偿还南密西西比电力协会的J.T.杜德利锶世代情结

在J.T.杜德利锶发电公司为南密西西比电气公司增加了180兆瓦的高效容量。现在,合作社可以自行生产50%以上的电力需求。

J.T杜德利锶世代情结,由南密西西比电气(SME)拥有和经营,位于琼斯县,错过。最初在1968年安装在当时被称为摩泽尔发电站的是第1单元,2,3,几乎相同的60兆瓦常规蒸汽装置。单元4和5,通用电气(GE)7EA简单循环燃烧涡轮机,1997年和2005年加入,分别地。

今天,该综合体由五个单元组成,能够产生500MW以上的功率。增加的生产能力将以提高系统可靠性和更多地控制其生产成本的形式向中小企业客户支付长期红利。合作社预测,截至2013年,其51%的电力需求能够自给自足;它为其余部分购买大量电力。

重新授权项目将第一和第二单元转换为两个,独立的1x 1联合循环单元。两台原燃气锅炉都已退役,每台机组的蒸汽源被新的GE 7EA燃烧涡轮(CT)和Vogt Power International(VPI)热回收蒸汽发生器(HRSG)取代。新的动力块位于距现有发电厂约400英尺处,管道和电缆托盘沿着HRSG与发电厂之间的三层管架路由(图1)。

1。植物概况。中小型企业。杜德利锶发电公司重新获得了1960年代末期建造的三座常规蒸汽电厂中的两座(极右),使用两台GE框架7EA燃烧涡轮机(左)和两台热回收蒸汽发生器(HRSG),中心)。由余热锅炉产生的蒸汽通过管桥移动到现有的汽轮机。礼貌:Burns&McDonnell

2010年8月开始施工。2号和1号机组燃烧涡轮在简单循环运行中的商业运行日期是2011年11月和12月,分别地。联合循环运行中2号和1号机组的COD日期为2012年5月和11月,分别地。

伯恩斯和麦当劳提供咨询,详细设计,采购,施工管理,以及启动服务。中小企业设计,采购,并安装了CT发电机升压变压器和互联电力线,以及现有厂区的扩建。

在项目的其余部分使用了多阶段和多合同的方法。从2010年8月开始,詹姆斯建设集团开始建设与现场土建工程和基础,加上电气和机械地下建设。下一步,PCL建筑公司紧随其后,在2010年12月与燃烧涡轮和简单循环部分的建设项目。撒克逊集团处理了最后两项主要的建筑合同:电气和HRSG安装以及工厂的联合循环平衡,2011年1月开始工作(图2)。

2。改建而不是重建。现有三个常规机组显示在背景中(具有位于锅炉后面的单个蒸汽轮机建筑物的室外锅炉),现有机组右侧有两个现有的7EA简单循环燃烧涡轮机(CTs)。新的7EACT的前景是可见的。在新的CT与现有的三个CT之间
锅炉是正在组装的两个HRSG。每个7EA-HRSG组合将蒸汽供应到单个,现有汽轮机。HRSG是Vogt电力国际公司的增强型可构造智能设计。该设计包括压力部件,承压件支撑钢,互连管道,套管,以及每HRSG仅将结构钢制成六个车间制造的模块盒,显著降低安装劳动费用。这张照片摄于2011年10月的建筑期间。

设计特点

重新授权项目的工程和设计有两个目标:增加操作灵活性和现有设备的重用,在可行的情况下,使项目成本最小化。再利用的设备包括汽轮机,锅炉给水泵,冷凝水泵,冷凝器冷却塔,除氧器,工厂空气系统,闪蒸器。以下是关于重新授权项目中使用的主要部件和设备的详细信息。

燃烧涡轮机。这两种新型天然气发动机GE 7EA CT配备有干低NOX技术(DLN1),每个额定功率为~85MW。每个CT还配备有蒸发冷却技术,使夏季发电能力提高了~8MW。满载时,燃烧涡轮将提供2,225,每小时1000磅废气,022F到每个HRSG(图3)。

三。新的电源块。介绍两种新型燃气GE 7EA燃烧涡轮机中的一种。位于CT顶部的管道系统是包括蒸发冷却器的空气入口系统。左上角显示了安装期间的CT旁路堆栈,其中一小部分新的HRSG显示在照片的左上边缘。旁路阻尼器位于旁路堆栈的底部,它可以关闭以直接通过旁路烟囱的CT废气或打开以允许
气体继续进入HRSG。礼貌:伯恩斯和麦当劳

热回收蒸汽发生器。VPI HRSG是双压的,不加热,自然循环鼓型,水平气流,管道燃烧。双压无再热余热锅炉(HRSG)经济地最大化了上世纪60年代备受推崇的技术无再热汽轮机的联合循环效率。考虑到汽轮机的流量限制和新型汽轮机的成本,具有两个以上压力水平的HRSG是不合理的。

科恩公司股份有限公司。提供位于HRSG外壳内的高压(HP)过热器部分完成后的管道燃烧器系统。该系统包括减压和流量测量站,燃烧器流道水平地安装在HRSG管道上,燃烧器管理系统,以及用于火焰扫描器的冷却鼓风机滑板。管式燃烧HRSG可使高压过热器出口流量提高60%以上。从而增加了快速响应负载波动的能力。

除了CT的DLN1系统,选择性催化还原(SCR)系统位于HP蒸发器的下游以进一步还原NOX排放。在催化剂上注入19%的氨水还原剂作为NO的一部分。X还原过程。总而言之,该系统能够降低NOX排放量达98%。SCR上游提供了空间分配以容纳未来的CO催化剂。

为了使HRSG热回收最大化,冷凝水预热器设置在HRSG排气烟囱的上游,在进入现有除氧器之前,将冷凝液加热到接近饱和温度。再循环系统用于维持HRSG的最小冷凝液入口温度,以防止外部冷凝和预热器管上的腐蚀。该系统有两个100%的再循环泵,将从预热器排出的热凝结水与进入的冷凝结水混合,以保持最低入口温度140F(图4)。

4。使蒸汽产量最大化。HRSG生产~300,在950F/780psig和~55下,1000磅/小时的高压蒸汽,在平均环境条件下,当CT在基础负荷下工作时,在520F/74psig下,1000磅/小时的低压(LP)蒸汽,没有管道点火。通过管道燃烧HRSG可以达到蒸汽生产的高峰。在最大管道点火条件下,高压过热器和低压过热器出口流量约为490,在950F/1,280psig和45,在590F/100psig时每小时1000磅,分别地。每个管道燃烧器的最大热输入是240MMBtu/hr。礼貌:伯恩斯和麦当劳

堆栈旁路系统。堆栈旁路系统通过允许每个CT独立于HRSG来增加操作灵活性,例如在汽轮机停机或跳闸期间。然而,每年可以使用旁路的小时数受工厂操作许可的限制。燃烧气体旁路系统还允许中小型企业在建设项目的联合循环部分期间以简单的循环模式发电。为了额外的安全,在HRSG的分流出口上安装了消隐板,允许在操作燃烧涡轮的同时进行施工。

WhalcoMetroflex提供气流分流器阻尼器,美林钢铁公司提供旁路堆栈,希戈特·凯恩,ATCO噪声管理部门,提供旁路堆栈消声器。气流分流器在内部绝缘的立方体内使用肘杆驱动的单叶片。单叶片通过隔离旁路烟囱入口或HRSG入口来引导燃烧涡轮排气流。该叶片提供了99.97%的密封效率,配合双密封边界,使用加压密封空气,以消除废气泄漏。刀片在90秒内完成一个循环,在紧急情况下可以在60秒内接近旁路位置。该气流分流器阻尼器允许从联合循环在线切换到简单循环模式,但不允许从简单循环切换到联合循环。

汽轮机改造。通用电气最初在1968年为机组1和2配备了汽轮机。每个是17级直冷凝机组额定功率为60MW。每个都设计通过503,在入口条件为1,000磅/小时的蒸汽250psig/950F和排气354,000磅/小时的蒸汽冷凝器真空为2.5英寸汞柱。汽轮机有五个不受控制的抽取开口,用于给水加热。

GE进行了一项研究,以确定使用HRSG产生的蒸汽而不是传统锅炉产生的蒸汽重新给汽轮机供电的最有效和最具成本效益的方法。评估了许多选项,从安全运行所需的最小汽轮机修改到完全替换汽轮机的蒸汽路径,以优化效率和提高可靠性。

中小企业认为,最好的经济选择是用现代部件取代蒸汽通路,并享受更有效的汽轮机的长期经济效益。所有汽轮机的升级设计,制造业,以及升级蒸汽路径的组装-由GE执行(图5)。

5。现代化汽轮机。作为还款项目的一部分,现有两台汽轮机用现代蒸汽通道部件进行了改造。更换的部件包括新的17级转子锻件和新的桶,喷嘴轴填料,桶形密封件,以及控制阀凸轮轴总成。可重复使用的机械部件是涡轮机壳体,推力轴承,以及轴端联轴器。礼貌:伯恩斯和麦当劳

涡轮机的重新设计需要修改所有五个涡轮抽气口。每个修改遵循ASME TDP-1,防止水损坏汽轮机的推荐规程(参见)防止汽轮机水损坏:TDP-1更新,“2009年8月,在功率powermag.com的档案)。HP提取号。1、LP提取液No.4号和第号号。在偿还债务的安排中没有要求5人。相反,每个都切了,封顶的,然后变成一个带有冗余电平开关的排水罐,还有一条小口径的排水管路通向冷凝器。当液位开关检测到规定的液位时,在每个排水管路中都设有一个电动阀。HP提取号。2被转换为流水线到现有的闪蒸器,这是用来弥补的周期,而不是脱矿。在放气管路中的流量在0到19之间变化,000磅/小时,取决于化妆需求。对引流管低点引流管也进行了改进。提取号。3被转换为低压蒸汽进入点。

通用电气的涡轮重新设计包括蒸汽进口阀的升级和超速跳闸保护。蝶式低压进气截止阀和控制阀位于涡轮附近。用直接作用代替高压截止阀和控制阀执行器,高压执行机构。一个新的,高压液压动力装置(HPU)取代了现有的低压HPU,为LP阀和HP阀提供液压油。一个新的行程歧管组件(TMA)被纳入超速行程保护。TMA是一种液压回路,在紧急情况下通过关闭进气停止阀来保护汽轮机。它取代了现有的机械超速跳闸装置。

在点火的基础负载操作条件下,现代化的汽轮机生产66MW,产量增加了10%。每个都可以通过490,9000磅/小时的高压蒸汽在950F/1,160psig和28,在590F/100psig时,每小时1000磅低压蒸汽。排气流量设计在518,000和499,3000磅/小时,3英寸汞柱,根据萃取流程对闪蒸器的影响。高压蒸汽入口流量减少3%;然而,当抽气口被固定并且随着LP蒸汽入口的增加,排气流量增加大约30%。

工厂性能试验结果。资料来源:中小企业

汽轮机旁路。该厂配有100%高压和低压汽轮机旁路系统,它引导蒸汽到冷凝器而不是排放到大气在启动和跳闸条件。旁路系统需要对现有的冷凝器进行修改,以及增加工程化的HP和LP蒸汽旁路阀。在启动条件期间,冷凝器真空建立后,旁通阀基于涡轮机壳温度控制流向涡轮机的蒸汽流,并将剩余蒸汽流旁通到冷凝器。在旅行期间,旁通阀将100%的蒸汽流引导到冷凝器,并防止可能导致安全阀提升的蒸汽系统超压事件。

控制部件公司(CCI)提供了为蒸汽旁路系统选择的旁路阀。HP旁通阀配置成带有外部蒸汽环减温器的10英寸入口到18英寸出口减压阀。该阀被设计成减少大约310,在931F/750psig下,1000磅/小时的蒸汽在417F/175psig下蒸汽。LP旁通阀由10英寸入口到10英寸出口带整体蒸汽减温喷嘴的减压阀组成。该阀被设计成减少大约64,在521F/91psig下,1000磅/小时的蒸汽在358F/70psig下蒸汽。LP和HP旁通阀都位于离它们各自的冷凝器入口大约100英尺的地方。

德拉瓦尔涡轮公司配备了最初在1968年安装的冷凝器。它们是单壳的,双关,在冷凝器颈部设有低压给水加热器的分体冷凝器。国际热工公司进行了机械设计评估,并得出结论,每个冷凝器都可以用100%的高压和低压蒸汽旁路阀进行改造。一个18英寸的高压旁路管线有336个孔(_-英寸)和一个10英寸的LP旁路管线有264个孔(3/8英寸)被设计成适合于冷凝器过渡和通过400,000磅/小时,70磅/小时,000磅/小时,分别地。设计了3英寸喷水帷幕线,以适应旁路管线上方的冷凝器,保持低于200℃的温度,保护冷凝器膨胀节和汽轮机。

对冷凝器过渡段进行了结构修改,以便于从旁路管线进行附加加载。在管束上增加了管桩和蒸汽冲击保护,以减小管振动,防止旁路管线增加蒸汽速度。

绩效目标会议

2011年11月完成了简单循环工况下燃烧涡轮的性能测试,2012年4月和10月完成了联合循环性能测试,分别地。该表显示了对不同操作情况的测试结果。项目性能指标达到:装置产量提高150%,热效率降低39%。

燃烧气体旁路系统和汽轮机旁路系统提供的额外的操作灵活性现在允许两个重新供电的单元中的每一个稳定地从55MW运行到150MW。此外,容量的增加提高了中小企业的整体系统效率,使得其成员将在未来几十年中享有合理的价格权力。

-约瑟夫W马什克(jmashek@burnsmcd.com)和本杰明L.弗雷里希(bfrerichs@burnsmcd.com)是Burns&McDonnell的业务发展经理。克里斯K罗德(crhodes@smepa.coop)是南密西西比电力协会的发电项目经理。