燃气-蒸汽联合循环原理简介
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。
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背压式蒸汽轮机
将汽轮机的排汽压力高于大气压力，用于驱 动其他设备或供给热用户。
抽汽式蒸汽轮机
在汽轮机中间级上抽出部分蒸汽，用于供热 或驱动其他设备。
饱和蒸汽轮机
利用饱和蒸汽来推动汽轮机叶片转动。
蒸汽轮机的工作原理
高压过热蒸汽进入汽轮机，通过一系列的喷嘴和叶片，将热 能转换为机械能，推动汽轮机转动。蒸汽在汽轮机内膨胀降 温，释放出热能并推动叶片转动，最终以冷凝水的形式排出 。
停车
停车操作则相对简单。首先，需要逐渐降低燃气轮机的负荷，然后逐步关闭燃气轮机的进气口和排气口。在燃气 轮机完全停止运行后，需要关闭相关的辅助系统，如润滑油系统和冷却水系统等。最后，需要对整个系统进行全 面的检查，确保所有设备都处于安全的状态。
正常运行与控制
正常运行
在正常运行状态下，燃气轮机和蒸汽轮机都处于稳定的工作状态。此时，需要密切关注各种参数的变 化，如燃气轮机的排气温度、蒸汽轮机的蒸汽压力等，以确保系统的正常运行。同时，还需要对各种 设备的状态进行定期检查，及时发现并处理可能出现的问题。
控制策略
为了确保联合循环系统的稳定性和经济性，需要采取一系列的控制策略。例如，可以根据实际情况调 整燃气轮机和蒸汽轮机的负荷分配，以达到最优的运行效果。同时，还可以通过调节燃气轮机的进气 温度和压力等参数，实现对整个系统的优化控制。
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。
燃气—蒸汽联合循环发电机组电气系统的探讨
燃气—蒸汽联合循环发电机组电气系统的探讨【摘要】：通过对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统的介绍，结合燃气-蒸汽联合循环电厂设计实例，从工程实际应用角度对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统设计提出优化建议。
关键词：燃气-蒸汽联合循环；发电机组；电气系统0引言近年来，随着国家能源政策的调整和环境保护意识的增强，国家于2000年开始大幅度开发和利用天然气资源并用于电力领域。
由于燃机-蒸汽联合循环机组相对于传统的火电机组，从布置形式到机组参数、配套设备选型等均有较大的差异，电气系统的设计也有很多值得研究和注意的问题。
1燃气-蒸汽联合循环机组简介1.1燃气-蒸汽联合循环机组的原理燃气-蒸汽联合循环机组的工作原理为：天然气从燃料喷嘴喷入燃烧室，与燃烧室中的压缩空气混合燃烧，产生高温高压燃气，再进入透平膨胀做功，利用燃气轮机排气余热在余热锅炉中将水加热成高温高压的过热蒸汽，利用蒸汽在汽轮机中做功。
1.2燃气-蒸汽联合循环机组的分类燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设备组成了燃气—蒸汽联合循环发电系统，实际上这四种设备的组合布置有多种方式，但主要的分类方式是按轴系布置来分，一种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。
所谓多轴即燃气轮机带动一台发电机，蒸汽轮机带动一台发电机，各自一个轴系，在电厂建设时，只要燃气轮机机组安装完毕即可发电（不必等到锅炉与蒸汽轮机安装完毕），蒸汽轮机检修时燃气轮机仍可发电，系统启动快，燃气轮机可先启动发电（不必等到锅炉里的水加热成蒸汽），在我国20万千瓦以下的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用多轴布置。
单轴布置系统为燃气轮机、蒸汽轮机、发电机串联在一根轴上，共用一台发电机发电。
由于一套单轴系统只有一台发电机与相关电气设备，可节省设备费用，减少厂房面积，系统调控相对简单，目前30万千瓦以上的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用单轴布置。
2.燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统2.1燃气轮机组启动方式燃气轮机组启动是指燃气轮机组从静止（盘车）状态至机组到达一定转速的过程，即将燃气轮机和发电机的转子加速到自持的速度，自持的速度也就是燃气轮机能够产生足够的动能带动它继续加速运行，到达机组要求的额定转速。
燃气-蒸汽联合循环动力装置
燃气-蒸汽联合循环动力装置运行过 程中会产生一定的噪声，可能对周 围居民产生一定影响。
能效分析
能源利用效率
燃气-蒸汽联合循环动力装置的能源利用效率较高，能够将燃料中 的化学能转化为机械能或电能，提高能源利用效率。
余热利用
联合循环动力装置能够充分利用余热，减少能源浪费，进一步提高 能源利用效率。
燃气-蒸汽联合循环动力装置采用天然气等 清洁燃料，燃烧后产生的污染物较少，相 比燃煤发电具有更好的环保性能。
灵活性
可靠性
燃气-蒸汽联合循环动力装置启停速度快， 能够快速响应电网负荷的变化，提高电力 系统的稳定性。
燃气-蒸汽联合循环动力装置结构紧凑，维 护方便，可靠性较高。
联合循环动力装置的应用领域
耗油量是衡量燃气轮机燃料消耗量的重 要参数，数值越小表示燃料消耗越少。
启动时间是衡量燃气轮机从静止状态到 正常工作所需时间的重要参数，数值越 小表示启动越快。
热效率是衡量燃气轮机能量转换效率的 重要参数，数值越高表示能量转换效率 越高。
功率密度是衡量燃气轮机功率与体积关 系的重要参数，数值越高表示单位体积 内输出的功率越大。
稳定性。
06
未来发展趋势与展望
技术进步与创新
高效能技术
随着科技的不断进步，燃气-蒸汽联合循环动力装置将进一步提高 能效，降低能耗，提升运行稳定性。
智能化控制
通过引入先进的智能化控制技术，实现对燃气-蒸汽联合循环动力 装置的远程监控和自动控制，提高设备的自动化水平。
环保技术
随着环保意识的增强，燃气-蒸汽联合循环动力装置将采用更环保的 技术和材料，降低排放，减少对环境的影响。
应用领域的拓展
新能源领域
随着新能源的快速发展，燃气-蒸汽联合循环动力装置将应用于 更多新能源领域，如风能、太阳能等。
CCPP(燃气-蒸汽联合循环发电)工程培训资料
安全与环保培训
安全操作规程
01
介绍CCPP系统的安全操作规程，包括安全防护措施、应急处理
措施等，确保学员在操作过程中的人身安全。
环保要求与排放控制
02
讲解CCPP系统的环保要求和排放控制措施，使学员了解如何降
低污染物排放，保护环境。
事故案例分析
03
通过分析实际事故案例，提高学员的安全意识和应对突发事件
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。
的能力。
05 CCPP工程案例分析
案例一：某电厂CCPP项目介绍
总结词
大型化、高效、环保
详细描述
该项目是国内首台百万级CCPP工程，采用先进的燃气-蒸汽联合循环发电技术，具有大型化、高效、 环保等优势，为国内燃煤电厂的升级改造提供了成功案例。
案例二
总结词
严谨、细致、全面
VS
详细描述
该项目在调试和试运行阶段，严格按照相 关标准和规范进行，注重细节和全面性， 确保了工程的稳定性和可靠性，为后续 CCPP工程建设提供了宝贵的经验。
案例三：某CCPP项目安全与环保实践
总结词
以人为本、绿色发展
详细描述
该项目在建设和运行过程中，始终坚持以人 为本、绿色发展的理念，采取了一系列安全 和环保措施，有效保障了工程的安全生产和 环保达标，为燃煤电厂的可持续发展做出了 积极贡献。
燃气蒸汽联合循环
探索燃气蒸汽联合循环与核能、太阳能、风能等可再生能源的集成 应用，实现多能源互补和优化利用。
政策支持
制定鼓励技术创新和应用的政策
政府可以通过提供税收优惠、资金支持等方式，鼓励企业加大在燃气蒸汽联合循环技术研 发和应用方面的投入。
建立标准化和认证体系
制定相关标准和认证体系，规范燃气蒸汽联合循环的设计、制造和运行，确保技术的安全 性和可靠性。
以便再次利用。
凝汽器的性能和效率直接影响到 整个联合循环系统的效率和经济
性。
凝汽器的设计和制造需要充分考 虑换热效率和可靠性，同时还要
考虑对环境的影响。
除氧器
除氧器是燃气蒸汽联合循环中的重要设备之一，其主要功能是除去凝结 水中溶解的氧气等气体，以防止对系统产生腐蚀和结垢等问题。
除氧器的性能和效率直接影响到整个联合循环系统的稳定性和可靠性。
技术复杂
总结词
燃气蒸汽联合循环的技术较为复杂，需要专 业人员来进行操作和维护。
详细描述
燃气蒸汽联合循环结合了燃气轮机和蒸汽轮 机的技术特点，因此其操作和维护过程相对 较为复杂。为了确保联合循环电厂的稳定运 行，需要专业的技术人员来进行操作和维护 。此外，由于这种循环方式涉及到高温、高 压和高转速等极端条件，因此其技术和设备
污染小
总结词
燃气蒸汽联合循环的排放较低，对环境的影响较小。
详细描述
由于燃气蒸汽联合循环使用的是清洁的天然气作为燃料，因此其排放的污染物较 少，如硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等。此外，这种循环方式还采用了先进的排 放控制技术，进一步降低了对环境的影响。
启动快
总结词
燃气蒸汽联合循环的启动速度较快，能够快速达到满负荷运 行状态。
燃气-蒸汽联合循环机组详介
混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃 气透平中膨胀作功，推动透平叶轮带着压 气机叶轮一起旋转 加热后的高温燃气的作功能力显著提高， 因而燃气透平在带动压气机的同时，尚有 余功作为燃气轮机的输出机械功。 燃气轮机由静止起动时，需用启动设备， 待加速到能独立运行后，起动机才脱开。
单轴布置系统流程示意图 二
多台机组可并排布置，安装在同一个厂房内，下 图是三个机组的电厂布置图
下图是一副详细的单轴系统设备结构图 。
单轴联合循环机组的轴承和离合器布置
燃气轮机
发电机
励磁
离合器 汽轮机
轴颈轴承 轴颈推力联合轴承
轴颈轴承
优化后的热膨胀（大约值）
20 mm
0
(0.8 in)
单轴联合循环电厂
汽水流程
• 低压部分由凝结水加热器、低压汽包、低压蒸 发器、低压过热器组成。通过凝结水加热器出 来的水进入低压汽包，在低压蒸发器内加热成 饱和蒸汽上升到低压汽包。从低压汽包输出的 饱和蒸汽通过低压过热器加热，进入低压缸， 用来驱动低压蒸汽轮机旋转做功。
中压部分由中压省煤器、中压汽包、中压 蒸发器、中压过热器、再热器组成。通过 凝结水加热器出来的水由中压给水泵注入 中压省煤器继续加热，然后进入中压汽包 ，在中压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到 中压汽包。从中压汽包输出的饱和蒸汽通 过中压过热器加热，然后再与高压汽轮机 排出来的蒸汽混合，一同经过再热器加热 ，产生中压再热蒸汽，用来驱动中压蒸汽 轮机旋转做功。
4、设备配置和布局简单。
燃气-蒸汽联合循环特点
5、占地少 6、耗水量少 7、建设周期短 8、负荷受环境温度的影响
燃气-蒸汽联合循环机组 详介
燃气—蒸汽联合循环发电系统的流程
02燃气-蒸汽联合循环原理课件
蒸空比：联合循环中新蒸汽质量流量 同压气机进口空气质量流量之比
11:35:23
联合循环的基本方案
三、联合循环装置的性能分析
(一）燃气轮机的能量平衡关系
Q1：相当于1kg/h燃料，吸入燃气轮机的空气
QHRSG
所携带的热能；
Hu：燃料低位发热量； LGT：燃机轴端功率的热当量； QA1：燃机对外泄漏的空气所携带的热能； QHRSG：燃机排入余热锅炉燃气携带的热量。
注蒸汽循环机组的排气流量中增加了蒸汽流量， 余热锅炉中可回收的热量增加，能产生更多的蒸汽， 同时在燃烧室中注入蒸汽后，保持T3＊不变时燃料 量要增加，故机组的功率可增加得更多。计算表明， 对图⒉26所示机组，功率比原燃气轮机可增加75 ％左右，高于余热锅炉型联合循环的增加量。至于 效率的提高，则与余热锅炉型联合循环的相近，可 能达到相对提高40％～50％。
11:35:24
注蒸汽的燃气轮机，余热锅炉中产 生的蒸汽在作功后成为排气的一部 分排入大气，难以回收，因而余热 锅炉的给水耗量大，使运行费用增 加。
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2、注蒸汽循环的热力过程
11:35:24
二、注蒸汽循环的热力性能
d
注蒸汽流量GS 燃气轮机进口空气流量G
1. 压比和温比的影响
, w ,
3、增压燃烧锅炉型联合循环
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联合循环的基本方案
3、增压燃烧锅炉型联合循环
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联合循环的基本方案
3、增压燃烧锅炉型联合循环
优点： 传热面积减少，质量、尺寸 减少；材料厂房投资低；启动快； 过量空气系数减少，压缩机负功少。
缺点：有炉膛密封问题，难以燃用 煤粉。 所用金属比一般贵重，功率 大小受一定限制。
燃气蒸汽联合循环
单轴方案应用：单轴方案广泛应用于工业、商业、住宅 等领域，具有广泛的应用前景。
双轴方案
01
双轴方案简介：燃 气蒸汽联合循环的 双轴方案是一种常 见的燃气蒸汽联合 循环方案，由两个 轴组成，一个轴用 于驱动燃气轮机， 另一个轴用于驱动
04
优点：三轴方案具有较高的发电效率和灵活性，可以在不同负荷下实现高效发电，满足电力系 统的需求。
电力行业
燃气蒸汽联合循环 发电：利用天然气 和蒸汽进行发电， 提高发电效率
热电联产：将燃气 蒸汽联合循环发电 与供热相结合，提 高能源利用效率
调峰发电：燃气蒸 汽联合循环发电具 有快速启停和调峰 能力，可满足电网 负荷波动需求
蒸汽轮机。
02
双轴方案优点：双 轴方案具有较高的 效率和灵活性，可 以适应不同的负荷 需求，并且可以降 低投资成本和运行
成本。
03
双轴方案缺点： 双轴方案的缺点 是结构复杂，维 护成本较高，并 且需要较高的技
方案广泛应用于 电力、石油、化工、 冶金等行业，是一 种高效、节能、环 保的能源利用方案。
减少碳排放：燃 气蒸汽联合循环 发电技术可减少 碳排放，降低环 境污染
提高能源效率： 燃气蒸汽联合循 环发电技术可提 高能源利用效率， 降低能源消耗
减少废气排放： 燃气蒸汽联合循 环发电技术可减 少废气排放，降 低环境污染
降低噪音污染： 燃气蒸汽联合循 环发电技术可降 低噪音污染，提 高环境质量
技术进步
分布式能源：燃气 蒸汽联合循环发电 可作为分布式能源， 满足局部地区的电 力需求
工业领域
01
发电厂：燃气蒸汽联合循环发电，提高发电效率
燃气 蒸汽联合循环原理简介
添加 标题
其工作原理是：燃料在压气机中压缩后，在 燃烧室中燃烧，产生高温高压气体，推动涡 轮旋转，从而带动发电机或机械装置转动
添加 标题
燃气轮机具有效率高、功率密度大、启动快、 可靠性高等优点
添加 标题
在联合循环中，燃气轮机可以与蒸汽轮机、 余热回收等设备配合使用，进一步提高能源 利用效率
燃气轮机的工作流程
蒸汽流出汽轮机 后，通过冷凝器 冷凝成水
凝结水通过凝结 水泵送回锅炉重 新加热成蒸汽
蒸汽轮机的特点
高温高压：蒸汽轮机在高温高压 的环境下工作，能够有效地利用 热能转换为机械能。
维护简便：蒸汽轮机的结构相对 简单，维护起来比较方便，能够 降低运营成本。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
高效可靠：蒸汽轮机具有高效可 靠的工作特点，能够提供稳定的 动力输出，适用于各种工业应用 场景。
联合循环的应用范围很广，包括电力、化工、船舶、航天等领域，是现代能源工业的重要组成部 分。
联合循环的组成
燃气轮机：将燃气的热能 转化为机械能
余热锅炉：回收燃气轮机 的余热，产生蒸汽
蒸汽轮机：将蒸汽的热能 转化为机械能
凝汽器：将蒸汽冷凝成水， 回收利用
联合循环的工作流程
燃气轮机工作： 燃烧天然气产生 高温高压气体， 推动涡轮机旋转， 产生电力和热能
联合循环技术的发
06
展趋势与挑战
联合循环技术的发展趋势
技术进步：随着科技的不断进步，联合循环技术将不断优化，提高能源利用效率和减少环境污 染。
多元化能源利用：联合循环技术将不断发展，实现多种能源的联合利用，提高能源的多样性和 可靠性。
智能化控制：联合循环技术将与智能化技术相结合，实现智能化控制和优化管理，提高能源利 用效率和生产效率。
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b～d为给水在锅炉中蒸发、过热过程（工质吸热)；d～e为蒸汽在汽轮机中膨胀做功过程；e～a为蒸汽在凝气凝结放热过程。
2．CCPP主要工艺介绍2.1燃气轮发电机燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）其核心设备是燃气轮发电机，自从1939年瑞士BBC公司研制成功世界第一台4MW的工业性燃气轮机以来，世界各国都大力研究和发展燃气轮机发电技术。
燃气 蒸汽联合循环
AFBC研究
燃煤常压流化/燃气－蒸汽联合循环发电装置具有能源转换效率高，煤种适应性广，能燃用劣质煤且环境污染 小的优点，是一种可行的洁净煤发电方式。
常压流化床空气热交换技术是发展燃煤常压流化床联合循环所必须解决的关键技术。为此国家科委1981年组 织“常压流化床空气换热试验研究”单项关键技术研究。我所承担了建立单一学科研究的常压流化床空气传热试 验台和单管及管束常压沸腾炉传热试验台，进行试验台的调试工作并完成初步机理性试验，提出单管传热试验报 告，常压流化床联合循环热力系统分析报告和调节与控制系统分析报告。研究工作于1984年底完成并通过专家鉴 定。
结束语
国家科委自“六五”起连续部署燃煤燃气－蒸汽联合循环关键技术的课题攻关项目，使我国的科研机构和制 造厂较好地跟踪了国外“煤的洁净燃烧”这一高新技术的发展，取得了很有价值的研究成果，为我国发展IGCC和 PFBC联合循环做好了技术准备。
低热值煤气燃烧系统研究中采用的与国外合作，吸收国外先进技术，结合国内产品自行设计和调试的研究方 式十分有效。通过研究掌握了低热值煤气燃烧室的设计和调试方法。气体调节阀的试验研究为大流量煤气调节阀 的研制和调节系统的设计提供了依据。
关键技术研究
整体煤气化燃气－蒸汽联合循环（IGCC）是“煤的洁净燃烧”发电技术的一个重要方式。在IGCC中的燃气轮 机必须可靠地燃烧气化炉产生的中、低热值煤气，标准的燃气轮机产品必须经过对燃烧系统改造方能满足IGCC的 要求。1981年国家科委布置了燃煤联合循环发电的关键技术科研攻关工作，上海发电设备成套设计研究所承担了 “燃用低热值煤气的燃气轮机技术研究”课题，研究内容包括“低热值煤气燃气轮机燃烧室试验研究”和“低热 值煤气燃气轮机燃料调节系统试验研究”两个方面。课题攻关于1990年10月完成，并通过了国家科委和机械工业 部组织的专家鉴定，主要研究成果有：
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。
02燃气-蒸汽联合循环原理解读
19:27:28
燃气一蒸汽联合循环原理
四、燃气轮机循环性能对联合循环的影响
19:27:28
燃气一蒸汽联合循环原理
四、燃气轮机循环性能对联合循环的影响
19:27:28
二 注蒸汽的燃气轮机循环
定义： 将余热锅炉产生的蒸汽回注至 燃气轮机中，与燃气混合后进入透 平膨胀作功，增大了透平中的工质 流量而提高了出力，形成注蒸汽循 环，或称双工质循环、程氏（大猷） 循环。
第二章 燃气－蒸汽联合循环原理
19:27:28
一、联合循环的基本方案
1. 2. 3. 4. 余热锅炉型； 排气补燃型； 增压燃烧锅炉型； 加热锅炉给水型
19:27:28
联合循环的基本方案
1、余热锅炉型联合循环(HRSG: Heat Recovery Steam Generator)
19:27:28
1、注蒸汽循环的特点
注蒸汽循环机组的排气流量中增加了蒸汽流量， 余热锅炉中可回收的热量增加，能产生更多的蒸汽， 同时在燃烧室中注入蒸汽后，保持T3＊不变时燃料 量要增加，故机组的功率可增加得更多。计算表明， 对图⒉26所示机组，功率比原燃气轮机可增加75 ％左右，高于余热锅炉型联合循环的增加量。至于 效率的提高，则与余热锅炉型联合循环的相近，可 能达到相对提高40％～50％。
, w ,
w max , max
转折点
19:27:28
2、注汽率的影响
19:27:28
3、燃气轮机本体
注蒸汽的燃气轮机目前都是用现有燃气轮 机改型而成的。 透平通流部分的面积 考虑因素 转子的强度
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改型的两种考虑原则
1. 第一种是尽可能地按dηmax来确定注汽量，以更 多地提高效率和增大功率，因而在调整通流部 分以增加面积的同时，一般要提高转子的强度， 改动的工作量较大。 2. 第二种是在原有机组的强度允许范围内注入适 量的蒸汽，这时只需适当增大透平通流部分的 面积。按这种原则改型时，转子部分的结构可 保持原状，改型方便，周期较短。当然，改型 后机组效率和功率的提高将低于上面一种。
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。
燃气蒸汽联合循环发电技术探讨
燃气蒸汽联合循环发电技术探讨首先，燃气蒸汽联合循环发电技术是通过将燃气轮机与蒸汽轮机相结合来实现发电的。
燃气轮机负责将燃气的热能转化为机械能，同时产生高温废气；而蒸汽轮机则利用废气中的热能产生蒸汽，进而驱动蒸汽轮机产生电力。
通过将两个热能转化过程相结合，提高了能源利用效率，降低了燃料的消耗量。
其次，燃气蒸汽联合循环发电技术具有高效能的特点。
与传统的燃煤发电技术相比，燃气蒸汽联合循环发电技术具有更高的一次能源利用率。
燃气轮机的热效率可以达到40%以上，而蒸汽轮机的热效率也可以达到40%左右。
相比之下，传统燃煤发电技术的一次能源利用率只有30%左右。
因此，燃气蒸汽联合循环发电技术可以更好地利用燃料的能源，提高电力的产出效率。
此外，燃气蒸汽联合循环发电技术还具有低污染排放的优势。
由于采用了燃气作为燃料，燃气蒸汽联合循环发电技术的排放物质含量更少，对环境的污染更小。
与传统燃煤发电技术相比，燃气蒸汽联合循环发电技术的二氧化碳排放量可以减少30%以上，氮氧化物排放量可以减少80%以上。
在当前提倡低碳经济的背景下，燃气蒸汽联合循环发电技术具有更大的市场潜力。
然而，燃气蒸汽联合循环发电技术也存在一些挑战和问题。
首先是燃料的供应问题。
燃气作为燃料需要进行特殊的供应管道建设，这对于一些地理条件较差的地区来说可能存在困难。
其次是技术成本的问题。
燃气蒸汽联合循环发电技术的设备和维护成本较高，这需要投入较大的资金。
因此，在投资决策时需要进行全面的经济效益评估。
综上所述，燃气蒸汽联合循环发电技术是一种高效能、低污染排放的发电技术。
尽管存在一些挑战和问题，但其优势明显，具有重要的应用价值。
在未来的发电领域，燃气蒸汽联合循环发电技术有望得到更广泛的推广和应用。
燃气-蒸汽联合循环原理简介
V94．3A燃气轮机概况
V94.3A燃气轮机的设计基于西门子可靠 的V94.2机型，V94．2坚固耐用的特性已 通过200多台机的7万次启动和400多万运 行小时得到验证。
V94．3A燃气轮机从1997年英格兰的首 台机组开始，已安装（72）200多台，总 运行小时数为1 546 000当量运行小时.
HRSG
GT
ST
G
GE,三菱
HRSG
GT G
ST
SIMENS ，ALSTOM
一拖一联合循环电厂示意图
造价及成本情况
机组越大，单位投资越小 对9E系列，3600元/千瓦左右 对9F系列，3400元/千瓦左右 对9E系列，每立方米天然气发4度 对9F系列，每立方米天然气发5度
西气东输天然气管线及电厂分布
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。
美国GE/哈尔滨电气 日本三菱/东方电气 德国SIEMENS/上海电气 法国ALSTOM（无转让）
通过以市场换技术，国外燃机厂家已经将制造 技术分别转让给国内三大动力集团
关键部件在国内的合资厂生产
燃机和联合循环机组型号
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联合循环机组的特点——排放少
最低的环境污染排放。天然气发电，二 氧化碳排放量约为燃煤电厂的42%，氮 氧化物排放量则不到燃煤电厂的20%， 二氧化硫排放几乎为零。可明显减轻日 益严重的环保压力。
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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
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燃机和联合循环机组型号
PG 9 35 1 FA 1 234 5
1=PG—箱装式发电设备(Package Generation)； 2=系列号，3、5、6、7、9 3=输出功率，以英制马力为单位的近似值 4=轴的数量，单轴或双轴 5=型号，B、E、F、G、H等
180MW左右。
2×S109FA
2套9FA组成的联合循环 ，每套1台燃机 一般1套9F组成的联合循环机组出力约
400MW左右。
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燃机和联合循环机组型号
德国SIEMENS/上海电气
燃机型号
SGT5-2000E、SGT5-4000F SGT表示Siemens Gas Turbine 2000E、4000F相当于GE的9E、9F系列
联合循环机组型号
SCC5-4000F CC表示联合循环 表示1套9F系列燃机组成的联合循环机组
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燃机和联合循环机组型号
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燃机和联合循环机组型号
日本三菱（MHI）/东方
燃机型号
D、F、G、H M501D、M701F、M701H
联合循环机组
2×M701F 2台燃机
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9F系列燃机及联合循环出力
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燃机和联合循环机组型号
常规燃机（第二代）
单循环出力为150MW等级、燃烧温度低于1205℃， 也即“E”级及以下燃机
先进的燃机（第二代）
单循环出力为250MW等级、燃烧温度约1315℃， 也即“F”级燃机
燃气-蒸汽联合循环介绍
V94.3A技术特点
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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
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燃气蒸汽联合循环生产流程
空 气
燃气轮机
燃机发电机
余热锅炉
蒸汽轮机 蒸
给
燃
汽
水
料
汽机发电机
凝汽器
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燃气轮机中压气机的耗功是随环境温度 的升高而增大的，而透平的膨胀功并不 随环境温度升高而增大，所以，环境温 度升高时，燃气轮机的效率必然下降。
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联合循环机组的特点——占地少
与同容量火电厂相比，联合循环电厂占 地面积只有火电厂的30-40%，建筑面积 也只有火电厂的20%。
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燃机和联合循环机组型号
联合循环机组型号（GE）
S109FA
S：STAG-STeam And Gas字首 1—燃气轮机的台数 0—没有意义 9—燃气轮机系列号 FA—燃气轮机型号
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燃机和联合循环机组型号
S209E
2台9E燃机组成的联合循环 一般1套9E组成的联合循环机组出力约
最新型燃机（第三代）
单循环出力为300MW等级、燃烧温度约1425℃， 也即“G”或“H”级燃机
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燃机和联合循环机组型号
最新型燃机
GE公司的9001H型（有定货） 西门子公司的SGT5-8000H 型（开发成功） 三菱公司的M701G型（10几台运行）
没有转让国内
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
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联合循环机组的特点——效率高
350MW级联合循环机组效率可达到58%， 比常规机组高出15-18%，折合标煤 212g/kwh，比常规1000MW发电煤耗 （290~300g/kwh左右）低很多。
燃机和联合循环机组型号
燃机种类
重型：工业用、大型，一般出力在4万kW 以上。
轻型：航空改型、小型，一般出力在4万 kW以下。
频率：50HZ、60HZ
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燃机和联合循环机组型号
美国GE
燃机型号：
LM6000（轻型）、PG9171FA（重型） PG6541B——6B PG6101FA——6FA PG7111EA——7E（60HZ） PG9171E——9E PG9351FA——9FA，9FB 9H
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燃机和联合循环机组型号
主要燃机厂家
美国GE/哈尔滨电气 日本三菱/东方电气 德国SIEMENS/上海电气 法国ALSTOM（无转让）
通过以市场换技术，国外燃机厂家已经将制造 技术分别转让给国内三大动力集团
关键部件在国内的合资厂生产
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最新型燃机介绍
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GE 公司MS9001H 燃气轮机
第1 台MS9001H 燃气轮机与1 台汽轮机 组成的S109H 联合循环电站额定功率为 480 MW,热效率60% ，NOx 排放浓度25 ppm ，于2003 年9月正式投入商业运行 。
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联合循环机组的特点——耗水量少
燃气轮机不需要大量冷却水，单循环机 组只需火电厂2%~10%，联合循环机组 只需同容量火电厂的1/3左右。
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联合循环机组的特点——自动程度 高，运行人员少
联合循环电厂采用先进的集散式控制系 统，控制人员可以大大减少，一般只有 同容量火电厂人员的20%~25%。
靠性高 可真正实现AGC控制
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联合循环机组的特点——出力 和环境温度关系
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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。