燃气蒸汽联合循环原理解析课件.ppt

1、 一、联合循环的基本方案1.余热锅炉型；2.排气补燃型；3.增压燃烧锅炉型；4.加热锅炉给水型1、余热锅炉型联合循环(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)2、排气补燃型联合循环在余热锅炉前增加烟道补燃器在余热锅炉前增加烟道补燃器在锅炉中加入燃料燃烧在锅炉中加入燃料燃烧 排气助燃型排气助燃型2、排气补燃型联合循环优点 由于补燃，锅炉的蒸发量增大，汽轮机的功率明显增加；蒸汽的初参数不受燃气轮机排气温度的牵制；可以提高蒸汽部分的循环效率；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；当燃气轮机因故障停机后，可用备用风机鼓风使锅炉中燃料继续燃烧，

2、汽轮机仍能正常运行。2、排气补燃型联合循环 但是，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。3、增压燃烧锅炉型联合循环3、增压燃烧锅炉型联合循环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。4、加热锅炉给水型联合循环二、余热锅炉型燃气一蒸汽联合循环的主要性能指标顶部循环顶部循环（前置循环）（前置循环）底部循环底部循环（后置循环）（后置循环）（一）燃气一蒸汽联合循环的功率Paux:燃气

3、、蒸汽部分所有辅机所耗功率燃气、蒸汽部分所有辅机所耗功率（二）燃气一蒸汽联合循环的比功 联合循环比功是以燃气轮机压气机进口的空气单位流量为基准折算的总功率。（三）燃气一蒸汽联合循环的效率（三）燃气一蒸汽联合循环的效率 余热锅炉的当量效率定义为余热锅炉的有效输出热量与输入热量之比（三）燃气一蒸汽联合循环的效率蒸燃功比：蒸燃功比：联合循环中汽轮机所输出联合循环中汽轮机所输出的功率同燃气轮机所输出的功率之比的功率同燃气轮机所输出的功率之比蒸功百分率：蒸功百分率：指汽轮机的输出占联合指汽轮机的输出占联合循环总输出的百分率循环总输出的百分率蒸空比：蒸空比：联合循环中新蒸汽质量流量联合循环中新蒸汽质量流量

4、同压气机进口空气质量流量之比同压气机进口空气质量流量之比三、联合循环装置的性能分析(一）燃气轮机的能量平衡关系燃气轮机的效率燃气轮机的效率QHRSGQ1：相当于1kg/h燃料，吸入燃气轮机的空气所携带的热能；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。(二）余热锅炉的能量平衡关系余热锅炉的当量效率：余热锅炉的当量效率：QHRSG(三）汽轮机的能量平衡关系汽轮机的效率：汽轮机的效率：QHRSG(四）联合循环的热效率QHRSG(五）部件效率对联合循环装置热效率的影响GTMHRSGMSTBMGT,(五）联合循

5、环的蒸燃功比通常，汽轮机的输出功率大致占通常，汽轮机的输出功率大致占总功率的总功率的13左右。左右。QHRSG四、燃气轮机循环性能对联合循环的影响四、燃气轮机循环性能对联合循环的影响四、燃气轮机循环性能对联合循环的影响l定义：定义：将余热锅炉产生的蒸汽回注至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平膨胀作功，增大了透平中的工质流量而提高了出力，形成流量而提高了出力，形成注蒸汽循注蒸汽循环环，或称，或称双工质循环双工质循环、程氏（大猷）程氏（大猷）循环循环。一、注蒸汽循环的组成1、注蒸汽循环的特点目的目的水或蒸汽水或蒸汽

6、燃烧室燃烧室降低燃烧过程中产生的降低燃烧过程中产生的NOx量量航空燃气轮机夏季在燃烧室中喷水以航空燃气轮机夏季在燃烧室中喷水以增大推力增大推力1、注蒸汽循环的特点1、注蒸汽循环的特点注蒸汽位置注蒸汽位置燃烧室中燃烧室中压气机出口处压气机出口处透平中间级透平中间级双压余热锅炉双压余热锅炉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26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

7、合循环的相近，可能达到相对提高4050。l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。2、注蒸汽循环的热力过程 二、注蒸汽循环的热力性能1.压比和温比的影响GGdS燃气轮机进口空气流量注蒸汽流量,wmaxmax,w转折点2、注汽率的影响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。考虑因素透平通流部分的面积转子的强度l改型的两种考虑原则1.第一种是尽可能地按dmax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

8、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。l举例：用LM5000三轴燃气轮机改型得到的机组，注蒸汽分为高压和低压两个部分（由双压余热锅炉供给），注汽率分别为7和4.3（注入蒸汽流量与压气机出口空气流量之比），高压蒸汽注入压气机出口和燃烧室中，低压蒸汽注入低压透平中。注蒸汽后机组功率由33210kw增至51520kw，增加55，机组效率由36.4提高到43.2，相对提高18.7。该LM5000注蒸汽的燃气轮机，在去掉低压蒸汽注入而保留高压蒸汽注入时，

9、功率变为46890kw，效率变为41.7，均低于同时注入低压蒸汽时之值。l 缺点：1.注入的蒸汽随排气排至大气，现还未解决回收问题，故水耗量大，增加了运行成本；2.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。燃气蒸汽联合循环的分类n给水加热型n余热锅炉型n整体煤气化燃气蒸汽联合循环（IGCC）n增压流化床燃气蒸汽联合循环（PFBC-CC）n核电站TD循环n燃料电池联合循环n其它给水加热型联合循环余热锅炉型联合循环系统余热锅炉型联合循环系统一拖一：一拖一：GT+H

10、RSG+ST多拖一：多拖一：GTs+HRSG+ST单轴联合循环单轴联合循环多轴联合循环多轴联合循环单压单压双压双压三压三压再热再热非再热非再热余热锅炉型联合循环系统余热锅炉型联合循环(单轴）余热锅炉型联合循环（多轴）余热锅炉型联合循环电厂(多轴）整体煤气化燃气蒸汽联合循环（IGCC）增压流化床蒸汽-燃气联合循环PFBCCC PFB Combined cycleSorbent Coal Combustor vesselSteam turbineStackFilterAsh siloMiker Paste pumpCondenserGas turbineCyclones Ash coolers L

11、ow pressure preheatersBed reinjectionAirInter-coolerAsh coolers High pressure preheatersFeedwater pumpDeaeratorEconomiserWater 815815925925537537815815半焦半焦蒸汽轮机蒸汽轮机煤煤 增压增压流化床流化床98098010921092空气空气脱硫剂脱硫剂颗粒控制颗粒控制燃烧器燃烧器燃气轮机燃气轮机裂裂解解气气化化炉炉第二代增压流化床系统示意图第二代增压流化床系统示意图核电站TD循环燃料电池联合循环燃料电池联合循环燃气轮机热电冷联供系统微型燃气轮机微型燃气轮机燃气轮机装置的技术经济性装置体积小、重量轻单机功率范围大热效率高比投资低环境污染程度小节省水、电、润滑油。启动快、自动化程度高维修快、运行可靠燃料成本高研究开发现状（发电用）国际先进水平n单机功率：300MWn热效率：简单循环 43%联合循环 60%n燃气初温：1450Cn压比：24 组装GE公司9F机组:l单机功率：200MWl热效率：简单循环40%l燃气初温：1250Cl零部件全部进口