燃气—蒸汽联合循环简介

燃气—蒸汽联合循环

在世界范围内，使用化学燃料通过热力动力机械发电的火力发电量仍然占据最高的比例。从节约资源和保护环境等各方面来说，作为一种重要的发电装置，火力发电机组首先要求有高的热效率。

在大型热力发电设备中，目前技术水平比较成熟的，能够经济地大规模应用的只有燃气轮机和蒸汽轮机。但是它们的热效率都不高，一般都在38—42%左右，即使最先进的燃气轮机热效率也只能达到42—44%，最先进的超临界参数蒸汽轮机热效率也只能达到43—45%。

对这两种热力机械所使用的热力循环进行分析。

燃气轮机燃气初温很高，目前的技术水平一般能达到1350—1430℃，因此燃气轮机中的热力循环平均吸热温度高，但是它的排气温度也就是循环低温也高，一般要达到450—630℃，所以燃气轮机热力循环的卡诺效率不高。蒸汽轮机虽然循环低温较低，也就是蒸汽的冷凝温度可以降低到30—33℃，但是由于受到材料上的限制，它的蒸汽初温不高，在目前的技术水平下一般难以达到600℃，即使采用再热之后，平均吸热温度也不会太高，所以蒸汽轮机热力循环的卡诺效率也不高。

进一步分析可以发现，蒸汽轮机蒸汽初温一般在535—565℃以下，所以实际上只要有570—610℃的热源就可以让蒸汽轮机工作，而燃气轮机的排气温度就很高，在排气中蕴含着大量的热能，能够给蒸汽轮机提供所需要的热能。因此如果使用燃气轮机排气作为蒸汽轮机的热源，蒸汽轮机就可以不额外消耗燃料了。也就是说，蒸汽轮机可以回收燃气轮机的排气热量，额外发出一些有用功，这样就相当于增加了燃气轮机的热效

率。如前所述，目前先进的燃气轮机和蒸汽轮机的热效率基本相当，都在38—42%左右，那么，此时这个相当于增加了燃气轮机热效率的系统，热效率必然比单纯的燃气轮机和蒸汽轮机都高。

实际上，如果把上述由燃气轮机和蒸汽轮机组成的系统看成一个整体，那么在它的热力循环中，循环高温就是燃气轮机的循环高温，而循环低温则是蒸汽轮机的冷凝温度。显而易见，这个系统热力循环的卡诺效率远远高于燃气轮机或蒸汽轮机热力循环的卡诺效率。

由燃气轮机和蒸汽轮机组成的发电系统可以有多种组合形式，它们的共同点就是由燃气轮机完成热力循环的高温部分，而由蒸汽轮机完成热力循环的低温部分，从而获得具有较高卡诺效率的热力循环，这样的热力循环称为燃气—蒸汽联合循环。

目前有所应用的燃气—蒸汽联合循环主要包括余热锅炉型、平行双工质型，增压锅炉型三种基本型式。不过，按照目前的燃气轮机技术特点和燃气初温水平，余热锅炉型联合循环的热效率比另两种联合循环的高，因此近些年来得到了快速的发展。而另两种联合循环除了热效率低以外，各自还有另外的缺点，使它们的应用和发展受到了限制。

余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统的组成和各部件特点

按照前面的分析，最基本的燃气—蒸汽联合循环动力装置就是采用一种专门设计的锅炉，利用燃气轮机的高温排气作为锅炉的工作热源，产生蒸汽在蒸汽轮机中做功的系统。

因为在这样的系统中，锅炉本身不消耗燃料，仅仅利用燃气轮机排气余

热工作，所以叫做余热锅炉，因此上述系统也就称为余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统，简称为HRSG-Repowering。

在余热锅炉型联合循环基础上还发展出了多种衍生型式，包括补燃锅炉型联合循环、平行混合型联合循环、给水预热型联合循环等。不过这几种衍生型式多数用于对现有发电站进行联合循环改造时应用。

作为发电设备，人们需要对选用的动力装置的工作特性有足够的了解，包括系统的热效率、按每公斤空气计算的系统比功、低负荷热效率和工作稳定性、以及对负荷的相应特性等。

在一个最简单的余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统中，包含一台燃气轮机，一台余热锅炉和一台余热蒸汽轮机。一般燃气轮机和余热蒸汽轮机共轴工作，因为这样可以节省一台发电机，同时大容量的发电机效率也高。

燃气轮机、锅炉和蒸汽轮机技术都已经比较成熟了，人们对它们的性能和运行特点也都有了足够的认识。但是，组成一个整体之后，燃气轮机、余热锅炉和余热蒸汽轮机三者之间的工作过程会相互影响、相互制约，因此三者的工作性能和运行特点都会产生一定的变化。若要研究余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统的工作特性，就必须首先分析在联合循环中各主要组成部件的工作特点，以及组成整体之后相互之间的工作协调性和各自受到的影响。

显然，余热锅炉的热源，也就是燃气轮机排气的流量和温度决定了锅炉的工作过程，而锅炉的产汽参数又决定了蒸汽轮机的工作，所以余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统的工作特点主要由燃气轮机决定。

不过，虽然在这个系统中燃气轮机配置在工作流程的最前面，但是由于在燃气轮机后面增加了余热锅炉，使燃气轮机的工作条件受到了一定的影响，所以适合在联合循环中使用的燃气轮机，在结构、工作特点和适宜的最佳工作参数等方面都与单独工作的燃气轮机有所不同。

余热锅炉只依靠燃气轮机排出的高温烟气工作，因此内部受热面的组成型式和流程布置都必须适应使用燃气轮机排气作热源的需要，同时还要适应在非设计工况运行时燃气轮机排气参数的变化，所以余热锅炉与普通锅炉有很大的差别。

因为余热锅炉同普通的锅炉差别很大，所以在余热锅炉中产生的蒸汽参数、产量和焓的分配特点都与普通锅炉中产生的蒸汽有较大差别，这也必然导致余热蒸汽轮机与普通的蒸汽轮机不同。

余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环工作方式对燃气轮机的影响

首先，在联合循环中燃气轮机排出的烟气要通过余热锅炉，而余热锅炉工作时进口和出口需要具有一定的压力差，这就要求余热锅炉入口也就是燃气轮机的排气口应该有一定的压力。燃气轮机排气背压升高，将会使燃气轮机的有效膨胀比减小，排气温度升高，有效输出功率和效率相应下降。

余热锅炉中各种受热面传热端差小，为了增加传热率，余热锅炉内的烟气流速比较高，同时，余热锅炉内布置的受热面数量较多，流道很长，因此在余热锅炉内烟气流的压力损失很大，所以，在联合循环中使用的燃气轮机涡轮出口背压要达到1.37—2.45Kpa，由此引起的燃气轮机输出功率和绝对热效率下降值约为1—1.5%。

不过，采用一些特殊的措施能够降低燃气轮机排气背压，减小燃气轮机的功率损失。首先，为了提高功率重量比，燃气轮机中的工质流速很高，涡轮出口速度也大，所以可以在燃气轮机涡轮出口后段，余热锅炉进气口之前设置一段减速增压的扩压段，利用扩压作用，消耗燃气轮机排气的一部分动能提高烟气压力，这样就能够在保证余热锅炉进口压力的同时降低燃气轮机排气背压。另外，还可以在余热锅炉出口设置引凤机。这是因为在余热锅炉出口处烟气温度只有120℃左右，在此处设置引凤机所消耗的功率将比因燃气轮机排气背压升高所引起的功率损失小。

其次，因为余热蒸汽系统回收了燃气轮机排气中的一部分热量转化成了有效输出功，对于燃气轮机来说它可以起到回热器的作用。因此，在余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统中，在燃气初温相同的条件下燃气轮机最佳效率压比降低了，并且当燃气轮机的压比在最佳值附近变化时，系统热效率下降幅度比较平缓，这有利于减小压气机的设计和制造难度，同时还可以提高系统的低负荷热效率。

余热蒸汽系统的当量热效率越高，就相当于回热器的回热度越大，燃气轮机的效率最佳压比就越小。不过蒸汽轮机的热效率一般只有40%以下，因此余热蒸汽系统的热回收率是不高的，相当于回热器的回热度不够大，因此联合循环燃气轮机的效率最佳压比仍要高于最佳比功压比。

正是因为发电用的大型工业燃气轮机都是为联合循环设计的，采用的是联合循环工作方式的效率最佳压比，所以在单独工作时，热效率不如技术水平相同的由航空发动机改装的燃气轮机高。

与单独工作的回热式燃气轮机不同的是，联合循环中燃气轮机的比功最

佳压比稍有下降，这是因为燃气轮机压比减小时，排气温度升高，余热蒸汽系统的输出功率会稍有增加。不过作为发电设备，联合循环中的燃气轮机都采用效率最佳压比作为设计参数。

第三，由于联合循环的特殊工作特点，有些在简单循环燃气轮机以及常规蒸汽轮机上不能采用或难以采用的技术却适合于联合循环使用，从而进一步提高系统的热效率。比如联合循环燃气轮机更加适合于采用中冷—再热循环，高温部件可以采用蒸汽冷却技术等。

采用中冷—再热循环能够在很大程度上提高燃气轮机的比功，但是中冷增加了热量损失，再热提高了涡轮排气温度，因此在单独工作的燃气轮机中采用中冷—再热循环，并不一定能够提高热效率。但是在联合循环中因为有余热锅炉回收热量，因此即使燃气轮机排气温度升高，对机组的热效率影响也不大，并且压气中冷热量也可以由蒸汽系统回收，所以联合循环中燃气轮机采用中冷—再热循环一般能够提高比功和热效率。比如，ABB公司的GT—26机组，燃气初温只有1260℃，但是由于采用了压气中冷和再热循环，因此虽然燃气轮机效率只有38.2%，联合循环效率却能达到58.5%，与燃气初温1430℃水平的9G、W501G机组相当。蒸汽的换热系数比空气大，联合循环系统本身产生蒸汽，因此在联合循环中的燃气轮机高温部件就可以使用蒸汽冷却。

通常在燃气轮机中高温部件所用的冷却空气流量是机祖总流量的10—15%，在冷却叶片前为了提高冷却效果，通常还要将其温度降低一些。在燃气中加入这么多冷气流，将会使燃气平均做功温度大幅下降，一般要达到120—180℃，降低了涡轮的有效输出功率和机组的热效率。

使用蒸汽冷却时，采用的是闭式循环工作方式，在主燃气流中不混入冷气流，燃气的平均做功温度不会有太大的下降，这就相当于提高了燃气初温，从而机组的热效率和比功都能够得到提高。冷却后的高温蒸汽进入蒸汽回路，进一步降低了因为冷却导致的损失。

另外因为蒸汽冷却是闭式循环，使用蒸汽冷却时涡轮叶片等部件没有孔隙，表面不开槽口，这样不仅增加了零件结构强度，还进一步减少了燃气流的扰动，减少了二次流损失，提高了涡轮级效率，并且也能够杜绝冷却气孔被堵塞的可能，使冷却更加稳定可靠。

GE公司的9G机组和9H机组具有相同的燃气初温、压比和空气流量，9G 机组的涡轮叶片采用常规的气冷设计，由于冷却引起的燃气做功温度降低达155℃，9H机组则使用高压汽缸排出的冷的再热蒸汽和余热锅炉产生的中压蒸汽冷却第一级涡轮和第二级静叶叶片，因为冷却引起的燃气做功温度降低只有44℃，冷却后蒸汽的温度则被提高到再热蒸汽温度水平，汇入再热后的蒸汽，进入中压汽缸做功，从而避免了冷却热损失。因此9G机组输出功率286MW，热效率39.5%，联合循环系统效率58%，而9H机组输出功率328MW，热效率41%，联合循环系统效率达到了60%。可以使用蒸汽冷却的零部件包括燃烧室及其过渡段、涡轮进口导向喷嘴环、涡轮动叶和静叶等。

当然，当余热锅炉停运时，使用蒸汽冷却的燃气轮机是不能运行的，这使机组的运行灵活性受到了一定限制。如果要求在余热锅炉停运时燃气轮机仍然能够使用，就必须由单独的汽源提供冷却用的蒸汽，这可能增加系统投资。不过多数大型联合循环发电系统都采用余热蒸汽轮机自身

启动，要配置一台锅炉提供启动蒸汽和蒸汽轮机暖机蒸汽，因此当余热锅炉停运时，冷却所需要的蒸汽可以由启动锅炉提供。

最后，联合循环工作方式还要影响燃气轮机功率输出轴的安装位置。为了输出电功率，必须在燃气轮机轴上安装发电机。在压气机前方安装发电机，有可能会增加压气机进气阻力，因此绝大多数单独工作的燃气轮机都是从高温端输出功率的，也就是在排气侧燃气涡轮后安装发电机，特别是采用自由涡轮设计的燃气轮机。但是当燃气轮机配置余热锅炉组成联合循环时，因为涡轮后排气侧要安装余热锅炉，如果此时在涡轮后方安装发电机，必须采用较大的转折气道使烟气转向，并加长输出轴，使传动轴从烟道壁面穿出，这样轴端密封要承受排气高温作用，设计难度大，另外烟气流动阻力也增加了。

联合循环装置一般都是地面使用的大型发电设备，为了改善压气机工作条件，压气机进口都装有空气过滤器，空间很大，即使在压气机进口前方安装发电机，也不会增加进气阻力。因此，目前专门设计的工业重型联合循环机组，趋向于采用从冷端输出功率的方式。

不过原来设计不是由冷端输出功率的燃气轮机，组成联合循环并在冷端输出功率时要进行相应的改造，必须加长压气机轴，满足安装发电机的要求。同时还要注意，因为组成联合循环系统后装置的输出功率比燃气轮机单独工作时的大，需要从轴上输出的扭矩增加，所以必须校核轴系强度，如果强度不够，必须对传动轴进行加强，采取专门的措施或者重新设计，使它满足传递联合循环输出功率的要求。

为了简化结构，大型发电用燃气轮机一般都采用单轴设计型式，能够方

便地从冷端输出功率。但是因为压气机转子部分的轴系强度是以压气机耗功功率作为设计扭矩的，所以从冷端输出功率时必须采取相应的措施加强压气机转子强度，如果设计不好，可能会出现一些问题。

比如GE公司一台7FA系列机组，在改成从冷端输出功率时采用了增加拉杆预紧力的方法来增加压气机轴系强度。在经过长时间运行后，由于受到反复机械应力以及交替冷热应力作用，拉杆螺栓的预紧力减小了，此后压气机转子各轮盘间出现了松动，甚至发生了位移，破坏了转子的动平衡条件，从而使机组在运行时振动严重，在运行一定时间之后压气机静子和转子发生了轻微的摩擦和碰撞，最终出现了某些静止部件的开裂。据GE公司宣称，7F/9FA机组的上述故障已经排除。但是是否已彻底解决，从用户的观点来看，尚待今后长期运行结果的考验。

由高涵道比涡轮风扇发动机改造的燃气轮机，低压涡轮轴功率本来就是通过高压级转子的中心孔通到发动机前面的，因此结构上可以不作太大的改动。但是原设计中传动轴所传递的轴功率是按照燃气轮机功率选取的，因此在组成联合循环时轴系强度可能不够，同时受到原来的结构设计限制，传动轴的直径是较难增加的，必要时只能采用更优质的材料。

采用自由涡轮设计，而自由涡轮高一级的转子又没有中心孔，并且不允许加工中心孔的燃气轮机，一般不能在冷端输出功率。

余热锅炉与普通锅炉的差别

首先在热力性能和汽水流程方面余热锅炉同普通锅炉的差别很大。

普通锅炉进气温度是环境大气的温度，是比较低的，所以通常设置空气预热器回收低温低品位的热量，这样能够允许蒸汽轮机的给水使用抽汽回热加热，以提高蒸汽轮机效率。而余热锅炉进口的是烟气而不是空气，不能安装空气预热器。为了尽量降低余热锅炉的排气温度，提高余热锅炉的当量热效率，从冷凝器出来的冷水直接进入锅炉吸热。

余热锅炉中烟气最高温度较低，是燃气轮机排气温度，一般只有550—620℃，单位重量燃气含有的热量有限，所以同样烟气流量的余热锅炉蒸发量比普通锅炉小，也就是汽气比小。余热锅炉中汽气比一般在0.1—0.25左右，而普通锅炉中大约为0.8—1.2。

在锅炉内的换热过程中，烟气的温度是直线下降的，而水汽系统的温度上升规律则是折线，折线的水平部分就是水的蒸发过程。在换热过程中任何一点的烟气温度必须高于同位置的水汽温度，因此初始蒸发点二者之间的温度差也就是节点温差必须大于零。一般在余热锅炉中，节点温差在8—20℃，接近点温差在5—20℃。此后，如果汽气比足够大，那么在蒸发器后的换热过程中烟气温度和给水温度就能够平行下降，从而使烟气排出锅炉的温度能够降得很低。但是因为余热锅炉中的汽气比小，所以在蒸发器后，烟气温度下降的速度比给水温度上升的速度慢，也就是说在蒸发器后烟气温度与给水温度的差值将越来越大。所以，在余热锅炉中即使给水完全使用烟气加热，烟气的最终排放温度还是比较高的，一般要达到160—200℃。而联合循环一般都采用天然气作燃料，烟气中不含腐蚀性物质，所以余热锅炉排烟温度允许降得很低。

为了进一步降低烟气的排放温度，提高余热锅炉的当量热效率，在大部

联合循环燃气轮机发电厂简介

联合循环燃气轮机发电厂简介 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的 循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E然气轮机，其热效率为33.79%,余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。1．燃气轮机 1.1 简介燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机,它的结构与飞机喷气式发动机一致,也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分： 1 、燃气轮机（透平或动力涡轮）； 2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在定压下 进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工,推动动力叶片高速 旋转,乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命 周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机,轻型燃气轮机为航空发动机的转型,其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高,主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃 气轮机为工业型燃机,其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高,主要用于联合循环发电、热电联产。埕岛电厂采用的 MS9001E燃气轮发电机组是50Hz, 3000转 /分,直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早 于 1987年投入商 业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW热效率为 33.79%,排气温度539C，排气量1476X103公斤/小时，压比为12.3，燃气初

燃气蒸汽联合循环

燃气--蒸汽联合循环技术的发展与评价 我国火电机组主要为燃煤发电机组，存在污染严重，供电煤耗高的问题，不能满足新世纪电力工业发展需要，必须依靠科技进步，促进我国资源环境相互协调可持续发展。采用高参数大容量机组，超临界压力机组是火电机组发展的主要方向外，发展清洁燃煤技术，煤气化联合循环和整体气化燃料电池等以燃气输机为技术基础的发电技术，亦是提高我国火电热效率的突破口方向。为此，今后发展燃气——蒸汽循环发电将具有战略意义燃气—蒸汽轮机联合循环热电冷联供系统是一项先进的供能技术。利用燃气燃烧产生的高温烟气在燃气轮机中做功，将一部分热能转变为高品位的电能，再利用燃气轮机排烟中的余热在废热锅炉内产生蒸汽来带动蒸汽轮机进一步发出部分电能，同时供热和制冷。从而实现了能源的高效梯级利用，同时也降低了燃气供热的成本，是城市中，特别是大气污染严重的大城市中值得大力发展的系统。 一.联合循环发电状况和需求。 从20世纪80年代以来，随着燃气轮机及其联合循环总能系统新概念的确立，材料科学、制造技术的进步，特别是能源结构的变化及环境保护的要求更加严格，燃气轮机及其联合循环机组在世界电力系统中的地位发生了显著化，不仅可以用作紧急备用电源和尖峰负荷，还被用来带基本负荷和中间负荷。21世纪以来世界燃气轮机进入了一个新的发展时期，我国燃气轮机引进、开发和应用又进入了一个新的发展阶段。燃气轮机技术进步主要表现在单机容量增大，热效率提高与污染物排放量降低。目前全世界每年新增的装机容量中，有l/3以上系采用燃气—蒸汽联合循环机组，而美国则接近l/2，日本则占火电的43%。据不完全统计，全世界现有燃油和燃天然气的燃气—蒸汽联合循环发电机组的总容量己超过400 GW。当前燃气轮机单机功率已经超过300MW，简单循环热效率超过39%;联合循环功率已经超过780 MW，联合循环热效率超过58. 5%，干式低NOx 燃烧技术已使燃用天然气和蒸馏油时的NOx排放量分别低于25mg/kg和42mg/kg，提高了燃气轮机在能源与电力中的地位与作用。从目前世界火力发电技术水平来看，提高火电厂效率和减少污染物的排放的方法，除带脱硫、除尘装置的超超临界发电技术(USC)、循环流化床(CFB)和增压流化床联合循环(PFBC)等外，燃天然气、燃油及整体煤气化等燃气-蒸汽联合循环是一个重要措施。据有关调研预测，未来10年我国对燃气轮机总需求量达34 000 MW左右。中国已开始利用西气东输，东海、南海油气，进口LNG(液化天然气)和开发煤气化等清洁能源。一批300 MW级燃气—蒸汽联合循环电厂已经建成或即将建成投产。可以说，随着国产化率的提高，造价的减低，燃用天然气和煤气等大型燃气—蒸汽联合循环发电机组，必将成为中国电力工业一个重要组成部分。 二.燃气-蒸汽联合循环原理 （一）联合循环的基本方案 1.余热锅炉型联合循环 将燃气轮机的排气通至余热锅炉中，加热锅炉中的水产生蒸汽驱动汽轮机作功。 2.排气补燃型联合循环 排气补燃型联合循环包括在余热锅炉前增加烟道补燃器以及在锅炉中加入燃料燃烧这两种方案。

燃气-蒸汽联合循环机组循环效率的分析

燃气-蒸汽联合循环机组循环效率的分析 发表时间：2018-11-13T20:31:59.670Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：张志响 [导读] 摘要：最近几年，我国经济可以说是快速发展，而经济发展离不开能源，在我国，电力是能源利用的主要方式，我国70%以上的电力都是来源于以煤炭燃烧的火力发电。 （河北华电石家庄热电有限公司 050041） 摘要：最近几年，我国经济可以说是快速发展，而经济发展离不开能源，在我国，电力是能源利用的主要方式，我国70%以上的电力都是来源于以煤炭燃烧的火力发电。但是，大量的煤炭燃烧造成了气候变暖、空气质量变差、雾霾严重等一系列的环境问题。燃气-蒸汽联合循环机组的出现，使这种状况得到了解决，燃气-蒸汽联合循环机组在发电过程中使煤得到了更充分的燃烧，减少了污染物的排放，使环境污染问题得到了改善。本文对燃气-蒸汽联合循环机组进行了研究，并分析了影响循环机组效率的因素。 关键词：燃气-蒸汽联合循环机组；发电；效率 1、燃气-蒸汽联合循环机组概述 燃气-蒸汽联合循环机组是一种节能型机组，能够最大程度上使煤得到洁净燃烧，不但可以减少环境污染，还能提高发电效率。燃气-蒸汽联合循环机组是上个世纪90年代才出现并开始发展的，它是通过气体动力循环和蒸汽动力循环来完成工作。气体动力循环是压气机将空气压进燃烧室，空气与燃烧室内的燃料进行燃烧，使温度升高，气体进行膨胀，烟气在膨胀的过程中进行做功，使热能转换成机械能推动燃气轮机进行发电。做完功的烟气温度还很高，会进入到余热锅炉进行热能的回收，加大蒸汽的压强和温度，使蒸汽进行做功，并把能量转换成机械能进行发电。这样，就完成了燃气-蒸汽联合循环。 2、燃气-蒸汽联合循环机组配置的型式 燃气-蒸汽联合循环机组的配置设备一般包括燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉、发电机和其他硬件配置等。根据硬件配置的不同通常分为单轴循环机组和多轴循环机组。下面针对这两种型式进行简单分析： 单轴燃气-蒸汽循环机组的硬件配置是比较简单的，燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和发电机组是同轴转动，在整个发电运作过程中依靠一个轴进行工作。这是出现比较早的循环机组，配置和运作都比较简单，在工作效率上也有欠缺的地方，能源无法实现洁净燃烧，无法进行完全利用。所以，这种型式的循环机组也逐渐被更先进的型式所取代。 多轴燃气-蒸汽循环机组的硬件配置相对单轴型式来说比较复杂。燃气轮机和蒸汽轮机都有一个自己的发电机组，它们分别带动发电机进行联合循环。这种型式对设备的要求比较高，对于相关管道的设计和布置也比较复杂，整体的运行成本也要比单轴的高很多。但是，这种型式实现了联合循环，可以更充分的进行能源的利用，大大提高了循环机组的工作效率，符合现在经济发展的需求。 3、燃气-蒸汽联合循环机组的优点 3.1热效率高 联合循环机在运作时，压气机会把空气和煤气进行压缩，之后两种气体会一起进入燃烧室，在1000多摄氏度的环境下进行燃烧，膨胀做功。而膨胀后的气体温度依然可达500多摄氏度，这些气体则会进入到余热锅炉进行热量的回收，这种模式充分提高了机组的热效率。例如，350MW级联合循环机组的效率可达58%，比一般的机组效率高出很多。 3.2污染物的排放少 燃气-蒸汽联合循环机组是将空气与天然气或液体燃料进行燃烧，使气体膨胀进行做功来进行发电。这种方式与传统的燃煤机组的方式相比，燃烧释放的气体中，二氧化碳的排放量是传统方式排放的一半，氮氧化物的排放量没有超过传统方式排放的五分之一，二氧化硫的排放量几乎可以忽略。燃气-蒸汽联合循环机组运作过程中，污染物的排放更少，这种方式更适合现在环保的需求。 3.3占地和耗水量比较少 使用燃气-蒸汽循环机的电厂与同容量的传统火力电厂相比，占地面积不到传统电厂的一半，极大的节约了土地。而且，联合循环机组中燃气轮机的运作不需要大量的水来进行冷却，与同容量的火电厂比较更加节水。 4、影响燃气-蒸汽联合循环机组效率的因素 4.1环境温度 周围大气的温度会影响到机组燃气轮机的效率。当环境温度比较高时，压气机就需要消耗更多的功率进行空气的压缩，燃气轮机输出的功率就会下降；当环境温度比较低时，会使压气机的进口导叶片结冰，需要将压气机出口的高温空气导入进口，来提高进口空气的温度，这样也会降低燃气轮机的功率。所以，联合循环机组的功率受到环境温度的影响。 4.2煤气进口的温度 联合循环机组在运行过程中对进口处煤气的温度也是有要求的。如果压缩机进口煤气的温度比较高，则气体的比容就会比较大，压缩同样质量的气体，温度越高，压缩机所需要耗费的功率就越大。而且也会限制到煤气的流量，影响到燃气轮机的效率，进而影响整个燃气-蒸汽联合循环机组的效率。 4.3机组负荷 经过相关的实验验证，燃气轮机的效率与机组的输出效率成正比。当机组发电机最后输出的功率越高时，燃气轮机的功率也会越高。所以，机组负荷的大小也会影响到本身的功率输出。 总之，燃气-蒸汽联合循环机组对于我国的电力业的发展影响重大，不仅提高了发电厂的热效率，还使我国的环境污染问题得到了缓解，是一种节能、清洁生产的技术，更加符合当下经济效益和社会效益的需求。 参考文献 [1]段秋生.燃气-蒸汽联合循环电站热力性能分析理论与计算[M].北京:清华大学出版社,2010. [2] 刘伟,袁益超,刘聿拯.燃气-蒸汽联合循环余热锅炉及其影响因素分析[J].电站系统工程,2012,24(02):5-8. [3]朱宪然,张清峰,赵振宁.700MW级多轴燃气-蒸汽联合循环机组掉峰和启动特性[J].中国电力,2009,42(06):1-5.

燃气蒸汽联合循环的技术探讨

燃气蒸汽联合循环的技术探讨 发表时间：2018-04-17T10:55:05.313Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：周磊 [导读] 摘要：随着我国经济的快速发展，在煤炭、石油等一系列不可再生资源被深度利用之后，能源危机将会逐步加人影响，节能与绿色已经成为当前的发展主题，也是各行各业的发展新理念新要求。 （大唐苏州热电有限责任公司江苏苏州 215214） 摘要：随着我国经济的快速发展，在煤炭、石油等一系列不可再生资源被深度利用之后，能源危机将会逐步加人影响，节能与绿色已经成为当前的发展主题，也是各行各业的发展新理念新要求。在这种新形势下，燃气一蒸汽联合循环发电技术得到一定程度的重视，因此，需要不断促进燃气一蒸汽联合循环技术的深度发展，才能发挥这种联合循环发电模式的良好经济效益。本文，首先对燃气一蒸汽联合循环及其发展现状进行了简要概述，并详细探讨了燃气蒸汽联合循环的技术，旨在实现将放散的煤气全部回收进行发电，解决当前的能源浪费和环境污染问题。 关键词：燃气蒸汽联合循环；技术探讨 随着我国经济的快速发展，不断提高发电效率和降低各种污染物的排放是以煤炭为燃料的发电技术面临的极其紧迫的课题。在当代社会中，能源、环境危机的不断加剧，促使清洁能源发电技术快速发展起来，而燃气一蒸汽联合循环发电系统作为清洁能源发电技术的一种，也得到了快速的发展。 1 燃气一蒸汽联合循环简介 所谓的燃气一蒸汽联合循环，其实质就是将燃气轮机和蒸汽轮机通过合理方式有效地组合成为一个整体，共同在发电生产环节中发挥作用。通过将两者进行组合，可以实现取长补短的目的，通过两者的有点强化发电生产的效率和质量，提升企业的经济效益，降低对各类资源的消耗，实现绿色环保的发展目标。想要对燃气一蒸汽联合循环进行深入分析，可以从以下几个方面进行： 一是发电效率。发电效率和经济效益是直接挂钩的，经济效益又存在多方而的影响因素，比如发电成本、发电速率等。通过燃气一蒸汽联合循环，可以有效提升发电的效率，提高各类资源的使用率，增人发电速率，进而实现企业经济效益的提升。从技术角度看，燃气一蒸汽联合循环的实测发电效率能够超过50%，比单纯的燃气发电或是蒸汽发电都高。二是在投资上，燃气一蒸汽联合循环的建设时间段，相关投入较少，回报周期短。三是在管理上，可以实现自动化和智能化的全而管理，通过先进的控制系统可以有效降低各类事故的发生。最后在运行上，燃气一蒸汽联合循环的相应速度快，降耗能力强，具有很好的环境效益和社会效益。 2 燃气一蒸汽联合循环发电系统的现状分析 2.1研究天然气发电技术的工作 对于燃气-蒸汽联合循环发电系统方面而言，我国仍与国际方面存在很多差距，原因如下：山于我国研究在燃气-蒸汽联合循环发电系统的时间较晚，然而近年来我国在很多方面取得了一定的进步，例如优化设计、系统能耗分析、设备研发等。在当代社会中，我国燃气-蒸汽联合循环发电系统不断发展，我国对燃气-蒸汽联合循环发电系统的研究现状主要体现在以下方面：世界天然气消费量在不断增长，对于当代世界能源消费结构而言，天然气消费量属于三大主力之一。在当代社会中，国际能源界的很多学者认为，世界天然气产量、消费量会不断增长，几年后将超越石油、煤，因此天然气属于当代世界的重要能源。在国际社会中，应用最为广泛的发电技术主要有热电联产发电。 2.2优化设计循环系统 对于联合循环的设计而言，燃气轮机的效率不是越高越好。技术人员在选择燃气轮机的过程中，应尽量选择设计良好的燃气轮机。对于不补燃的联合循环而言，由于蒸汽循环的参数会受到排气温度的限制，蒸汽循环的效率与燃气循环具有密切的联系。对于燃气轮机的效率而言，在提高的状态下，蒸汽循环效率具有很多优势，该方式属于积极影响的联合循环系统。在联合循环过程中，最合理的联合循环效率并不意味着选择燃气轮机的效率最大值，当燃气初温确定后，值得技术人员注意的是，山于燃气轮机的效率虽然高，余热锅炉的循环效率、蒸汽参数处于低状态。同时，低压比的燃气轮机排气温度高，正气循环通过采用再热技术并且发挥其优势，能获取较佳的蒸汽部分效率。 对于联合循环而言，将燃气轮机排出的“废气”直接引入余热锅炉，随后加热水会产生出高温高压的蒸汽，最终推动汽轮机做功。因此，汽轮机的朗肯循环与 燃气轮机的布雷顿循环通过结合，能有效形成能源梯级的利用总能系统，实现较高的热效率，该方式属于联合循环，大多数联合循环系统应用于发电行业。优化设计过程中，技术人员在实际系统分析的基础上，需要加强理论的分析工作。对于理论分析而言，技术人员通过重视燃气-蒸汽联合循环的理论环节，在设计出一系列燃气-蒸汽联合循环发电系统的基础上，不断优化方案，并且依据热力系统实际情况，建立好模块化动态系统，同时技术人员通过改变燃气轮机负载工况，保障热力数据的稳定性，技术人员通过全面分析影响系统运行的效率，能够得出相应的数据信息。 2.3设备研发 对于大容量高效率的燃气轮机而言，其设计工作非常重要。在国际环境中，设计大型燃气轮机的企业包括MITSUBISH、GE、ALSTHOM、SIEMENS等。大型燃气轮机具有以下特点：环效率高，同时具有灵活方便的优势，因此，技术人员需要充分发挥其单机容量大的特点。但值得注意的是，由于大型发电燃气轮机通过进口进入，浪费了工厂的资源，因此技术人员需要不断改进该环节。 3 燃气蒸汽联合循环的技术探讨 3.1技术原理 由于燃气轮机循环吸热平均温度高，纯蒸汽动力循环放热平均温度低，把这两种循环联合起来组成燃气-蒸汽联合循环显然可以提高循环热效率。燃气-蒸汽联合循环发电机组（CCPP）技术就是充分利用钢铁联合企业高炉等副产煤气，最大可能地提高能源利用效率，发挥燃气-蒸汽联合循环优势的先进技术。根据各种煤气平衡富余情况，济钢按照高炉煤气和焦炉煤气以4：1的比例进行混合为低热值煤气作为燃机的燃料，一是提高高炉煤气的热值，二是全部回收低热值的高炉煤气。 3.2工艺流程 副产煤气从钢铁能源管网送来后经除尘器净化、混合，再经加压后与空气过滤器净化及加压后的空气混合进人燃气轮机燃烧室内混合

联合循环燃气轮机发电厂简介(最新版)

联合循环燃气轮机发电厂简介 (最新版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0727

联合循环燃气轮机发电厂简介(最新版) 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三

部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。 埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000转/分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比为12.3，燃气

燃气-蒸汽联合循环热效率的估算方法研究

燃气-蒸汽联合循环热效率的估算方法研究 摘要:以燃气-蒸汽联合循环系统为基础,根据黑箱子原理和热力学能量平衡定律考虑系统进入的总能与输出的总能,建立分析模型,给出燃气-蒸汽循环系统各设备的能量平衡和热效率的估算方法,并与精确计算相比较,得出估算方法是可行的? 关键词:燃气-蒸汽联合循环;热效率;估算 Efficiency Estimation Method of Gas-steam Combined Cycle Thermal Efficiency Abstract: With gas and steam combined cycle system as the foundation, according to the black box principle and thermodynamic energy balance principle, a analysis model was built and a estimation method involved in energy balance and thermal efficiency of gas and steam combined cycle system unit was given in the paper. Compared with precise calculation, the estimation method is feasible. Key words: gas and steam combined cycle; thermal efficiency; estimation 燃气-蒸汽联合循环是目前世界上供电效率最高的发电方式之一,其最高的供电效率已接近60%,较之传统的蒸汽发电方式供电效率提高近20个百分点[1,2]?燃气-蒸汽联合循环是将天然气(包括焦炉煤气和高炉煤气)在燃气轮机的燃烧室中进行燃烧,产生的高温烟气在燃气透平中做功,燃气轮机排气的热量进入余热锅炉加热水产生蒸汽,然后蒸汽在蒸汽轮机做功?整体循环系统利用了烟气和蒸汽两种工质,将勃莱敦循环和朗肯循环联系在一起,提高了整个系统的热效率? 燃气-蒸汽联合循环系统主要是由压气机?燃气轮机?余热锅炉?蒸汽轮机等设备组成[3,4],其结构示意图如图1所示?对采用燃气-蒸汽联合循环发电电厂的能量的平衡计算和热效率的精确计算是十分困难的?但是在实际工程中又需要了解联合循环系统中能量被转化和利用的份额,以便可以找到提高循环热效率的有效途径,这就需要一种估算循环热效率的方法? 研究以整体循环系统为基础,把整个循环系统作为一个黑匣子[5,6],根据热力学能量平衡定律考虑能量进入的总能与能量输出的总能,建立分析模型,给出燃气-蒸汽循环系统的能量平衡和热效率的估算方法? 1分析模型的建立 以进入燃烧室的天然气为基准,建立模型计算循环热效率?将系统进行简化,简化后的系统如下:能量在燃气轮机中只有做功和进入余热锅炉;余热锅炉内能量部

燃气蒸汽联合循环简介

燃气—蒸汽联合循环在世界范围内，使用化学燃料通过热力动力机械发电的火力发电量仍然占据最高的比例。从节约资源和保护环境等各方面来说，作为一种重要的发电装置，火力发电机组首先要求有高的热效率。在大型热力发电设备中，目前技术水平比较成熟的，能够经济地大规模应用的只有燃气轮机和蒸汽轮机。但是它们的热效率都不高，一般都在38—42%左右，即使最先进的燃气轮机热效率也只能达到42—44%，最先进的超临界参数蒸汽轮机热效率也只能达到43—45%。对这两种热力机械所使用的热力循环进行分析。燃气轮机燃气初温很高，目前的技术水平一般能达到1350—1430℃，因此燃气轮机中的热力循环平均吸热温度高，但是它的排气温度也就是循环低温也高，一般要达到450—630℃，所以燃气轮机热力循环的卡诺效率不高。蒸汽轮机虽然循环低温较低，也就是蒸汽的冷凝温度可以降低到30—33℃，但是由于受到材料上的限制，它的蒸汽初温不高，在目前的技术水平下一般难以达到600℃，即使采用再热之后，平均吸热温度也不会太高，所以蒸汽轮机热力循环的卡诺效率也不高。进一步分析可以发现，蒸汽轮机蒸汽初温一般在535—565℃以下，所以实际上只要有570—610℃的热源就可以让蒸汽轮机工作，而燃气轮机的排气温度就很高，在排气中蕴含着大量的热能，能够给蒸汽轮机提供所需要的热能。因此如果使用燃气轮机排气作为蒸汽轮机的热源，蒸汽轮机就可以不额外消耗燃料了。也就是说，蒸汽轮机可以回收燃气轮机的排气热量，额外发出一些有用功，这样就相当于增加了燃气轮机的热效率。如前所述，目前先进的燃气轮机和蒸汽轮机的热效率基本相当，都在38—42%左右，

那么，此时这个相当于增加了燃气轮机热效率的系统，热效率必然比单纯的燃气轮机和蒸汽轮机都高。实际上，如果把上述由燃气轮机和蒸汽轮机组成的系统看成一个整体，那么在它的热力循环中，循环高温就是燃气轮机的循环高温，而循环低温则是蒸汽轮机的冷凝温度。显而易见，这个系统热力循环的卡诺效率远远高于燃气轮机或蒸汽轮机热力循环的卡诺效率。由燃气轮机和蒸汽轮机组成的发电系统可以有多种组合形式，它们的共同点就是由燃气轮机完成热力循环的高温部分，而由蒸汽轮机完成热力循环的低温部分，从而获得具有较高卡诺效率的热力循环，这样的热力循环称为燃气—蒸汽联合循环。目前有所应用的燃气—蒸汽联合循环主要包括余热锅炉型、平行双工质型，增压锅炉型三种基本型式。不过，按照目前的燃气轮机技术特点和燃气初温水平，余热锅炉型联合循环的热效率比另两种联合循环的高，因此近些年来得到了快速的发展。而另两种联合循环除了热效率低以外，各自还有另外的缺点，使它们的应用和发展受到了限制。余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统的组成和各部件特点按照前面的分析，最基本的燃气—蒸汽联合循环动力装置就是采用一种专门设计的锅炉，利用燃气轮机的高温排气作为锅炉的工作热源，产生蒸汽在蒸汽轮机中做功的系统。因为在这样的系统中，锅炉本身不消耗燃料，仅仅利用燃气轮机排气余热工作，所以叫做余热锅炉，因此上述系统也就称为余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统，简称为HRSG-Repowering。在余热锅炉型联合循环基础上还发展出了多种衍生型式，包括补燃锅炉型联合循环、平行混合型联合循环、给水预热型联合循环等。不过这几种衍生型式多数用于对现有发电站进行

9F级燃气_蒸汽联合循环机组总体性能优化

第27卷　第8期2006年8月 电　力　建　设 Electric Power Constructi on Vol.27　No.8 Aug,2006 9F级燃气-蒸汽联合循环机组总体性能优化 秦刚华1,李硕平2 (1.浙江浙能宁波天然气发电有限责任公司,浙江省宁波市,315012;　2.浙江省电力设计院,杭州市,310014) [摘　要]　目前,燃用天然气的9F级燃气-蒸汽联合循环电厂发电成本较高,竞争力不强。可通过优化机组的总体性能,以获得更高的出力与效率,从而提高该类型电厂的竞争力。可对联合循环机组的进气系统优化、主机参数匹配优化、汽机冷端优化。主机参数匹配优化包括余热锅炉的热端温差、窄点温差、接近点温差、气侧阻力、排烟温度及余热锅炉的受热面、出口蒸汽压力、温度等参数进行优化。汽机冷端的优化如降低汽机排气背压,能有效提高汽机出力。 [关键词]　9F级燃气轮机联合循环性能优化主机参数匹配冷端优化 中图分类号:T M611.31文献标识码:B文章编号:1000-7229(2006)08-0041-05 Op ti m izati on of Overall Perfor mance for9F Class Gas-steam Combined Circulating Unit Q in G anghua1,L i S huop ing2 (1.Zhejiang Zheneng N ingpo Natural Gas Power Generati on L td.Co.,N ingbo City Zhejiang Pr ovince,315012; 2.Zhejiang Pr ovincial Electric Power Design I nstitute,Hangzhou City,310014) [Keywords]　9F class gas turbine;combined circulati on;op ti m izati on of perfor mance;matching of main machine para meters;op ti m izati on of cold-end 目前,已有部分9F级燃气-蒸汽联合循环电厂陆续投入商业运行。但是,使用清洁能源成本较高。浙江沿海地区标煤价大约为520元/t,折合成低位发热量价为0.0177元/MJ。而西气及东海气在浙江的价格目前大约为1.5元/m3,折合成低位发热量价为0.0429元/MJ。9F级燃机电厂上网电价为0.5～0.6元/(k W?h),与1000M W超超临界机组电厂上网电价0.4元/(k W?h)左右相比,竞争力不容乐观。 因此,如对主机参数进行优化匹配,对辅助系统进行优化,提高机组的出力和效率,从而最大限度降低发电成本,可有效提高9F级燃机电厂的竞争力。下面讨论可能的各种优化技术,包括针对特定气象条件的燃机进气部分、利用燃机排烟余热的余热锅炉系统、汽机冷端系统的优化。 1燃机进气系统的优化 1.1燃机出力与进气系统参数的关系 燃气轮机从大气连续吸取空气做工质,经压缩、加热、膨胀做功后排回大气。膨胀过程做功扣除压缩过程耗功及其他损耗功后才是装置的输出功。所以,当地气象条件变化对燃机压气机的耗功有很大影响。某型9F级联合循环机组的出力与大气温度、压力、相对湿度间的关系见图1～3。 从图1～3可知,燃机出力随气温增加而减少,随气压增加而增加。当气温在25℃以下时,燃机出力随相对湿度增加而增加;在25℃以上时,燃机出力随相对湿度增加而减少。其中,通过减少进气滤网、进气道的压降,使燃机压气机进气压力增高。气温可调节的方法较多。当气候炎热时,可通过各种降温手段使压气机进气温度下降,从而使压气机功耗减少,以增加净输出功。燃机进气的相对湿度通常随进气冷却而增加。需注意,降低进气温度,会增加机组的出力,但对联合循环机组的效率来说未必如此。9F级燃机机组的最佳效率点随机型的不同而不同,一般为10～15℃。所以,进气的冷却效益需考虑联合循环机组的整体效率影响而引起的总燃料消耗量的变化。 收稿日期:2006-03-28 作者简介:秦刚华(1963-),男,浙江宁波人,高级工程师。 ? 1 4 ?

燃气—蒸汽联合循环简介

燃气—蒸汽联合循环 在世界范围内，使用化学燃料通过热力动力机械发电的火力发电量仍然占据最高的比例。从节约资源和保护环境等各方面来说，作为一种重要的发电装置，火力发电机组首先要求有高的热效率。 在大型热力发电设备中，目前技术水平比较成熟的，能够经济地大规模应用的只有燃气轮机和蒸汽轮机。但是它们的热效率都不高，一般都在38—42%左右，即使最先进的燃气轮机热效率也只能达到42—44%，最先进的超临界参数蒸汽轮机热效率也只能达到43—45%。 对这两种热力机械所使用的热力循环进行分析。 燃气轮机燃气初温很高，目前的技术水平一般能达到1350—1430℃，因此燃气轮机中的热力循环平均吸热温度高，但是它的排气温度也就是循环低温也高，一般要达到450—630℃，所以燃气轮机热力循环的卡诺效率不高。蒸汽轮机虽然循环低温较低，也就是蒸汽的冷凝温度可以降低到30—33℃，但是由于受到材料上的限制，它的蒸汽初温不高，在目前的技术水平下一般难以达到600℃，即使采用再热之后，平均吸热温度也不会太高，所以蒸汽轮机热力循环的卡诺效率也不高。 进一步分析可以发现，蒸汽轮机蒸汽初温一般在535—565℃以下，所以实际上只要有570—610℃的热源就可以让蒸汽轮机工作，而燃气轮机的排气温度就很高，在排气中蕴含着大量的热能，能够给蒸汽轮机提供所需要的热能。因此如果使用燃气轮机排气作为蒸汽轮机的热源，蒸汽轮机就可以不额外消耗燃料了。也就是说，蒸汽轮机可以回收燃气轮机的排气热量，额外发出一些有用功，这样就相当于增加了燃气轮机的热效

率。如前所述，目前先进的燃气轮机和蒸汽轮机的热效率基本相当，都在38—42%左右，那么，此时这个相当于增加了燃气轮机热效率的系统，热效率必然比单纯的燃气轮机和蒸汽轮机都高。 实际上，如果把上述由燃气轮机和蒸汽轮机组成的系统看成一个整体，那么在它的热力循环中，循环高温就是燃气轮机的循环高温，而循环低温则是蒸汽轮机的冷凝温度。显而易见，这个系统热力循环的卡诺效率远远高于燃气轮机或蒸汽轮机热力循环的卡诺效率。 由燃气轮机和蒸汽轮机组成的发电系统可以有多种组合形式，它们的共同点就是由燃气轮机完成热力循环的高温部分，而由蒸汽轮机完成热力循环的低温部分，从而获得具有较高卡诺效率的热力循环，这样的热力循环称为燃气—蒸汽联合循环。 目前有所应用的燃气—蒸汽联合循环主要包括余热锅炉型、平行双工质型，增压锅炉型三种基本型式。不过，按照目前的燃气轮机技术特点和燃气初温水平，余热锅炉型联合循环的热效率比另两种联合循环的高，因此近些年来得到了快速的发展。而另两种联合循环除了热效率低以外，各自还有另外的缺点，使它们的应用和发展受到了限制。 余热锅炉型燃气—蒸汽联合循环系统的组成和各部件特点 按照前面的分析，最基本的燃气—蒸汽联合循环动力装置就是采用一种专门设计的锅炉，利用燃气轮机的高温排气作为锅炉的工作热源，产生蒸汽在蒸汽轮机中做功的系统。 因为在这样的系统中，锅炉本身不消耗燃料，仅仅利用燃气轮机排气余

燃气蒸汽联合循环

燃气轮机燃气--蒸汽联合循环技术分析 学号200923060121 姓名蒋琛 摘要：我国火电机组主要为燃煤发电机组，存在污染严重，供电煤耗高的问题，不能满足新世纪电力工业发展需要，必须依靠科技进步，发展清洁燃煤技术，煤气化联合循环和整体气化燃料电池等以燃气输机为技术基础的发电技术，亦是提高我国火电热效率的突破口方向。本文对联合循环发电技术的现状和需求进行了介绍，对联合循环系统的原理、发展趋势、优缺点进行了深入的分析研究，并提出了相应的优化途径和结论。 关键词：联合循环发电；原理；发展趋势 1.引言 我国火电机组主要为燃煤发电机组，存在污染严重，供电煤耗高的问题，不能满足新世纪电力工业发展需要，必须依靠科技进步，促进我国资源环境相互协调可持续发展。采用高参数大容量机组，超临界压力机组是火电机组发展的主要方向外，发展清洁燃煤技术，煤气化联合循环和整体气化燃料电池等以燃气输机为技术基础的发电技术，亦是提高我国火电热效率的突破口方向。为此，今后发展燃气——蒸汽循环发电将具有战略意义燃气—蒸汽轮机联合循环热电冷联供系统是一项先进的供能技术。利用燃气燃烧产生的高温烟气在燃气轮机中做功，将一部分热能转变为高品位的电能，再利用燃气轮机排烟中的余热在废热锅炉内产生蒸汽来带动蒸汽轮机进一步发出部分电能，同时供热和制冷。从而实现了能源的高效梯级利用，同时也降低了燃气供热的成本，是城市中，特别是大气污染严重的大城市中值得大力发展的系统。 2.正文 2.1联合循环发电状况和需求 从20世纪80年代以来，随着燃气轮机及其联合循环总能系统新概念的确立，材料科学、制造技术的进步，特别是能源结构的变化及环境保护的要求更加严格，燃气轮机及其联合循环机组在世界电力系统中的地位发生了显著化，不仅可以用作紧急备用电源和尖峰负荷，还被用来带基本负荷和中间负荷。21世纪以来世界燃气轮机进入了一个新的发展时期，我国燃气轮机引进、开发和应用又进入了一个新的发展阶段。燃气轮机技术进步主要表现在单机容量增大，热效率提高与污染物排放量降低。目前全世界每年新增的装机容量中，有l/3以上系采用燃气—蒸汽联合循环机组，而美国则接近l/2，日本则占火电的43%。据不完全统计，全世界现有燃油和燃天然气的燃气—蒸汽联合循环发电机组的总容量己超过400 GW。当前燃气轮机单机功率已经超过300MW，简单循环热效率超过39%;联合循环功率已经超过780 MW，联合循环热效率超过58. 5%，干式低NOx 燃烧技术已使燃用天然气和蒸馏油时的NOx排放量分别低于25mg/kg和42mg/kg，提高了燃气轮机在能源与电力中的地位与作用。从目前世界火力发电技术水平来看，提高火电厂效率和减少污染物的排放的方法，除带脱硫、除尘装置的超超临界发电技术(USC)、

燃气蒸汽联合循环电厂考试题库手动整理版

第一套 填空： 1、MARK VI 的主要功能有：燃气轮机的速度控制、发电机自动 同期、燃气轮机负荷控制、机组甩负荷时的超速保护。 2、MARK VI控制机柜采用120/240V交流和125V直流电源。 3、UDH是Unit Data Highway的英文缩写，PDH是Plant Data Highway的英文缩写。 4、TMR的中文含义是三重模件冗余。 5、UCVE控制器必须安装于机架的第2槽位。 6、UCVE控制器包含高速处理器、DRAM、闪存、缓存、1个以 太网接口与2个RS232串行口。 7、VCMI在MARK VI中代表通讯模件。 8、MARK VI中HMI软件为CIMPLICITY，I/O诊断和系统配置 （组态）软件为Control System Toolbox。 判断： 1、MARK VI一般都采用双重冗余的方式（×） 2、如若周围环境温度小于45°C，MARK VI的控制器也能被安装在I/O柜内（√） 3、I/O模件是通过UDH与控制器连接的（×） 4、燃气轮机是通过LCI（静态启动系统）来控制发电机作为机组的启动电机的（√） 5、I/ONET的每段的长度不能大于185m，最多只能连接8个节点

（√） 6、通常MARK VI中TMR用R、S、T来表示（√）问答： 1、请说出MARK VI有几种类型的I/O模件及分别的作用。答：⑴V AIC模件：模拟量输入 ⑵V AOC模件：模拟量输出 ⑶VCCC和VCRC模件：电磁阀等的干接点输入 ⑷VGEN模件：4~20mA输入、PT、CT的输入以及开关量的输出 ⑸VPRO模件：保护卡，可以用于脉冲量、PT、热电偶、模拟 量等的输入，以及跳机点的输入、电磁阀及紧急停机等 ⑹VPYR模件：高温计及键相探头的输入等 ⑺VRTD模件：热电阻信号输入 ⑻VSVO模件：伺服阀的控制，LVTD信号输入及提供LVTD 的激励电压、脉冲量输出等 ⑼VTCC模件：热电偶信号输入 ⑽VTUR模件：磁性测速传感器、PT及发电机母线、轴电流、电压的信号检测，还可用于火检和电磁阀的控制等⑾VVIB模件：振动及位移量等的检测 以上I/O模件需配上不同的端子板才能实现相应功能。