第九章燃气蒸汽联合循环动力装置优秀课件

主要特点
• 1、全变压特点 • 2、无抽汽和增设补汽的特点 • 末级叶片长度加长，对汽轮机的制造水
转数 Rpm 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000
燃气初温 ℃ 1260 1327 1427 1427 1288 1343 1343 1427 1349
排气温度 ℃ 654 606 566 621 550 577 586 587 567
功率 MW 277 260 282 331 222 264 270 334 252
旁路烟囱
烟囱档板
消声器
至主烟囱
消声器
余热锅炉
燃机排气
燃气切换档板 图7—13立式余热锅炉烟气流程图
消声器 燃机排气
旁路烟囱
至主烟囱
高压锅筒
中压锅筒
除氧器
烟气出口 烟囱档板
燃气切换档板
图7—14立式余热锅炉烟气流程图
余热锅炉的设计特点
• 余热锅炉汽水侧的多压特征 • 余热锅炉烟温和工质温度变化特点
单循环效率 % 39.3 37.6 39.5 39.5 36.7 39.3 38.2 39.5 37.5
余热锅炉
• 燃气轮机和蒸汽轮机之间，将燃气轮机 排气热能转化为蒸汽热能。
• 蒸汽发生器，无空气预热器，锅炉给水 利用锅炉尾部的热量加热。
• 锅炉的工质侧为多压形式，即设置2~3个 压力等级的蒸汽发生系统，
第九章燃气蒸汽联合循环动力 装置
基本特点
• 主要设备：燃气轮机、余热锅炉和蒸汽 轮机
• 气、油为燃料，已扩展到燃煤 • 电网中配置一定比例的燃气—蒸汽联合
循环机组 • 技术含量高，价格昂贵 • 循环效率高、环境污染极小、耗水量少、
调峰性能好(见后)
第一节 燃气—蒸汽联合循环的基本原理
燃料
余热锅炉
压气机 空气
燃气透平
～ 发电机
给水加热器 （a）
汽轮机
发电机 ～
给水泵
凝汽器
T
T
3
2
4
9
1
6
7
8
5 0
(b)
10
s
燃气—蒸汽联合循环基本原理图
一、燃气-蒸汽联合循环发电装置主要优点
• 电厂整体循环效率提高 • 环境污染极小 • 调峰性能优良 • 耗水量少 • 占地少 • 厂用电率低(燃气轮机启动时可不用外界电源) • 自动化水平高 • 可用于中小老电站的改造增容 • 模块化结构
余 热 锅 炉
烟气
余 热 锅 炉
空气
燃气轮机
发电机
∽
汽轮机 发电机 ∽
燃料
凝汽器
空气
燃气轮机
发电机
∽
燃料
水泵
图7—10“二拖一”多轴配置的联合循环机组示意图
第二节 燃气轮机
• 以连续流动的气体为载能的内燃（或外 燃）、叶片式旋转热力原动机组，
• 基于布赖顿循环， • 进口燃气平均温度和排气温度均较高。 • 部件：压气机、燃烧室、燃气透平
第二节 燃气—蒸汽联合循环电站类型及其特点
压气机
增压锅炉 燃料
～
空气
燃气轮机 发电机
汽轮机
发电机 ～
给水加热器
凝汽器
图7—2 增压锅炉型联合循环
燃料 压气机 空气
余热锅炉 燃气轮机
～ 发电机
图7—3 余热锅炉型联合循环
汽轮机
发电机 ～
凝汽器
燃料 压气机 空气
燃气轮机
～ 发电机
余热锅炉 燃料
补燃燃烧器 图7—4 排气补燃余热锅炉型联合循环
燃气轮机的工作原理
• 压气机从大气吸入空气，经过绝热压缩， 压力和温度升高；
• 压缩空气进入燃烧室，与燃料进行混合 和燃烧，产生高温燃气；
• 高温燃气进入燃气透平，经过绝热膨胀 作功，推动透平转子转动；
• 膨胀作功后燃气温度和压力均下降，引 入余热锅炉
压气机
燃烧室
t2, p2
t3, p3
燃气透平
低压蒸发器 高压省煤器
去主烟囱 低压循环泵
凝结水 除氧器/给水箱
给水泵
高压蒸发器
高压蒸发器
高压过热器 旁路烟囱
喷水减温器
燃机排气
高压过热器
高压锅筒
高压循环泵
主蒸汽
图7—15 双压余热锅炉汽水流程图
t,℃
烟气温度
工质温度
过热器
蒸发段
省煤器 Q
图7—17余热锅炉烟气温度和工质温度的变化曲线
烟气入口
汽轮机
发电机 ～
凝汽器
燃料 压气机 空气
燃料 燃气轮机
～ 发电机
余热锅炉
汽轮机
图7—5 排气再燃余热锅炉型联合循环
发电机 ～
凝汽器
低压蒸汽去低压缸
余 热
中压蒸汽
锅 炉
再热蒸汽去中压缸
去再热器
高压蒸汽去高压缸
空 气 燃气轮机
去除氧器
去去
高中
压压 省省 煤煤 器器
来 自 除 氧
器
燃料
去低压省煤器 和除氧器
蒸汽轮机
给水泵
凝结水泵 图7—6 三压再热循环的系统示意图
发电机
烟气
余 热 锅 炉
空气 燃气轮机
汽轮机
发电机 ∽
燃料
水泵
凝汽器
图7—7单轴（无离合器）配置的联合循环机组示意图
烟气
余 热 锅 炉
空气
燃气轮机
发电机
∽
汽轮机 发电机 ∽
燃料
水泵
凝汽器
图7—9“一拖一”多轴配置的联合循环机组示意图
烟气
高压锅筒
中压锅筒
除氧器
烟气出口
11 10
8
7
43
5
1
9
6
32
12
高再
压热
蒸蒸
汽
汽
高压缸排汽
低压蒸汽
给水泵
图7—18三压再热带整体除氧器的余热锅炉的汽水系统图
凝结水
第三节 汽轮机
• 汽轮机功率受限于燃气轮机排气和余热 锅炉参数，为其1/3~1/2，
• 与常规汽轮机基本原理和工作过程相同 • 在设计和运行方面存在有较大的不同
余热锅炉的结构和布置特点
• 没有燃烧设备 • 无辐射受热面，全部依靠对流受热面；
采用受热面烟气侧强化传热 • 余热锅炉烟气侧微正压，可取消送引风
机 • 没有空气预热器； • 通常需要设置旁路烟囱。
余热锅炉的分类
• 按锅炉炉水在受热面内的流动方式，分 为强制循环和自然循环
• 按排气流动的方向不同分为立式和卧式 锅炉。
发电机
t1, p1
p1 t1
绝热压缩
t4, p4 p2
p3
t3 t2
p4 t4
等压加热
绝热膨胀
发电用的燃气轮机的三大部件
• 燃气透平 • 压气机 • 燃烧室
空气进口
燃料喷嘴
燃
机
输出轴
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
排
气
压气机
燃烧室
燃气透平
图7—12燃气轮机剖面图
现状与发展
• 电站燃气轮机的单机功率达300MW • 进气温度超过1350℃，排气温度超过600℃，
热效率约为33%～40%。 • 联合循环电站参数提高受限于燃气轮机技术 • 新一代的高效燃气轮机的初温已经接近1500℃，
燃气轮机单循环的效率接近40%， • 联合循环效率趋近60%
表7—2主要燃气轮机制造商提供的大型燃气轮机基本参数
型号
ABB GT26 GE9351FA GE9391G GE9001H KWU V94.3 KWU V94.3A Mtsb 701F Mtsb 701G W701F