天然气联合循环发电技术 ppt课件

1、热电联产和联合循环发电系统原理和意义
1.1、 原理
传统的发电和供热方式是分别实施，电、热分开生产。
发电：天然气燃烧产生的高温烟气的热能(高品位的能量)用传统的蒸 汽轮机无法直接利用，只能通过发生温度在500℃左右的高压蒸汽来 推动蒸汽轮机做功，产生电力。
供热：工厂中需要的中、低温热能由另外设置的锅炉发生的蒸汽取得
了工质对外做功能力的大小。(忽略燃气与空气在流量上
的差异)
wn wTwC
WT –透平的比功，J/kg , Wc—压气机的比功，J/kg
2.3.1、燃气轮机理想简单循环
燃气轮机的循环比功大，说明在做功量相同时，工质 的流量小，机组的尺寸就可能较小；或者在同样的工质流 量和装置尺寸下，燃气轮机的功率大。
2.3.1、燃气轮机理想简单循环
2.3.1.1、燃气轮机循环的性能 燃气轮机循环的性能主要取决于压缩比和温度比两
个热力参数。
2.3.1、燃气轮机理想简单循环
2.3.1.1、燃气轮机循环的性能
压缩比：
P
* 2
P1*
温比：
T
* 3
T 1*
压气机出口与进口压力之比
ຫໍສະໝຸດ Baidu
P
* 3
P
* 4
膨胀机入口与出口压力比
透平进口处与 压气机进口处的 温度之比
2.3.1、燃气轮机理想简单循环
2.3.1.2、燃气轮机循环性能指标 燃气轮机循环的性能的主要指标是比功、循环热效率
和有用功系数。
2.3.1、燃气轮机理想简单循环
2.3.1.2、燃气轮机循环性能指标
比功：工质经过工作循环，单位质量工质（空气）对外界
所做的工，燃气轮机向外界输出的净功。比功的大小反映
T 3
5 4
可用能
2
1
6
不可用能
a
bS
理想蒸汽轮机循环的温—熵图
1-2—水在给水泵中被压缩的过程；2-3-45—给水在锅炉中被等压加热并转化为过 热蒸汽的过程；5-6—蒸汽在汽轮机中膨 胀做功的过程；6-1—汽轮机排汽在凝汽 器中凝结放热的过程。
2、热电联产系统
2.2、燃料电池型：
由一种燃料经电化学反应产生电能和热能供实际利用。
2.3、燃气轮机型：
是燃料燃烧后的高温气体作工质，直接在燃机内膨胀做 功，输出动力发电。做功后甚高温度的烟气在排气锅炉中 回收热能或直接利用高温烟气热能。
2.3、燃气轮机型
燃气轮机循环
把燃料燃烧时释放出来的热量转变为有用功的动力机械 。由压气机、燃烧室、燃气透平等部件组成。
现在所用的 燃气轮机 都是等压 燃烧加热 的开式循 环燃气轮 机。
1.2、意义 “总能系统”：为了节约能源，提高天然气等能源的利
用率，依据工程热力学理论，借助系统工程的方法，综合 研究整个工厂中能量传递、转化；利用和回收的全过程， 按能量的品位高低，安排用于发电(或做动力)和供热，不同 温度的热能按应用要求进行合理分配，做到热电结合，实 现不同品位的能量梯级利用，达到最大限度地提高能源利 用率。
燃气／蒸汽联合循环发电：是指一个能源经燃气轮机输 出动力发电后，排出的较高温度烟气在排气余热锅炉中 发生蒸汽，再以此蒸汽送入蒸汽轮机发电。
2、热电联产系统
天然气在热电联产中的利用有三种型式：蒸汽 轮机型、燃料电池型和燃气轮机型。
2、热电联产系统
2.1、蒸汽轮机型
以锅炉产生的高温、高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功，输 出动力发电，做功后的背压蒸汽供热；或者由蒸汽轮机中 间抽出部分高压蒸汽供热。
天然气联合循环发电技术
第五章、天然气的能源利用
天然气产业链下游：分配应用
天然气的应用有两种方向：属于能源种类的气体燃料和 作为化工基本原料。 天然气的能源利用：
热电联产和联合循环发电 城市燃气 分布式能源－天然气最高效率的利用途径 天然气作为交通能源
第一节、热电联产和联合循环发电
前言：天然气在发电业中的利用
世界用天然气生产电力的概况 1、电力生产、消费和燃料构成
电力是人类社会消费能源的高级形式，全世界生产的 一次能源中约1/3用于电力生产。 2、天然气在电力生产中的消费量及比例
未来，天然气增长的消费量中，有50％以上将消费在 电力市场。
第一节、热电联产和联合循环发电
1、热电联产和联合循环发电系统原理和意义
*该形式未利用燃料燃烧高温烟气。
2.1、蒸汽轮机型
2.1.1 、几种汽轮机形式
2.1、蒸汽轮机型
2.1、蒸汽轮机型
2.1、蒸汽轮机型
2.1、蒸汽轮机型
2.1.2、理想蒸汽轮机循环
蒸汽轮机循环是以水和水蒸气为工质的热机，在理想状 况下，由给水泵、锅炉、汽轮机和凝汽器四个主要设备组成 的理想蒸汽循环（也称朗肯循环）的热力系统。 工质：实现热能和机械能相互转化的媒介物质，如空气
2.1、蒸汽轮机型
理想蒸汽轮机 循环热力系统
5
燃料
B4 3
2
G
T
~
6 C
1
P
理想蒸汽轮机循环的热力系统
P—给水泵；B—锅炉；T—汽轮机； C—凝汽器；G—发电机
1—给水泵进口；2—锅炉进口；3—锅炉蒸发 器进口；4—锅炉过热器进口；5—锅炉出口，
亦即汽轮机进口；6—凝汽器进口
2.1、蒸汽轮机型
理想蒸汽轮机 循环热力系统
缺点：天然气燃烧产生的高品位优质热能被降级使用，造成能量大材 小用。利用天然气热、电分开生产方式燃料利用率较低，浪费能源。 同时，这样安排使用燃料也加重了环境负荷，增加了C02等大气污染 物的排量。
1、热电联产和联合循环发电系统原理和意义
热电联产系统效率
热电联产系统CO2排放量
1、热电联产和联合循环发电系统原理和意义
工质来自大 气，又排 至大气
2.3、燃气轮机循环
2.3.1、理想简单循环
简单循环是指由压气机、燃烧室 、燃气透平三个基本部件组成的 按照图中的方式构成的燃气轮机 循环，这种热力循环也称布雷顿 循环。
2.3.1、燃气轮机理想简单循环
理想循环是指燃气轮机中的工质是 理想气体，气体的热力性质和流量 不变，以及循环过程无损耗。
1、热电联产和联合循环发电系统原理和意义
1、热电联产和联合循环发电系统原理和意义
“总能系统”具体应用有多种形式，如热电联产、燃气／ 蒸汽联合循环发电、先热利用、注蒸汽燃气轮机和湿空气 燃气轮机等，但基本形式仍是热电联产和联合循环发电。
1、热电联产和联合循环发电系统原理和意义
1.3、 概念
热电联产：是指从一个能源顺序取得电和热两种以上的 有效能量供实际利用的技术。