天然氣發(fā)電技術報告

1、 天然氣發(fā)電技術報告發(fā)電原理介紹n發(fā)電的實質(zhì) 天然氣發(fā)電和煤發(fā)電的比較n燃煤電廠生產(chǎn)工藝流程：天然氣發(fā)電原理介紹n天然氣發(fā)電的流程和使用的設備與燃煤電廠不同，天然氣發(fā)電生產(chǎn)流程為: 燃氣輪機排氣溫度可高達430，通過廢熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽既進一步用來發(fā)電，也可用來供熱。 燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠的熱效率則高達60%。 天然氣發(fā)電原理介紹蒸汽輪機使用壽命長運轉(zhuǎn)平穩(wěn)單機功率大汽輪機的特點：汽輪機的特點：天然氣發(fā)電原理介紹汽輪機構(gòu)成天然氣發(fā)電原理介紹調(diào)節(jié)汽閥調(diào)節(jié)汽閥調(diào)速器調(diào)速器調(diào)速傳動機構(gòu)調(diào)速傳動機構(gòu)主油泵主油泵油箱油箱安全保護裝置安全保護裝置天然氣發(fā)電原理介紹凝汽器凝汽器抽氣器抽氣器高低壓加熱器高低壓加熱

2、器除氧器除氧器給水泵給水泵凝結(jié)水泵凝結(jié)水泵凝升泵凝升泵循環(huán)水泵循環(huán)水泵天然氣發(fā)電原理介紹主蒸汽系統(tǒng)主蒸汽系統(tǒng)再熱蒸汽系統(tǒng)再熱蒸汽系統(tǒng)凝汽系統(tǒng)凝汽系統(tǒng)給水回熱系統(tǒng)給水回熱系統(tǒng)給水除氧系統(tǒng)給水除氧系統(tǒng)天然氣發(fā)電原理介紹汽輪機的分類（一）按工作原理分類（一）按工作原理分類沖動式汽輪機：主要由沖動級組成，蒸汽主要在噴沖動式汽輪機：主要由沖動級組成，蒸汽主要在噴 嘴葉柵中膨脹，在動葉柵中只有少嘴葉柵中膨脹，在動葉柵中只有少 量膨脹。量膨脹。反動式汽輪機：主要由反動級組成，蒸汽在噴嘴葉反動式汽輪機：主要由反動級組成，蒸汽在噴嘴葉 柵和動葉柵中都進行膨脹，且膨脹柵和動葉柵中都進行膨脹，且膨脹 程度相同。程度

3、相同。天然氣發(fā)電原理介紹（二）按熱力特性分類（二）按熱力特性分類凝汽式汽輪機：蒸汽在汽輪機中膨脹作功凝汽式汽輪機：蒸汽在汽輪機中膨脹作功 后，進入高度真空狀態(tài)下后，進入高度真空狀態(tài)下 的凝汽器，凝結(jié)成水。的凝汽器，凝結(jié)成水。背壓式汽輪機：排汽壓力高于大氣壓力，背壓式汽輪機：排汽壓力高于大氣壓力， 直接用于供熱，無凝汽器。直接用于供熱，無凝汽器。天然氣發(fā)電原理介紹天然氣發(fā)電原理介紹（三）按主蒸汽參數(shù)分類（三）按主蒸汽參數(shù)分類低壓汽輪機：主蒸汽壓力小于低壓汽輪機：主蒸汽壓力小于1.47MPa1.47MPa中壓汽輪機：主蒸汽壓力為中壓汽輪機：主蒸汽壓力為1.961.963.92MPa3.92MPa高

4、壓汽輪機：主蒸汽壓力為高壓汽輪機：主蒸汽壓力為5.885.889.8MPa9.8MPa超高壓汽輪機：主蒸汽壓力為超高壓汽輪機：主蒸汽壓力為11.7711.7713.93MPa13.93MPa亞臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力為亞臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力為15.6915.6917.65MPa17.65MPa超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力大于超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力大于22.15MP22.15MP超超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力大于超超臨界壓力汽輪機：主蒸汽壓力大于32MP32MP汽輪機在電廠中的作用蒸汽輪機的作用 鍋 爐汽輪機發(fā) 電 機 蒸 汽化學能(燃料)熱能機械能電能蒸汽輪機汽輪機車間蒸汽輪蒸汽

5、輪機發(fā)電機發(fā)電機組機組蒸汽輪機發(fā)電機組我國蒸汽輪機發(fā)電機組的技術參數(shù)表 單機容量（MW）蒸汽輪機供電煤耗與效率壓力（Mpa）溫度（）煤耗（g/KWh）平均煤耗（g/KWh）供電效率（%）煤耗降低率（%）62.84435600-80070017.5510012-253.43435500-51050524.3372.1450-1008.83535391-42940930.0458.4312512.75550/550382-38638431.9954.8620012.75550/550376-38838232.1654.5730016.2550/550376-38237932.4254.14600引

6、進機組33137.1247.29效率低效率低燃氣輪機發(fā)電機組燃氣輪機壓氣機燃燒室燃氣透平燃氣輪機工作原理四個工作過程1、壓氣機的壓縮過程。 2、燃燒室中的燃燒加熱過程。3、透平中的膨脹做功過程。4、大氣中的自然放熱過程。天然氣發(fā)電原理介紹按結(jié)構(gòu)形式分：按結(jié)構(gòu)形式分： 工業(yè)型，也稱為重型燃氣輪機；工業(yè)型，也稱為重型燃氣輪機； 航機改裝型，也稱為輕型燃氣輪機。航機改裝型，也稱為輕型燃氣輪機。 工業(yè)型工業(yè)型航改型航改型燃氣輪機燃氣輪機的特點優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點某些典型的燃氣輪機發(fā)電機組的某些典型的燃氣輪機發(fā)電機組的性能參數(shù)性能參數(shù)公司名稱機組型號ISO基本功率MW壓比燃氣初溫（）供電效率

7、（%）單位售價美元/GE發(fā)電PG9231（EC）169.014.2128834.93183PG9231（FA）226.515.0126035.66188ABBGT13E2164.315.035.71210GT26240.030.0131035.79204Siemens（KWU）V643A70.016.6131036.81319V843A170.016.6131038.00V943A240.016.6142738.00198西屋501G235.219.2134939.00180701F236.715.6116036.77187GE船用與工業(yè)LM6000-PA41.229.639.78296R-R

8、公司Trent51.1935.0121141.57304調(diào)峰機組調(diào)峰機組電網(wǎng)負荷電網(wǎng)負荷天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電n蒸汽輪機和燃氣輪機發(fā)電機組的供電效率都已達到40%。 思路：思路：211TT熱力循環(huán)的熱效率只取決于其吸熱平均溫度T1和放熱平均溫度T2。利用簡單燃氣輪機循環(huán)吸熱平均溫度高和純蒸汽輪機循環(huán)放熱平均溫度低的特點。 燃氣輪機的燃氣初溫高達12001500，排氣溫度高達500 。先進的蒸汽輪機，排汽溫度只有幾十度，鍋爐的排煙溫度一般只有110200。天然氣聯(lián)合循環(huán)形式形式 ： 單軸聯(lián)合循環(huán)單軸聯(lián)合循環(huán) 多軸聯(lián)合循環(huán)多軸聯(lián)合循環(huán)組成：組成：燃氣輪機及發(fā)電機與余熱鍋爐、蒸汽輪機共同組成的燃氣輪機及

9、發(fā)電機與余熱鍋爐、蒸汽輪機共同組成的循環(huán)系統(tǒng)，它利用余熱鍋爐回收燃機排氣的部分熱能，產(chǎn)生蒸循環(huán)系統(tǒng)，它利用余熱鍋爐回收燃機排氣的部分熱能，產(chǎn)生蒸汽以推動蒸汽輪機發(fā)電，或?qū)⒉糠职l(fā)電作功后的乏氣再用于供汽以推動蒸汽輪機發(fā)電，或?qū)⒉糠职l(fā)電作功后的乏氣再用于供熱。熱。最高效率：最高效率：58.5%用途：用途：發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)。某些聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的性能參數(shù) 公司名稱機組型號ISO基本功率（MW）供電效率（%）所配燃氣輪機的情況單位售價美元/kWGE發(fā)電S-109EC259.653.51臺MS9001ECs-109FA384.554.81臺MS9001FA255S-209FA700.855.

10、12臺MS9001FA238ABBKA13E2-1241.652.51臺13E2，雙壓蒸汽輪機KA13E2-1244.253.01臺13E2，雙壓蒸汽輪機282KA13E2-2490.853.32臺13E2，雙壓蒸汽輪機KA13E2-3737.353.43臺13E2，雙壓蒸汽輪機255KA13E2-4983.553.54臺13E2，雙壓蒸汽輪機KA26-1361.556.91臺13E2，雙壓蒸汽輪機262KA26-2725.957.12臺13E2，雙壓蒸汽輪機效率高效率高天然氣發(fā)電原理介紹n天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝流程圖天然氣聯(lián)合循環(huán)的分類天天然然氣氣聯(lián)聯(lián)合合循循環(huán)環(huán)系系統(tǒng)統(tǒng) 燒液（氣）體燃料

11、無補燃型余熱鍋爐系統(tǒng)方案 有補燃的余熱鍋爐系統(tǒng)方案 增壓鍋爐型系統(tǒng)方案 燒煤整體煤氣化聯(lián)合循環(huán) （IGCC）增壓流化床燃燒型的聯(lián)合系統(tǒng)（PFBC） 常壓流化床燃燒型的聯(lián)合系統(tǒng)（PFBC） 燒油或燒天然氣燒油或燒天然氣燃煤的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)由于燒煤型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)受投資及技術的限制，目前尚不能被廣泛的應用。 IGCC發(fā)電系統(tǒng)示意圖 燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)BGG天然氣空氣燃氣輪機蒸汽輪機余熱鍋爐型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐無補燃型方案有補燃型方案補燃余熱鍋爐1. 高壓煙氣入口及不銹鋼煙道2. 高壓過熱器 3. 再熱器4. 天然氣及柴油補燃器和過濾裝置5. 高壓鍋爐區(qū)及降水線6. 高壓汽包7. 一

12、氧化碳轉(zhuǎn)換器及催化劑減量裝置8. 中壓過熱器9. 高壓降壓區(qū)10.中壓鍋爐區(qū)及降水管11.中壓降壓區(qū)12.低壓鍋爐部分及降水管13.煙氣冷凝器(給水預熱器)14.中壓汽包15.低壓汽包(內(nèi)設與集水器相連裝置)16.集水器17.煙囪18.操作平臺及樓梯燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)熱功轉(zhuǎn)換效率高?；就顿Y費用低，結(jié)構(gòu)簡單，鍋爐和廠房都很小；運行可靠性高，現(xiàn)已能做到90%98%的運行可用率；起動快，大約在1820min內(nèi)便能使聯(lián)合循環(huán)發(fā)出2/3的功率，80min內(nèi)發(fā)出全部功率。無補燃型天然氣聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點：燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)裝置的尺寸小、占地少、投資低。運行機動性好。部分負荷工況下裝置熱效率比較高

13、。在余熱鍋爐中可以燒煤或其他劣質(zhì)燃料。蒸汽參數(shù)不受燃氣輪機排氣溫度的限制，可以采用效率較高的蒸汽輪機底循環(huán)與之匹配，機組的總功率較大。 有補燃型聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點是：燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)PBGG天然氣空氣燃氣輪機蒸汽輪機增壓燃燒鍋爐聯(lián)合循環(huán)燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)n優(yōu)點由于在增壓條件下，鍋爐內(nèi)的傳熱系數(shù)提高得很多，因而增壓鍋爐的體積要比常壓爐小很多?？梢圆捎眯屎芨叩恼羝啓C底循環(huán)與之匹配。增壓燃燒鍋爐聯(lián)合循環(huán)n缺點增壓鍋爐本身就是一個很大的耐壓容器，造價很昂貴。 理論研究表明：當燃氣輪機初溫低于1250時，增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的熱效率總是大于無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的效率?？墒怯捎谠鰤哄仩t很

14、昂貴，目前很少應用。 天然氣發(fā)電的優(yōu)點效率高、污染輕、耗水量少。效率高、污染輕、耗水量少。起停時間短，便于調(diào)峰運行：冷態(tài)（起停時間短，便于調(diào)峰運行：冷態(tài)（36h36h以上）啟動時間不超過以上）啟動時間不超過180min180min；溫態(tài)（溫態(tài)（1036h1036h）不超過）不超過140min140min；熱態(tài)（；熱態(tài)（110h110h）不超過）不超過80min80min，20min20min可并可并網(wǎng)；極熱態(tài)（網(wǎng)；極熱態(tài)（1h1h以下）不超過以下）不超過60min60min。占地面積?。阂慌_占地面積?。阂慌_60MW60MW燃煤機組占地相當于燃煤機組占地相當于3 3臺臺35MW35MW等級的燃氣

15、機組用等級的燃氣機組用地，單位功率用地可減少地，單位功率用地可減少40%40%。比投資費用低：為燃煤機的比投資費用低：為燃煤機的4070%4070%。建設周期短：大型機組建設周期短：大型機組18241824個月。個月。管理費用低；運行人員少。管理費用低；運行人員少。運行性能高于燃煤機組：可靠性達運行性能高于燃煤機組：可靠性達99%99%以上，運行利用率達以上，運行利用率達8590%8590%。主廠房機組布置形式簡單循環(huán)燃機電廠的主廠房布置聯(lián)合循環(huán)燃機電廠的主廠房布置簡單循環(huán)燃機電廠的主廠房布簡單循環(huán)燃機電廠的主廠房布置置簡單循環(huán)主廠房布置平行布置直線對稱順向布置聯(lián)合循環(huán)燃機電廠的主廠房布循環(huán)燃

16、機電廠的主廠房布置置軸系配置軸系配置多軸多軸配置配置布置布置單軸單軸配置配置布置布置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組多軸配置布置軸向排氣的燃機機組布置示意圖如右圖所示，組與組之間宜平行布置，此時余熱鍋爐與燃氣輪機組以同軸線連續(xù)布置較妥 。軸向排汽燃機機組布置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組多軸配置布置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組多軸配置布置右圖為兩臺燃氣輪機布置在同一軸線上，發(fā)電機對稱布置，兩臺發(fā)電機之間留有抽轉(zhuǎn)子的距離。發(fā)電機也可順列布置。兩臺余熱鍋爐的中心線分別與燃氣輪機中心線垂直。汽輪機房和集中控制樓位于一臺余熱鍋爐外側(cè)，平行于余熱鍋爐布置。側(cè)向排汽燃機機組布置(一)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組多軸配置布置右圖和多軸配置的燃機側(cè)向排氣時機組縱

17、向布置(一) 不同的是是拉開了兩臺燃氣輪機之間的距離，將汽輪機房布置于兩臺余熱鍋爐之間，集中控制樓位于汽輪機房的頂端。側(cè)向排汽燃機機組布置(二)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組多軸配置布置右圖為兩臺側(cè)向排氣的燃氣輪機平行對稱布置。兩臺余熱鍋爐處于同一軸線并分別與燃氣輪機軸線垂直。在兩臺燃氣輪機與兩臺余熱鍋爐構(gòu)成的H形空間，靠近燃氣輪機發(fā)電機端布置汽輪機房。側(cè)向排汽燃機機組布置(三)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組單軸配置布置n布置形式：余熱鍋爐燃機發(fā)電 機汽輪機。n優(yōu) 點：機組安裝位置低，汽輪機 發(fā)生故障時不影響燃機簡 單循環(huán)繼續(xù)發(fā)電。n缺 點：發(fā)電機置于燃氣輪機與汽 輪機間, 當發(fā)電機檢修需 要抽轉(zhuǎn)子時必須橫向平移 發(fā)電機

18、。發(fā)電機中置布置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組單軸配置布置n布置形式：余熱鍋爐燃機汽輪機發(fā) 電機。n優(yōu) 點：發(fā)電機位于機組端部, 檢修時 抽轉(zhuǎn)子比較方便。n缺 點：(1) 機組必須布置在較高的運 轉(zhuǎn)層上。(2) 蒸汽系統(tǒng)出現(xiàn)故 障時, 汽輪機不能停機檢修。發(fā)電機尾置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組單軸配置布置多軸、單軸布置的比較布置的比較可輪流檢修系統(tǒng)內(nèi)的燃機，可輪流檢修系統(tǒng)內(nèi)的燃機，但檢修汽輪機時，整套機組但檢修汽輪機時，整套機組都要停運或者只能維持簡單都要停運或者只能維持簡單循環(huán)運行。循環(huán)運行。采用增減運行燃機臺數(shù)的采用增減運行燃機臺數(shù)的方法來滿足調(diào)峰需求，汽方法來滿足調(diào)峰需求，汽輪機始終處于正常工作狀輪機始終處于正常

19、工作狀態(tài)，所以機組可更加快速態(tài)，所以機組可更加快速地增減負合，調(diào)峰性能好。地增減負合，調(diào)峰性能好。運行靈運行靈活性活性額定工額定工況效率況效率調(diào)峰調(diào)峰性能性能運行運行維護維護若配置旁通煙若配置旁通煙囪，燃機可單獨囪，燃機可單獨運行。運行。因所配汽輪機容量大，因所配汽輪機容量大，故效率較高。故效率較高。多軸、單軸布置的比較布置的比較需按單元進行檢修。采用增減運行單元數(shù)的方采用增減運行單元數(shù)的方法來滿足調(diào)峰需求，汽輪法來滿足調(diào)峰需求，汽輪機需時常停機和再起動，機需時常停機和再起動，所以大幅度調(diào)峰性能不太所以大幅度調(diào)峰性能不太好。好。運行靈運行靈活性活性額定工額定工況效率況效率調(diào)峰調(diào)峰性能性能運行運行維護