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GE发电集团

通用电气6F.03燃气轮机价值手册（热电联供版）

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6F.03燃气轮机价值手册

通用电气（GE）公司F级燃机历史 ..................................... 1

6F.03燃机结构 ...................................................................... 3

压气机 .............................................................................................................................5

DLN2.6燃烧器（标准配置） ...............................................................................5

高效率透平 ...................................................................................................................6

6F.03性能特点 ...................................................................... 7

技术成熟、系统可靠 ..............................................................................................7

出力大、效率高 .........................................................................................................8

高排烟温度更加适应热电联产 ..........................................................................9

NOx排放低 ................................................................................................................. 11

燃料适应性强 ........................................................................................................... 11

OpFlex优化运行技术 ............................................................................................ 11

6F.03燃机发电机组主要辅助系统及布置 .........................12

6F.03的本地化服务 ............................................................14

附-1 6F.03国内业绩表： ....................................................15

目 录

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6F.03燃气轮机价值手册

通用电气 (GE)公司F级燃机历史20世纪40年代，随着蒸汽轮机和内燃机技术的发展，推动了重型燃气轮机的诞生。世界上第一

台现代化发电用燃气轮机是1939年由BBC公司在瑞士纳沙泰尔（Neuchatel）投运的4MW燃气轮

机，到2002年退役，共运行了60多年。

世界上第一台商业燃气轮机是GE公司在1949年生产的，安装在美国俄克拉荷马州的贝尔岛

（Belle Isle）发电站。这台燃机的投运不但奠定了GE在燃机领域的霸主地位，也正式开创了世界

燃机发电行业的蓬勃发展。

现代燃机技术的发展主要以提高燃烧温度（特别是透平初温TIT）和增大压气机压比来提高出力

和效率。在1986年之前，重型燃机市场主要以D或E级为主。GE于1986年推出世界上首台F级燃

机（60Hz的7F），在此后的30多年时间里，全球燃机发电市场一直是F级燃机的天下。借鉴7F燃

机技术上的成熟性和先进性，为了满足小出力、高效率发电市场的需要，GE在1994年以7F为基

础，通过模化设计，推出面向60Hz和50Hz市场的6FA（即6F.03）燃机。2014年，GE又在6C燃机

的基础上，通过F级和H级技术的移植，推出6F.01燃机。截至2017年底，GE的F级燃机总装机超

过1,500台，运行小时数超过7,000万。

GE的燃机技术发展具有高度的自主性和连贯性，每一项新技术的应用都是经过实验室和工厂的

充分测试。座落在美国格林威尔（Greenville）的燃机试验台，是可以对F级和H级燃机进行各种

工况的满负荷测试，并模拟多种极端的运行条件和变工况速度的测试，从而大大降低了新产品研

发中可能存在的技术漏洞，保证客户在享受新技术优势的同时，把风险降到最低。

GE也是世界上唯一一家同时独立研发和生产航空发动机和重型燃气轮机的工业巨人，可以不断

把航空领域的先机技术、材料和生产工艺用于重型燃机。GE在新产品研发和推出的过程中也充

分考虑与现役机组的兼容性和可改造性，确保每一项关键新技术都可以通过改造，用于现役机

组，特别是在提升效率和降低NOx排放方面。

GE的9HA级燃气轮机，于2016年6月在法国的EDF电厂创造了50Hz投运燃气轮机发电机组中净效

率62.22%的世界记录；GE的7HA燃气轮机，也于2018年3月在日本名古屋电厂创造了63.08%的

60Hz最高发电效率。

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6F.03燃气轮机价值手册

GE主要参与第一台商业燃机开发的工程师在1984年ASME会议上的合影

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6F.03燃气轮机价值手册

6F.03燃机结构6F.03燃机是在7F的基础上模化设计出来的，继承了7F压气机的成熟性和高效性，采用和7F相

同材料和燃烧温度。经过20多年的发展，6F.03燃机出力从最初（1994年）的70MW逐步提升到

目前的82MW，87MW的下一代6F.03也将于2019年推出市场，联合循环毛效率将达到了57%以

上。6F.03在逐步提高性能的同时，设备的可靠性也得到了充分的验证。在热电联产和分布式能

源的应用中，设备的可靠性显得尤为重要。

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6F.03燃气轮机价值手册

联合循环效率超过57%

具有F级燃机的优异性能、可靠性，

以及世界一流的燃料适应性强

累计运行经验全球领先，全球范围

内已经有超过两百台机组的订单，

累计运行时间超过790万小时，启

动次数逾11.7万次

采用在GE 7F和9F燃机上经验证

的先进的全三维叶片和涂层

世界一流的燃烧技术，15 ppm的

氮氧化物（NOx）排放达到并超过

世行的排放标准

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6F.03燃气轮机价值手册

压气机

6F.03压气机由18级组成，包含一级可调导叶（IGV）。通过GE的OpFlex控制技术，可以实时地根

据环境条件变化，以及客户对负荷的要求，调节入口导叶及压气机旁路放气量，进一步优化压气

机性能，确保安全运行和较高的效率。

DLN2.6燃烧器（标准配置）

6F.03配置6个DLN2.6火焰筒式燃烧器，最高燃烧温度可以达到1400℃，标准NOx排放为15ppm，

最低可以达到9ppm。DLN2.6燃烧器采用全预混燃烧技术，确保燃机在启动时NOx排放也控制在

比较低的水平，彻底消除了“冒黄烟”现象。

图-2：6F.03燃气轮机结构

6F.03燃气轮机结构如下图-2所示，单轴、双轴承结构，推力轴承与#1轴承同在压气机端。转子

转速5,231rpm，燃机冷端通过高效的真空负荷齿轮箱将转速降到3,000rpm后驱动发电机；燃机轴

向排烟到余热锅炉，以降低排烟压力损失。

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6F.03燃气轮机价值手册

图-3 6F.03配置的DLN2.6型燃烧器结构及示意图

DLN2.6燃烧器具有业界最高的燃料适应能力，燃料华白指数允许变化范围+10/-15%，便于客户在

采用不同的气源以及管道天然气的成分波动时仍保持安全、高效、可靠运行。DLN2.6燃烧器在7F

和9F机组上都得到了广泛的应用，从1995年推出以来，已经有超过750台燃机和1,500万的运行小

时数。

通过GE的OpFlex控制技术的燃烧自动优化模块，可以实时地根据燃料、环境条件和运行工况的变

化，实时地调整燃烧和冷却空气配比，保持燃烧的稳定性和系统的高效性。

DLN2.6燃烧器取消了小修，具有和其它热部件一样的维修间隔，64,000小时的大修间隔，进一步

提高了设备的可用率，同时降低了维修成本。

为了适应非传统气体发电的需要，6F.03还可以配置MNQC燃烧器，来适应如低热值、高氢气体燃

料或者液体燃料（具体项目请联系GE进行详细分析）。

高效率透平

6F.03配置了GE传统的三级高效透平部件，动、静叶采用了和9HA同等技术的热涂层和密封技术，叶

片的冷却技术也得到了进一步的优化，在不降低部件寿命的情况下，适应更高的燃烧温度，意味着

更高的联合循环效率和供热能力（高排烟温度）。

一级、二级动静叶片采用内部空气冷却和高温涂层；三级动静叶片只有高温涂层，没有内部冷却。

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6F.03燃气轮机价值手册

6F.03性能特点

技术成熟、系统可靠

截至2018年3月，6F.03全球订单超过220台，其中190台已经投入商业运行，总运行小时超过800

万，约45%以上用于区域供热或者热电联产。

6F.03在中国订单已有19台，14台正在试运或者已经投入商业运行，性能和排放完全达到设计水

平；其中安装在新疆克拉玛依电厂的机组，已经稳定运行了近10年。国信高邮项目两台热电联产

机组，从首次点火到完成96小时试运，用时都不超过30天。6F.03广泛的投运机组，特别是中国的

丰富业绩，为国内新用户在项目设计、后续运行和维护方面积累了丰富和直接的经验，也为后续

项目的进一步提升和创优打下了坚实的基础，大大降低了项目的风险和提高了经济营利性。6F.03

燃机的优异性能得到了国内客户的高度认可。

图-4：国内投运的6F.03热电联产项目现场（克拉玛依和国信高邮项目）

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6F.03燃气轮机价值手册

出力大、效率高

目前面向市场的6F.03燃机，ISO工况下燃机出力82MW，燃机效率36.2%，联合循环出力高

达125MW，效率56%。6F.03燃机排烟流量760t/h，温度606℃，典型的余热锅炉蒸汽产量约

135t/h。其联合循环出力、效率以及供热能力都是80MW等级燃机中最高的。两台机组的配置非

常适合蒸汽需求量在100~250t/h的项目。图-5是6F.03燃机在不同环境温度下的性能。

90

85

80

75

70

65

60

800780760740720700680660640620600

5℃ 10℃ 15℃ 20℃ 25℃ 30℃ 35℃ 40℃

燃机出力，MW 排烟流量，t/h 排烟温度，℃

6F.03燃机出力、排烟温度和流量

温度和流量出

力

图-5：6F.03燃机在不同环境温度条件下的典型性能（仅供参考）

6F.03燃气轮机价值手册

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高排烟温度更加适应热电联产

在燃机纯发电的项目中，联合循环的出力和效率是决定经济回报的主要因素，也是客户评价主设

备性能的主要指标。但在中国目前燃气价格较高和电力普遍过剩的形势下，发展燃气轮机分布式

能源或热电联产，实现能源的阶梯利用，提高清洁能源的利用效率，取代效率低、污染大的燃煤

供热方式是中国燃气轮机发展的主流方向。以热定电、提高热电比，不仅是国家政策所向，也是

提高项目经济性的重要保障。

按照一般双压、非再热余热锅炉设计，高压蒸汽产量约120t/h，低压蒸汽产量约15t/h。在配置抽

凝式汽轮机的情况下，最大抽汽能力可达90t/h；在采用背压式汽轮机时，供汽能力为120t/h（不

含低压补汽）。在供汽参数不高的情况下，也可以将余热锅炉的低压蒸汽直接供汽，进一步提高

供汽能力。图-6是一个典型的6F.03单台机组发电出力、发电效率、热效率和供热量的关系。

图-6：单台6F.03热电联供时供汽量、发电效率、热效率和发电出力的关系（仅供参考）

125

120

115

110

105

100

95

90.0%

80.0%

70.0%

60.0%

50.0%

40.0%

纯凝 供汽30t/h

发电出力，MW 热效率，% 发电效率，%

供汽60t/h 供汽90t/h 供汽120t/h

单台6F.03燃机供汽时发电出力、发电效率和热效率

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6F.03燃气轮机价值手册

综合热效率是评价一个热电联产机组能源综合利用的指标，但它把热和电同等对待，并没有区分

同等单位热和电的不同“价值”，并不是一个项目经济性评价的最有效指标，也不是能源最有效

利用的唯一指标。对于两个纯凝发电效率相当而出力不同的机组，在供汽量一样的情况下，“小

机组”综合热效率较高；而“大机组”发电效率高，度电成本最低，因此经济性更好。

热电联产的相对经济性取决于“热价”和“电价”的相对关系。按照典型工业蒸汽参数，机组

每多供1吨蒸汽，大约少发电220-230度，按照江苏省上网电价0.584元/度，工业蒸汽价格220

元/吨，供热部分的经济收益比发电高出64%。在蒸汽热价更高的地区，多供热经济性优势将更

加明显；反之，在蒸汽价格较低的地区，则是多发电、少供汽的经济性更好。图-7是一个在电价

相对固定的情况下，蒸汽与发电总收入与供汽量的关系（未扣除燃气及其它成本）。

6F.03较高的排烟温度，在联合循环纯发电应用中，可以进一步优化底循环，提高联合循环发电

效率；在热电联产的应用中，蒸汽产量比例更大，供热能力更强，为用户带来更好的经济效益。

同时如果在供热量相同的条件下，6F.03发电效率明显高于同类机组，则发电成本也较低。

图-7：单台6F.03热电联供时毛收入和供热量及热价的关系（仅供参考）

86,000

32,000

78,000

74,000

70,000

66,000

单台6F.03供汽时单位小时蒸汽和发电毛收入，CNY

（假定电价0.584元/度）

纯凝

蒸汽价格100 蒸汽价格130 蒸汽价格200 蒸汽价格220 蒸汽价格240

供汽30t/h 供汽60t/h 供汽90t/h 供汽120t/h

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6F.03燃气轮机价值手册

NOx排放低

燃烧温度是影响NOx排放的主要因素，也是决定燃机及联合循环性能的主要参数。在同等的燃

烧技术（同一类燃烧器）下，降级NOx排放必然需要降低燃烧温度，从而牺牲燃机和联合循环

性能。目前标准配置的DLN2.6燃烧器在非常广泛的环境条件和燃料华白指数变化范围内NOx排放

均为15ppm，同时不影响出力和效率。这一点在国内外众多投运的6F.03项目中得到了充分的验

证。GE正在为6F.03研发的下一代燃烧器DLN2.6+Flex，更具备了NOx排放9ppm的能力。

目前中国的国标及大部分地区都要求燃气轮机燃烧天然气时NOx排放为25ppm（15% O2）。但是在

一些发达地区NOx排放要求已经降到15ppm，更加严格的环保标准是一个趋势。6F.03低NOx排放性

能，可以确保客户提前布局，在不增加脱硝费用的前提下，适应未来国家和本地区更加严格的环

保要求。对于80MW等级的燃机，如果通过SCR把烟气中的NOx从25ppm降低到15ppm，两台机一年

的脱硝费用（运行小时按照5,000小时/年）大约增加400万元左右，另外增加约2%的厂用电。

目前我国对一氧化碳（CO）的排放虽然没有严格规定，但是6F.03也在保证性能的情况下达到

9ppm，也是所有燃机中最低的。

燃料适应性强

燃料的成分和热值会影响燃烧器喷嘴的设计选型以及火焰的稳定性，华白指数是衡量一个燃料单

位体积热值的一个指标，又称热负荷指数，也是影响燃烧喷嘴设计选型最关键的因素之一。在燃

烧器喷嘴和燃气压力固定的情况下，两种华白指数相近的燃料在互换时，可以保持相似的燃烧热

负荷。通常的同一个气源的燃料华白指数变化区间在+/-5%以内，因此大部分燃气轮机厂家根据

客户给定的燃料，选取相应的燃料喷嘴，确保燃料华白指数在+/-5%区间内波动时，燃机的运行

安全性和经济型不受影响；但在燃料华白指数变化超过这个允许的区间时，通常需要通过技术改

造更换喷嘴，以适应变化了的燃料，否则会影响燃烧的稳定性和部件寿命。

目前国内天然气发电项目的气源多样化越来越普遍，在客户更换气源时，加上燃料自身组分的波

动，华白指数超过+/-5%的几率将大大增加，对燃机安全、可靠运行造成了挑战。6F.03 DLN2.6燃

烧器可以适应+10/-15%的华白指数变化范围，确保了客户可以根据形势和市场价格变化，

OpFlex优化运行技术

OpFlex技术是GE根据其丰富的燃机运行经验和数据，可以跟根据客户的特殊需求和现场条件，自

动选择预定的运行模式，并对设备及系统的运行进行实时优化，主要包括：启动优化，负荷调节

灵活性优化，燃料适应性优化，调峰能力优化，运行效率优化，以及电网稳定性优化等，确保机

组始终在最佳的模式下运行。

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6F.03燃气轮机价值手册

6F.03燃机发电机组主要辅助系统及布置

6F.03辅助系统采用模块化设计，可以根据环境特点、要求以及客户的特殊条件采用室内或者室

外布置。燃机和发电机采用经济型的低位布置。发电机组主要辅助系统包括燃机进气模块，真空

负荷齿轮箱，润滑油、控制油和燃气模块，LCI启动模块，燃气轮机罩壳及内部消防模块，燃机

水洗站，燃机控制（Mark VIe）模块，发电机励磁和保护模块。在使用液体燃料的项目上，还有

燃油、雾化空气和注水模块。

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6F.03燃气轮机价值手册

图-9 两台6F.03二拖一联合循环电厂典型布置图（不代表供货范围）

图-8 燃机发电机组主要辅助系统布置示意图（不代表供货范围）

LCI启动模块

排气消音器

齿轮箱

燃气轮机罩壳

进气隔音罩

进气系统

发电机出口断路器

厂用变压器

透平控制间（Mark Vie控制）

润滑油和燃气模块

DLN 2.6模块

燃油，雾化空气和注水模块

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6F.03的本地化服务

GE在国内的合作伙伴南京汽轮电机有限公司（南汽）已经具备6F.03燃机本体的组装和测试能

力，转子的本地化生产工作也在计划中。燃烧器和部分热部件也即将在GE在沈阳的工厂进行生

产认证，GE在秦皇岛的维修工厂也具备对6F.03所有热部套的维修能力。这些国内生产和服务能

力可以保证客户所有的应急和计划维修需要得到快速响应，消除客户的后顾之忧。

6F.03燃气轮机价值手册

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附-1 6F.03国内业绩表

序号 电厂名称 台数 应用 合同时间

1 克拉玛依 1×6F.03 纯发电 2006

2 大唐江山 2×6F.03 热电联产 2011

3 华电下沙 2×6F.03 热电联产 2011

4 琥珀安吉 2×6F.03 热电联产 2011

5 琥珀衢州 1×6F.03 热电联产 2011

6 国电南浔 2×6F.03 热电联产 2013

7 深圳平山 3×6F.03 热电联产 2015

8 江苏国信高邮 2×6F.03 热电联产 2016

9 江苏国信仪征 2×6F.03 热电联产 2016

10 大唐溧水 2×6F.03 热电联产 2017

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(04/2018)

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