第九章燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)動力裝置

第九章燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)動力裝置第1頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第2頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第3頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一基本特點主要設(shè)備：燃氣輪機、余熱鍋爐和蒸汽輪機氣、油為燃料，已擴展到燃煤電網(wǎng)中配置一定比例的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組技術(shù)含量高，價格昂貴循環(huán)效率高、環(huán)境污染極小、耗水量少、調(diào)峰性能好(見后)第4頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)

燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)的基本原理～～燃料燃氣透平發(fā)電機壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機空氣給水加熱器給水泵（a）第5頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一6TT0s1234578910(b)燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)基本原理圖第6頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一一、燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置主要優(yōu)點電廠整體循環(huán)效率提高環(huán)境污染極小調(diào)峰性能優(yōu)良耗水量少占地少廠用電率低(燃氣輪機啟動時可不用外界電源)自動化水平高可用于中小老電站的改造增容模塊化結(jié)構(gòu)第7頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)

燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站類型及其特點

增壓鍋爐～～燃氣輪機發(fā)電機空氣壓氣機凝汽器汽輪機發(fā)電機圖7—2增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)燃料給水加熱器第8頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一～～燃料燃氣輪機發(fā)電機空氣壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機圖7—3余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)第9頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機圖7—4排氣補燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)～～燃料燃氣輪機空氣壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機燃料補燃燃燒器第10頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一～～燃料燃氣輪機發(fā)電機空氣壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機圖7—5排氣再燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)燃料第11頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一去除氧器來自除氧器去低壓省煤器和除氧器發(fā)電機蒸汽輪機給水泵去高壓省煤器去中壓省煤器空氣低壓蒸汽去低壓缸中壓蒸汽去再熱器再熱蒸汽去中壓缸余熱鍋爐高壓蒸汽去高壓缸燃氣輪機燃料凝結(jié)水泵圖7—6三壓再熱循環(huán)的系統(tǒng)示意圖第12頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一煙氣燃料燃氣輪機空氣汽輪機∽水泵發(fā)電機凝汽器圖7—7單軸（無離合器）配置的聯(lián)合循環(huán)機組示意圖余熱鍋爐第13頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一圖7—9“一拖一”多軸配置的聯(lián)合循環(huán)機組示意圖煙氣燃料燃氣輪機空氣汽輪機∽水泵發(fā)電機凝汽器余熱鍋爐∽發(fā)電機第14頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一汽輪機水泵凝汽器圖7—10“二拖一”多軸配置的聯(lián)合循環(huán)機組示意圖煙氣燃料燃氣輪機空氣∽發(fā)電機余熱鍋爐∽發(fā)電機煙氣燃料燃氣輪機空氣∽發(fā)電機余熱鍋爐第15頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)

燃氣輪機以連續(xù)流動的氣體為載能的內(nèi)燃（或外燃）、葉片式旋轉(zhuǎn)熱力原動機組，基于布賴頓循環(huán)，進口燃氣平均溫度和排氣溫度均較高。部件：壓氣機、燃燒室、燃氣透平第16頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一燃氣輪機的工作原理壓氣機從大氣吸入空氣，經(jīng)過絕熱壓縮，壓力和溫度升高；壓縮空氣進入燃燒室，與燃料進行混合和燃燒，產(chǎn)生高溫燃氣；高溫燃氣進入燃氣透平，經(jīng)過絕熱膨脹作功，推動透平轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；膨脹作功后燃氣溫度和壓力均下降，引入余熱鍋爐第17頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電機t4,p4t3,p3t1,p1t2,p2p1p2p3p4t4t2t3t1燃燒室燃氣透平壓氣機絕熱膨脹等壓加熱絕熱壓縮第18頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)電用的燃氣輪機的三大部件燃氣透平壓氣機燃燒室第19頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一輸出軸空氣進口壓氣機燃料噴嘴燃燒室燃氣透平圖7—12燃氣輪機剖面圖燃機排氣第20頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第21頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)狀與發(fā)展電站燃氣輪機的單機功率達300MW進氣溫度超過1350℃，排氣溫度超過600℃，熱效率約為33%～40%。聯(lián)合循環(huán)電站參數(shù)提高受限于燃氣輪機技術(shù)新一代的高效燃氣輪機的初溫已經(jīng)接近1500℃，燃氣輪機單循環(huán)的效率接近40%，聯(lián)合循環(huán)效率趨近60%第22頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一表7—2主要燃氣輪機制造商提供的大型燃氣輪機基本參數(shù)型號轉(zhuǎn)數(shù)燃氣初溫排氣溫度功率單循環(huán)效率Rpm℃℃MW%ABBGT263000126065427739.3GE9351FA3000132760626037.6GE9391G3000142756628239.5GE9001H3000142762133139.5KWUV94.33000128855022236.7KWUV94.3A3000134357726439.3Mtsb701F3000134358627038.2Mtsb701G3000142758733439.5W701F3000134956725237.5第23頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一余熱鍋爐

燃氣輪機和蒸汽輪機之間，將燃氣輪機排氣熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽熱能。蒸汽發(fā)生器，無空氣預(yù)熱器，鍋爐給水利用鍋爐尾部的熱量加熱。鍋爐的工質(zhì)側(cè)為多壓形式，即設(shè)置2~3個壓力等級的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，第24頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)和布置特點

沒有燃燒設(shè)備無輻射受熱面，全部依靠對流受熱面；采用受熱面煙氣側(cè)強化傳熱余熱鍋爐煙氣側(cè)微正壓，可取消送引風(fēng)機沒有空氣預(yù)熱器；通常需要設(shè)置旁路煙囪。第25頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一余熱鍋爐的分類按鍋爐爐水在受熱面內(nèi)的流動方式，分為強制循環(huán)和自然循環(huán)按排氣流動的方向不同分為立式和臥式鍋爐。第26頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一煙囪檔板燃機排氣燃氣切換檔板消聲器消聲器旁路煙囪余熱鍋爐至主煙囪圖7—13立式余熱鍋爐煙氣流程圖第27頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一至主煙囪煙氣出口煙囪檔板燃機排氣燃氣切換檔板消聲器旁路煙囪圖7—14立式余熱鍋爐煙氣流程圖除氧器中壓鍋筒高壓鍋筒第28頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一余熱鍋爐的設(shè)計特點余熱鍋爐汽水側(cè)的多壓特征余熱鍋爐煙溫和工質(zhì)溫度變化特點第29頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一低壓循環(huán)泵給水泵高壓循環(huán)泵噴水減溫器旁路煙囪低壓蒸發(fā)器高壓省煤器高壓蒸發(fā)器高壓蒸發(fā)器高壓過熱器高壓過熱器主蒸汽凝結(jié)水高壓鍋筒除氧器/給水箱去主煙囪燃機排氣圖7—15雙壓余熱鍋爐汽水流程圖第30頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一Qt,℃過熱器蒸發(fā)段工質(zhì)溫度煙氣溫度省煤器圖7—17余熱鍋爐煙氣溫度和工質(zhì)溫度的變化曲線第31頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一煙氣入口1211109876534321除氧器中壓鍋筒高壓鍋筒再熱蒸汽低壓蒸汽高壓缸排汽給水泵凝結(jié)水高壓蒸汽煙氣出口圖7—18三壓再熱帶整體除氧器的余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)圖第32頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)

汽輪機汽輪機功率受限于燃氣輪機排氣和余熱鍋爐參數(shù)，為其1/3~1/2，與常規(guī)汽輪機基本原理和工作過程相同在設(shè)計和運行方面存在有較大的不同第33頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一主要特點1、全變壓特點2、無抽汽和增設(shè)補汽的特點末級葉片長度加長，對汽輪機的制造水平提出了更高的要求我國還不具備制造補汽式汽輪機的能力第34頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第十章整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCC第35頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一～～燃料燃氣透平發(fā)電機壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機空氣給水加熱器給水泵高熱值煤氣或合成天然氣原煤煤氣發(fā)生爐甲烷化煤氣氣化劑第36頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置最具有競爭力、最有發(fā)展前途：整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）增壓流化床聯(lián)合循環(huán)（PFBC-CC），以燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)原理和技術(shù)為基礎(chǔ)IGCC：將煤氣化+燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)高效、極好的環(huán)保未來世界上最潔凈的燃煤發(fā)電技術(shù)第37頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)狀世界上IGCC電站機組數(shù)十臺，單機發(fā)電規(guī)模300MWIGCC電站容量達500MW。我國已開始建設(shè)第一座300MW的IGCC示范電站。第38頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一基本特點是一種無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)煤制成煤氣作為燃氣輪機的燃料系統(tǒng)和參數(shù)的優(yōu)化配置真正體現(xiàn)“整體化”的優(yōu)勢第39頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的工作過程和型式

排煙513空氣91211109876314水煤煤氣空氣排氣粗煤氣蒸汽氣化劑第40頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一IGCC的主要優(yōu)點1．燃料的適應(yīng)性廣2．具有進一步提高效率的前景3．克服了單獨煤氣化的缺點4．優(yōu)良的環(huán)保性能5．耗水量較少，節(jié)水效果顯著6．充分利用煤炭資源，組成多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)7．宜大型化、并能與其它先進發(fā)電技術(shù)結(jié)合8．便于分段、分步建設(shè)電站第41頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一IGCC尚需解決的問題

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)裝置龐大、系統(tǒng)復(fù)雜，基建投資費用高，工期長系統(tǒng)的整體優(yōu)化配置和控制技術(shù)廠用電率高（制氧的空氣分離系統(tǒng)）適合燃煤氣的先進燃氣輪機技術(shù)大容量煤氣化設(shè)備、高溫煤氣除塵及脫硫技術(shù)

第42頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的主要設(shè)備

煤氣化爐和凈化設(shè)備

空氣分離系統(tǒng)的類型

1．完全整體化空氣分離系統(tǒng)2．獨立空分系統(tǒng)3．

部分整體化空分系統(tǒng)第43頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一去余熱鍋爐氧氣氮氣煤氣87654321空氣圖8—2完全整體化空分系統(tǒng)示意圖—煤氣化爐；2—煤氣凈化裝置；3—壓氣機；4—燃燒室；5—燃氣透平；6—空氣分離裝置；7—氧氣增壓機；8—氮氣增壓機第44頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一去余熱鍋爐氧氣氮氣煤氣10987654321空氣氮氣圖8—3部分整體空氣分離系統(tǒng)示意圖—煤氣化爐；2—煤氣凈化裝置；3—壓氣機；4—燃燒室；5—燃氣透平；6—空氣分離裝置；7—空氣壓縮機；8—氧氣增壓機；9—氮氣增壓機；10—氮氣飽和器第45頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一去煙囪空氣與水蒸汽混合物氣化爐除塵給水加熱器燃燒室壓氣機煤濕空氣透平蒸發(fā)器發(fā)電機回?zé)崞骷訜岬能浰艢饪諝庋鯕鈭D8—5整體煤氣化濕空氣透平循環(huán)原則性系統(tǒng)省煤器脫硫第46頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一污染物控制視頻1（凈化）視頻2（碳捕集）第47頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第48頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第49頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一第十二章

增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)PFBC-CC第50頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一PFBC-CC類型根據(jù)燃燒室的類型不同分為：增壓鼓泡流化床增壓循環(huán)流化床聯(lián)合循環(huán)第51頁，共56頁，2023年，2月20日，星期一概基本原理增壓流化床燃燒室在壓力為1.0～1.6MPa