燃气蒸汽联合循环的原理
燃气-蒸汽联合循环二拖一机组解、并汽操作优化
燃气-蒸汽联合循环二拖一机组解、并汽操作优化
摘要：燃气—蒸汽轮机联合循环机组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，
或供热、制冷。某电厂燃气—蒸汽轮机联合循环机组由“二拖一”方式运行转换为“一拖一”方式运行，我们称之为解汽，而机组由“一拖一”方式转换为“二拖一”方
式运行，我们称之为并汽。
关键词：联合循环二拖一一拖一解、并汽
一、某电厂燃气-蒸汽联合循环机组（二拖一）介绍。
1、什么是燃气-蒸汽联合循环？
燃气—蒸汽轮机联合循环机组是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。
2、某电厂二拖一机组设备构成
某电厂燃气-蒸汽“二拖一”联合循环机组（以下简称“二拖一”机组）包括2台
9FB型燃机组成的燃气轮发电机组、2台余热锅炉和1台蒸汽轮发电供热机组,“二
拖一”整机功率921MW，汽机功率320MW。
燃气-蒸汽联合循环设备布置如下图所示
图1所示为一拖一运行方式，图2所示为二拖一运行方式。
二、解、并汽操作
机组由“二拖一”方式运行转换为“一拖一”方式运行，我们称之为解汽，而机
组由“一拖一”方式转换为“二拖一”方式运行，我们称之为并汽。“二拖一”机组参
与电网调峰的操作难点以及操作重点就集中在了解、并汽操作上。
图1 图2
图4
图3、4是某电厂主、再热及低压蒸汽系统图。
燃气轮机蒸汽轮机联合循环
目录
• 联合循环概述 • 燃气轮机部分 • 蒸汽轮机部分 • 联合循环的运行与控制 • 联合循环的应用与发展
01
联合循环概述
联合循环的定义
• 联合循环：是一种将燃气轮机和蒸汽轮机结合使用的发电方式， 通过将两种不同方式的能量转换过程结合在一起，实现更高的 能源利用效率和发电能力。
蒸汽轮机的效率与蒸汽参数、叶片设计、制造精度以及运行 维护等因素有关。
蒸汽轮机的性能参数
功率
蒸汽轮机的功率是指单位时间内输出的机 械功，通常以千瓦（kW）或马力（hp）
表示。
蒸汽参数
蒸汽轮机的蒸汽参数包括蒸汽的压力、温 度和湿度等，这些参数对蒸汽轮机的性能
和效率有重要影响。
热效率
蒸汽轮机的热效率是指蒸汽轮机输出的机 械功与输入的热量之比，是评价蒸汽轮机 性能的重要指标。
转速
蒸汽轮机的转速是指汽轮机叶片转动的速 度，通常以转/分钟（rpm）表示。转速对 蒸汽轮机的输出功率和效率有直接影响。
04
联合循环的运行与控制
启动与停车
启动
启动燃气轮机蒸汽轮机联合循环系统需要经过一系列的步骤。首先，需要对整个系统进行全面的检查，确保所有 设备都处于良好的工作状态。然后，需要启动辅助系统，如润滑油系统、冷却水系统等，为设备的正常运行提供 必要的支持。最后，通过控制燃气轮机的点火和加速，逐渐将系统带入正常运行状态。
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
燃气-蒸汽联合循环发电
燃气-蒸汽联合循环机组概况
1.燃气轮机工作原理
燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即进入燃机透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着燃机发电机做功发电。燃气轮机静止起动时，需要将发电机转换为电动机用带动燃机旋转，待加速到一定转速后，启动装置脱扣，就可以以发电机形式来做功发电。燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。工业和船用燃气轮机的燃气透平初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。目前美国通用电气最先进的9H型燃气轮机压缩比23.2，燃气透平初温1430℃。
2.燃气-蒸汽联合循环发电
燃气-蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电。其常见形式有燃气轮机、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、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。
目前，联合循环的热效率接近60%，“二拖一”的机组配置方式，提高了机组供热能力，整套机组的热效率比常规“一拖一”配置机组热效率高出0.6%，在冬季供暖期热效率高达79%。
燃气-蒸汽联合循环机组主要用于发电和热电联产，其具有以下独特的优点：
①发电效率高：由于燃气轮机利用了布朗和朗肯二个循环，原理和结构先进，热耗小，因此联合循环发电效率较高。
②环境保护好：燃煤电厂锅炉排放灰尘很多，二氧化硫多，氮氧化物为200PPM。燃机电厂余热锅炉排放无灰尘，二氧化硫极少，氮氧化物为(10～25)PPM。
燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用
燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用
摘要：本文以燃气蒸汽联合循环发电机组为例进行介绍，通过企业生产过程中
产生的富余焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用先进技术、效率高，实现了将放散
的煤气全部回收进行发电，解决了能源浪费和环境污染问题。
关键词：燃气轮机；蒸汽轮机；联合循环；发电技术
引言
随着能源发电技术的不断发展，人们环保意识的日益增强，燃气发电技术得
到了快速的发展。常规简单循环的燃气发电系统主要是通过空气经过压气机压缩
到一定的气压后，然后进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，形成高温燃气后进入
透平膨胀机做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，并带动发电机做功，输出
电能。因此当燃气机温度较高时，就会导致热能损失，降低循环的热效率。
一、燃气蒸汽联合循环的意义
根据我国当前的用电情况，为了满足社会用电需求及能源消耗增多等情况，
对于对节能发电模式的期望越来越高。为了能同时满足这两方面的需求，热电厂
在制定电能生产工艺时，需对传统发电模式进行改造，采用先进的电力生产技术，合理利用煤燃料燃烧生产热能、电能。联合循环技术的运用对热电厂发电发热有
着重要的意义。
1、解决能源问题
能源作为社会经济的发展的主要因素，热电厂采用传统发电模式不仅无法获
得理想的生产效率，也导致煤燃料资源的浪费。联合循环技术用于热电厂发电，
既能实现“煤的洁净燃烧”，也能提高热电厂的发电效率。联合循环技术对燃气轮
机循环、蒸汽轮机循环进行优化改进，把两者组合到一起构成综合性的热力循环。不仅科学利用煤燃料发电，也促进了机组运行效率、机组功率的提高。
2、合理利用燃气
燃气-蒸汽联合循环机组技术发展及运行原理分析
燃气-蒸汽联合循环机组技术发展及运行原理分析
摘要:在单机设备效率提高越来越困难的情况下,要提高热力系统的效率,就必须做到能源梯级利用,以充分利用各品位的热能,提高整个系统的效率。在这种背景下就开始出现了各种联合循环方案。本文在此背景下主要对燃气-蒸汽联合循环机组技术发展及运行原理进行分析。
关键词:燃气-蒸汽联合循环机组技术发展运行
从世界电力工业发展的历程来看,以往人们主要依靠燃煤的蒸汽轮机电站来实现发电目标。在这个领域内,工程师的研究主要集中于提高燃煤电站的单机容量和供电效率以及解决因燃煤而造成的污染问题。改善供电效率的主要方向是:提高蒸汽的初参数并改进其热力循环系统的设计。目前,效率高、污染低的燃气-蒸汽联合循环发电机组开始受到重视,并获得了巨大的发展。联合循环由于做到了能量的梯级利用从而得到了更高的能源利用率,又因为使用干净的能源如石油和天然气,所以对环境造成的污染也很小。
1燃气-蒸汽联合循环机组技术发展
就世界电力工业发展的历程来看,以往人们主要依靠燃煤的蒸汽轮机电站来实现发电目标的。在解决因燃煤而带来的污染问题方面,人们首先致力于解决粉尘的排放问题,进而向解决NOx和SOx的方向发展。目前,粉尘的排放问题基本上已获得比较满意的解决,NOx的问题已能在锅炉中改用低NOx燃烧器的方法得以控制。但是无论是在燃烧前、燃烧中或燃烧后处理SOx的排放问题,都是很花钱的,许多方案都还在研究之中。目前,世界上在解决SOx的排放问题上用得最普遍的方法是采用尾气脱硫装置
(FGD)。可是这种装置的费用很高,它大约要占全电站总投资费用的20%～25%,运行费用也很昂贵。
CCPP(燃气-蒸汽联合循环发电)工程培训资料
02 CCPP系统组成与工作原 理
燃气轮机系统
燃气轮机系统是CCPP工程的核心部分，主要负责 将燃料中的化学能转化为机械能，进而驱动发电 机发电。
压气机的作用是吸入空气并对其进行压缩，为燃 烧室提供足够的氧气；燃烧室则是将燃料与压缩 空气混合并点燃，产生高温高压的燃气；燃气涡 轮机则利用这些燃气来驱动发电机。
材料采购
购买工程所需的各种材料，确保施工顺利进行。
施工阶段
基础施工
根据设计图纸，进行厂房、设备基础 等基础设施建设。
设备安装与调试
将采购的设备按照设计要求进行安装 和调试。
调试与试运行
系统调试
对整个联合循环系统进行调试，确保各部分正常运行。
试运行
在正式运行前，进行一段时间的试运行，检验系统的稳定性和性能。
余热锅炉通常由多个换热器组成，通过 余热锅炉系统的设计应确保高效回收余 吸收燃气轮机排放的余热，使水加热并 热，同时避免对环境造成不良影响。 转化为蒸汽；这些蒸汽随后被引入蒸汽 轮机中，推动其旋转并驱动发电机发电。
蒸汽轮机系统
蒸汽轮机系统是CCPP工程中的 重要组成部分，其主要作用是将 余热锅炉产生的蒸汽转化为机械
凝汽器通常由多个换热器组成，通过冷却水将湿蒸汽冷凝成水；这些水随后被送回 余热锅炉系统进行再次加热和蒸发。
凝汽器系统的性能和效率直接影响到整个CCPP工程的发电效率和运行稳定性。
燃气-蒸汽联合循环机组详介
9FA燃烧室火焰筒图片
v94.3燃烧器燃烧室内部结构
透平
燃气透平也称为燃气轮，从燃烧室喷出的 高压燃气推动透平叶轮旋转，把燃气的内 能转化为透平的机械能
燃气推动旋转的叶轮上的叶片称为动叶， 在每级动叶的前方还安装一组静止的叶片 （静叶），静叶起着喷嘴的作用，使气流 以最佳方向喷向动叶。一组静叶加一组动 叶为透平的一级。为了充分利用燃气的热 能，透平一般为3级或4级。如下图所示：
为了更好的传递热量，在管道外表焊上鳍(qi)片（也称肋 （lei）片）来增大管道的传热面积，下图展示的是一小段 焊有鳍片的管道。
打开锅炉的侧壁，可看到内部装有多个模块，实际锅炉有 近20个模块，其中多数是蒸发器、省煤器、过热器三类模 块，除此还有再热器模块。
余热锅炉汽水流程
大型燃机电厂采用三压再热循环余热锅炉，汽水系统主要 由低压、中压、高压三部分组成，可同时产生低压过热蒸 汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压汽轮机 、中压汽轮机、高压汽轮机，可最充分的把燃气的热能转 换成机械功。
透平叶轮安装在透平转轴上构成透平转子。（如 下图所示）压气机转子与透平转子是安装在同一 根转轴上，称为燃气轮机转子，透平旋转时也就 带动压气机旋转工作。透平转子带动发电机发电 ，额定转速是每分钟3000转。
下面是一个燃气轮机整体剖面图
余热锅炉的基本原理
余热锅炉包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是 由密集的管道排成的管簇，由上联箱、下联箱连成一体； 上联箱通过汽水引入管连通汽包，汽包再通过下降管连到 下联箱；上升管管簇、汽包、下降管构成了一个环路。上 升管管簇在炉膛内，汽包与下降管在炉体外面。
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—1430C，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—630C，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—33C，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600C，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 C以下，所以实际上只要有570—610C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
f级燃气-蒸汽联合循环发电原理_理论说明
f级燃气-蒸汽联合循环发电原理理论说明
引言是一篇长文的开头部分，用于引入读者，并简要介绍文章的结构和目的。在本篇关于f级燃气-蒸汽联合循环发电原理的理论说明中，引言应包括以下内容：
1.1 概述：
本节可以对f级燃气-蒸汽联合循环发电进行一个简要的概述。可以提及该系统是一种高效率、低排放的发电技术，通过结合燃气涡轮机和蒸汽涡轮机两个系统来实现能源利用效率最大化。
1.2 文章结构：
本节应介绍整篇文章的结构，即各个章节或小节的内容安排。可以提及每个部分将讨论该系统不同方面的原理、组成、工作过程和性能改进方法。
1.3 目的：
本节应明确这篇文章撰写的目的。可以提及通过理论说明和分析f级燃气-蒸汽联合循环发电原理，旨在深入了解其工作原理以及效率和性能改进方法，为未来发展提供参考依据。
请注意，以上仅为引言部分撰写内容的指导，请根据相关信息进行适度扩充和修改。
2. f级燃气-蒸汽联合循环发电原理的理论说明
2.1 f级燃气发电原理:
f级燃气发电是一种高效、节能的发电方式。它采用燃气轮机作为主要发电设备，通过燃烧天然气或其他可燃性气体产生高温高压的工质流体，在叶轮机上产生旋转动力，并驱动发电机发电。与传统的汽轮机相比，燃气轮机具有更高的效率和更低的排放。
f级燃气轮机是指采用多级压缩和多级透平结构的先进型号。在压缩过程中，空气经过一系列的压缩机级别，使其温度和压力显著增加。随后，经过高温高压下的可控点火器室供给干净的天然气或液化石油气等可燃气体进行燃烧。在透平部分，通过将工质流体推动到透平叶轮上，使其旋转并释放出有用功来驱动发电机。
燃气—蒸汽联合循环发电（CCPP）技术介绍
燃气—蒸汽联合循环发电（CCPP）技术
介绍
摘要：随着武钢“十一五”计划的全面完成，青山本部的1800万吨产能的
形成，整个煤气的发生量也创下历史新高。然而，随着近年来能源的日趋紧张，
节能环保要求的不断提高，国内外的发电技术突飞猛进，常规的燃煤气锅炉和蒸
汽发电技术由于其效率较低、污染物排放等原因，已经逐渐被高效率、低污染、
启停快等诸多优点集于一身的燃气蒸汽联合循环发电技术（即CCPP）所替代，并
随着不同煤气热值的燃机技术的开发，逐渐在钢铁行业占据了主导地位。
关键字：燃气轮; 发电机; CCPP工艺
PP原理介绍
燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）就是利用燃气轮机做功后的高温排气
在余热锅炉中产生蒸汽，再送到汽轮机中做功，把燃气循环和蒸汽循环联合在一
起的循环，是由燃气轮机发电和蒸汽轮机发电叠加组合起来的联合循环发电装置。
在常规蒸汽发电中，锅炉产生蒸汽用来发电是利用蒸汽朗肯热力循环来作功，作功发电是利用蒸汽的状态变化来完成的。燃料燃烧产生的高温烟气（1200～1600℃）只用于加热蒸汽（蒸汽一般加热到450～560℃），然后由蒸汽驱动汽轮
机来发电。此时，高温烟气的作功能力（温度差和压力能）（即燃气布雷登热力
循环的作功能力）被浪费掉了。在CCPP装置中，有燃气－蒸汽两个热力循环，即：燃气布雷登热力循环和蒸汽朗肯热力循环。
1～2为空气在压气机中的压缩过程；
2～3为空气和燃料在燃烧室内的燃烧过程(工质吸热)；
3～4s为燃气在燃气透平中的膨胀做功过程；
4s～1为燃气轮机排气放热过程。
a～b为给水在给水泵中压缩过程
燃气-蒸汽联合循环简介
燃气-蒸汽联合循环简介
摘要：本文主要介绍燃气-蒸汽联合循环机组的工艺流程，特点，主要燃机厂家的燃机和联合循环机组型号，燃机电厂的分类和布置方式，联合循环机组的主要设备，主要建构筑物，造价及成本情况等。
关键词：燃气-蒸汽联合循环机组工艺流程
本文从联合循环机组的工艺流程、特点、分类和布置方式、主要设备、主要建构筑物、造价及成本情况等方面介绍燃气-蒸汽联合循环的发展现状。
一工艺流程
天然气在燃气轮机中直接燃烧做功，使燃气轮机带动发电机发电，尾气做功后经排汽管道直接排至大气，此时称为简单循环发电；若利用燃气轮机产生的高温尾气，通过余热锅炉，产生高温高压蒸汽后推动蒸汽轮机，带动发电机发电，此时称为联合循环发电。目前，燃气轮机的制造技术得到迅速发展，燃气轮机的可用率及可靠性越来越高，应用燃气-蒸汽联合循环发电技术已经完全成熟。
二联合循环机组的特点
1.有利于环境保护
燃气轮机利用天然气发电，相对其他燃料发电，其燃烧后不会产生二氧化硫，不会增加空气中二氧化硫的浓度；氮氧化物的排放仅为燃煤的19.2%，二氧化碳的排放量为燃煤的42.1%，可以起到改善生态环境，保护环境的目的。
2.发电热效率高
随着燃气轮机发电技术的成熟，目前联合循环发电热效率已达到55%，能大大节约燃料资源。
3.电厂占地面积小
燃气轮机体积较小，辅助系统少，因而其占地面积小，可节约宝贵的土地资源。
4.系统简单，运行维护方便
燃气-蒸汽联合循环电厂自动化程度高，操作及控制简单，能节约大量人力资源，提高工作效率，降低劳动力成本。另外，设备简单，故障率较低，运行维护方便，维护费用较低。
燃气-蒸汽联合循环原理简介
V94.3A技术特点
主要内容
联合循环机组的特点 燃气轮机型号 燃气电厂的分类和分布 西门子燃气轮机的技术特点
燃气蒸汽联合循环生产流程
空 气
燃气轮机
余热锅炉
燃机发电机
燃 料
蒸汽轮机 蒸
给
汽
水
汽机发电机
凝汽器
联合循环机组的特点
效率高 排放少 出力受环境温度影响大 可靠性高 占地少 耗水量少 自动化程度高，运行人员少
联合循环机组的特点——可靠性 高
燃气发电实现： 自动、保护投入率100% 启停速度快 系统相对简单、辅机相对较少，整机可
靠性高 可真正实现AGC控制
联合循环机组的特点——出力 和环境温度关系
联合循环机组的特点——出力和 环境温度关系
环境温度升高时，空气密度减小，燃气 轮机的吸气容积流量基本恒定，所以， 环境温度升高，必然导致燃气轮机质量 流量减小，出力下降。
H 型燃气轮机的压气机压比为23，空气 流量为685 kg/ s.
压气机的进口导叶( IGV) 和前4 级静叶 (VSV) 均可调，以控制空气流量， 适应 环境温度的变化和不同运行工况的要求。
GE 公司MS9001H 燃气轮机
4 级轴流透平气缸采用蒸汽冷却， 前2 级采用闭式循环蒸汽冷却， 第3 级为空 气冷却， 第4 级无冷却。闭式蒸汽冷却 替代了叶片燃气通道侧的气膜冷却， 加 大了叶片壁中的温度梯度。这种冷却方 法使叶片材料中产生更高的热应力， 所 以第1 级透平叶片使用单晶超级合金材 料， 并涂以陶瓷隔热涂层。