燃气轮机与联合循环

燃气轮机与联合循环
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主要内容
一、燃气轮机与联合循环的概论
二、燃气轮机的主要部件结构、原理
三、联合循环的余热锅炉
四、PG6111FA型燃气轮发电机组特 点
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电厂汽水系统
汽水电厂基本流程系统：给水→锅炉→过热蒸汽→汽轮机→ 凝汽器→给水泵→给水送入锅炉。
锅炉
汽轮机
发电机
给水泵
凝汽器
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的做功能力小 ❖ 4.与汽轮机不同点 ❖ 气缸壁薄 ❖ 级数少 ❖ 转子和叶片均需用压缩空气或者用水、水蒸气冷却 ❖ 没有调节级
❖ 其效率变化对燃气轮机装置效率变化的影响更加显 著
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三、联合循环的余热锅炉
❖ 1.作用：接收燃气轮机的排气余热，产生汽轮机 所需要的蒸汽。
❖ 2.类型 ❖ （1）按照汽水系统的特点，可分为单压式、多压
式。 ❖ （2）按照锅内汽水流程的特点，可分为汽包式和
直流式。
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❖ (3)按照汽水循环方式的不同，可分为自然循环式 和强制循环式。
❖ (4)按照炉内烟气的流动方向，可分为卧式和立式 。
❖ 3.余热锅炉的特点 ❖ (1)热力特性变化大 ❖ (2)燃气温度低、流量大，传热方式以对流为主。 ❖ (3)炉内烟气的速度和温度分布很不均匀。 ❖ (4)汽水系统形式多样。 ❖ (5)变工况时烟气侧和蒸汽侧热力 变化不协调。 ❖ (6)需要适应燃气轮机快速启动的要求。
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3.压气机的增压原理。
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4. 轴流式压气机的特性线
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❖ 5.轴流式压气机的不稳定工况
❖ (1).压气机的失速（不稳定气动现象）
❖ 在一定的转速下，当压气机的流量减小到一定程度 时，其中某一级叶珊中叶背上的边界层就会急剧增 厚，导致气流在此处分离，当分离区占据大部分流 道时，就会引起流动损失急剧增大，这种现象成为 失速。
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❖ 3.启示
❖ （1）提高工质平均吸热温度仍然是常规汽 轮机发电技术的主要发展方向。
❖ （2）提高汽轮机循环的平均吸热温度很困 难。
❖ （3）汽轮发电机组供电效率进一步提高的 余地已经不大
❖ 4.联合循环
❖ 联合循环发电机组的供电效率一般比单独的
汽轮机或燃气轮机发电机组高出10%~20%
❖ 国产汽轮发电机组的排气温度一般在32℃左右，主 蒸汽温度则一般不超过600℃。
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❖ 2.燃气轮机循环的局限性
❖ 可以实现较高的工质平均吸热温度，却不能 实现较低的工质平均放热温度。
❖ 燃气轮机循环的工质平均吸热温度达到了 1300~1500℃，排气温度往往在500℃以上， 大功率的排气温度更是高达550~640℃。
压气机防喘
1.中间放气soΒιβλιοθήκη g212.旋转导叶
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3.压气机分轴
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❖ 燃烧室
❖ 1.作用
❖ 利用压气机送来的一部分高压空气使燃料 燃烧，并将燃烧产物与其余的高压空气混 合，形成均匀一致的高温高压燃气后送往 透平。
❖ 2.组成
❖ 外壳、火焰筒、燃烧器、点火器、燃气收 集器
❖ 失速会引起更加危险的不稳定的工况——喘振。
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❖ （2）喘振（周期性的气流振荡现象）
❖ 压气机的喘振是内外因共同作用的结果。内因 是压气机本身失速；外因是压气机下游一般有 容积较大的管网部件（如在燃气轮机中，压气 机的下游有燃烧室和透平等）。
❖ 在高转速和高压比的压气机中，失速引起喘振 是很普遍的。
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一、 燃气轮机概论
❖ ·汽轮机循环与燃气轮机循环的局限性
由热力学原理可知，任何一种热机循环所能 达到的最高热效率均可表示为：
要使热机循环达到较高的热效率必须使工质
的平均吸热温度尽可能的高，同时使工质的 平均放热温度尽可能的低。
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❖ 1.汽轮机循环的局限性
❖ 可以实现较低的工质平均放热温度，却不能实现较 高的工质平均吸热温度。
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❖ （3）压气机的阻塞（压气机流量增大时）
❖ 单级压气机在高转速下发生阻塞的原因是声 速阻塞，低转速下发生阻塞的原因是进入了 “涡轮工况”；而多级压气机在各种转速下 发生的阻塞都可能是声速阻塞。
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❖ （4）压气机的防喘 ❖ 中间放气 ❖ 旋转导叶 ❖ 压气机分轴
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❖ 3.燃烧室类型
❖ 分管DLN型燃烧室特点：尺寸小，便于解体 检修，燃烧过程易组织，燃烧效率高且稳定 ；但空间利用差，流动损失大，压损率高。
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❖ 透平 ❖ 1.作用：将来自燃烧室的燃气中的热能转化为机械
功，带动压气机并向外界输出净功。 ❖ 2.类型：轴流式 向心式 ❖ 3.轴流式特点：流量大，效率高（91%左右），级
，最高效率已突破60s%ong。
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二、燃气轮机各部件结构、工作 原理
❖ 压气机
❖ 1.作用：连续不断的从周围环境吸取空气并将其压 缩后供给燃气轮机的燃烧室。
❖ 2.轴流式压气机 ❖ （1）.特点：流量大，效率高（目前为80%~92%）
，级的增压能力低（级的压缩比一般为1.15~1.35） ❖ （2）.结构：转子、静子
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❖ 4.联合循环中常用的除氧方式 ❖ (1)在余热锅炉中进行除氧 ❖ (2)在凝汽器中进行真空除氧 ❖ (3)设立独立除氧器除氧 ❖ 5.汽水系统的压力分级
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❖ 6.余热锅炉的结构 ❖ 卧式：烟气流动损失小、管束容易布置、易于脱
硝装置和补燃系统、钢结构少、易于满足高地震 区要求。但占地面积大，且因部件尺寸大而对制 造、运输和安装有较高要求 ❖ 立式:占地面积小，部件尺寸小。但钢结构件多、 配置脱硝装置和补燃系统困难
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四、联合循环机组的布置方案
❖ 1.按照热力设备组成方案的不同，可将联合循环 机组划分为“一拖一”方案和“多拖一”方案两 种类型。
❖ 2.按照机组中燃气轮机、汽轮机是否同轴布置， 可将联合循环机组划分为单轴方案和多轴方案两 种类型。
❖ 3.单轴方案的机组按照燃气轮机、汽轮机、发电 机三者之间位置关系的不同又可以划分为汽轮机 布置在燃气轮机和发电机之间（简称CSG方案） 、发电机布置在燃气轮机和汽轮机之间（简称 CGS方案)两种类型。