0． 前言

    为了适应燃料结构调整的要求，开拓天然气的应用市场，配合西气东输和进口液化天然气工程，我国拟在近期从甘肃兰州到东南沿海地区建设十座燃气—蒸汽联合循环电厂。中国技术进出口总公司、国信招标有限责任公司和各有关单位组成的招标方，正在开展招标工作。本人有幸拜读了十个电站的招标文件。根据关心我国燃气轮机技术发展的朋友建议，按照个人体会，把这次捆绑招标的含义、电站的有关技术要求及其基本情况罗列於后，以供更多专家、领导和有识之士参阅。

1． 十座燃气轮机联合循环电站概况

    我国近期拟建的十座燃气轮机联合循环电站的名称、燃气轮机装机台数、电站性质、使用的燃料和计划投运日期，汇总列入表 1 。

2 ．“捆绑”招标的含义

    本次招标的一个重要特点是“捆绑”，或称“打捆”。其含义有以下几点：

2 ． 1 投标方必须是有资格的国外燃气轮机制造企业和中国相关制造企业组成的投标联合体。其中的外方为联合体的牵头方，对投标工作和（如果）中标后的合同签订、供货、安装、调试、性能保证以及售后服务等工作负全部责任。

    邀请的几家国外燃气轮机制造企业有：

    ALSTOM — ABB POWER 公司；

    SIEMENS （西门子）公司；

    MHI （三菱重工）公司；

    GE （美国通用电气公司）。

    中国国内相关的制造企业为生产或者研制过发电用燃气轮机的汽轮机制造厂。

    招标文件要求，投标时需提供“投标联合体协议（副本）”。这是招标方对招标文件进行综合评价的因素之一。未提供该协议（副本）者，可能被认为没有响应标书要求而被拒绝。

2 ． 2 投标联合体的牵头方在提供设备的同时还应转让技术。在投标文件中，一定要包括技术转让协议（副本）和投标联合体牵头方提供的有关国家政府部门出具的技术转让出口许可文件或相关机构出具的不需出口许可的声明。没有提供上述协议或者声明的投标，也将被认为没有响应招标文件要求而被拒绝。

    同时，还要求提供参与投标的设备在中国“当地制造”的计划进度方案。

2． 3 投标方必须对 10 个项目进行投标，不允许拆分标。不允许选择任意一个或者几个项目进行投标。

2 ．4 投标文件的组成中，还需要包括在中国大陆建立备品备件供应和维修中心的方案。

    由於多方面的原因，我国没有自己知识产权的工业重型燃气轮机。随着我国燃料结构调整过程中天然气比例的迅速增长，迫切需要能够把这种清洁的一次能源高效率转换为电能的发电设备。燃气轮机及由其组成的联合循环发电装置，是最佳选择。中国的电力市场对燃气轮机的需要量潜力巨大。据初步测算，到 2010 年，我国的燃气轮机（包括联合循环）发电装机总量将占我国发电设备装机总量的 7% 左右。全部依赖进口，需要约近百亿美元资金，将会给中国的经济造成负担。招标方提出上述要求，就是想用市场换技术，把中国的燃气轮机制造能力带动起来。

3． 主要技术特点

3． 1 采用当代经济技术指标先进而又有成熟运行经验的燃气轮机机型：

    招标文件规定，参与投标的燃气轮机应为单机功率 200 — 250MW 的“ F ”级燃气轮机。

    表 1 。十座燃气轮机电站概况汇总

    按照这个要求，前述四家国外燃气轮机生产商参预投标的机型分别应为： AAP 公司— GT26 型；西门子公司— V94 。 3A 型；三菱重工— 701F 型； GE 公司— MS9001FA 型。这是上述燃机制造商於二十世纪九十年代中期分别汲取航空燃气轮机的有关技术研制的指标先进的工业重型发电用燃气轮机。这几种型号的燃机及由其组成的联合循环发电装置的首台生产年分、主要结构特点和性能指标，列入表 2 。

    二十世纪七十年代初期到八十年代中期， GE 公司知识产权的 PG5001 型简单循环燃气轮机在我国的燃气轮机电站装机中占据主导地位。八十年代中期之后， PG6001B 型机组时髦一时。燃气—蒸汽联合循环发电装置在我国的电站中正式“粉墨登场”。 1992 年开始， GE 公司的单机功率超过 100MW 的 9E 型燃机及其组成的联合循环，以及 ABB 公司、西门子公司的大型燃气轮机开始进入我国的电站市场。由这次招标来看，不久的将来， 250MW 的“ F ”级燃机及由其构成的联合循环发电机组，即将成为我国燃气轮机电站的主力机组。我们应该给予应有的关注。

    当然，对於我国广大的燃机电站市场来说，可供选择的燃机机型还有很多。例如，在我国具有十分丰富运行经验的 PG6001B 型燃机，功率已由原来的 3 。 6 万多千瓦提高到 4 。 2 万多千瓦，热耗率也有相应下降。结合具体情况，不失为最佳选择；选用在我国具有丰富安装和运行经验的 12~18 万多千瓦的 PG9001E 型燃机，也是稳步前进的明智之举。

    表 2

3 ． 2 对有害物质的排放和噪声，提出了严格要求：

    招标文件要求，燃气轮机应当具有干式低 NO x 燃烧室。并规定，联合循环机组在额定负荷的 75% 以上运行、燃用规定的天然气和轻油，在规定的现场条件范围内，含氧量 15% 时的排放值不超过表 3 所列数值：

表 3 。 排放限值

    对于机组的噪声，则规定：在所有运行条件下，距外壳 1m 远、离运转平台 1 . 2m 高处的噪声不超过 85dB （ A ）。

    自从二十世纪七十年代以来，环境保护对燃气轮机的有害物质排放越来越严格限制。各制造商也相应加大对降低有害物质排放的研究力度。付诸实用的措施主要有：注水、注蒸汽、添加化学物质、二级燃烧等等。以采用注水、注汽的方法为最多。这种方法需要有水（汽）源、水的处理系统、输送系统以及相应的控制系统的协调配合。系统比较复杂，也容易造成零部件的腐蚀。

    近些年来，几家公司纷纷推出不注水和蒸汽的多燃料喷咀、预混式低氮氧化物（ DLN ）燃烧室。结构较传统的燃烧室复杂，但系统比较简单，运行成本也较低。本次招标就是要求提供能够把排放值限制在表 3 限值之内的干式燃烧室。

3 ． 3 从轴式配置看，除上海化工区热电厂和兰州燃气热电厂的机组为多轴式，即每台燃气轮机、汽轮机分别拖动与自身功率相对应的发电机之外，其他八座电厂均要求单轴式设备。即汽轮机和燃气轮机共用一台发电机。具体配置方式可以是燃气轮机—汽轮机—发电机，也可以是燃气轮机—发电机—汽轮机。前者有利於发电机抽转子大修，但不能脱开汽轮机作简单循环运行；后者在汽轮机和发电机之间加装自同步离合器之后，汽轮机转子可以随时从轴系中脱开进行维修以及简单循环运行，但不利於发电机抽转子检修。

    国外四家燃气轮机供货商都有单轴配置的“ F ”级联合循环机组的成熟生产和使用经验。

    对于由多台燃气轮机构成的联合循环电厂，究竟采用什么轴式配置的主机设备最合理，不能一概而论。应该结合电站运行的经济性、灵活性、检修方便性、初始投资、占地面积（或平面布置）、建设周期等因素，分析比较后确定。有的制造厂家则认为：如果燃气轮机的台数为奇数，则单轴配置较合适；如果是偶数，则 2 台燃气轮机配置 1 台蒸汽轮机的联合循环更具优越性。

3． 4 汽轮机

3 ． 4 ． 1 上海化工区热电厂对汽轮机的要求为：高压、无再热、双抽、凝汽式。能滑压运行。额定工况下，汽轮机进口的主蒸汽参数为： 9MP a 、 535C 。二级抽汽参数分别为：

4． 7MPa 、 303C 和 2 . 5MPa 、 263C 。额定排汽压力 0 . 0049MPa 。建议凝汽器按汽轮机轴向排汽布置。

    供热蒸汽量按照表 4 列出的汽负荷和原则性热力系统图确定 。

表 4 。热负荷及供热参数

3 ． 4 ． 2 其余九座电厂的汽轮机，除兰州燃气热电厂没有明确外，均要求：三压、再热、双缸、凝汽式，能在 3000 转 / 分的设计转速下滑压运行（在额定负荷的大约 60% 以下用恒压运行，在此以上用滑压运行）。汽轮机入口蒸汽参数以及输出功率、热耗率，均由投标方根据系统优化设计提出。保证工况的背压，参照不同电站的设计条件，由投标方确定。

    汽轮机具有三级旁通。

    全周进汽。转子可以是锻造结构或者焊接结构，不允许使用烘套或者销接的转子。

    对排汽方向没有提出明确要求。根据机组的配置，凝汽器对轴向或向下排汽均可接受。

3． 5 余热锅炉

    招标的十座电站中，只有上海化工区热电站的余热锅炉要求投标方提供。对该余热锅炉的要求有：

    三压（高压作为主蒸汽，中压作为供热蒸汽，低压作为除氧器加热蒸汽）、无再热，强制循环或自然循环，立式或卧式，有补燃的成熟产品。

    以建设方初步拟定的汽轮机进口压力 9.0MPa 、温度 535C 、化学补给水温度 20C 为基础，要求承包商根据热平衡及供热参数优化设计后，确定余热锅炉的 2 个相应的蒸汽参数、流量和减温水流量。

    每台余热锅炉设置补燃系统并安装足够的补燃燃烧器。燃气轮机在额定工况运行时，能利用排气中的氧气进行补燃安全燃烧，提高燃机排气热量约 10% ，增大锅炉产汽量，使汽轮机在最大供汽工况下运行，中低压减温减压装置投运，来满足热用户对尖峰供热蒸汽流量（ 800t/h ）的需要。

    余热锅炉烟气阻力最大不应超过 3kPa 。

    燃气轮机的排气烟道上不设旁路挡板和旁路烟囱，余热锅炉过热器取材考虑干烧情况，不允许使用奥氏体不锈钢材料。

    应充分考虑多次、快速的热胀冷缩而不引起泄漏和有危害的应力。

    其余九座电站的余热锅炉不在燃气轮机投标联合体的工作范围内。但是，要求投标联合体做出联合循环电厂的总体优化设计及其性能保证，给出热平衡图。

    余热锅炉是联合循环系统中把燃气轮机的排气余热转换为蒸汽的有用能量的关键设备，对联合循环系统的总体性能有重要影响。余热锅炉烟道进口的燃气品质（压力、温度、成份）和流量需要燃气轮机供货方提供；余热锅炉的烟气流动阻力需要提供给燃气轮机供货方，以便校核对燃气轮机性能（功率降低、热耗升高）的影响。排出蒸汽的档次、压力、温度和流量，以及再热蒸汽的参数，又需要与蒸汽轮机制造商协调一致。因此，电站建设方在采购余热锅炉时与燃气轮机（包括汽轮机）投标方的统一，是一项必须引起足够重视的工作。

    几座相似的联合循环电厂中，余热锅炉的型式和蒸汽参数，列入表 5 。

表 5 。

3． 6 启动系统和启动设备

    招标的十座联合循环电站中，燃气轮机的启动一般要求提供静态变频系统和设备，用发电机作为启动装置。或者，对于单轴配置的联合循环，用轴系中的汽轮机作为启动装置。但是，也并未限制使用其他合适的启动设备。文件中只是要求，启动装置和相关的电源设备应适合于燃气轮机发电机组，或者单轴燃气—蒸汽联合循环发电机组的启动、加速，并应适合于吹扫和压气机清洗期间的长时间运行。启动装置的额定出力，应能在所有规定的环境温度范围，各种状态下於 25 分钟之内（除去吹扫和同步时间），使该轴系没有任何困难地从静止加速到自持转速或额定转速，并有 10% 裕量的起动和加速扭矩。

3． 7 控制和保护系统

    对于控制和保护系统的原则性要求主要有：

    设备先进—以微处理机为基础的控制系统；

    功能完整—燃气轮机、蒸汽轮机应能依据一个按扭的原则自动启动、同步、升负荷、调整负荷、保护停机和手动停机到再启动。

    运行人员能够在中控室内按照 DCS 和 CRT 显示的操作指导，完成燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、发电机、辅助设备和有关电气系统的启动和停机。

    无论是燃气轮机跳闸或者余热锅炉、蒸汽轮机、发电机跳闸，均要实施联锁保护停机。

    重要的后备紧急手操作按钮，要独立于 DCS 和燃气轮机—蒸汽轮机控制系统，采用硬接线实现。

3． 8 预期的机组运行方式

3． 8 . 1 机组的年运行时间

    上海化工区燃气—蒸汽联合循环电站，是对化工生产流程供热且以热定电的热电联供电站。按照基本负荷（每年 7500 小时）运行模式设计。但应具有每天启停或者二班制运行的能力和灵活性。

    其余九座电站中，除兰州燃气热电厂为热电站外（供热部分的设备不在招标范围内），均为冷凝电厂。设备年运行时间在 3500 小时（例如，浙江半山天然气发电工程）到 5300 小时（兰州燃气热电厂，根据项目所在地热负荷特点，通常机组在冬季需要连续运行 3500 小时）之间。

3． 8 . 2 机组处于不同状态下的启动时间、年启动次数和寿命期启动总次数的要求

    这些电站对机组启动时间的要求都是要尽可能的短，以满足调峰和两班制运行的需要。

    启动时间在这里是指从按下启动按钮到满负荷所需要的时间。条件是凝汽器已建立真空，联合循环机组已准备好启动并除去吹扫和同步时间。

    一些电站中机组不同状态下的启动时间、启动次数的规定，列入表 6 。

表 6

3 ． 9 电站现场条件 十座电站分布在中国不同地区。有的地方寒冷干旱，有的地方温暖潮湿。相对湿度在58% — 82% 之间变化。有的位于西北地区，冬、春两季受到沙尘暴侵袭；有的位于东南沿海或者化学工业区，会受到盐雾或者有害化学物质的腐蚀。冷却水采用地下水、地表水和海水的都有。这些都是投标方需要考虑的因素。把几个比较典型的情况罗列於后：

3． 9 . 1 环境温度、大气压力、水温、风压值，列入表 7

表 7

3．9．2 几座电站的现场本底空气质量，列入表 8

表 8

3． 10 备选方案的要求

    不同电站根据自己的特殊情况，要求投标方提供备选方案。例如：

3． 10 . 1 上海化工区热电联供联合循环电厂，要求余热锅炉补燃供汽的备选方案为：当 A 、 B 二套联合循环机组正常运行时，其中 A 套燃气轮发电机组跳闸停机，要求 B 套余热锅炉快速补燃，在不增加新风的条件下，增加 B 套余热锅炉的蒸汽量，通过主蒸汽母管向 A 套汽轮机组供汽，以维持 A 套汽轮发电机组正常运行，向外供应部分蒸汽。

3． 10 . 2 天然气调压站备选方案

3 ． 10 ． 3 燃气轮机空气入口冷却器

    液化天然气是在零下一百多度的低温状态下运输到岸的。为了充分利用液化天然气接受站的冷能，增加燃气轮机联合循环电厂的出力，从而提高电厂的调峰能力，深圳东部联合循环电厂要求投标方提供在燃气轮机空气入口系统设置空气冷却器的方案。冷能利用量在两个方案中分别为 33mw 和 66mw ，冷却介质为乙二醇含量 20%~70% 的乙二醇溶液。冷却介质入口温度 1 C ，出口温度 8 C 。

4． 结束语

    按照招标文件规定， 2004 年完成可靠性运行的北京第三热电厂的机组，是最早投运的一台机组。最后投运的一台为 2006 年 10 月，即深圳东部电厂的一台联合循环机组。两年多的时间内有 23 台（套）、总功率约 9000mw 的先进联合循环发电机组相继建成投产，即将开创我国燃气轮机电站建设历史上的新篇章！希望认真汲取历年来我国燃机电站建设的经验，高质量设计，优质建设，高水平管理，使每座电站都能充分发挥预期的作用。

参考文献

1． 联合循环电站招标文件；

2． 燃气轮机技术

3． 燃气轮机发电技术。
                                                                                   二零零四年三月