CC燃气轮机发电机组安装调试

CCPP燃气轮机发电机组安装调试摘要：对引进国外联合循环燃气轮机发电机组的工艺流程、性能、参数作了简要介绍，并闸述了安装程序及方法，特别对施工中技术难题及采取的措施做了说明，并对调试过程作了介绍。关键词：燃气轮机；联合循环；高炉煤气；安装；调试1前言燃气-蒸汽联合循环电站（简称CCPP）工程是一种高效、清洁能源工程，由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和发电机等设备组成。具有发电效率高，耗水少，自用电量低，环保效果好，建设周期短，占地面积小，启动及变载快，自动化程度高，运行人员少等优点，是一个二次能源利用的绿色、环保型工程。邯钢燃气-蒸汽联合循环电站有两套燃气轮机发电机组，采用燃气-蒸汽联合循环发电技术工艺，燃气轮机和汽轮机分轴布置，总装机容量98MW。该发电机组，是目前世界最先进的燃烧低热值高炉煤气的联合循环发电机组，其主体设备从日本三菱公司引进。机组以高炉产生的副产品——高炉煤气BFG为主燃料，在燃气—蒸汽联合循环发电机组中发电。通过CCPP对高炉煤气的回收利用，既可减少高炉煤气的放散、降低能源损失、减轻大气环境污染，又能利用此装置较高的热电效率获得大量的电能，每小时最大发电量可达9.8万千瓦时，年发电量达7亿千瓦时以上，比同等水平的热电厂年可节约标准煤22万吨以上。联合循环电站投产后，将会带来良好的经济效益、社会效益和环保效益。2机组工艺流程、技术性能、参数2.1机组介绍燃气轮机为M251S纯烧高炉煤气的燃气轮机，初温1150℃，高炉煤气耗量134000m3/h，燃气循环发电净输出功率28.5MW，燃气轮机发电机组由三菱重工和杭州汽轮机股份有限公司联合制造，每台燃气轮机轴系上布置燃气轮机、主齿轮箱、煤气压缩机、发电机、励磁机、副齿轮箱、起动装置，配置1台神户造船厂制造的湿式静电煤气除尘器，1台煤气冷却器，1台空气过滤器，1套CO2灭火系统。值班燃料采用焦炉煤气，配置了焦炉煤气吸附干燥系统，焦炉煤气压缩机采用神户制钢制造的两级压缩螺杆式压缩机，发电机由三菱电机制造，整机为露天布置。余热锅炉为双压带自除氧自然循环次高压余热锅炉，高压：蒸汽流量为77.3t/h,额定蒸汽压力为6.08MPa，额定蒸汽温度483℃，低压：蒸汽流量为9.9t/h,额定蒸汽压力为0.3MPa，额定蒸汽温度190℃。由杭州锅炉集团有限责任公司制造，锅炉前设计有旁路烟囱，每台锅炉配2台次高压给水泵和2台低压给水泵；汽轮机为杭州汽轮机股份有限公司西门子技术NK50／71型产品，为次高压、单缸、单轴、单排汽、反动式、凝汽补汽式汽轮机,其额定功率为20.5MW，最大功率为22MW。汽轮机主蒸汽参数:压力5.88MPa,汽温:480℃。汽轮机发电机选用山东济南发电设备厂QFN－22－2型产品。其额定功率为22MW，输出电压10.5KV，采用静止可控硅励磁。机组安装中心标高3500mm，两台燃气发电机组设备总重1276.49t。配套系统主要包括燃料供应系统、氮气供应系统、润滑油、控制油系统、轴封及冷却空气系统、压缩空气系统、循环冷却水系统、进排气系统等。机组采用分散控制系统（DCS），燃气轮机控制系统（GTC）由外商成套提供，余热锅炉和汽轮发电机组控制系统（DCS）由汽轮机厂成套提供。2.2工艺流程主要工艺流程如下：低热值高炉煤气BFG经过脱水、除尘后进入煤气压缩机升压后进入燃烧室，与经过压气机升压后进入燃烧室的空气混合燃烧，产生的高温高压煤气进入燃气轮机膨胀做功，通过齿轮系统，将机械能转换为电能输出。燃气轮机排出的废热烟气进入余热锅炉，余热锅炉产生高温高压蒸汽，利用蒸汽轮机发电，经过余热锅炉废气排入大气，最终完成联合循环发电。参见工艺流程图。3施工方法燃气轮机发电机组总的安装程序：（1）基础验收及处理。（2）设备清点检查。（3）安装主齿轮箱。（4）安装燃气轮机及煤气压缩机。（5）安装发电机和启动装置。（6）安装燃气轮机后部排气部分。（7）辅助设备检查、清洗、就位、试压等与主机同步，找正时应以主机为基准，进行找正。（8）管道安装应在设备就位后进行，与设备接口不得强力对接。3.1基础验收根据土建提供的验收资料及混凝土工程施工验收规范，验收设备基础外观、尺寸偏差、强度、预留孔深度、铅垂度、纵横中心线、预埋件平整度、标高等检验项目应符合图纸要求，表面无露钢筋现象，在基础上建立准确的标高基准点和中心线，利用纵横中心线，把整个燃机基础预埋螺栓位置全部放出线来。检查预埋螺栓位置，水平位置偏差±2mm之内，对角线允许偏差±4mm，螺栓顶面标高偏差0-+5mm之间，倾斜度小于1/1000，其它预埋件平台偏差±10mm，基础标高应在0--3mm之间。在设备安装以前的工作中，地脚螺栓的布置工作是最重要的。这项工作与土建布筋工作同时进行。地脚螺栓应固定在专用的钢架上。混凝土浇注以前，地脚螺栓和其它预埋件的位置和高度确认在允许的范围内。混凝土浇注前地脚螺栓的安装高度计算如下：安装高度=设计高度+转子轴承定位+混凝土的收缩3.2座浆根据图纸平面尺寸，在基础确定垫铁安放位置，平面位置偏差在±5mm以内，将需要灌浆的基础表面，松散的混凝土铲去30mm露出坚硬的表面，用刷子清扫干净，安好可调楔形铁或可调平垫铁，标高控制；楔形铁±1mm之内，平垫铁在±0.5mm之内，水平偏差在0.05mm/m之内，垫铁高度要考虑转子扬度因素，计算后确定垫铁的标高。座浆前清理灌浆区域，安放模板用水浸透12小时后，用压缩空气、棉布、海绵将基础表面多余的水清理干净。座浆用GCM灌浆料，按设计要求配制，用机械搅拌均匀后浇注，用湿麻袋将灌浆区域盖好，以防裂缝和脱皮，最后检查养生期。3.3设备就位、吊装燃气轮机重量89.2t，外形尺寸9450×4100×5050mm，为本工程最重件。吊装现场选用Ф52mm-6×37+1等级的钢丝绳，燃气轮机（带压缩机）自重加上钩头及索具重量，总起重量为91.5t。钢丝绳抗拉强度为1670MPa，最小破断拉力为1330000N,每根长度为10米，采用四个吊点,吊装安全系数为K=1330000×4×0.866/915000=5.03，所选用钢丝绳能满足吊装要求。吊车采用KH700-2型150t履带吊，作业半径7米，主臂长21m，起重量104.9t，满足起吊要求。在基础上放好道木，比垫铁稍高，先把设备放在道木上，防止座浆垫铁损坏，再用超薄液压千斤顶将设备就位。3.4设备找正调平齿轮箱的安装以标板的中心点，用钢丝挂设纵向和轴向中心线，首先检查齿轮箱水平标高达到设计值，水平偏差在0.05mm/m之内，中心线与地面纵横中心线重合，偏差不得超过0.25mm，标高控制在±1mm之内，对角拧紧螺栓，齿轮箱定位后以齿轮箱为基准，粗找燃气轮机、煤压机、发电机及启动装置，用千斤顶将设备放置在中心线上，检查纵横方向尺寸偏差不得大于±2mm，标高在0～-3mm。检查底座与垫铁的结合面，垫铁与底座的接合面应严密，用0.05塞尺检查应塞不过去，以0.3～0.5kg手锤在每组垫铁任一个角上敲击，敲击应无松动现象。斜垫铁安装完后，应在侧面焊接固定。3.4.2燃气轮机的安装燃机作业流程如下：基础放线→研磨基础→安放水平板及校正楔→安外罩底板→设备就位→外罩装配（侧墙）→第一次转子调整→底板灌浆→转子传动轴连接→管道安装等→外罩装配（顶部）→检查及清理→试运行。=1\*GB2⑴机壳底盘通过螺栓固定在底座上，用垫板调平，标高以变速器标高为准，偏差方向一致。=2\*GB2⑵安装前，对底座进行检查，应无裂纹、无变形、无锈蚀，底座表面清理干净，孔位及尺寸正确，与图纸相符。=3\*GB2⑶机组底座安装保持水平，水平度允许偏差≯0.2mm/m。3.4.3机组轴系的调整本机组轴系找正以齿轮箱主轴水平为准，向两侧找正，但由于各部位工作温度不同以及齿轮箱轴的偏移，冷态找正应预留一差值。清洗各联轴器，用千分表测量径向跳动不超过±0.03mm，用内径千分尺测量各相邻联轴器之间的间隙，顺序如下：主齿轮－燃气轮机，主齿轮－发电机，主齿轮－煤压机，发电机－励磁机，励磁机－扭矩变换器，扭矩转换器－启动电机。壳体找正找平后，以齿轮转子联轴器为基准，采用三表找正法，顺序调整各联轴器同心度，不得超过±0.03mm，径向及轴向定位后，固定地脚螺栓，二次灌浆。灌浆后2~3天后进行轴系最后调整，应与灌浆前的测量结果比较，确保尺寸在允许偏差之内，检查联轴器螺栓拧紧力矩应符合图纸要求，测量螺栓伸长量为准，确认后安装轴承周围的管道，再安装壳顶部框架。３.5管道安装管道安装本机组管道有润滑油系统、控制油系统、燃烧高炉煤气、值班焦炉煤气、仪表空气、冷却空气、密封氮气、冷却水等管道。=1\*GB2⑴检查管子的外观质量，应无重皮、裂纹、严重腐蚀和破损。⑵所有管路安装应先装支吊架、托架，后装管道，支吊架、托架不应妨碍保温和系统热膨胀。⑶粒、焊渣、铁锈等⑷管道与设备对口时，不准强制对口。所有管道对接焊口一律开坡口，并留有对口间隙，应符合规范要求，未开坡口的管道不允许对焊。⑸阀门应检查、清洗干净，并密封严密，手动灵活。⑹设备随机带来的管道全部经过酸洗、钝化处理，管口封闭，安装前应检查合格后，现场对口焊接，应保持管内清洁；与设备连接的外部工艺管道内壁应进行喷砂除锈，管内清洁。焊接采用全氩弧焊和氩弧焊打底手工电焊盖面焊接工艺，油管焊接除此外还应采用反面充氩焊接工艺，保证管内没有氧化皮，减少油管冲洗时间。⑺高炉煤气管道直径较大，采用工厂化制作、自动焊接，安装现场手工电弧焊，双面焊接，焊缝作煤油渗漏试验，还应做5%的无损检测试验。对于大口径管道人工可以进里面清理的，可不用氩弧焊，但焊口部位必须清理干净，经双方验收合格。⑻所有管路进行压力试验，压力试验时，将管道和设备用盲板隔断，试验压力为工作压力的1.5倍。水压试验应缓慢升压，待达到试验压力后，稳压10min，再将试验压力降至设计压力，停压30min，以压力不降、无渗漏为合格。气压试验时，应逐步缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50％时，如未发现异状或泄漏，继续按试验压力的10％逐级升压，每级稳压3min，直至试验压力。稳压10min，再将压力降至设计压力，停压时间应根据查漏工作需要而定，以肥皂液检验不泄漏为合格。控制油压力高，采用氮气瓶并通过充氮小车向管道内充压，一定要采取安全措施。当N2泄露到空气中时，空气中的氧气成分变得稀薄就会对人的生命安全造成威胁。所以N2可能聚集的地方一定装通风设备，在检测过程中这些地方应有专人监视。管道冲洗和吹扫=1\*GB2⑴管道及支撑安装工作已完成，压力检测完成，管道冲洗和吹洗的临时措施安装完毕。=2\*GB2⑵气体管道用压缩空气吹扫，水管道用清水冲洗。高炉煤气管道应人工清理洁净。油管道用压力油循环冲洗，冲洗油应经过滤网，滤网应定期清理，循环完毕再次清理。空气吹扫过程中，当目测排气无烟尘时，应在排气口设置贴白布木制靶板检验，5min内靶板上无铁锈、尘土、水分及其他杂物，应为合格。=3\*GB2⑶由煤压机至燃机的高炉煤气管道直径φ650mm，人工不好清理，用压缩空气吹扫，现场无足够气量，经过与外方协商采用爆破吹扫法，最终顺利完成吹扫工作，外方相当满意。=4\*GB2⑷控制油冲洗分为初步冲洗、第二次冲洗和最终冲洗。初步冲洗、第二次冲洗，拆掉伺服阀的节流阀和过滤元件，然后在每个励磁块上安装冲洗板。最终冲洗，系统处于正常操作状态。油冲洗结束后应满足以下标准：初步冲洗和第二次冲洗的鉴定工作应在每一冲洗阶段持续48小时后进行；如果鉴定没满足标准，下一个取样将在超过8小时后再进行；冲洗停止前，鉴定需连续两次达到标准；最终冲洗鉴定应在伺服阀动作超过10次后进行；初步和第二次冲洗油样污染物微粒数量应满足SAE四级或NAS七级；最终冲洗油样污染物微粒数量应满足SAE二级或NAS五级。=5\*GB2⑸润滑油管冲洗分二次进行，第一次冲洗不经过设备，拆除所有节流孔板、设备进油管与回油管短接，改变润滑油箱的回油滤网为150目滤网。鉴定采用润滑油箱回油滤网上的杂质来分析，检测时杂物需彻底烘干。鉴定需连续三次达到标准，重量标准：杂质总计小于1.0g/8hr；质量标准：无大于0.25mm的硬东西。第二次冲洗，排第一次冲洗油，清洁油箱内部，用海绵擦洗。用干燥清洁空气吹扫第一次未冲洗的区域，拆卸所有旁通管、盲板、恢复到可操作位置，安装节流孔板，恢复后在每个轴承上安装150目滤网。鉴定需连续三次达到标准，重量标准：杂质总计小于0.167g/8hr；质量标准：无大于0.25mm的硬东西。第二次冲洗合格后，管道全部恢复，拆卸所有轴承滤网，清洗润滑油过滤器200目滤网，将润滑油箱回油滤网由150目变为60目，安装超速跳闸油过滤器。=6\*GB2⑹燃机冷却空气管道吹扫在燃机高盘（800rpm）时进行。吹扫分三段：第一段至空气冷却器前，第二段至空气过滤器前，第三段至燃机缸体处。在管口安装150目滤网，网上干净，无杂物为合格。4调试调试分单体调试、系统调试及机组整体起动。各辅机设备单体试运、各系统管道冲洗、吹洗合格后，进行系统调试，各系统调试合格后再进行机组整体起动。下面对机组整体起动要求及步骤进行简单介绍。4.1煤气系统的置换煤气管道送入煤气之前，需要对管路系统进行N2置换，避免煤气和空气直接接触，发生爆炸。置换分步进行，通入煤气前对管道首先用氮气置换空气，之后再用煤气置换氮气；停机后用氮气先置换煤气，然后用空气置换氮气。4.2起动操作检查⑴检查氮气供入煤气冷却水池，有鼓泡。⑵检查油管路没有泄漏。⑶检查管路上所有的手动阀在正确位置。⑷手动打闸复位。⑸煤气冷却水池水位正常。⑹仪表空气压力正常。⑺空气过滤器正常。⑻燃机跳闸状态复位。⑼检查水封罐补水正常。4.3各辅助设备起动=1\*GB2⑴辅助润滑油泵起动。=2\*GB2⑵辅助控制油泵起动。=3\*GB2⑶润滑油箱抽油烟机起动。=4\*GB2⑷煤气压缩机润滑油抽油烟机起动。=5\*GB2⑸起动盘车电机。=6\*GB2⑹检查氮气置换已全部完成，引煤气检查煤气置换合格开高炉煤气蝶阀和高炉煤气盲板阀。=7\*GB2⑺起动燃机罩壳排风扇。=8\*GB2⑻高压氮气压缩机运行。=9\*GB2⑼1#、2#煤气冷却水泵起动，检查煤气冷却器冷却水压力正常，并检查煤气冷却器顶部