给水加热型联合循环的性能简明示式
燃气—蒸汽联合循环的原理
12.08.2019
注蒸汽的燃气轮机循环
二、注蒸汽的燃气轮机 注蒸汽的燃气轮机存在两个较大的问
题：一是注入的蒸汽随排气排至大气，现 尚未解决回收问题，故水耗量大，增加了 运行成本；二是为防止注入蒸汽所含杂质 在高温下对透平叶片的腐蚀，对给水处理 的要求很高，实践表明，即使在达到严格 要求的条件下，透平叶片的寿命也要缩短， 燃气轮机高温燃气通道检修的间隔时间将 缩短很多。因此，在联合循环迅速发展和 广泛应用的今天，注蒸汽的燃气轮机应用 较少。
12.08.2019
燃气轮机的复杂循环
（一）间冷循环 所谓间冷循环，是指在压缩过程中，把工质引至冷却器 冷却后，再回到压气机中继续压缩的中间冷却、逐渐压 缩的过程。
12.08.2019
燃气轮机的复杂循环
（二）再热循环
所谓再热循环，是指在膨胀过程中间，把工质引 出至再热燃烧室中加热后，再回到透平中继续膨胀以 完成膨胀过程。
12.08.2019
燃气轮机简单循环
（1）标准额定功率：是指在ISO工况下，即 环境温度15℃、海平面高度、相对湿度为60 ％、以及燃用天然气的工况下连续运行，发 电机出线端的最大持续功率；
（2）合同额定功率：指在事先确定的运行工 况下连续运行，发电机能够保证的出力；
（3）现场额定功率：指在燃气轮机发电厂所 处的当前环境的条件下，诸如大气压、大气 温度、压力损失等条件下的最大持续功率；
（4）尖峰功率：在规定的运行条件下，保持 一个约定的短时间内，燃气轮机以高于连续 额定功率安全运行的最大功率。
12.08.2019
燃气轮机简单循环
（五）热效率 热效率的含义是：当工质完成
一个循环时，把外界加给工质的热 量q转化成为机械功（电功）的百 分数。
6F级燃气蒸汽热水联合循环系统设计说明书
本科毕业设计6F级燃气蒸汽热水联合循环系统设计及分析学院材料与能源学院_专业热能与动力工程(热电方向) _ 班级_学号____ ____ __学生姓名_____ _ _ ____指导教师 _ _2011年 6月6F 级燃气蒸汽热水联合循环系统设计及分析材料与能源学院广东工业大学本科生毕业设计（论文）任务书题目名称6F级燃气蒸汽热水联合循环系统设计及分析学院材料与能源学院专业班级姓名学号一、毕业设计（论文）的内容1查阅资料，了解燃气蒸汽联合循环系统，了解当前城市供暖供热水现状接特点。
2联合循环系统优化设计，联合循环系统流程设计及平衡计算。
3系统经济性，能耗，环保等评价指标计算。
4与传统发电、供热、供热水系统对比。
二、毕业设计（论文）应完成的工作1翻译一篇5000字左右的课题相关的英文文献；2对当前各种供电、蒸汽、热水等技术及系统有较深入的理解和认识；3完成联合循环系统的流程设计及参数计算；4掌握能量转换及供应系统的多种评价方法；5从能耗、经济性、环境特性等多个角度出发与传统系统进行对比分析。
三、毕业设计（论文）进程安排四、应收集的资料及主要参考文献1. 燃气轮机与联合循环。
2. 燃气轮机技术。
3. 热力发电厂。
4. 传热学。
5. 工程热力学。
6. 换热器原理与设计。
7. 网上相关文献资料。
8. 高效换热器及其节能技术。
9. 燃气轮机与燃气-蒸汽联合循环装置。
10. 余热锅炉节能环保新技术。
11. 电厂设备及管道保温技术。
12. 中国期刊网上的有关文献，图书馆外文数据库的有关文献。
发出任务书日期：2011年 3 月1 日指导教师签名：预计完成日期：2011 年 6 月 18日专业负责人签章：主管院长签章：摘要6F级燃气轮机机组作为联合循环的中小型机组，具有占地面积小，结构紧凑，效率高投资少等优点。
本设计采用最新能源梯级使用方法，对天然气的高低阶能源综合利用，从而大大提高了能源利用效率，起到很好的节能效果。
燃机相关练习题—填空题
1.燃气透平进气温度是指（第一级喷嘴后缘平面处）的燃气平均滞止温度。
2.燃机进气滤网三个压差开关中有两个或两个以上动作时机组则（自动停机）。
3.燃机正常运行中透平静叶除了承受热应力之外，还承受（静叶前后烟气压力差引起的压力）。
4.燃气轮机整个机组及燃料控制阀组件布置在（燃机罩壳）内。
5.燃气轮机转子采用（中心拉杆）叠盘式，端面齿传扭。
6.燃气轮机燃料控制阀组件由（紧急关断阀）、扩散、预混和值班气调节阀组成，并通过分配歧管连接到燃烧器，在启动中接近额定转速时由（扩散）向预混切换，值班气作为预混燃烧的稳定气源使用。
7.燃气轮机在压气机上有抽气口，把抽取的空气通过管道引入（透平持环）与透平缸的腔室中，为透平静叶提供稳定的（冷却气源）。
8.燃气轮机的压气机的进口导叶、前几级静叶及前几级动叶表面均涂有涂层，以防止（叶片冲蚀、积垢）。
9.题目：由于工作环境的影响，环境中的（漂浮物）通过进气系统的过滤气进入通流通道中，在叶片的表面形成积垢，当积垢达到一定程度时，不但严重地影响叶片的寿命，还对（机组联合效率）产生不利的影响。
10.SIEMENS、GE、三菱的机组均配置了水洗设备，定期对（压气机叶片）进行清洗。
11.燃机压气机的清洗分为（在线水洗）与离线水洗两种方式。
12.燃机压气机清洗的时间间隔通常情况下根据机组的性能损失来判断。
在机组（满负荷）以及部分负荷运行时均可进行压气机清洗。
在（停机后的清洗）可取得更好的清洗效果。
13.调节燃气轮机进口（可调导叶）能保证机组的排气温度维持不变，且输出功率维持在较高的范围内。
14.大型燃气-蒸汽循环发电机组的燃气轮机燃烧器采用（低NOx技术）。
15.燃气轮机压气机通过（进口导叶角度）的调节,可以有效地保证机组在低负荷运行时排气温度没有明显变化,同时也保证了机组效率。
16.燃气轮机的透平叶片表面涂上陶瓷涂层,在前几级叶片上还通过激光穿孔技术在叶片表面通过特殊的工艺,使从压气机过来的气体通过叶片表面的孔,在叶片表面形成（气体保护膜）。
《给水回热加热系统》课件
符合国家及地方制定的相关标准要求，最大限度节约能源，减少对环境的影响。
安全
方案应保证系统的稳定性与安全性，满足各类运行条件的要求，确保使用过程中的安全。
经济
对建设成本、运行费用进行全面分析，能够实现经济性、可行性、可持续性。
设计步骤
1
方案设计
2
根据勘察结果，制定设计方案，提 出设备选型、工艺流程和处理办法。
3
调试验收
4
启动系统，进行设备调试，系统验 收合格后进行正式运行。
勘察
根据用户需求和现场条件进行勘察， 确认系统参数和要求。
施工安装
施工安装系统设备、管道及电气系 统实施。
运行与维护
维护保养
远程控制
定期进行检修、保养、维护， 确保系统设备的稳定性及安 全性。
采用先进的控制技术，在远 程上直接检查设备运行状态 和控制设备的调节。
储存热水以满足对温水的需 求。
阀门
控制水流量，保证加热系统 的正常运行。
工作原理
收集废热
给水回热加热系统可以收 集设备运行或人群活动等 产生的废热。
废热回收
废热经过换热器进行换热， 再次进入加热系统。
加热供热
经过换热后的水会进入水 箱储存，经过循环泵送到 用户的热水设施中，形成 供暖或供应热水。
设计原则
优点
节省能源，降低运行成本 和环境污染，提高设备利 用率和生产效率。
局限性
需要有完善的配套设施， 安装造价相对较高，需要 专业团队施工和维护。
发展方向
提高系统的灵活性，强化 控制设计，持续提高系统 的能源利用率和效益。
参考文献
• 高云云，陈玉龙，“回热式给水加热技术在城市供热中的应用”，《现代城市轨道交通》 2009年12期，第61-62页。
李崇祥主编_节能原理与技术_第5章
(2)由余热锅炉提供的全部或部分蒸汽还要在蒸汽轮机燃烧室 中进一步加热到与燃气轮机前的初温相同的水平，即过热蒸汽的温 度一定要比常规的蒸汽轮机中所承受的温度高的多。这种高温过热 蒸汽的作功，为提高整个循环的热功转换效率提供了条件。 (3)由于蒸汽膨胀后经余热锅炉直接排向大气的，即蒸汽的膨 胀背压比采用凝汽器时高很多，这限定了蒸汽作功能力的充分发挥。 (4)由于蒸汽连续不断地排向大气难于回收，这就需要向余热 锅炉大量地补水，补充水的处理设备必然庞大，耗费是昂贵的。 5.3 联合循环性能的理论分析 5.3.1 联合循环热效率计算
第5章 联合循环
5.2.4 程氏双流体循环 程氏双流体循环也是一种燃气-蒸汽联合循环。 水蒸汽477℃ 该循环中燃气 1276kPa 与蒸汽是在同一台燃 气轮机中膨胀做功的。 有两种流体----燃气 1
2.28kg/s 354℃ 1159kPa 14.63kg/s 3 燃料 982℃ 1117kPa 17.24kg/s 4 504℃ 105kPa 17.24kg/s 5 排气 149℃ 101kPa 17.24kg/s
= QGT ηGT / 3600
汽轮机功率有两部分，一部分是燃气轮机排气热能经余热锅炉 产生蒸汽的做功部分，而另一部分是在正压炉中分产热能产生蒸汽 的做功部分： P = [(1 - η )Q η + Q ] η / 3600
ST GT GT r2 ST ST
因此，扣除厂用电率φ便可得到燃煤IGCC综合热效率的公式：
2 和蒸汽一起流经燃气 G 轮机，因此起名为双空气 15℃ 101kPa 流体循环。 14.63kg/s
补给水 6 15℃ 101kPa 2.28kg/s
7
程氏双流体循环的主体设备与余热锅炉型-蒸汽联合循环非常 相近，但也有以下几点原则性的差别： (1)不再配置蒸汽轮机和凝汽器等设备。
给水回热加热系统PPT课件
级加热器，排挤该低压抽汽，降低热经济性，并可能使该级 加热器汽侧超压、尾部管束受到冲蚀（对内置式疏冷器危害 尤甚），同时加速对疏水管、阀门的冲刷和汽蚀。
•28
第四节 回热加热器的运行
3、加热器的运行监督 （2）加热器出口水温 加热器出口水温应维持设计值，若低于设计值，将使高
•29
第四节 回热加热器的运行
4、加热器的防腐保护 防止腐蚀措施： 短期停用时，壳侧（即汽侧）充满了蒸汽，管侧（即水侧）
充满pH值经过调整的给水，或加人其他化学抑制剂。 要长期停用时，先将设备完全干燥，而后在壳侧、管侧均
充氮气，或在壳侧充氮气，管侧充满加入联氧的给水，使其浓 度 达 到 200mg/l， 控 制 其 pH值 为 10．0。 氮 气压 力 维 持在 0.05MPa（表压），压力低于0.02MPa时，应再补充氮气， 氮气纯度在 99.5％以上。
四、布置损失
理想回热循环及其系统全为混合式加热器。由于采用面式加 热器以及在它回热系统中所排列位置的不同，引起的热耗率损 失，称为布置损失。
五级回热系统十种方案的布置损失
编号 回热加热器的配置 布置损失，％ 编号
回热加热器的配置 布置损失，％
1
F5
2
F4D1
3
F3C1F1
4
F3C1D1
5
F2C3
1.541
下端差（入口端差）：指疏水冷却器端
差（即入口端差） ，它是指离开疏水冷却器
的疏水温度tsj/与进口水温twj+1间的差
值，ts/j ，tw又j1称下端差。
我国加热器端差，一般无过热蒸汽冷却
多种形式的联合循环
三 、燃煤联合循环（CFCC）
同时解决高效和低污染问题。
PFBC-CC (Pressurized fluidized bed combustion-Combined Cycle) AFBC-CC (Atmospheric fluidized bed combustion-Combined Cycle ) IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle)
SOFC(solid oxide fuel cell) 工作温度为 750 ℃ -1000℃
图4-10 燃料电池联合循环
6.化学链燃烧的动力循环
氧化反应 还原反应
燃料侧反应是燃料与固体金属氧化物（MO）反应， 生成二氧化碳、水和固体金属（M）； CH4+4NiO→CO2+2H2O+4Ni
空气侧是前一个反应中生成的固体金属与空气中的氧反应， 回复到固体金属氧化物（MO）。
最常用的一种联合循环方式,汽轮机与燃气轮机功率比 Rsg=Pst/Pgt 约为1∶2 联合循环效率对相应的简单循环燃气轮机效率的效率 比（Rη=ηcc/ηgt）比较大，为1.45-1.77 余热锅炉性能受燃气轮机排烟温度限制
2.补燃的余热锅炉型联合循环
图4-2 补燃的余热锅炉型联合循环 1-余热锅炉（HRSG）；2-压气机；3-燃烧室；4-透平； 5-负荷；6-汽轮机；7-燃料；8-凝汽器
《电厂燃气轮机概论》
第6章 多种形式的联合循环
1
第6章 多种形式的燃气-蒸汽联合循环
一、常规联合循环类型 二、若干新型联合循环 三、燃煤联合循环（CFCC） 四、热、电、冷联供系统
燃气轮机蒸汽轮机联合循环
联合循环的原理
01
02
03
燃气轮机
利用燃料燃烧产生的高温 高压气体驱动涡轮旋转， 将热能转化为机械能。
余热锅炉
燃气轮机排出的高温气体 通过余热锅炉，将热量传 递给水，使水蒸发成蒸汽。
蒸汽轮机
蒸汽轮机利用高温高压蒸 汽驱动涡轮旋转，将热能 转化为机械能。
联合循环的优势
高效节能
联合循环充分利用燃气轮 机和蒸汽轮机的效率，提 高整体能源利用率。
环保减排
燃气轮机燃烧效率高，排 放污染物少，有利于环保。
灵活多变
联合循环可以根据需求调 整燃气轮机和蒸汽轮机的 运行状态，实现灵活的能 源输出。
02
燃气轮机的工作原理
燃气轮机的结构
压气机
用于吸入空气并压缩，为燃气 轮机提供必要的空气流量。
燃烧室
将燃料与压缩空气混合并燃烧 ，产生高温高压燃气。
涡轮机
影响因素
影响联合循环效率的因素包括燃气轮机和蒸汽轮机的设计、制造工 艺、运行工况等。
优化措施
通过改进设备设计、提高制造工艺和优化运行工况，可以提高联合 循环的效率。
联合循环的性能分析
性能指标
联合循环的性能指标包括功率、热效率和可靠性等。
性能测试
通过实验测试和模拟分析，可以对联合循环的性能进 行评估和比较。
燃气在涡轮机中膨胀并推动涡 轮叶片旋转，从而驱动压气机 和发电机。
排放系统
将燃烧后的废气排出。
燃气轮机的工作流程
吸气
压气机吸入空气并进行压缩。
燃烧
燃料与压缩空气在燃烧室内混合并燃烧，产生高温高压燃气。
做功
燃气在涡轮机中膨胀并推动涡轮叶片旋转，从而驱动压气机和发电机。
余热利用设备简介和实例讲解
数
取决于补燃 比和两侧性 能参数；蒸 汽初参数不 受燃气透平 排气参数制
约
主要取决于 蒸汽侧性能 参数；蒸汽 初参数不受 燃气透平排 气参数制约
两循环的性 能参数都有 很大的影响
主要取决于 蒸汽侧性能 参数；蒸汽 初参数不受 燃气透平排 气参数制约
三、燃气—蒸汽联合循环驱动联供系统
三、燃气—蒸汽联合循环驱动联供系统
2、燃气—蒸汽联合循环系统图 燃料
燃烧室
空气
压气机 透平 燃气轮机排气 余热锅炉
燃料
排气
此联合循环效率可达45%以上， 若燃气初温1100℃以上效率能达到50%-80%
发电机
燃气发电
供电
汽轮机
发电机 蒸汽发电
供电
蒸汽型吸收式制冷机 供冷
换热器
供热
三、燃气—蒸汽联合循环驱动联供系统
二、燃气轮机（微型燃气轮机）驱动联供系统
燃料
燃烧室
发电机
供电 压气机 透平
燃气轮机排气
蒸汽型吸收式制冷机
空气
余热锅炉
供冷
燃料 排气
供热 （蒸汽或热水）
u 燃气轮机排气先通过余热锅炉后，对外进行供热， u一部分进入吸收式制冷机进行制冷，对外提供冷量
二、燃气轮机（微型燃气轮机）驱动联供系统
燃料
燃烧室
燃气轮机为 主；余热锅 炉为两循环
连接点
补燃余热锅 炉型
燃气轮机或 蒸汽轮机为 主；余热锅 炉为两循环
连接点
排气全燃型
蒸汽轮机为 主；锅炉为 两循环连接
点
增压锅炉型
燃气轮机与 蒸汽轮机并 重；增压锅 炉为两循环
连接点
安萨尔多AE94.3型联合循环机组的性能加热器(FGH)优化探讨
余 热 锅 炉 ２０１８．２
安萨尔多Ａ．Ｅ９４．３型联 合循 环机组 的性能加热 器 （ＦＧＨ ）优 化探讨
杭 州锅 炉集 团股份有 限公 司 邓峰 李欢 黄任威
摘 要 本文主要探 讨 了燃 气 一蒸汽联 合循环机 组 （安 萨尔 多ＡＥ９４．３型）中 ｝生能加 热 器供 水 方案 的优 化措 施 。
表 ２高 、中压 给水 泵参 数对 比
况 １００％负 荷 （１５．７—１００ＧＴ—ＧＡＳ） 时 供 热 水 １ 温 度 为 １５１．８℃，供 热水 流 量 为 ６９．１ｔ／ｈ，经
名 称
单位 优化 前 优化后
主 出 口 ｔ／ｈ ２９５
流 量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
． １ ２９５．１
ＦＧＨ换 热 后 回水 至 锅 炉凝 结水 入 口管道 ，回 水 温度 １００℃ 。
１．燃 机性 能加 热器 的现 状
详 见表 １。
表 ｌ不 同型号燃 机 的 ＦＧＨ配置 方案
燃机 型 号
天热 气 出 口温 热 源温 度 热 源 回 水 温度 热 源 出处 （余
度
热锅 炉 ）
哈 电ＧＥ
Ｓ１ ０９ＦＡ
２００℃
１９５
～ ２Ｏ５℃
中压 省 煤 器 出
为 了 同 时 满 足 中 压 锅 炉 给 水 、再 热 器 减 温 水及 ＦＧｉｔ供 水 压 力 的要 求 ，中压 给 水泵 需 按 出 口 ５ＭＰａ压 力 进 行选 型 ，中 压 给 水 泵 若 据 此 选 型 后 会 造 成 在 运 行 时 中压 锅 炉 给
抽 头 号 流 ｔ／ｈ
采 用 管壳 式 气 一水 换热 设 备 ，由于 天 然 气 和 热 水 管 直 接 接 触 ，为 避 免 出现 泄 漏 时 ， 天 然 气 向水 侧 泄漏 而 扩 大 故 障隐 患 ，一般 供 水 压 力 需大 于 天然 气 压 力 ，常规 天 然 气压 力 为 ４ＭＰａ左 右 ，所 以，供 水 压 力 一 般 为 ５ＭＰａ 左 右 。
燃气轮机与联合循环(第2课 联合循环的类型及特点 )
三、燃煤型联合循环
➢增压流化床联合循环
➢整体煤气化联合循环
四、联合循环形式的发展
➢ 一般：燃机初温低(排气温度也低)→ 宜采用：补燃余热锅炉型 或 增压锅炉型
➢ 具体：燃机初温<1250℃→补燃余热锅炉型 或增压锅炉型
燃机初温>1250℃→余热锅炉型
➢ 目前燃机初温已达1300℃∼1500℃
→余热锅炉型已成为主流机型
（1）该系统用效率不超过40%的单循环，轻易实现了效率57% 的联合循环，复杂性没有提高。这表明联合循环确实高效。
（2）前已述及，余热锅炉型联合循环中，汽轮机的功率一 般占30%～35%，该题目很好地印证了这一点。
二、各组成设备对联合循环的影响
（1）燃机、汽机、余热锅炉中的一个效率有变化时，
联合循环的效率如何变化？
（1）不设给水回热加热系统 （2）除氧器与余热锅炉或凝汽器合为一体
旁通烟囱？ 蒸汽旁路？
➢热效率与功比率
（1）热效率：
燃机轴功
cc
Pgt Pst Qf
燃料热
汽机轴功
（2）功比率（蒸/燃功率比）
Scc
Pst Pgt
➢热效率与功比率的表达式
Qf gt Qf
1 gt h Qf
1 gt h st Qf
特点：其汽轮机功率一般占30~35%。
➢补燃余热锅炉型
燃料
燃料
9
4
8
1 2B 3
7
G
C
GT HRSG 6
G
5
ST
10 CC
11 P
T
2 1
a
3
燃气轮机 可用能
4
12 9
5
7
浅议如何安装汽轮机
浅议如何安装汽轮机摘要:为确保火电厂汽轮机的安全运行，在汽轮机上均装设了各种汽轮机监测仪表，简称ｔｓｉ，除提供监测各项机械量外，还可提供超限信号送到报警系统和保护系统，统称为汽轮机安全监测保护装置,所谓机械量指的是以位移量为基础的量。
关键词:汽轮机监测仪;表机械量abstract: in order to ensure the safe operation of thermal power plant steam turbine, turbine arranged a variety of steam turbine monitoring instrument, referred to as tsi, in addition to providing the monitoring of mechanical quantity, can also provide transfinite signal is sent to the alarm system and protection system, collectively known as the steam turbine safety monitoring and protection device, theso-called mechanical quantity refers to the amount of displacement for the base amount.key words: steam turbine monitoring instrument; table mechanical quantity中图分类号： tk26 文献标识码： a 文章编号：2095-2104（2012）08-0020-02我国老火电厂改造有三种方法:蒸汽轮机全三维设计改造,原有锅炉替换为循环流化床锅炉,蒸汽轮机发电机组改为热电并供电厂。
但是,这些方法并不能同时满足大幅度降低能耗和解决燃煤的环境问题。
热水采暖系统并联环路水流程特点
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循环水供热系统采用混合式加热器节能效果分析44页PPT
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道Байду номын сангаас——苏联
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
循环水供热系统采用混合式加热器节 能效果分析
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
给水加热系统
给水加热系统给水回热设备及除氧器一、给水回热加热器的分类和结构（一）加热器的分类回热加热器是指从汽轮机的某些中间级抽出部分蒸汽来加热凝结水或锅炉给水，以提高热经济性的换热设备。
按传热方式的不同，回热加热器可分为混合式和表面式两种。
混合式加热器通过汽水直接混合来传递热量；表面式加热器则通过金属受热面来实现热量传递。
混合式加热器的优点:可将水直接加热到蒸汽压力下的饱和温度，无端差，热经济性高，它没有金属受热面，结构简单，造价低，而且便于汇集不同温度的汽水，并能除去水中含有的气体。
但是，混合式加热器也有其缺点：1、每台加热器的出口必须配置升压水泵，有的水泵还需要在高温下工作。
2、增加了设备和投资，还使系统复杂化；3、当汽轮机变工况运行时，升压泵的入口还容易发生汽蚀。
4、如果单独由混合式加热器组成回热系统投入实际运行，其厂用电量将大大增加，经济性反而降低。
因此，火力发电厂一般只将其作为除氧器。
表面式加热器的缺点：由于金属受热面存在热阻，给水不可能加热到对应压力下的饱和温度，不可避免地存在着端差，因此，与混合式加热器相比，其热经济性低，金属耗量达，造价高，而且还要增加与之相配套的疏水装置。
优点：由于表面式加热器组成的回热系统比混合式的回热系统简单，且运行可靠，因而得到了广泛的应用。
常用的表面式加热器为管壳式加热器。
根据水侧的布置和流动方向的不同，表面式加热器可分为立式和卧式两种，其中立式加热器又可分为顺置式与倒置式。
卧式加热器内给水沿水平方向流动，立式加热器内给水沿垂直方向流动；立式加热器便于检修，占地面积小，可使厂房布置紧凑。
卧式加热器传热效果好，结构上便于布置蒸汽冷却段和疏水冷却段，因而在现代大容量机组上得到了广泛应用。
在整个回热系统中，按给水压力分，一般将除氧器之后经给水泵升压后的回热加热器称为高压加热器，这些加热器要承受很高的给水压力；而将除氧器之前仅受凝结水泵较低压力的回热加热气称为低压加热器；此外还有回收主汽门、调速汽门门杆溢汽及轴封漏汽来加热凝结水的加热器，称为轴封加热器。
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第21卷第7期2001年7月中 国 电 机 工 程 学 报P roceedings of the CSEEVol.21No.7Jul.20012001Chin.Soc.for Elec.Eng.文章编号:0258 8013(2001)07 0035 05给水加热型联合循环的性能简明示式张 娜,蔡睿贤,刘泽龙,金红光,林汝谋(中国科学院工程热物理研究所,北京100080)CONCIS E PERFORMANC E EXPRESSIONS OFFEEDWATER HEATING C OMBINED C YCLEZHANG Na,CAI Rui xian,LIU Ze long,JIN Hong guang,LIN Ru mou (Inst.Engg.Thermophysics,Chinese Academ y of Sciences,Beijing100080,China)ABSTRAC T:T he application prospect of feedwater heating type combined cycle in China is di scussed.T he concise performance ex pressions and typi cal data are analyzed for the combined cycle and for r epowering the existed steam power station.It is found out that the power ratio between steam turbine and gas turbine for this combined cycle i s about3~4,the absolute effici ency gain after repowering is about3%~4%and the effici ency optimum gas turbine pressure ra tio of this type combined cycle is approx i mately equal to that of the simple cycle gas turbine.T he expressions and figures shown in this paper are valuable to the preliminar y feasible analysis for applying this type combined cycle.KEY WORD S:feedwater heating combined cycle;concise perfor mance ex pression;repowering摘要:在分析了给水加热型联合循环后,在我国具体情况下的应用前景的基础上,给出此种联合循环及其在用以增容改造已有的蒸汽轮机电厂时的性能简明示式和典型数据。
文中的公式与图表对应用给水加热型联合循环的预可行性研究有实用价值。
关键词:给水加热型联合循环;简明性能;电厂改造中图分类号:T K472+.5 文献标识码:A1 引言我国是个燃煤大国,绝大多数火电都是燃煤蒸汽动力电厂。
如何改造已有旧火电,在花费较少资金与优质油、气燃料条件下,使之扩容、降耗而且尽可能降低污染,并有调峰能力,是当前的一个重要课题。
联合循环是目前世界动力发展的主流之一,以基金项目:国家自然科学基金资助项目(59925615);国家重点基础研究发展规划资助项目(G1999022302)。
Project Supported by Nati onal Natural Science Foun dation of China (59925615);Project Supported by Foundation of the National Program for Priority Basic Research s Development(G1999022302).之改造已有蒸汽电厂是国际上比较通用的办法。
从提高效率、增大功率、降低污染、提高调峰能力等角度看,余热锅炉型联合循环是最合适的。
但是该方案要耗用较多的优质油、气燃料,且原来锅炉全部作废,除个别地区外,不太适合以煤为主的中国国情;总设备投资与运营费用也很大,筹措较难。
另一种比较常用的办法是采用排气全燃型,多见于西欧,例如荷兰与德国。
这种办法一般只扩容1/4左右,效率约能提高4%(绝对值),增加油、气燃料不多,投资较少,环保与调峰能力因有燃气轮机而有所改善,比起余热锅炉型联合循环对燃气轮机的要求可低一些。
但是由于要将约500 的燃气轮机排气送入原来的锅炉,锅炉的送风系统要有较大的改动,换用耐高温材料,空气预热器也要拆掉而代以扩展的省煤器,炉内燃烧系统与燃烧情况、换热面积等也有所变化,所以对我国还是有一些技术难度,改造内容也不算太少。
历史上还有一种改造办法,那就是给水加热型。
它仅用燃气轮机的排气加热给水,将原来汽轮机的抽汽回热系统全部或部分取代。
这样对锅炉可以完全不用改动;对原有回热系统,仅用一个以燃气轮机排气加热给水的常规换热器旁通掉即可,并可保留下来供万一燃气轮机停机时再投入运行;汽轮机、冷凝器与发电机或者可以基本不做改动(降低锅炉产汽量使汽轮机出功基本不变、没有抽汽下汽轮机在相当于变动不大的变工况下运行),或者相应不抽汽而加大汽轮机低压部分通流面积(最好与改造汽轮机通流部分同时进行),视情况扩大冷凝器换热面积与发电机容量。
即使对汽机、冷凝器等略有改动,也都是我国已掌握的技术,没有多大难度。
投资相对较少。
其它性能提高接近于上述的排气全燃型。
对燃气轮机性能的要求不高,目前我国也有些闲置的燃气轮机适用于给水加热型联合循环。
所以利用给水加热型联合循环来改造已有中型火电,比较符合目前我国国情。
但目前国内对给水加热型的研究还不多;国外在联合循环发展早期曾有过这种型式(实际上美国GE 公司第1台联合循环就是40年代建成的给水加热型,因为那时还没有足够好的燃气轮机来建造余热锅炉型),现在也不易找到相应的文献。
所以按照作者以前对其它几种型式联合循环热力性能的简明分析的经验[1,2],对给水加热型进行概括性的简明分析,以便于对这种联合循环有较深入的了解,及便于对之进行预可行性研究分析。
2 应用给水加热型联合循环改造现有汽轮机电厂在这一方案中用燃气轮机排气加热锅炉给水,需要加装相应的换热器,部分或全部替代汽轮机抽汽回热。
由于汽轮机抽汽量减小,增大了汽轮机通流部分后面的蒸汽流量,功率随之增加。
对于原有的抽汽加热系统可以保留,必要时可切换。
原锅炉可基本不改,只需对汽轮机的通流面积和冷凝器的换热面积做适当调整,投资较少,与其它方案(如排气全燃型)相比,更为简易可行。
其方案示意图见图1。
图1 给水加热型联合循环方案示意(图中略去除氧器)Fig.1 Scheme of feed water heating combinedcycle (deaerator is omitted)在下面的分析中,先考虑燃气轮机排气全部取代原有汽轮机抽汽(用于除氧器的除外)的情况。
当改造已确定的电厂,所有有关汽轮机的参数均为已知,与之相匹配的燃气轮机必须满足下述能量平衡条件G g /G s =C p w (T f -T c )/[C p g (T 4-T e )](1)式中 G g 、C p g 分别为燃气轮机的燃气流量和定压比热;G s 、C gw 分别为蒸汽轮机的蒸汽流量和热水的定压比热;T f 、T c 分别为给水温度和冷凝器出口温度;(T f -T c )为加热给水的温升;T e 为燃气排出换热器的温度,一般为100~170 左右,当燃用含硫量较少的优质油、气燃料时,可适当降低以提高余热回收效率。
T c 与T f 可按原装置值或已有经验取定。
当其它参数给定后,式(1)即为燃气轮机流量G g 和排气温度T 4的关系式,见图2。
由G g 与T 4可以选定现成的相应的燃气轮机。
它的所有参数即为已知,可以进一步分析改造后的性能增益情况。
图2 燃气轮机流量和排温关系Fig.2 Relation between gas tubine flow rateand its exhaust temperature假设汽轮机效率基本不变,改造后的联合循环效率可表示为cc =N s +G si h i +N gF s +F g =(1+x )R +11/ g +R / s(2)式中 g 、N g 、F g 分别为燃气轮机效率、功率和燃料热值; s 、N s 、F s 分别为蒸汽轮机效率、功率和燃料热值;R =N s /N g ;x =( G si h i )/N s ,是因减少抽汽而使汽轮机功率增加的比率。
图3是根据上式所绘的改造后效率增益情况,可以看到当燃气轮机效率和蒸汽轮机已经确定后,随着R 值和x 值的增加,效率改善幅度越大。
但实际上对于1台具体机组,R 和x 的值是不能随便取的,它们之间有相互约束的关系(讨论见下文)。
为和有详细计算的文[3]做对比,选取了与其相同的燃气轮机和汽轮机效率值,文[3]中x 值约为17%~18%,R 约等于4,由此所得相应的效率增益约3.1%~3.4%,与文[3]中结论基本相当。
36 中 国 电 机 工 程 学 报 第21卷图3 效率增益Fig.3 Efficiency gain3 灵敏度分析燃气轮机和蒸汽轮机各种参数的不同匹配显然会对改造后的联合循环效率有不同影响,可通过式(2)进行简单的求导分析比较cc R =(1+x )/ g -1/ s(1/ g +R / s )2(3)lim R 0 cc = g , lim Rcc =(1+x )/ s(4)由式(3)可见,当(1+x )> g / s 时(这是较普遍的情况),ccR>0, cc 在 g ~(1+x ) s 间变化。
在文[3]的例子中, g =27.45%, s =32.45%,满足上述条件,因此随着R 增加(汽轮机出功占的比例增大), cc 增大(见图3),与对一般联合循环的习惯认识有所不同。
若单纯从数学上看,R 时, max =x s 。
但工程上是不能实现的,因为首先必需满足式(1)所限定的热平衡条件。
在汽轮机已定时,式(1)中的可变参数只有燃气轮机流量G g 、排气温度T 4和T e 。
T e 的变化范围不大;由式(1)看,T 4较低时,G g 则须大一些,三者的不同匹配所决定的燃气轮机的功率只能在一个不大的范围内变化,这样就决定了R 值的变化也是有限的。
上述工程约束下的R 最大值对应所必需的功率最小的燃气轮机,而此时改造后燃气轮机排气余热得到充分利用,联合循环效率增益最大。