力。

以下为新的H级燃气轮机系统及产品特征的概要总结:

第一,H级原型机曾尝试蒸汽冷却[9],新的H级回归传统空气冷却设计;工作温度、装置紧凑型与低污染排放等均要求提高μb,相应的燃烧与冷却设计成为整机方案与结构、部件设计中重点考虑。

第二,主流制造商直接研制最高功率等级9H(或7H)系列机型,同时获得新技术验证、新产品研发与用户的认可,而没有采用先试制小功率机组后模化放大的策略。新机型可配置形成功率等级650~850MW、效率62%以上新型单轴燃气—蒸汽联合循环产品,加上多轴联合循环的配置,具备了与传统煤电、核电600~1200MW成套电站产品竞争中的优势。

3 H级燃气轮机的结构特征

本节选取新型H级50Hz燃气轮机,介绍相关机型的结构与部件特征,并作简单的对比与分析。

图6 GE公司9HA型燃气轮机与F级/H级机型间的技术传承关系Fig.6 Technical relations of GE company 9HA gas turbine and F-class/H-class gas turbine

3.1 GE公司HA型燃气轮机

2013年GE公司发布了新型HA型燃气轮机,后缀“A”代表高温部件为空气冷却。

表5 9HA型燃气轮机结构及基本特性Tab.5 The basic features and structure of 9HA gas turbine

HA型燃气轮机沿用了7F.05型燃气轮机压气机、H级原型机透平结构设计,融合近十年来技术进步和运行经验的总结。

HA型燃气轮机压气机第一级静叶采用钛合金材料,压气机叶片采用“超光洁度叶片”涂层。全部叶片均可用孔探方式检查,并且全部叶片可以现场更换。H级燃气透平转子未沿用E级、F级早期产品的中间盘—分布式拉杆结构,而改为贯通式分布拉杆结构。

3.2 SIEMENS公司HL型燃气轮机

SIEMENS公司HL型重型燃气轮机是在H级原型机改进而来。

H级燃气轮机不再采用F级环型燃烧腔结构代之以管环型结构,并且不再沿用SIEMENS公司传统的HR系列燃烧器,而采用平面阵列的多喷嘴ACE燃烧器,运行比约30%。H级原型机的中采用平面燃烧系统(Platform Combustion System,简称PCS),管环型的燃烧室中,每个燃烧室的单元布置有8个预混燃烧喷嘴。HL型升级为ACE(Advanced Combustion system for high Efficiency)系统,每个燃烧室单元内预混燃烧喷嘴增至25个。

SIEMENS公司燃气轮机工作温度采用ISO2314标准,HL型沿用H级原型机高温叶片材料而未采用单晶叶片,美国Microsystems公司提供的先进叶片内冷却设计可将工作温度提升100℃,Air-Cooled Rotor转子的冷却空气不仅节约空气耗用,同时轮盘仍用钢材制造以避免采用昂贵的合金材料。

HL型燃气轮机四级透平的前三级带有围带,最后一级采用自由叶片设计。

HL型燃气轮机沿用SIEMENS公司中心拉杆转子和主动液压间隙控制(HCO)技术,高温叶片涂覆有多层/超厚防护涂层,最外层属于可消耗涂层,以适应调试期间粗大颗粒物的冲刷损耗。

表6 SGT5-8000HL型燃气轮机结构及基本特征Tab.6 The structure and basic features of SGT5-8 000HL gas turbine

3.3 MHI三菱重工JAC系列燃气轮机

MHI三菱重工的燃气轮机工作温度采用TIT标准,在产业界内通常将其J级系列产品归为H级燃气轮机,MHI三菱重工的原型机J系列工作温度TIT高达1 600℃,采用与GE公司类似的蒸汽冷却技术,新的JAC系列采用空气冷却技术,工作温度TIT在原型机基础上再提高50℃。

图7 MHI三菱重工JAC系列燃气轮机设计特征Fig.7 The design features of MHI company JAC series gas turbine

MHI三菱重工在JAC系列研发中沿用了J系列原型机压气机、管环型燃烧室和簇状(本质上仍属于平面阵列燃烧器)和四级透平的成熟设计、渐改、局部引入新技术的稳妥演进策略。

JAC系列将采用新的增强型燃烧室冷却系统,压气机的少量抽气先是经外冷器降温并再次增压后供入透平冷却一级护环,然后继续用作燃烧室壁面冷却并升温。

2015年春季在MHPS的T-Point电站完成了该项技术的试验与验证,包括对瞬变与事故工况的响应能力,冷却器与增压器在极端情况下的防喘特性,该项试验积累了超过10 000小时的运行数据。

MHI三菱重工通过参与日本“新月光计划”进气温度高达1 700℃等级燃气轮机的研究项目,完成了新一代高温合金、隔热涂层和无线微传感器等关键技术领域新技术研究与验证,相应的流体、材料等计算分析软件体系也完成了新一轮升级。新JAC系列透平叶片采用的超厚隔热(TBC)涂层等技术也是该研究项目的成果之一。

JAC系列燃气轮机的增强型空气冷却系统具有透平间隙控制功能,在高负荷且稳定运行机组上复环冷却可降低透平叶尖间隙,这股冷却空气再供入燃烧系统。而调峰运行方式下这一冷却通道可旁路,并且具备运行中切换的能力。

MHI三菱重工已完成JAC系列新研制的部件持久试验,2019年底MHPS在高砂的T-Point试验电站已投入全面改造,预计2020年可完成JAC燃气轮机及联合循环机组的全面考核试验。

图8 JAC燃气轮机的增强型空气冷却系统与透平间隙控制原理Fig.8 The JAC's enhanced air cooling system and the turbine clearance control principle

表7 M701JAC燃气轮机结构及基本特性Tab.7 The structure and basic features of M701JAC gas turbine

3.4ANSALDO公司GT36型燃气轮机

ANSALDO公司H级GT36型燃气轮机与MHI三菱重工JAC系列燃气轮机尚未进入商业运行,50Hz的GT36-S5与F级GT26型燃气轮机间的结构特征变化包括:

1)不再采用GT26的再热循环设计,简单循环设计比前者减少340个热部件与1 500个结构件。

2)再热循环的GT26燃气轮机22级轴流式压气机压比30,GT36压气机为15级压比25,平均级压比1.239较GT26提高5.99%,压气机排气温度降低90K。

3)GT26采用二级燃烧室和五级透平设计,新的GT36-S5改为管环型燃烧室的等压顺序燃烧室CPSC,燃烧系统在GT26的EV/SEV二级顺序燃烧方式上有传承和提高。

4)沿用BBC公司等延续的长寿命焊接转子结构,如图9所示。

图9 H级GT36的焊接转子与F级GT26转子结构与材料对比Fig.9 The materials and structure comparion of H-class GT36 welded rotor and F-class GT26 rotor

50Hz的GT36-S5型燃烧室为管环型结构,16个燃烧室单元,单个燃烧室单元与F级GT26的环型二级EV/SEV燃烧室差异如图10所示。

图10 GT36管环型CPSC燃烧室与GT26二级环型EV/SEV燃烧室对照Fig.10 The comparison of GT36 CPSC combustion chamber and GT26 two-stage annular EV/SEV combustion chamber

制造商公布的等压顺序燃烧系统CPSC试验结果为:

1)工作温度超过1 500℃条件下低于25ppmv(体积分数)NOx排放水平;

2)低至25%燃机基本负荷的运行比;

3)低至5%燃机基本负荷下“待机”能力;

4)宽泛的燃料适应性-WI范围31~53MJ/m3,±15%(气体),LHV;29~50MJ/kg(液体);

5)CPSC等压顺序燃烧系统比二级EV/SEV燃烧系统具有更好的负荷跟踪与调节响应性能。

GT36透平共四级,第三级带围带其余各级为自由叶片。

2015年起,ANSALDO公司在位于瑞士Birr试验电站为GT36-S5持续进行全方位的产品测试。

表8 GT36-S5型燃气轮机结构及基本特性Tab.8 The structure and basic features of GT36-S5 gas turbine

3.5 安装维护便利性设计与成套供应的模块化辅机

GE公司在研制HA型燃气轮机期间,配套实施“Prime Packaging”辅机与附件供货策略。

新机组将透平间和辅机制作成模块化预制件,施工、调试和维护更为便捷且标准化。预制模块汇集管道、阀门、电子设备、照明、仪表空气管线、人行通道和楼梯,在车间内完成标准化生产,现场主要进行模块间拼装,相应的安装、调试占用时间至少可缩短25%,对于希望电站尽早投运的投资方来说是有利的。

图11 GE公司HA型燃气轮机便利现场安装的预制辅机模块Fig.11 The prefabricated auxiliary module of GE's HA gas turbine for convenient on-site installation

联合循环电站要求提供高质量的辅机模块,不专业的配套设施不仅增加运行、维护准备时间,同时留有事故隐患,新的辅机模块简化并缩短现场安装、调试时间,也可提高发电机组的可靠性。

4 新技术验证与完善

4.1 H级燃气轮机的技术验证平台

上世纪90年代以来F级燃气轮机在初期商运中发生了诸多事故,因此在H级燃气轮机的成熟度验证与极端工况试验受到了前所未有的重视,H级重型燃气轮机研制过程中,各主要制造商均采用技术验证平台性质的试验装置或试验电站开展部件与整机试验,不仅投入巨资建设完善,并且普遍进行了折算运行小时数高达10 000~14 000小时的长周期技术验证和试验。

以下以GE公司全速全负荷FSFL燃气轮机测试平台为例简要介绍技术验证平台的各项功能及其对产品、技术演进策略的影响。

4.2 新技术验证与新产品测试

GE于2008年在Greenville,South Carolina,USA建成了世界上最大、功能最全的全速全负荷(FSFL)燃气轮机测试平台,这一脱网试验平台可对50、60Hz燃气轮机系统进行全尺寸全负荷的验证。2011年最早应用于7F.05压气机测试,接着于2012年开展7F.05燃气轮机测试。

研制FSFL平台目的是获得独立于电网的运行条件,FSFL Train的关键设施包括燃气轮机、负荷压气机和启动装置。与过去相比,新的技术验证平台促使新研制的7F.05燃气轮机大幅度缩短了产品研制与稳定的商业运行间的时间周期。

GE公司FSFL技术验证平台先后开展了9HA.01、7HA.02、9HA.02等产品试验,下表总结了试验平台具有的技术验证与试验能力。

图12 GE公司FSFL-全速全负荷试验台概要说明Fig.12 GE company FSFL-full speed and full load test bench

表9 FSFL技术验证平台与早期的原型机并网试验差异的对比Tab.9 The comparison of difference between FSFL test verification platform and grid-connected test

近6 000个传感器和仪器用以收集相关部件运行数据,可以获得覆盖且超过实际并网运行机组更宽广的运行区间,新的传感器和激光测试技术在压气机气动性能测试方面发挥了重要作用,除了更完善的喘振性能测试外,还可以获得更多高周疲劳(HCF)与损伤状况的测试结果。

因为可获取电网频率在90%~110%间波动、环境温度在-37℃至50℃间变化的压气机特性线,以及机组的瞬态响应性能等试验报告,其结论为保险公司承保提供了关键的依据。

4.3 性能提升与产品衍生技术验证

FSFL验证测试计划和阶段如图13所示,完整的试验流程可划分为技术验证、性能提升与产品衍生等三个阶段,GE公司在2016年就已完成9HA.01和7HA.01燃气轮机阶段试验。

在性能提升阶段,9HA.01和7HA.01燃气轮机通过了超过15%BL(基本负荷)/min加载率测试以及最高负荷等多个工况的甩负荷试验。开展了燃用液体燃料的性能、运行特性试验,其中包括液体/气体燃料切换,燃用液体燃料+喷水条件下折算为15%标准含O2量时候低至25ppm的NOx排放浓度。

图13 GE公司标准全速全负载阶段验证计划Fig.13 The verification plan of full speed and full load stage of GE company

产品衍生阶段包括可靠性增长,提高工作温度、进气量及功率等产品衍生能力的试验。在HA型燃气轮机基准最高工作温度基础上进行了提高55℃的极限性能试验,额定功率可提高到原设计115%,同时对热部件的冷却空气等工作条件进行调整,获取测试部件的温度分布及其对使用寿命的影响。表10概括了9HA.01和7HA.01测试概况。

表10 在FSFL技术验证平台上进行的9HA.01和7HA.01测试结果Tab.10 The test results of 9HA.01and7HA.01 under the FSFL test verification platform

GE公司在FSFL技术验证平台上采取渐改、扩容等方式推出H级新型燃气轮机产品。其中,7/9HA系列“.02”属于“.01”流量的模化放大产品,.02和.01的压气机和透平外廓保持不变,“.01”产品留出扩容改造的潜力。7HA.02和9HA.02燃气轮机联合循环净输出提高到600MW和860MW、联合循环净效率超过63%,很快地推出了同级别“line-of-sight”产品线。

5 结论

最新的H级燃气轮机,是以提升运行经济性、调峰运行性能和低污染排放要求,进一步提高可靠性与可维护性等诸项要求为目标,融合科学技术与工业设计的最新成果。

9H重型燃气轮机是工业燃气轮机中最高功率等级的机型,H级工作温度及相应的燃烧与热力设计、结构与部件设计、材料与冷却设计等新技术经长周期商业运行考验后,可以衍生形成不同功率的H级燃气轮机产品线,新技术可向下移植用作现役F级、E级燃气轮机检修与升级改造服务,以提升新产品竞争力和服务营收能力。

新的H级重型燃气轮机在产品研发、测试与产品可靠性增长方面与早期的设计、试验方式存在重要变化,新的产品研发和测试方法为提升产品竞争力提供重要保障。

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