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摘要：9F燃机是国内目前最大的燃机机组，国内对其主厂房的布置主要形式比较单一，文章结合南方某电厂2x400MW机主设计布置优化的对比实践，介绍燃气-蒸汽联合循环机组布置方式和原则，分析研究出比较典型的9F燃机布置方案。
关键词：9F燃机；布置；优化
中图分类号：N945.15文献标识码：A文章编号：
1 机组布置方式和原则
9F燃机是燃气-蒸汽联合循环机组中一种机型，必须首先了解燃气-蒸汽联合循环机组的布置方式，燃气-蒸汽联合循环机组随主设备不同有单轴联合循环机组(简称：单轴机组)以及多轴联合循环机组(简称：多轴机组)。单轴机组是指燃气轮机、汽轮机、发电机连接在同一轴上的配置方式，由燃气轮机和汽轮机同时驱动发电机发电。多轴机组是指燃气轮机与汽轮机分别驱动各自的发电机且不连接在同一轴上的布置方式，多轴机组通常有下列组合形式：1+1(或称一拖一)机组；2+1(或称二拖一)机组。
1+1(或称一拖一)机组：指由一台燃气轮机和一台余热锅炉、一台汽轮机组成的联合循环机组，燃气轮机和汽轮机分别驱动各自的发电机(其主要特点是：燃气轮机驱动一台发电机，汽轮机驱动另一台发电机，两台发电机分处不同的轴系中，汽轮机的蒸汽来自于利用对应燃气轮机排气余热的余热锅炉)。
2+1(或称二拖一)机组：指由二台燃气轮发电机组和二台余热锅炉、一台汽轮发电机组组成的多轴联合循环发电机组(其主要特点是：二台燃气轮机分别驱动各自的发电机，汽轮机驱动另一台发电机，他们分处不同的轴系中，汽轮机的蒸汽来自于利用对应二台燃气轮机排气余热的二台余热锅炉)。
联合循环机组的布置方式应根据拟建电厂的总装机容量、建设场地情况、燃料供应条件、电网要求、承担的负荷性质以及资金情况等因素经技术经济比较确定联合循环布置方式：
1、F级燃气轮机的燃机电厂宜优先采用单轴联合循环机组。
2、E级、E级改进型燃气轮机的燃机电厂一般采用多轴联合循环机组。
3、联合循环热电联供应选用多轴联合循环机组。
关于不值得原则，燃气-蒸汽联合循环机组主厂房布置设计应符合有关技术规程和规定，根据现场具体条件，采用可用率高，经济效益好、技术先进的设计方案，做到工艺流程顺畅，布置合理，安排好检修设施和检修场地，为电厂安全运行、维护检修提供良好的工作环境。布置原则如下：
1、主设备布置时应进行布置优化，在经济合理的条件下，宜减少燃气轮机与余热锅炉间排气压损，缩短余热锅炉与汽轮机间蒸汽管道，减少蒸汽压损。
2、主厂房内布置的设备尽可能地采用模块式紧凑型设备。
3、在设备形式的选择上，尽可能选择占地面积小且维护工作量小的设备。
4、考虑设备和部件的检修和起吊设施及空间。
5、考虑设备和部件的运输和维护通道。
2 典型工程初步介绍
南方某电厂两套9F级400MW 级燃气－蒸汽联合循环热电联产机组。采用F 级“1+1” 双轴联合循环热电联产机组的配置方式,即一台燃气轮机及其发电机,配置一台三压、再热、无补燃、自然循环、超高压余热锅炉,并配置一台超高压、再热、抽汽凝汽式汽轮机及其发电机。
燃机型号为M701F4，配套发电机型号为QFR-320-2；汽轮机型号为LN120-10.79/1.5/538，配套发电机型号为QF-150-2。
布置原则：布置紧凑、机组效率高、运行检修方便，整洁美观
3 主厂房方案对比
在对主厂房区域主要设备进行布置时，主要考虑燃机岛、余热锅炉岛及汽机房的相对位置、电气配电装置出线、以及汽机房循环水管至冷却塔的管路长度等因素，综合考虑进行对比之后，合理进行选择优化。
3.1 主厂房布置方案一：
主厂房采用联合厂房，燃机发电机组低位布置，汽轮机高位布置，横向对称布置。燃气轮机发电机组总长（从发电机端部到燃机排烟口）约34m，燃气轮机发电机的抽转子所需空间约11m，初步拟定燃机发电机房跨度45m，汽轮发电机组宽约8m，两侧布置汽轮机发电机级辅机，每台汽轮发电机组总宽度约24m。燃机与蒸汽轮机发电机组布置于同一跨，跨度24m,燃机发电厂房跨度21m。燃机发电机组宽约11m,两侧布置燃机发电机组的辅机，每台燃机发电机组总宽度约29m。汽轮发电机组总长约30米，发电机抽转子所需空间约10m，汽轮发电机房宽度共46。燃机发电机组和汽轮发电机组之间设一8m的共用检修跨，两台机组之间设置一个1.5m的伸缩缝，主厂房总长度约167.5m。燃机发电机组低位布置，0米做为运转层，汽轮发电机机组高位布置，汽机房设为三层0m,6.5m,13.0m。因行车暂无资料，参照东方的典型布置，行车轨顶标高暂定为25.5m,汽机房屋架下弦暂定30.0m。因为燃机与汽机在同一跨内，共用检修行车，因此燃机房屋架下弦亦暂定为30.0m。燃机发电机房屋架下缘参照东方的典型布置暂定为14.5m,燃机空气过滤器布置于燃机发电机厂房房顶,余热锅炉露天布置，与燃机等呈轴向布置。余热锅炉采用卧式锅炉，从烟气入口到烟囱中心线距离46m,余热锅炉区域零米布置高压给水泵、中压锅炉给水泵、低压省煤器再循环泵、扩容器等。此方案充分考虑了运行和检修的方便，燃机发电机和汽机发电机抽转子空间设于主厂房内，检修通道跨设于燃机与汽轮之间，从A列轴进出。此方案优缺点：布置最为紧凑，机组效率高、主厂房容积最小。
3.2 主廠房布置方案二：
主厂房采用联合双跨厂房，燃机发电机组和蒸汽轮机发电机组采用高低位布置。燃气轮机发电机组总长（从发电机端部到燃机排烟口）约34m，燃气轮机发电机的抽转子所需空间约11m，初步拟定燃机发电机房跨度45m，汽轮发电机组总长约30米，发电机抽转子所需空间约10m，汽轮发电机房跨度共需约40米，考虑检修行车的共用，确定汽轮发电机房跨度也为45m，主厂房双跨布置，燃机与蒸汽轮机布置于同一跨，跨度24m,燃机发电机与蒸汽轮机发电机在同一跨度内，厂房跨度21m。燃机发电机组宽约11m,两侧布置燃机发电机组的辅机，每台燃机发电机组总宽度约29m。汽轮发电机组宽约8m，两侧布置汽轮机发电机级辅机，每台汽轮发电机组总宽度约34.5m。燃机发电机组和汽轮发电机组之间设一8m的共用检修跨，两台机组之间设置一个1.5m的伸缩缝，主厂房总长度约144.5m。燃机发电机组低位布置，0米做为运转层，汽轮发电机机组高位布置，汽机房设为三层0m,6.5m,13.0m。因行车暂无资料，参照东方的典型布置，行车轨顶标高暂定为25.5m,汽机房屋架下弦暂定30.0m。汽轮机发电机行车轨顶标高暂定为21m,汽机发电机房屋架下弦暂定24.5m，因为燃机与汽机在同一跨内，共用检修行车，因此燃机房屋架下弦亦暂定为30.0m。燃机发电机房屋架下缘参照东方的典型布置暂定为14.5m,燃机空气过滤器布置于燃机发电机厂房房顶,余热锅炉露天布置，与燃机等呈轴向布置。余热锅炉采用卧式锅炉，从烟气入口到烟囱中心线距离46m,余热锅炉区域零米布置高压给水泵、中压锅炉给水泵、低压省煤器再循环泵、扩容器等。此方案充分考虑了运行和检修的方便，燃机发电机和汽机发电机抽转子空间设于主厂房内，检修通道跨设于燃机与汽轮之间，从A列轴进出。此方案优缺点：布置较为紧凑，机组效率高、主厂房容积适中。
3.3主厂房布置方案三：
主厂房采用联合大平台，单跨主厂房，燃机发电机组和汽机发电机组均高位布置。燃气轮机发电机组总长（从发电机端部到燃机排烟口）约34m，燃气轮机发电机的抽转子所需空间约11m，燃机发电机房跨度需45m，汽轮发电机组总长约30米，发电机抽转子所需空间约10m，汽轮发电机房跨度共需约40米，主厂房单跨布置，厂房跨度45m。燃机发电机组宽约11m,两侧布置燃机发电机组的辅机，每台燃机发电机组总宽度约29m。汽轮发电机组宽约8m，两侧布置汽轮机发电机级辅机，每台汽轮发电机组总宽度约34.5m。燃机发电机组和汽轮发电机组之间设一8m的共用检修跨，两台机组之间设置一个1.5m的伸缩缝，主厂房总长度约144.5m。因燃机发电机组和汽机发电机组均高位布置，整个主厂房为一个大厂房，参照东方的典型布置，行车轨顶标高暂定为25.5m,汽机房屋架下弦暂定30.0m。燃机空气过滤器布置于燃机侧面,余热锅炉露天布置，与燃机等呈轴向布置。余热锅炉采用卧式锅炉，从烟气入口到烟囱中心线距离46m,余热锅炉区域零米布置高压给水泵、中压锅炉给水泵、低压省煤器再循环泵、扩容器等。此方案为联合大平台，单跨主厂房，运转层平台做为检修平台，检修通道跨设于燃机与汽轮之间，从A列轴进出。此方案优缺点：布置紧凑、机组效率高、运行管理和检修方便、主厂房美观，但主厂房单跨跨度大，主厂房容积大。
4方案数据对比表
项目 方案一 方案二 方案三
主厂房占地长度（m） 167.5 144.5 144.5（侧进风道口约12m）
主厂房占地总宽度（m） 15 135 135
主厂房面积(m2) 6184 6502 6502
总容积 141123 164471.25 191823.75
主厂房总投资概算 25203640 31030325 34988375
结论
通过上述对比可以看出，优化后的方案一在保证了联合循环出力不变的情况下，面积比方案二节省了约23348m2，比方案三节省了约50701 m 2，且整个用地比较方正，方便总平面图统一规划；土建费用也降低了；汽机房紧凑合理，主厂房总投资概算比方案二节省约583万，比方案二节省约978万。综上所述，方案一相对最节约土地，节省投资，可作为典型的9F燃机布置方案。
关键词：9F燃机；布置；优化
中图分类号：N945.15文献标识码：A文章编号：
1 机组布置方式和原则
9F燃机是燃气-蒸汽联合循环机组中一种机型，必须首先了解燃气-蒸汽联合循环机组的布置方式，燃气-蒸汽联合循环机组随主设备不同有单轴联合循环机组(简称：单轴机组)以及多轴联合循环机组(简称：多轴机组)。单轴机组是指燃气轮机、汽轮机、发电机连接在同一轴上的配置方式，由燃气轮机和汽轮机同时驱动发电机发电。多轴机组是指燃气轮机与汽轮机分别驱动各自的发电机且不连接在同一轴上的布置方式，多轴机组通常有下列组合形式：1+1(或称一拖一)机组；2+1(或称二拖一)机组。
1+1(或称一拖一)机组：指由一台燃气轮机和一台余热锅炉、一台汽轮机组成的联合循环机组，燃气轮机和汽轮机分别驱动各自的发电机(其主要特点是：燃气轮机驱动一台发电机，汽轮机驱动另一台发电机，两台发电机分处不同的轴系中，汽轮机的蒸汽来自于利用对应燃气轮机排气余热的余热锅炉)。
2+1(或称二拖一)机组：指由二台燃气轮发电机组和二台余热锅炉、一台汽轮发电机组组成的多轴联合循环发电机组(其主要特点是：二台燃气轮机分别驱动各自的发电机，汽轮机驱动另一台发电机，他们分处不同的轴系中，汽轮机的蒸汽来自于利用对应二台燃气轮机排气余热的二台余热锅炉)。
联合循环机组的布置方式应根据拟建电厂的总装机容量、建设场地情况、燃料供应条件、电网要求、承担的负荷性质以及资金情况等因素经技术经济比较确定联合循环布置方式：
1、F级燃气轮机的燃机电厂宜优先采用单轴联合循环机组。
2、E级、E级改进型燃气轮机的燃机电厂一般采用多轴联合循环机组。
3、联合循环热电联供应选用多轴联合循环机组。
关于不值得原则，燃气-蒸汽联合循环机组主厂房布置设计应符合有关技术规程和规定，根据现场具体条件，采用可用率高，经济效益好、技术先进的设计方案，做到工艺流程顺畅，布置合理，安排好检修设施和检修场地，为电厂安全运行、维护检修提供良好的工作环境。布置原则如下：
1、主设备布置时应进行布置优化，在经济合理的条件下，宜减少燃气轮机与余热锅炉间排气压损，缩短余热锅炉与汽轮机间蒸汽管道，减少蒸汽压损。
2、主厂房内布置的设备尽可能地采用模块式紧凑型设备。
3、在设备形式的选择上，尽可能选择占地面积小且维护工作量小的设备。
4、考虑设备和部件的检修和起吊设施及空间。
5、考虑设备和部件的运输和维护通道。
2 典型工程初步介绍
南方某电厂两套9F级400MW 级燃气－蒸汽联合循环热电联产机组。采用F 级“1+1” 双轴联合循环热电联产机组的配置方式,即一台燃气轮机及其发电机,配置一台三压、再热、无补燃、自然循环、超高压余热锅炉,并配置一台超高压、再热、抽汽凝汽式汽轮机及其发电机。
燃机型号为M701F4，配套发电机型号为QFR-320-2；汽轮机型号为LN120-10.79/1.5/538，配套发电机型号为QF-150-2。
布置原则：布置紧凑、机组效率高、运行检修方便，整洁美观
3 主厂房方案对比
在对主厂房区域主要设备进行布置时，主要考虑燃机岛、余热锅炉岛及汽机房的相对位置、电气配电装置出线、以及汽机房循环水管至冷却塔的管路长度等因素，综合考虑进行对比之后，合理进行选择优化。
3.1 主厂房布置方案一：
主厂房采用联合厂房，燃机发电机组低位布置，汽轮机高位布置，横向对称布置。燃气轮机发电机组总长（从发电机端部到燃机排烟口）约34m，燃气轮机发电机的抽转子所需空间约11m，初步拟定燃机发电机房跨度45m，汽轮发电机组宽约8m，两侧布置汽轮机发电机级辅机，每台汽轮发电机组总宽度约24m。燃机与蒸汽轮机发电机组布置于同一跨，跨度24m,燃机发电厂房跨度21m。燃机发电机组宽约11m,两侧布置燃机发电机组的辅机，每台燃机发电机组总宽度约29m。汽轮发电机组总长约30米，发电机抽转子所需空间约10m，汽轮发电机房宽度共46。燃机发电机组和汽轮发电机组之间设一8m的共用检修跨，两台机组之间设置一个1.5m的伸缩缝，主厂房总长度约167.5m。燃机发电机组低位布置，0米做为运转层，汽轮发电机机组高位布置，汽机房设为三层0m,6.5m,13.0m。因行车暂无资料，参照东方的典型布置，行车轨顶标高暂定为25.5m,汽机房屋架下弦暂定30.0m。因为燃机与汽机在同一跨内，共用检修行车，因此燃机房屋架下弦亦暂定为30.0m。燃机发电机房屋架下缘参照东方的典型布置暂定为14.5m,燃机空气过滤器布置于燃机发电机厂房房顶,余热锅炉露天布置，与燃机等呈轴向布置。余热锅炉采用卧式锅炉，从烟气入口到烟囱中心线距离46m,余热锅炉区域零米布置高压给水泵、中压锅炉给水泵、低压省煤器再循环泵、扩容器等。此方案充分考虑了运行和检修的方便，燃机发电机和汽机发电机抽转子空间设于主厂房内，检修通道跨设于燃机与汽轮之间，从A列轴进出。此方案优缺点：布置最为紧凑，机组效率高、主厂房容积最小。
3.2 主廠房布置方案二：
主厂房采用联合双跨厂房，燃机发电机组和蒸汽轮机发电机组采用高低位布置。燃气轮机发电机组总长（从发电机端部到燃机排烟口）约34m，燃气轮机发电机的抽转子所需空间约11m，初步拟定燃机发电机房跨度45m，汽轮发电机组总长约30米，发电机抽转子所需空间约10m，汽轮发电机房跨度共需约40米，考虑检修行车的共用，确定汽轮发电机房跨度也为45m，主厂房双跨布置，燃机与蒸汽轮机布置于同一跨，跨度24m,燃机发电机与蒸汽轮机发电机在同一跨度内，厂房跨度21m。燃机发电机组宽约11m,两侧布置燃机发电机组的辅机，每台燃机发电机组总宽度约29m。汽轮发电机组宽约8m，两侧布置汽轮机发电机级辅机，每台汽轮发电机组总宽度约34.5m。燃机发电机组和汽轮发电机组之间设一8m的共用检修跨，两台机组之间设置一个1.5m的伸缩缝，主厂房总长度约144.5m。燃机发电机组低位布置，0米做为运转层，汽轮发电机机组高位布置，汽机房设为三层0m,6.5m,13.0m。因行车暂无资料，参照东方的典型布置，行车轨顶标高暂定为25.5m,汽机房屋架下弦暂定30.0m。汽轮机发电机行车轨顶标高暂定为21m,汽机发电机房屋架下弦暂定24.5m，因为燃机与汽机在同一跨内，共用检修行车，因此燃机房屋架下弦亦暂定为30.0m。燃机发电机房屋架下缘参照东方的典型布置暂定为14.5m,燃机空气过滤器布置于燃机发电机厂房房顶,余热锅炉露天布置，与燃机等呈轴向布置。余热锅炉采用卧式锅炉，从烟气入口到烟囱中心线距离46m,余热锅炉区域零米布置高压给水泵、中压锅炉给水泵、低压省煤器再循环泵、扩容器等。此方案充分考虑了运行和检修的方便，燃机发电机和汽机发电机抽转子空间设于主厂房内，检修通道跨设于燃机与汽轮之间，从A列轴进出。此方案优缺点：布置较为紧凑，机组效率高、主厂房容积适中。
3.3主厂房布置方案三：
主厂房采用联合大平台，单跨主厂房，燃机发电机组和汽机发电机组均高位布置。燃气轮机发电机组总长（从发电机端部到燃机排烟口）约34m，燃气轮机发电机的抽转子所需空间约11m，燃机发电机房跨度需45m，汽轮发电机组总长约30米，发电机抽转子所需空间约10m，汽轮发电机房跨度共需约40米，主厂房单跨布置，厂房跨度45m。燃机发电机组宽约11m,两侧布置燃机发电机组的辅机，每台燃机发电机组总宽度约29m。汽轮发电机组宽约8m，两侧布置汽轮机发电机级辅机，每台汽轮发电机组总宽度约34.5m。燃机发电机组和汽轮发电机组之间设一8m的共用检修跨，两台机组之间设置一个1.5m的伸缩缝，主厂房总长度约144.5m。因燃机发电机组和汽机发电机组均高位布置，整个主厂房为一个大厂房，参照东方的典型布置，行车轨顶标高暂定为25.5m,汽机房屋架下弦暂定30.0m。燃机空气过滤器布置于燃机侧面,余热锅炉露天布置，与燃机等呈轴向布置。余热锅炉采用卧式锅炉，从烟气入口到烟囱中心线距离46m,余热锅炉区域零米布置高压给水泵、中压锅炉给水泵、低压省煤器再循环泵、扩容器等。此方案为联合大平台，单跨主厂房，运转层平台做为检修平台，检修通道跨设于燃机与汽轮之间，从A列轴进出。此方案优缺点：布置紧凑、机组效率高、运行管理和检修方便、主厂房美观，但主厂房单跨跨度大，主厂房容积大。
4方案数据对比表
项目 方案一 方案二 方案三
主厂房占地长度（m） 167.5 144.5 144.5（侧进风道口约12m）
主厂房占地总宽度（m） 15 135 135
主厂房面积(m2) 6184 6502 6502
总容积 141123 164471.25 191823.75
主厂房总投资概算 25203640 31030325 34988375
结论
通过上述对比可以看出，优化后的方案一在保证了联合循环出力不变的情况下，面积比方案二节省了约23348m2，比方案三节省了约50701 m 2，且整个用地比较方正，方便总平面图统一规划；土建费用也降低了；汽机房紧凑合理，主厂房总投资概算比方案二节省约583万，比方案二节省约978万。综上所述，方案一相对最节约土地，节省投资，可作为典型的9F燃机布置方案。