燃气轮机联合循环发电技术
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• 2.承受热应力和热冲击。 • 出于高温下工作的零件，当期内部温度不均匀或受热后不能自由地热
膨胀时，都将使零件内部产生热应力。在设计时应设法减少热应力。 首先是在可能的条件下，把零件设计得薄些、小些，其次冷却均匀， 再次是有自由热膨胀的余地。
• 燃气轮机启动、加载、减载和停机时，燃气的温度急剧变化，导致零 件温度的急剧变化，使零件产生较大的热冲击。由于启动和停机过程 引起的热应力的方向是相反的，一次启动和停机使零件受到一次交变 载荷循环。当启动和停机次数到达一定数值后，在某些部位表面产生 裂纹并不断扩大而导致破坏，此即热疲劳。因此要求所用材料有好的 抗热疲劳性能。其次要求把零件设计得薄而小，使其传热快而减轻热 冲击。
炉。这时压气机供给锅炉有压力燃烧用空气，锅炉内气体侧换热系数 大大提高，因而增压锅炉的体积比常压锅炉要小得多。为使最后排至 大气的烟气温度降至较低的数值，减少热损失，故用排气来加热锅炉 给水。这种联合循环输出的功率中汽轮机占大部分。与上面两种联合 循环相比较，由于增压燃烧，整个锅炉是一个尺寸很大的密闭压力容 器，为设计和安全运行等带来了困难。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 压气机 • 目前在燃气轮机中所用的压气机形式有轴流式和离心式两种。轴Biblioteka Baidu式
压气机由于流量大和效率高，使其在大中型燃气轮机中获得广泛的应 用。它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。 • 燃烧室 • 将来自压气机的高压空气与燃料喷嘴喷入的燃料混合并经过等压燃烧， 把储存在燃料中的化学能转化成热能，形成高温燃气进入透平作功。 由于目前还不能用数学分析方法准确的设计燃烧室，一般是根据经验 进行初步设计，然后经实验调整达到设计要求。 • 燃气透平 • 燃气透平的功能是把高温、高压燃气中的能量转变为机械功，约 3/5~2/3用以带动压气机压缩空气，其余则作为燃气轮机的输出功率以 带动负载。工业性燃气轮机的透平进口燃气温度约为1000~1400℃。 • 余热锅炉-汽轮机 • 回收燃气轮机排气余热，产生蒸汽推动汽轮机发电。
• 3.保持热对中 • 有些高温零件在受热后有自由膨胀的余地外，还需要在膨胀后保持其
中心不变，即仍能与其他部件相互队中，此称为热队中。例如，位于 静叶内部的气封等的固定，就要采用能保持热对中的结构，使其和转 子永远保持同心。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 余热锅炉-汽轮机
• 与常规电站锅炉相比较，余热锅炉没有燃料输送、煤粉制备和燃烧设 备，仅有汽水系统。
• 3.燃烧室变工况下工作
• 对于发电用燃气轮机，它的运行范围很宽，几乎要在全部负荷范围内 运行，且工况变化频繁。另外，电站燃气轮机在高工况下持续运行的 时间往往比较长，这些无疑都要求燃烧室具有很好的变工况适应性和 在高热容强度下持续工作的稳定性和可靠性。
• 4.燃烧室需要具备燃用多种燃料的能力
• 对于电站燃气轮机，希望其能够兼备燃烧轻油、原油或渣油以及气体 燃料的能力，这是目前燃气轮机燃烧室的发展方向之一。由于燃油中 含有盐分、硫以及钒等，会在燃烧室、透平等热端零部件工作表面上 发生严重的腐蚀，从而危及燃烧室的可靠工作。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 压气机 • 压气机是工作在300~550℃之间的高速转动部件，由于该工作温度不
太高，结构设计时主要考虑作用在压气机上的各种机械力。 • 1.足够的刚度 • 轴流式压气机由于级数多而细长，必须保证足够的刚度。对气缸来说，
要求有足够的抗变形能力和抗振能力。而转子的刚度，主要对转速有 较大影响，对于一般所用的转子，当临界转速符合要求时，转子的刚 度就能满足要求。 • 2.足够的强度 • 转子承受很大的离心力、气体作用力等。由于材料的强度限制了叶片 的圆周速度，目前压气机动叶顶最高的圆周速度为490m/s。
目前应用最多、发展最快的是余热锅炉型联合循环。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃气轮机理想简单循环 • 所谓理想简单热力循环是指循环中的工质假定为满足气体状态方程的
理想气体，并认为在理想热力循环中所进行的各热力过程，除了不可 避免的冷源的防热损失外，和外部介质既不发生热量的交换，也不存 在摩擦损失。 • 在压气机、燃烧室、透平组成的等压加热简单开始循环中，压气机内 为理想绝热过程，燃烧室内为定压加热过程、透平中为理想绝热过程、 排气系统中为定压放热过程。
燃气轮机联合循环发电技术
➢燃气轮机联合循环发电技术原理、工 艺和特点
➢燃气轮机联合循环主要设备和关键技 术分析
➢燃气轮机联合循环发电技术工业应用 及挑战
第一部分
燃气轮机联合循环发电技术 原理、工艺和特点
燃气-蒸汽联合循环发电技术的发展
• 现代燃气轮机技术从1939年德国Heinkel工厂研制成功第一台航空涡轮 喷气发动机和瑞士BBC公司研制成功第一台工业发电用燃气轮机开始。
• c.等平均直径。等平均直径的级数和效率介于两者之间。 • d.混合型。 • 工业燃气轮机中，压气机多采用等内径形式。在大流量、高压比的压
气机中，尚采用混合型的通流型式。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃烧室 • 由压气机送来的压缩空气
以逆流方式进入外壳与火 焰筒之间的环腔时，因受 火焰筒结构形状的制约， 将分流成为极大部分。
• 60年代初期，涡轮风扇发动机问世，大大加快了民用运输机燃气轮机 化得进程并迅速成为各种军用飞机的动力装置。
• 几乎同一时期，各种类型的工业燃气轮机在电力、石油、化工、交通 运输和国防等部门也得到了广泛应用和大力发展。在电力工业中，燃 气轮机不但在中、小功率范围内逐渐取代了柴油机，而且在大功率火 电厂也打破了由汽轮机作主机的一统天下的局面，步入百万千瓦以上 的火电站。
• 2.燃烧室在高温、大负荷下工作 • 由于燃烧室各部件处在高温下工作，且有着不均匀的温度场。若燃烧
室各部件设计不合理，会造成零件挠曲变形，甚至过热烧毁。此外， 燃烧室不仅要承受气体压力、轴向力、惯性力产生的静负荷，还承受 着压气机、透平在工作中或燃烧过程中因空气或燃气流脉动而引起的 交变负荷的作用。这些静负荷和交变负荷作用在燃烧室壁上，会产生 静应力和狡辩盈利，造成燃烧室的疲劳破坏。
• 5.燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程
• 整个燃烧过程包括了不规则的气流流动、燃料的雾化和蒸发、燃料与 空气以及燃烧产物之间的传热和扩散、可燃物与氧气的化学反应、燃 气与二股气流的稀释降温等各种物理化学过程。这些几乎是同时进行 的，雾化、点火、蒸发、传热、扩散流动和燃烧等构成了一个非常复 杂的物理化学过程。
• 由于补燃燃料的能量仅在蒸汽部分的循环中被利用，未实现能源的梯 级利用，致使联合循环的效率一般低于余热锅炉型。鉴于采用联合循 环的主要目的是提高效率，因而排气补燃型远不如余热锅炉型应用广 泛。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 3.增压燃烧锅炉型联合循环 • 该循环是把燃气轮机的燃烧室与锅炉合为一体，形成有压力燃烧的锅
燃气-蒸汽联合循环原理
• 4.加热锅炉给水型联合循环 • 燃气轮机的排气仅用来加热锅炉给水，由于锅炉给水所需加热量有限，
使得燃气轮机的容量比汽轮机的小得多，因而这种联合循环以汽轮机 输出功率为主。 • 由于锅炉给水加热的温度不高，燃气轮机排气热量利用的合理程度较 差，使得联合循环的效率提高较少。因而新设计的联合循环不用该方 案，仅在用燃气轮机来改造和扩建原有蒸汽电站时才会应用。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 余热锅炉-汽轮机系统特点和要求 • 1.整个系统具有较低的热惯性。 • 由于多数联合循环电站担负调峰任务，启、停频繁。燃气轮机启动很
快，从点火到满负荷最快只需要几分钟，在汽轮机启动及带满负荷前， 余热锅炉产生的蒸汽通过旁路排到凝汽器或燃气轮机的排气直接被旁 通大气，影响电厂的经济性。因此要求余热锅炉和汽轮机必须具备快 速启动的特性。 • 2.联合循环中变工况特性。 • 联合循环中要求余热锅炉提供的蒸汽热力参数不会因燃气轮机负荷的 变化而较大幅度的偏离各负荷工况下的设定值，以防影响汽轮机的安 全性和经济性。近年来，许多联合循环装置其燃气轮机压气机采用进 口可调导叶，以尽量减小余热锅炉的进口烟气温度变化幅度。
• 一次空气 • 冷却空气 • 二次空气
GE公司MS9001E燃气轮机分管型燃烧室
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃烧室的工作特点 • 1.燃烧室是一个在连续的、高速气流中及贫油混合气情况下进行的燃
烧过程 • 工业型燃气轮机中，燃烧室进出口处的气流速度可以达到100~150m/s，
燃烧区内的高温燃气的平均速度可能高达20~25m/s左右。燃烧火焰很 容易被吹灭，即出现所谓的燃烧火焰不易稳定的现象，同时还会由于 燃料质点在燃烧室中的逗留时间较短，出现燃料燃烧不完全的现象。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃气透平 • 静子
• （1）汽缸
（2）静叶
• 转子
• 在大型燃气轮机中，广泛采用盘鼓式转子，有焊接式、螺栓连接两种 方式。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃气透平结构特点和要求 • 1.承受高的温度。 • 首先零件在其工作温度下有足够的强度，主要是所用材料在高温下的
持久强度和蠕变强度，应符合所需工作寿命的要求。对目前的耐热合 金来说，一般只能在900℃以下长期工作，故需要用空气冷却高温零 部件，使其工作温度低于材料允许的最高温度。 • 其次实在高温下的腐蚀问题，即高温下的氧化和热腐蚀问题。这要求 所用材料有好的热稳定性，以及对燃料及空气中的有害成分含量加以 限制。
• 中温、大流量工质是余热锅炉一个显著的热力特点。随着燃气轮机技 术的发展，用于联合循环余热锅炉热源载体的进口烟气温度越来越高 （500~610℃），流量越来越大（120~600kg/s），烟气与蒸汽的质量 比在4~10之间，而普通锅炉只为1~1.2。
• 余热锅炉内的换热过程属于低温换热范畴，辐射换热效应可以忽略， 几乎全部依靠对流换热的作用。在技术经济条件合理的情况下必须尽 可能的减小排烟温度，即提高余热锅炉的当量效率。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 1.余热锅炉型联合循环 • 将燃气轮机的排气通至余热锅炉中，加热锅炉中的水产生蒸汽驱动汽
轮机作功。该方案中蒸汽部分完全是利用燃气轮机排气余热产生的， 故又称纯余热利用型。余热锅炉是一种气-水、气-汽两种热交换器的 组合件。水在蒸发器内由燃气轮机排气加热变为饱和蒸汽，再进入过 热器变成过热蒸汽。因此，蒸汽参数及汽轮机的容量取决于透平的排 气参数，在通常燃气轮机排气参数下，得到的是中温中压的蒸汽。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 2.排气补燃型联合循环 • 排气补燃型联合循环包括在余热锅炉前增加烟道补燃器以及在锅炉中
加入燃料燃烧这两种方案。
• 由于补燃，锅炉的蒸发量增大，汽轮机的功率明显增加。排气助燃型 的汽轮机的功率可5~6倍于燃气轮机的功率；蒸汽的初参数不受燃气 轮机排气温度的牵制，可达到535~550℃的高温，以提高蒸汽部分的 循环效率；在部分负荷下，可在较大或很大的输出功率变化范围内， 不改变燃气轮机的工况而只改变补燃燃料，即只改变汽轮机的功率来 改变联合循环的输出功率，使部分负荷下的效率较高。
• 燃气-蒸汽联合循环的采用，在西方已有40多年历史。早起联合循环是 以蒸汽为主，燃气轮机不过是作蒸汽锅炉的炉膛增压之用。第一台实 用的联合循环机组，是用燃气轮机来扩建汽轮机电站形成的发电机组， 于1949年投入运行，不仅提高了原有电站的发电量，同时也提高了电 站效率。
• 60年代，整个概念被颠倒过来，燃气轮机在循环中作主要的动力设备， 而它的排气则被用来产生蒸汽，在汽轮机中作功。由于燃气-蒸汽联合 循环在不增加燃料的情况下可以增加出力三分之一甚至更高，并可燃 烧各种燃料，现在已作为一种成熟的动力系统被全世界所接受。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 压气机通流部分基本型式
• a.等外径。等外径的优点是平均直径逐级增大，即圆周速度逐级增大， 故级的平均作功量大于等内径的而使级数较少，其次是汽缸平直且易 于加工。
• b.等内径。等内径的优点是末级平均直径小而使叶片高，有利于压气 机效率的提高，还易于把通流部分分为几个级组，每个级组设计成同 一叶形以便加工。
膨胀时，都将使零件内部产生热应力。在设计时应设法减少热应力。 首先是在可能的条件下，把零件设计得薄些、小些，其次冷却均匀， 再次是有自由热膨胀的余地。
• 燃气轮机启动、加载、减载和停机时，燃气的温度急剧变化，导致零 件温度的急剧变化，使零件产生较大的热冲击。由于启动和停机过程 引起的热应力的方向是相反的，一次启动和停机使零件受到一次交变 载荷循环。当启动和停机次数到达一定数值后，在某些部位表面产生 裂纹并不断扩大而导致破坏，此即热疲劳。因此要求所用材料有好的 抗热疲劳性能。其次要求把零件设计得薄而小，使其传热快而减轻热 冲击。
炉。这时压气机供给锅炉有压力燃烧用空气，锅炉内气体侧换热系数 大大提高，因而增压锅炉的体积比常压锅炉要小得多。为使最后排至 大气的烟气温度降至较低的数值，减少热损失，故用排气来加热锅炉 给水。这种联合循环输出的功率中汽轮机占大部分。与上面两种联合 循环相比较，由于增压燃烧，整个锅炉是一个尺寸很大的密闭压力容 器，为设计和安全运行等带来了困难。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 压气机 • 目前在燃气轮机中所用的压气机形式有轴流式和离心式两种。轴Biblioteka Baidu式
压气机由于流量大和效率高，使其在大中型燃气轮机中获得广泛的应 用。它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。 • 燃烧室 • 将来自压气机的高压空气与燃料喷嘴喷入的燃料混合并经过等压燃烧， 把储存在燃料中的化学能转化成热能，形成高温燃气进入透平作功。 由于目前还不能用数学分析方法准确的设计燃烧室，一般是根据经验 进行初步设计，然后经实验调整达到设计要求。 • 燃气透平 • 燃气透平的功能是把高温、高压燃气中的能量转变为机械功，约 3/5~2/3用以带动压气机压缩空气，其余则作为燃气轮机的输出功率以 带动负载。工业性燃气轮机的透平进口燃气温度约为1000~1400℃。 • 余热锅炉-汽轮机 • 回收燃气轮机排气余热，产生蒸汽推动汽轮机发电。
• 3.保持热对中 • 有些高温零件在受热后有自由膨胀的余地外，还需要在膨胀后保持其
中心不变，即仍能与其他部件相互队中，此称为热队中。例如，位于 静叶内部的气封等的固定，就要采用能保持热对中的结构，使其和转 子永远保持同心。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 余热锅炉-汽轮机
• 与常规电站锅炉相比较，余热锅炉没有燃料输送、煤粉制备和燃烧设 备，仅有汽水系统。
• 3.燃烧室变工况下工作
• 对于发电用燃气轮机，它的运行范围很宽，几乎要在全部负荷范围内 运行，且工况变化频繁。另外，电站燃气轮机在高工况下持续运行的 时间往往比较长，这些无疑都要求燃烧室具有很好的变工况适应性和 在高热容强度下持续工作的稳定性和可靠性。
• 4.燃烧室需要具备燃用多种燃料的能力
• 对于电站燃气轮机，希望其能够兼备燃烧轻油、原油或渣油以及气体 燃料的能力，这是目前燃气轮机燃烧室的发展方向之一。由于燃油中 含有盐分、硫以及钒等，会在燃烧室、透平等热端零部件工作表面上 发生严重的腐蚀，从而危及燃烧室的可靠工作。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 压气机 • 压气机是工作在300~550℃之间的高速转动部件，由于该工作温度不
太高，结构设计时主要考虑作用在压气机上的各种机械力。 • 1.足够的刚度 • 轴流式压气机由于级数多而细长，必须保证足够的刚度。对气缸来说，
要求有足够的抗变形能力和抗振能力。而转子的刚度，主要对转速有 较大影响，对于一般所用的转子，当临界转速符合要求时，转子的刚 度就能满足要求。 • 2.足够的强度 • 转子承受很大的离心力、气体作用力等。由于材料的强度限制了叶片 的圆周速度，目前压气机动叶顶最高的圆周速度为490m/s。
目前应用最多、发展最快的是余热锅炉型联合循环。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃气轮机理想简单循环 • 所谓理想简单热力循环是指循环中的工质假定为满足气体状态方程的
理想气体，并认为在理想热力循环中所进行的各热力过程，除了不可 避免的冷源的防热损失外，和外部介质既不发生热量的交换，也不存 在摩擦损失。 • 在压气机、燃烧室、透平组成的等压加热简单开始循环中，压气机内 为理想绝热过程，燃烧室内为定压加热过程、透平中为理想绝热过程、 排气系统中为定压放热过程。
燃气轮机联合循环发电技术
➢燃气轮机联合循环发电技术原理、工 艺和特点
➢燃气轮机联合循环主要设备和关键技 术分析
➢燃气轮机联合循环发电技术工业应用 及挑战
第一部分
燃气轮机联合循环发电技术 原理、工艺和特点
燃气-蒸汽联合循环发电技术的发展
• 现代燃气轮机技术从1939年德国Heinkel工厂研制成功第一台航空涡轮 喷气发动机和瑞士BBC公司研制成功第一台工业发电用燃气轮机开始。
• c.等平均直径。等平均直径的级数和效率介于两者之间。 • d.混合型。 • 工业燃气轮机中，压气机多采用等内径形式。在大流量、高压比的压
气机中，尚采用混合型的通流型式。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃烧室 • 由压气机送来的压缩空气
以逆流方式进入外壳与火 焰筒之间的环腔时，因受 火焰筒结构形状的制约， 将分流成为极大部分。
• 60年代初期，涡轮风扇发动机问世，大大加快了民用运输机燃气轮机 化得进程并迅速成为各种军用飞机的动力装置。
• 几乎同一时期，各种类型的工业燃气轮机在电力、石油、化工、交通 运输和国防等部门也得到了广泛应用和大力发展。在电力工业中，燃 气轮机不但在中、小功率范围内逐渐取代了柴油机，而且在大功率火 电厂也打破了由汽轮机作主机的一统天下的局面，步入百万千瓦以上 的火电站。
• 2.燃烧室在高温、大负荷下工作 • 由于燃烧室各部件处在高温下工作，且有着不均匀的温度场。若燃烧
室各部件设计不合理，会造成零件挠曲变形，甚至过热烧毁。此外， 燃烧室不仅要承受气体压力、轴向力、惯性力产生的静负荷，还承受 着压气机、透平在工作中或燃烧过程中因空气或燃气流脉动而引起的 交变负荷的作用。这些静负荷和交变负荷作用在燃烧室壁上，会产生 静应力和狡辩盈利，造成燃烧室的疲劳破坏。
• 5.燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程
• 整个燃烧过程包括了不规则的气流流动、燃料的雾化和蒸发、燃料与 空气以及燃烧产物之间的传热和扩散、可燃物与氧气的化学反应、燃 气与二股气流的稀释降温等各种物理化学过程。这些几乎是同时进行 的，雾化、点火、蒸发、传热、扩散流动和燃烧等构成了一个非常复 杂的物理化学过程。
• 由于补燃燃料的能量仅在蒸汽部分的循环中被利用，未实现能源的梯 级利用，致使联合循环的效率一般低于余热锅炉型。鉴于采用联合循 环的主要目的是提高效率，因而排气补燃型远不如余热锅炉型应用广 泛。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 3.增压燃烧锅炉型联合循环 • 该循环是把燃气轮机的燃烧室与锅炉合为一体，形成有压力燃烧的锅
燃气-蒸汽联合循环原理
• 4.加热锅炉给水型联合循环 • 燃气轮机的排气仅用来加热锅炉给水，由于锅炉给水所需加热量有限，
使得燃气轮机的容量比汽轮机的小得多，因而这种联合循环以汽轮机 输出功率为主。 • 由于锅炉给水加热的温度不高，燃气轮机排气热量利用的合理程度较 差，使得联合循环的效率提高较少。因而新设计的联合循环不用该方 案，仅在用燃气轮机来改造和扩建原有蒸汽电站时才会应用。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 余热锅炉-汽轮机系统特点和要求 • 1.整个系统具有较低的热惯性。 • 由于多数联合循环电站担负调峰任务，启、停频繁。燃气轮机启动很
快，从点火到满负荷最快只需要几分钟，在汽轮机启动及带满负荷前， 余热锅炉产生的蒸汽通过旁路排到凝汽器或燃气轮机的排气直接被旁 通大气，影响电厂的经济性。因此要求余热锅炉和汽轮机必须具备快 速启动的特性。 • 2.联合循环中变工况特性。 • 联合循环中要求余热锅炉提供的蒸汽热力参数不会因燃气轮机负荷的 变化而较大幅度的偏离各负荷工况下的设定值，以防影响汽轮机的安 全性和经济性。近年来，许多联合循环装置其燃气轮机压气机采用进 口可调导叶，以尽量减小余热锅炉的进口烟气温度变化幅度。
• 一次空气 • 冷却空气 • 二次空气
GE公司MS9001E燃气轮机分管型燃烧室
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃烧室的工作特点 • 1.燃烧室是一个在连续的、高速气流中及贫油混合气情况下进行的燃
烧过程 • 工业型燃气轮机中，燃烧室进出口处的气流速度可以达到100~150m/s，
燃烧区内的高温燃气的平均速度可能高达20~25m/s左右。燃烧火焰很 容易被吹灭，即出现所谓的燃烧火焰不易稳定的现象，同时还会由于 燃料质点在燃烧室中的逗留时间较短，出现燃料燃烧不完全的现象。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃气透平 • 静子
• （1）汽缸
（2）静叶
• 转子
• 在大型燃气轮机中，广泛采用盘鼓式转子，有焊接式、螺栓连接两种 方式。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 燃气透平结构特点和要求 • 1.承受高的温度。 • 首先零件在其工作温度下有足够的强度，主要是所用材料在高温下的
持久强度和蠕变强度，应符合所需工作寿命的要求。对目前的耐热合 金来说，一般只能在900℃以下长期工作，故需要用空气冷却高温零 部件，使其工作温度低于材料允许的最高温度。 • 其次实在高温下的腐蚀问题，即高温下的氧化和热腐蚀问题。这要求 所用材料有好的热稳定性，以及对燃料及空气中的有害成分含量加以 限制。
• 中温、大流量工质是余热锅炉一个显著的热力特点。随着燃气轮机技 术的发展，用于联合循环余热锅炉热源载体的进口烟气温度越来越高 （500~610℃），流量越来越大（120~600kg/s），烟气与蒸汽的质量 比在4~10之间，而普通锅炉只为1~1.2。
• 余热锅炉内的换热过程属于低温换热范畴，辐射换热效应可以忽略， 几乎全部依靠对流换热的作用。在技术经济条件合理的情况下必须尽 可能的减小排烟温度，即提高余热锅炉的当量效率。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 1.余热锅炉型联合循环 • 将燃气轮机的排气通至余热锅炉中，加热锅炉中的水产生蒸汽驱动汽
轮机作功。该方案中蒸汽部分完全是利用燃气轮机排气余热产生的， 故又称纯余热利用型。余热锅炉是一种气-水、气-汽两种热交换器的 组合件。水在蒸发器内由燃气轮机排气加热变为饱和蒸汽，再进入过 热器变成过热蒸汽。因此，蒸汽参数及汽轮机的容量取决于透平的排 气参数，在通常燃气轮机排气参数下，得到的是中温中压的蒸汽。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 2.排气补燃型联合循环 • 排气补燃型联合循环包括在余热锅炉前增加烟道补燃器以及在锅炉中
加入燃料燃烧这两种方案。
• 由于补燃，锅炉的蒸发量增大，汽轮机的功率明显增加。排气助燃型 的汽轮机的功率可5~6倍于燃气轮机的功率；蒸汽的初参数不受燃气 轮机排气温度的牵制，可达到535~550℃的高温，以提高蒸汽部分的 循环效率；在部分负荷下，可在较大或很大的输出功率变化范围内， 不改变燃气轮机的工况而只改变补燃燃料，即只改变汽轮机的功率来 改变联合循环的输出功率，使部分负荷下的效率较高。
• 燃气-蒸汽联合循环的采用，在西方已有40多年历史。早起联合循环是 以蒸汽为主，燃气轮机不过是作蒸汽锅炉的炉膛增压之用。第一台实 用的联合循环机组，是用燃气轮机来扩建汽轮机电站形成的发电机组， 于1949年投入运行，不仅提高了原有电站的发电量，同时也提高了电 站效率。
• 60年代，整个概念被颠倒过来，燃气轮机在循环中作主要的动力设备， 而它的排气则被用来产生蒸汽，在汽轮机中作功。由于燃气-蒸汽联合 循环在不增加燃料的情况下可以增加出力三分之一甚至更高，并可燃 烧各种燃料，现在已作为一种成熟的动力系统被全世界所接受。
燃气-蒸汽联合循环原理
• 压气机通流部分基本型式
• a.等外径。等外径的优点是平均直径逐级增大，即圆周速度逐级增大， 故级的平均作功量大于等内径的而使级数较少，其次是汽缸平直且易 于加工。
• b.等内径。等内径的优点是末级平均直径小而使叶片高，有利于压气 机效率的提高，还易于把通流部分分为几个级组，每个级组设计成同 一叶形以便加工。