浙江石油化工聯合循環熱電站基礎設計特點

喬 峰,何語平

(1. 中國聯合工程有限公司，杭州 310052；2. 全國燃氣輪機標準化技術委員會，南京 210037)

1 建設背景

浙江省在舟山群島外海深水區岱山島西側10公里的魚山島上建設了一個大型煉化一體化企業，其項目一期、二期共規劃4 000萬t/a煉化能力，年產芳烴1 040萬t，年產乙烯420萬t，總投資1 730億元。島上原有居民3 000人全部外遷，全島僅浙江石化一家企業。島原有面積8.44 km2，經劈山填海已擴大到26 km2。2019年12月底一期(2 000萬t/a煉化能力)已全面安全穩定投產，二期(2 000萬t/a煉化能力)正在施工安裝，三期(2 000萬t/a煉化能力，并重點發展高附加值精細化工產品)已啟動前期準備。屆時島面積將擴大到41 km2，最終形成6 000萬t/a煉化能力規模，建成國際領先、綠色生態、安全高效的世界石化城。

目前寧波鎮海經數座跨海大橋已與舟山島相連，形成了甬舟高速。舟山至岱山的跨海大橋在建，而岱山至魚山的支線跨海大橋(魚山大橋)已先期建成通車。遠期岱山島跨海大橋將延伸至上海洋山深水港，進而連接上海浦東。

2 聯合循環電站在浙江石化的作用

浙江石化公用工程動力中心建有燃煤熱電站，一期配置7臺670 t/h超高壓煤粉鍋爐，5臺供熱式汽輪機組(2臺CC50 MW雙抽機+3臺CB45 MW抽背機)已投產。二期建設7臺800 t/h超高壓煤粉鍋爐，5臺供熱式汽輪機組(2臺CC50 MW雙抽機+3臺CB60 MW抽背機)。一、二期共建燃煤熱電機組14爐10機，承擔著浙江石化魚山島舟山綠色石化基地內的基本熱、電負荷。

同時浙江石化二期正在建設一座燃氣聯合循環熱電站，其作用如下：

(1) 魚山島雖有220 kV海底電纜與大陸連網，為保證特大型石化企業的用電安全，需要有燃氣輪機發電機組作為黑啟動應急電源。

(2) 承擔浙江石化調峰熱、電負荷。

(3) 摻燒浙江石化煤焦制氣裝置以煤和石油焦為原料生產的合成氣(CO+H2)。

浙江石化的燃煤熱電站和燃氣聯合循環熱電站均由中國聯合工程有限公司承擔設計[1-2]，2020年5月21日燃氣聯合循環熱電站基礎設計已通過專家組評審。

3 聯合循環電站規模及機組選型

聯合循環熱電站建有3臺杭州汽輪機股份有限公司/西門子合作的SGT5-2000E型(原型號V94.2)燃氣輪機發電機組+3臺杭州鍋爐集團股份有限公司的雙壓補燃臥式余熱鍋爐+2臺杭州汽輪機股份有限公司的CC50-11.9/4.7/1.6雙抽汽凝汽式汽輪發電機組。

SGT5-2000E型燃氣輪機發電機組為冷端驅動(發電機裝在壓氣機端)，軸向排氣。啟動時發電機通過變頻裝置作為啟動電機用。機組左右兩側各有1個直立的大燃燒室，燃燒室檢修較方便，見圖1。

圖1 SGT5-2000E型(V94.2)燃氣輪機發電機組

余熱鍋爐按補燃設計是考慮燃氣輪機排出的煙氣溫度達不到超高壓蒸汽換熱要求的溫度時，需要補燃以提高主蒸汽溫度。

余熱鍋爐的主蒸汽除了為汽輪機提供汽源外，還直接對石化裝置提供超高壓蒸汽(12.5 MPa,525 ℃)369 t/h，供驅動石化裝置壓縮機的汽輪機使用；余熱鍋爐的低壓蒸汽直接對石化裝置供汽(0.8 MPa,220 ℃)186.3 t/h。

選擇雙抽汽凝汽式汽輪發電機組，而不選擇常規的抽汽背壓式汽輪發電機組，是因為燃氣聯合循環熱電站承擔浙江石化調峰熱、電負荷，需要同時調節熱、電負荷。雙抽汽汽輪機對石化裝置提供高壓抽汽(4.3 MPa,407 ℃)75 t/h，還對石化裝置提供中壓抽汽(1.4 MPa,290 ℃)254 t/h，機組年供熱量26.0×106GJ，同時機組年供電量55.9×105MW·h。同時配套相應的減溫減壓系統，在汽輪機故障時保證對外供熱的安全性及可靠性。

4 燃料系統

燃氣輪機燃料采用天然氣摻燒體積分數0～50%合成氣(煤焦制氣)，摻燒體積分數0～50%合成氣是浙江石化聯合循環機組的主要設計特點[3]。

天然氣由島內液化天然氣(LNG)門站通過綜合管廊提供，到達熱電站界區的壓力為3.8～3.9 MPa。燃氣輪機摻燒的高壓合成氣壓力約為4.3 MPa，通過綜合管廊輸送至混氣加熱站。混氣加熱站由大連派思提供,混合氣的壓力約為3.1 MPa，混合后的熱值需滿足燃氣輪機進氣要求。

余熱鍋爐補燃所需低壓合成氣壓力則約為0.3～0.5 MPa，也來自煤焦制氣。

在混氣站設置天然氣加熱器，將LNG氣化的天然氣從0～5 ℃提高到15 ℃以上。加熱熱源采用余熱鍋爐低溫省煤器的低溫熱水，與天然氣換熱后返回到真空除氧器。

因合成氣屬于有毒氣體(含CO)，混合氣放散就近接入浙江石化火炬氣管道通往火炬燃燒。

5 熱力系統

(1) 聯合循環熱電站為“三拖二”(3臺燃氣輪機+3臺余熱鍋爐+2臺汽輪機)，因此主蒸汽系統、低壓蒸汽系統、除鹽水補水系統按照集中母管制設計。

(2) 因汽輪機凝汽器采用海水冷卻，凝結水由凝結水泵經軸封加熱器后送至凝液精制站進行精處理。

(3) 聯合循環熱電站供熱量和回水量大，因此凝液精處理裝置處理后的凝結水與除鹽水站的新鮮水混合后，送至余熱鍋爐真空除氧器及高壓除氧器進行二級除氧。

(4) 為便于熱負荷調節，每臺抽凝式汽輪機設置3臺50%容量的變頻凝結水泵(2用1備)。

(5) 聯合循環熱電站采用海水直冷和閉式循環相結合的輔機冷卻水系統，即：汽輪機凝汽器及水環真空泵的冷卻用水采用海水直冷系統；汽輪發電機組冷油器及余熱鍋爐各輔機等轉動機械軸承冷卻水采用閉式循環水系統，閉式循環水補水采用除鹽水。閉式循環水系統熱量通過熱交換器由海水直冷系統帶出。

(6) 因主蒸汽管道為超高壓參數、管徑較粗，管道材料采用A335P91材質。高壓蒸汽管道材料采用12Cr1MoVG材質，中壓和低壓蒸汽管道材料采用20鋼材質。

6 主廠房布置

(1) 主廠房分燃氣輪機廠房和汽輪機廠房兩個聯合廠房，燃料氣混氣加熱站、柴油發電機廠房獨立布置。

(2) 燃氣輪機廠房跨距為12.6 m，長度為122 m，0 m層橫向布置3臺燃氣輪機發電機組[4-5]。發電機房頂層布置燃氣輪機進氣過濾器。燃氣輪機向東排氣，余熱鍋爐露天布置于燃氣輪機廠房東側，見圖2。

圖2 燃氣輪機廠房及余熱鍋爐0 m層布置

燃氣輪機廠房設置有2臺65/20 t電動慢速三鉤橋式起重機，用于燃氣輪機發電機組和其它輔機的檢修，每臺發電機設置有1臺5 t電動單梁橋式起重機，用于發電機抽轉子及空冷器檢修起吊，見圖3。

圖3 燃氣輪機廠房及余熱鍋爐剖面布置

(3) 因場地緊張，汽輪機房采用聯合建筑的布置形式，將汽輪機房、110 kV公用變電站和集控樓布置成1個聯合廠房。

汽輪機房跨距為23 m，長度為81.8 m。汽輪機房運轉層標高為11 m，2臺汽輪發電機組為大平臺式雙層縱向布置。

汽輪機房設置有1臺75/20 t電動慢速雙鉤橋式起重機，用于汽輪發電機組和其它輔機的檢修，汽輪機房內設有1個主要檢修場地。

7 結論

(1) 浙江石化的燃氣聯合循環熱電站承擔浙江石化的調峰熱、電負荷，燃氣輪機發電機組作為黑啟動應急電源。

(2) 燃氣輪機燃料采用天然氣摻燒體積分數0～50%的合成氣。

(3) 余熱鍋爐按補燃設計是考慮燃氣輪機排出的煙氣溫度達不到超高壓蒸汽換熱要求的溫度時，需要補燃使主蒸汽溫度提高到540 ℃。

(4) 選擇雙抽汽凝汽式汽輪發電機組，而不選擇常規的抽汽背壓式汽輪發電機組，是因為燃氣聯合循環熱電站承擔浙江石化調峰熱、電負荷，需要同時調節熱、電負荷。