江蘇華電戚墅堰發電有限公司3號機組獲“電力行業標桿燃氣機組”

一、標桿機組概況

江蘇華電戚墅堰發電有限公司3號機組為475MW級重型燃氣機組，是由我國東方電氣集團與日本三菱重工合作生產的燃氣-蒸汽聯合循環發電機組，型號M701F4。該機組具有熱效率高、氮氧化物排放低、發電及綜合能力強等諸多優特點。

機組為單軸重型燃機機組，軸系由壓氣機、燃氣輪機、蒸汽輪機和發電機等組成，整臺機組在同一軸系運行，采用冷端驅動方式。其中，燃機由一個17級的軸流式壓氣機、20個低NOx燃燒器和一個四級燃氣透平組成，透平葉片采用最新的冷卻技術和高強度翼材料，并采用三維氣動設計，增強了透平葉片的冷卻效果，具備更高的燃燒溫度；預混燃燒器能有效降低NOx的生成，環保指標全面優于國家超低排放限值；蒸汽輪機為雙缸雙排氣、三壓、中間再熱、單軸、沖動式無抽汽純凝式機組。高壓缸12級，中壓缸9個壓力機、低壓缸12級；發電機為全氫冷、自并勵靜態勵磁，在機組啟動時可作為同步電動機使用，配有靜態變頻啟動裝置SFC；余熱鍋爐為杭州鍋爐有限公司生產的三壓、再熱、臥式、無補燃、自身除氧的自然循環鍋爐。該機組自投產以來，總體性能良好，設計工況下（大氣壓力101.63kPa，環境溫度15.5℃，相對濕度77%，燃料天然氣LHV 47823kJ/kg），機組額定出力為474.97MW，天然氣耗氣量為60.16t/h（合82430Nm3/h），聯合循環效率6058kJ/kWh（LHV），熱效率59.43%（LHV），各項指標均全面優于同類型機組。

3號機組自2015年10月正式投產運行以來，歷經D級、C級、B級檢修各一次，各類設計、施工缺陷不斷消除；通過改造TCA泵供冷卻水模式、壓縮空氣系統、密封油系統、燃燒調整試驗、重要輔機變頻模式、優化循泵運行方式等，使各項運行指標得到不斷優化，設備可靠性大幅提高，從未出現人身傷亡及設備事故。

項目榮獲中電聯2018年度400-480MW“F”級改進型純凝機組供電煤耗最優機組；中電聯2019年度400-480MW“F”級改進型純凝機組AAA級機組；2017、2018、2019年連續三年榮獲江蘇省火電企業能效對標（燃機475MW）“標桿機組”稱號。

二、機組主要指標

3號機組自投產以來嚴格按照標桿機組開展各項工作，主要指標如下：

1.設計工況下機組額定出力為475.21MW，比設計工況增加0.24MW；聯合循環熱效率6047kJ/kWh，比設計值低11kJ/kWh；熱效率59.52%（LHV）比設計值增加0.09%。

2.發電機平均氣耗為0.1889Nm3/kWh，與國內首批投產的GE 9FA燃機相比明顯領先。

3.發電平均廠用電率為1.73%，大幅優于同時期國內同類型F級機組。

4.真空嚴密性試驗常年保持在0.1kPa/min以內。

5.煙塵排放濃度始終保持0.5mg/Nm3以下；SO2排放濃度保持0.3mg/Nm3以下；NOx排放濃度在機組啟動時保持在50mg/Nm3以下，投用脫硝裝置后可減至10mg/Nm3以下，脫硝效率最大可達到75%以上；各項環保指標均優于國家超低排放標準。

三、項目主要亮點

3號機組對標國內標桿機組各項參數，連續多年榮獲火電企業能效對標“標桿機組”稱號，主要亮點如下：

1.本項目為“一拖一”單軸聯合循環機組，蒸汽輪機型式為高壓中間再熱雙缸雙排汽凝汽式汽輪機，具有高效率，高可靠性，良好的運行適應性，調峰性能好等特點。熱態啟動時間從啟動到滿負荷僅需1小時45分鐘，自投產以來，機組現已累計啟動847次，啟動成功率達100%，從未發生非正常停運情況。

2.作為F級重型燃氣輪機，壓氣機壓比達到17，透平進口溫1400℃，設計工況熱效率達到59.43%，遠超同類型F級機組。3號機投產后先后進行4次燃燒調整試驗，通過改善不同負荷、環境溫度下燃燒工況，提高排氣溫度，達到進一步降低氣耗，提高熱效率目的。主蒸汽溫度由563℃提升至567℃，再熱蒸汽溫度由564℃提升至567℃，瞬時氣耗由0.1862降低至0.1850Nm3/kWh；同時機組采用了燃燒自動微調控制系統，在不同環境溫度下始終保持較高的排氣溫度和較好的效率。

3.熱力系統安全系數明顯提升。3號機透平冷卻空氣采用了更為安全的TCA泵供冷卻水模式，通過設置獨立的兩臺TCA泵，為TCA冷卻器供水，大大提升了低負荷時，機組TCA透平冷卻的安全裕度，與同類型機組反復出現TCA冷卻水流量不足，造成機組跳閘相比，安全系數明顯提升，投產以來未有TCA系統異常導致的機組故障發生。

4.勵磁系統采用自并勵、全靜態勵磁方式，正常運行勵磁電流由連接在發電機出線上的勵磁變獲取，機組啟動過程中使用啟勵變供電，大大降低啟勵裝置容量，同時穩定性強，安全系數明顯增加。

5.采用獨立的密封油系統。兩臺交流密封油泵和一臺直流密封油泵，正常運行時密封油可形成閉式循環，潤滑油系統停運狀態下繼續維持運行，發電機氫氣系統安全性明顯提升；在機組長期停運時，停運盤車頂軸油泵、潤滑油泵，封油系統單獨運行，每日單臺機組下網電量由2萬千瓦時降低至1.58萬kWh，綜合廠用電率可下降0.12%；通過改造壓縮空氣系統，每日可節約下網電量0.32萬kWh，綜合廠用電率可下降0.09%。

6.采用循泵高低速循泵并列運行模式，可根據機組運行方式和環境溫度自由搭配調整。通過確定不同環境溫度、不同負荷下循泵啟動運行搭配方式和對應的最優真空度，全年機組在循泵最優節電方式的情況下真空比最初提升0.25kPa，循泵單耗降低0.03。

7.重要輔機如高壓給水泵、凝泵、脫硝高溫風機均采用變頻模式，高壓給水泵變頻模式與工頻相比電流降低12%，凝泵降低7%，高溫風機降低15%。

8.改進壓氣機濾網，提升壓氣機效率。通過將壓氣機進氣濾網由普通濾網改為布袋式濾網。改造后，除塵效果更佳，壓氣機效率下降速度明顯變慢，同等運行時間下壓氣機效率下降率降低36.79%。

9.在2017年C級檢修和2021年B級檢修后實現機組長期穩定運行，至2022年9月，安全運行天數2550天，實現機組連續長周期安全穩定運行。