天然氣火力發(fā)電原理課件

天然氣火力發(fā)電原理

——張家港富瑞分布式能源研究院天然氣火力發(fā)電原理

——張家港富瑞分布式能源研究院1發(fā)電原理介紹發(fā)電的實質————能量轉換

燃燒產生的內能－工質的機械能－發(fā)電機轉子的機械能－電能

發(fā)電原理介紹發(fā)電的實質————能量轉換燃燒產生的內能2天然氣發(fā)電和煤發(fā)電的比較燃煤電廠生產工藝流程：天然氣發(fā)電和煤發(fā)電的比較燃煤電廠生產工藝流程：3天然氣發(fā)電原理介紹天然氣發(fā)電的流程和使用的設備與燃煤電廠不同，天然氣發(fā)電生產流程為:燃氣輪機排氣溫度可高達500℃，通過廢熱鍋爐產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)電原理介紹天然氣發(fā)電的流程和使用的設備與燃煤電廠不同4燃氣輪機發(fā)電機組燃氣輪機燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉為有用功的內燃式動力機械。主體構成壓氣機燃燒室燃氣透平燃氣輪機發(fā)電機組燃氣輪機燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質帶動5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。燃氣輪機工作原理四個工作過程1、壓氣機的壓縮過程。6天然氣發(fā)電原理介紹發(fā)電用燃氣輪機的分類按結構形式分：航機改裝型，也稱為輕型燃氣輪機。

航改型天然氣發(fā)電原理介紹發(fā)電用燃氣輪機的分類按結構形式分：航改型7天然氣發(fā)電原理介紹發(fā)電用燃氣輪機的分類按結構形式分：工業(yè)型，也稱為重型燃氣輪機；工業(yè)型天然氣發(fā)電原理介紹發(fā)電用燃氣輪機的分類按結構形式分：工業(yè)型8燃氣輪機燃氣輪機的特點與內燃機相比：優(yōu)點單機功率較大重量輕、體積小；啟動快；排氣污染小。缺點制造成本高；與汽輪機相比：優(yōu)點裝置簡單、緊楱、重量輕、體積??；啟動快，帶負荷快；不需大量冷卻水。缺點單機功率較小；運行壽命短。燃氣輪機燃氣輪機的特點與內燃機相比：與汽輪機相比：9某些典型的燃氣輪機發(fā)電機組的性能參數(shù)公司名稱機組型號ISO基本功率MW壓比燃氣初溫（℃）供電效率（%）單位售價美元/ｋｗGE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公司Trent51.1935.0121141.57304惠普F1825.4220.338.13362某些典型的燃氣輪機發(fā)電機組的性能參數(shù)公司名稱機組型號ISO基10燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽輪機和燃氣輪機發(fā)電機組的供電效率都已達到40%如何進一步提高發(fā)電機組的效率

思路：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1200~1500℃，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110~200℃。天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽輪機和燃氣輪機發(fā)電機組的供電效率都已達到11燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)形式：

單軸聯(lián)合循環(huán)多軸聯(lián)合循環(huán)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，產生蒸汽以推動蒸汽輪機發(fā)電，或將部分發(fā)電作功后的乏氣再用于供熱。最高效率：58.5%用途：發(fā)電或熱電聯(lián)產。燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)形式：單軸聯(lián)合循環(huán)12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-209FA700.855.12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SiemensKWUGDU194.2235.051.91臺V94.2255GDU1S.94.3A254.057.21臺V94.3A西屋1X1501F250.554.81臺501F1X1501G248.858.01臺501G2X1501G697.658.02臺501G效率高某些聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的性能參數(shù)公司機組型號ISO基本供電效13天然氣發(fā)電原理介紹天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝流程圖天然氣發(fā)電原理介紹天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝流程圖14燃氣蒸汽聯(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)余熱鍋爐有補燃型方案補燃燃氣蒸汽聯(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15燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)有補燃型方案燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)有補燃型方案16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7.一氧化碳轉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(內設與集水器相連裝置)16.集水器17.煙囪18.操作平臺及樓梯余熱鍋爐1.高壓煙氣入口及不銹鋼煙道13.煙氣冷凝器(給水17燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)熱功轉換效率高；基本投資費用低，結構簡單，鍋爐和廠房都很小；起動快，大約在18~20min內便能使聯(lián)合循環(huán)發(fā)出2/3的功率，80min內發(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：燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)熱功轉換效率高；無補燃型天然氣聯(lián)合循環(huán)的18燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)運行機動性好；部分負荷工況下裝置熱效率比較高；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：燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)運行機動性好；有補燃型聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點19天然氣發(fā)電的優(yōu)點效率高、污染輕、耗水量少。起停時間短，便于調峰運行：冷態(tài)（36h以上）啟動時間不超過180min；溫態(tài)（10~36h）不超過140min；熱態(tài)（1~10h）不超過80min，20min可并網(wǎng)；極熱態(tài)（1h以下）不超過60min。占地面積?。阂慌_60MW燃煤機組占地相當于3臺35MW等級的燃氣機組用地，單位功率用地可減少40%。比投資費用低：為燃煤機的40~70%。建設周期短：大型機組18~24個月。管理費用低；運行人員少。運行性能高于燃煤機組：可靠性達99%以上，運行利用率達85~90%?？偨Y天然氣發(fā)電的優(yōu)點效率高、污染輕、耗水量少。總結20多軸、單軸布置的比較可輪流檢修系統(tǒng)內的燃機，但檢修汽輪機時，整套機組都要停運或者只能維持簡單循環(huán)運行。采用增減運行燃機臺數(shù)的方法來滿足調峰需求，汽輪機始終處于正常工作狀態(tài)，所以機組可更加快速地增減負合，調峰性能好。運行靈活性額定工況效率調峰性能運行維護若配置旁通煙囪，燃機可單獨運行。因所配汽輪機容量大，故效率較高。多軸配置布置多軸、單軸布置的比較可輪流檢修系統(tǒng)內的燃機，但檢修汽輪機時，21多軸、單軸布置的比較需按單元進行檢修。采用增減運行單元數(shù)的方法來滿足調峰需求，汽輪機需時常停機和再起動，所以大幅度調峰性能不太好。運行靈活性額定工況效率調峰性能運行維護需單元運行，燃機不可單獨運行。因所配汽輪機容量小，效率稍低，但對大功率機組，這一缺點并不明顯。單軸配置布置多軸、單軸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22聯(lián)合循環(huán)單軸和多軸的選擇 聯(lián)合循環(huán)單軸和多軸的選擇應結合具體工程實際,綜合考慮資金的籌措、電負荷的性質、現(xiàn)場條件等因素,經(jīng)過技術經(jīng)濟比較確定。聯(lián)合循環(huán)單軸和多軸的選擇 聯(lián)合循環(huán)單軸和多軸的選擇應結合具體23主廠房布置規(guī)定燃機電廠的主廠房布置應適應電力生產的工藝流程要求及按設備型式確定，并做到設備布局和空間利用合理，管線連接短捷、整齊，廠房內部設施布置緊湊、恰當，巡回檢查的通道暢通，為燃機電廠的安全運行、檢修維護創(chuàng)造良好的條件。主廠房內的空氣質量、通風、采光、照明和噪聲等應符合現(xiàn)行有關標準的規(guī)定；設備布置應采取相應的防護措施，符合防火、防爆、防塵、防潮、防腐、防凍、防噪聲等有關要求。

主廠房布置應根據(jù)燃機電廠總體規(guī)劃要求，考慮擴建的可能性。

聯(lián)合循環(huán)燃機電廠的主設備布置時應進行布置優(yōu)化。在經(jīng)濟合理的條件下，宜減少燃氣輪機與余熱鍋爐間排氣壓損，縮短余熱鍋爐與汽輪機間蒸汽管道，減少蒸汽壓損。主廠房及其內部的設備、表盤、管道和平臺扶梯等色調應柔和協(xié)調。平臺扶梯及欄桿應齊全、可靠，符合設計和規(guī)程要求。

主廠房布置應注意到廠區(qū)地形、設備特點和施工條件等影響，合理安排。在有兩臺及以上機組連續(xù)施工時，主廠房布置應具有平行連續(xù)施工的條件。

主廠房布置規(guī)定燃機電廠的主廠房布置應適應電力生產的工藝流程要24謝謝大家！謝謝大家！

天然氣火力發(fā)電原理

——張家港富瑞分布式能源研究院天然氣火力發(fā)電原理

——張家港富瑞分布式能源研究院26發(fā)電原理介紹發(fā)電的實質————能量轉換

燃燒產生的內能－工質的機械能－發(fā)電機轉子的機械能－電能

發(fā)電原理介紹發(fā)電的實質————能量轉換燃燒產生的內能27天然氣發(fā)電和煤發(fā)電的比較燃煤電廠生產工藝流程：天然氣發(fā)電和煤發(fā)電的比較燃煤電廠生產工藝流程：28天然氣發(fā)電原理介紹天然氣發(fā)電的流程和使用的設備與燃煤電廠不同，天然氣發(fā)電生產流程為:燃氣輪機排氣溫度可高達500℃，通過廢熱鍋爐產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)電原理介紹天然氣發(fā)電的流程和使用的設備與燃煤電廠不同29燃氣輪機發(fā)電機組燃氣輪機燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉為有用功的內燃式動力機械。主體構成壓氣機燃燒室燃氣透平燃氣輪機發(fā)電機組燃氣輪機燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質帶動30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。燃氣輪機工作原理四個工作過程1、壓氣機的壓縮過程。31天然氣發(fā)電原理介紹發(fā)電用燃氣輪機的分類按結構形式分：航機改裝型，也稱為輕型燃氣輪機。

航改型天然氣發(fā)電原理介紹發(fā)電用燃氣輪機的分類按結構形式分：航改型32天然氣發(fā)電原理介紹發(fā)電用燃氣輪機的分類按結構形式分：工業(yè)型，也稱為重型燃氣輪機；工業(yè)型天然氣發(fā)電原理介紹發(fā)電用燃氣輪機的分類按結構形式分：工業(yè)型33燃氣輪機燃氣輪機的特點與內燃機相比：優(yōu)點單機功率較大重量輕、體積小；啟動快；排氣污染小。缺點制造成本高；與汽輪機相比：優(yōu)點裝置簡單、緊楱、重量輕、體積?。粏涌?，帶負荷快；不需大量冷卻水。缺點單機功率較?。贿\行壽命短。燃氣輪機燃氣輪機的特點與內燃機相比：與汽輪機相比：34某些典型的燃氣輪機發(fā)電機組的性能參數(shù)公司名稱機組型號ISO基本功率MW壓比燃氣初溫（℃）供電效率（%）單位售價美元/ｋｗGE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公司Trent51.1935.0121141.57304惠普F1825.4220.338.13362某些典型的燃氣輪機發(fā)電機組的性能參數(shù)公司名稱機組型號ISO基35燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽輪機和燃氣輪機發(fā)電機組的供電效率都已達到40%如何進一步提高發(fā)電機組的效率

思路：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1200~1500℃，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110~200℃。天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽輪機和燃氣輪機發(fā)電機組的供電效率都已達到36燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)形式：

單軸聯(lián)合循環(huán)多軸聯(lián)合循環(huán)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，產生蒸汽以推動蒸汽輪機發(fā)電，或將部分發(fā)電作功后的乏氣再用于供熱。最高效率：58.5%用途：發(fā)電或熱電聯(lián)產。燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)形式：單軸聯(lián)合循環(huán)37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-209FA700.855.12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SiemensKWUGDU194.2235.051.91臺V94.2255GDU1S.94.3A254.057.21臺V94.3A西屋1X1501F250.554.81臺501F1X1501G248.858.01臺501G2X1501G697.658.02臺501G效率高某些聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的性能參數(shù)公司機組型號ISO基本供電效38天然氣發(fā)電原理介紹天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝流程圖天然氣發(fā)電原理介紹天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝流程圖39燃氣蒸汽聯(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)余熱鍋爐有補燃型方案補燃燃氣蒸汽聯(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40燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)有補燃型方案燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)有補燃型方案41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7.一氧化碳轉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(內設與集水器相連裝置)16.集水器17.煙囪18.操作平臺及樓梯余熱鍋爐1.高壓煙氣入口及不銹鋼煙道13.煙氣冷凝器(給水42燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)熱功轉換效率高；基本投資費用低，結構簡單，鍋爐和廠房都很?。黄饎涌?，大約在18~20min內便能使聯(lián)合循環(huán)發(fā)出2/3的功率，80min內發(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：燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)熱功轉換效率高；無補燃型天然氣聯(lián)合循環(huán)的43燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)運行機動性好；部分負荷工況下裝置熱效率比較高；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：燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)運行機動性好；有補燃型聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點44天然氣發(fā)電的優(yōu)點效率高、污染輕、耗水量少。起停時間短，便于調峰運行：冷態(tài)（36h以上）啟動時間不超過180min；溫態(tài)（10~36h）不超過140min；熱態(tài)（1~10h）不超過80min，20min可并網(wǎng)；極熱態(tài)（1h以下）不超過60min。占地面積小：一臺60MW燃煤機組占地相當于3臺35MW等級的燃氣機組用地，單位功率用地可減少40%。比投資費用低：為燃煤機的40~70%。建設周期短：大型機組18~24個月。管理費用低；運行人員少。運行性能高于燃煤機組：可靠性達99%以上，運行利用率達85~90%?？偨Y天然氣發(fā)電的優(yōu)點效率高、污染輕、耗水量少?？偨Y45多軸、單軸布置的比較可輪流檢修系統(tǒng)內的燃機，但檢修汽輪機時，整套機組都要停運或者只能維持簡單循環(huán)運行。采用增減運行燃機臺數(shù)的方法來滿足調峰需求，汽輪機始終處于正常工