燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)課件

燃?xì)狻羝Y(jié)合循環(huán)

發(fā)電簡介燃?xì)狻羝Y(jié)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的流程

在經(jīng)過加熱后的天然氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的熄滅室，與壓氣機(jī)壓入的高壓空氣混合熄滅，產(chǎn)生高溫高壓氣流推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)做功。從燃?xì)廨啓C(jī)排出的氣體溫度高達(dá)攝氏600度，依然具備很高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推進(jìn)蒸汽輪機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。

燃?xì)廨啓C(jī)的任務(wù)原理燃?xì)廨啓C(jī)是以延續(xù)流動的氣體為工質(zhì)帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動力機(jī)械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的根本原理與蒸汽輪機(jī)很類似，不同處在于工質(zhì)不是蒸汽而是燃料熄滅后的煙氣。燃?xì)廨啓C(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)，所以也叫內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的任務(wù)過程壓氣機(jī)延續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其緊縮。緊縮后的空氣進(jìn)入熄滅室，與噴入的燃料混合后熄滅，成為高溫燃?xì)?，隨即流入燃?xì)馔钙街信蛎涀鞴?，推進(jìn)透平葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一同旋轉(zhuǎn)加熱后的高溫燃?xì)獾淖鞴Σ鸥娠@著提高，因此燃?xì)馔钙皆趲訅簹鈾C(jī)的同時，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動時，需用啟動設(shè)備，待加速到能獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)后，起動機(jī)才脫開。

下面是一臺燃?xì)廨啓C(jī)模型，經(jīng)過它來了解燃?xì)廨啓C(jī)的任務(wù)過程。

模型的前端是空氣進(jìn)入口；環(huán)繞燃?xì)廨啓C(jī)安裝的是熄滅室；在熄滅室端面有天燃?xì)獾娜肟?；燃?xì)廨啓C(jī)的后面是熄滅后的高溫氣體排出口。把燃?xì)廨啓C(jī)剖去1/4，可以看到內(nèi)部的構(gòu)造。

燃?xì)廨啓C(jī)由三大部分組成，左邊部分是壓氣機(jī)，有進(jìn)氣口，內(nèi)部一排排葉片是壓氣機(jī)葉片；中間部分是熄滅器段，圍繞一圈的是熄滅室；

右邊部分是燃機(jī)透平，其中有透平葉片，右側(cè)是燃?xì)馀懦隹?。燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)備構(gòu)造燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造有三大部分：空氣緊縮機(jī)，熄滅室，燃?xì)馔钙较到y(tǒng)?？諌簷C(jī)壓氣機(jī)擔(dān)任從周圍大氣中吸入空氣，增壓后供應(yīng)熄滅室。為了生成高壓空氣，壓氣機(jī)裝有多級葉輪，假設(shè)干葉輪固定在壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子上的葉片稱為動葉。如以下圖所示：在每兩級動葉之間有一組靜止的葉片〔簡稱靜葉〕，一組動葉與后面相鄰的靜葉，稱為壓氣機(jī)的一個級。多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)有十幾級，高速旋轉(zhuǎn)的動葉把空氣從進(jìn)氣口吸入壓氣機(jī)，經(jīng)過一級又一級的緊縮，變成高壓空氣。由于壓氣機(jī)內(nèi)氣體流動方向與旋轉(zhuǎn)軸平行，稱為軸流式壓氣機(jī)。如以下圖所示。燃?xì)廨啓C(jī)啟動時，先把發(fā)電機(jī)當(dāng)作電動機(jī)帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，把空氣壓入熄滅區(qū)。燃機(jī)點(diǎn)火后，那么逐漸轉(zhuǎn)變至由透平帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)壓氣熄滅室燃?xì)廨啓C(jī)普通有十幾個熄滅室，安裝在燃機(jī)外圍。如以下圖所示：

下面是一個熄滅室的剖面模型。熄滅室由外殼與火焰筒組成，在外殼端部有天然氣入口，在火焰筒尾部聯(lián)接過渡段，在熄滅室內(nèi)裝有燃料噴嘴。

A天然氣經(jīng)過熄滅室端部燃?xì)馊肟谶M(jìn)入熄滅室，噴入的天然氣與壓氣機(jī)壓入的空氣在熄滅室火焰筒里混合熄滅。熄滅使氣體體積猛烈膨脹，生成高溫高壓燃?xì)鈴南缡疫^渡段噴出，進(jìn)入透平做功。

9FA熄滅室火焰筒圖片v94.3熄滅器熄滅室內(nèi)部構(gòu)造透平燃?xì)馔钙揭卜Q為燃?xì)廨?，從熄滅室噴出的高壓燃?xì)馔七M(jìn)透平葉輪旋轉(zhuǎn)，把燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為透平的機(jī)械能燃?xì)馔七M(jìn)旋轉(zhuǎn)的葉輪上的葉片稱為動葉，在每級動葉的前方還安裝一組靜止的葉片〔靜葉〕，靜葉起著噴嘴的作用，使氣流以最正確方向噴向動葉。一組靜葉加一組動葉為透平的一級。為了充分利用燃?xì)獾臒崮?，透平普通?級或4級。如以下圖所示：透平葉輪安裝在透平轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成透平轉(zhuǎn)子?！踩缫韵聢D所示〕壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子是安裝在同一根轉(zhuǎn)軸上，稱為燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子，透平旋轉(zhuǎn)時也就帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)任務(wù)。透平轉(zhuǎn)子帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，額定轉(zhuǎn)速是每分鐘3000轉(zhuǎn)。下面是一個燃?xì)廨啓C(jī)整體剖面圖余熱鍋爐的根本原理余熱鍋爐包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道排成的管簇，由上聯(lián)箱、下聯(lián)箱連成一體；上聯(lián)箱經(jīng)過汽水引入管連通汽包，汽包再經(jīng)過下降管連到下聯(lián)箱；上升管管簇、汽包、下降管構(gòu)成了一個環(huán)路。上升管管簇在爐膛內(nèi)，汽包與下降管在爐體外面。把水注入汽包，水便灌滿上升管管簇與下降管，把水位控制在接近汽包中部的位置。當(dāng)高溫燃?xì)饨?jīng)過管簇外部時，管簇內(nèi)的水被加熱成汽水混合物。由于下降管中的水未遭到加熱，管簇內(nèi)的汽水混合物密度比下降管中的水小，在下聯(lián)箱構(gòu)成壓力差，推進(jìn)上升管內(nèi)的汽水混合物進(jìn)入汽包，下降管中的水進(jìn)入上升管，構(gòu)成自然循環(huán)。如以下圖所示余熱鍋爐根本原理圖上圖是汽包〔也稱鍋筒〕構(gòu)造表示圖,汽包是水受熱、蒸發(fā)、過熱的重要樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)。上升管內(nèi)的汽水混合物進(jìn)入汽包后，經(jīng)過汽水分別器分別成飽和蒸汽與水，飽和蒸汽經(jīng)過汽包上方蒸汽出口輸出；分別出的水與給水管注入的水再進(jìn)入下降管?！步o水—汽包—下降管—蒸發(fā)器—上升管—汽包—經(jīng)分別--蒸汽去過熱器--水經(jīng)下降管繼續(xù)循環(huán)〕用來產(chǎn)生飽和蒸汽的上升管管簇稱為蒸發(fā)器，電廠鍋爐還有省煤器與過熱器，它們都由管簇組成。進(jìn)汽包的水先在省煤器加熱，再經(jīng)過汽包、下降管進(jìn)入蒸發(fā)器，可以提高蒸發(fā)器的效率與鍋爐的效率。蒸發(fā)器生成的飽和蒸汽經(jīng)汽包輸出，再進(jìn)入過熱器加熱成過熱蒸汽，用過熱蒸汽推進(jìn)蒸汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能保證系統(tǒng)的高效與平安。余熱鍋爐的構(gòu)造從燃?xì)廨啓C(jī)排出的氣體溫度高達(dá)攝氏600度，依然具備很高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推進(jìn)蒸汽輪機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，可使發(fā)電容量與結(jié)合循環(huán)機(jī)組的熱效率相對增高50%左右。這個靠燃?xì)廨啓C(jī)排出氣體的余熱來產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為余熱鍋爐。余熱鍋爐主要有進(jìn)口煙道、爐體、汽包、煙囪組成。在爐體內(nèi)有密集的管道，給水泵將要加熱的水壓進(jìn)這些管道，燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫氣體將管道內(nèi)的水加熱成高壓蒸汽。大型余熱鍋爐有低壓、中壓、高壓三部分，可同時產(chǎn)生低壓過熱蒸汽、中壓過熱蒸汽、高壓過熱蒸汽，分別驅(qū)動低壓汽輪機(jī)、中壓汽輪機(jī)、高壓汽輪機(jī)，一同帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，可大大添加燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠的發(fā)電量。大型余熱鍋爐與燃煤電廠鍋爐原理與組成根本一樣，主要少了燃料運(yùn)輸粉碎與熄滅系統(tǒng)。余熱鍋爐的外觀構(gòu)造圖。余熱鍋爐本體采用模塊化構(gòu)造，以方便運(yùn)輸、安裝。模塊由管簇組成,是幾十根管子組成的蛇形管組件,模塊兩端有上聯(lián)箱與下聯(lián)箱，是鍋爐的受熱部件，水在模塊內(nèi)被外部的高溫氣體加熱。

為了更好的傳送熱量，在管道外表焊上鰭(qi)片〔也稱肋〔lei〕片〕來增大管道的傳熱面積，以下圖展現(xiàn)的是一小段焊有鰭片的管道。翻開鍋爐的側(cè)壁，可看到內(nèi)部裝有多個模塊，實(shí)踐鍋爐有近20個模塊，其中多數(shù)是蒸發(fā)器、省煤器、過熱器三類模塊，除此還有再熱器模塊。余熱鍋爐汽水流程大型燃機(jī)電廠采用三壓再熱循環(huán)余熱鍋爐，汽水系統(tǒng)主要由低壓、中壓、高壓三部分組成，可同時產(chǎn)生低壓過熱蒸汽、中壓過熱蒸汽、高壓過熱蒸汽，分別驅(qū)動低壓汽輪機(jī)、中壓汽輪機(jī)、高壓汽輪機(jī)，可最充分的把燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功。低壓部分由低壓省煤器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、低壓過熱器組成。從凝結(jié)水泵來的冷水，經(jīng)過低壓省煤器預(yù)熱后輸入低壓汽包，汽包下面銜接著蒸發(fā)器，水在低壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到低壓汽包。飽和蒸汽從低壓汽包輸出再經(jīng)過低壓過熱器加熱，產(chǎn)生低壓過熱蒸汽，用來驅(qū)動低壓蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。大型余熱鍋爐汽水流程圖汽水流程低壓部分由凝結(jié)水加熱器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、低壓過熱器組成。經(jīng)過凝結(jié)水加熱器出來的水進(jìn)入低壓汽包，在低壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到低壓汽包。從低壓汽包輸出的飽和蒸汽經(jīng)過低壓過熱器加熱，進(jìn)入低壓缸，用來驅(qū)動低壓蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。中壓部分由中壓省煤器、中壓汽包、中壓蒸發(fā)器、中壓過熱器、再熱器組成。經(jīng)過凝結(jié)水加熱器出來的水由中壓給水泵注入中壓省煤器繼續(xù)加熱，然后進(jìn)入中壓汽包，在中壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到中壓汽包。從中壓汽包輸出的飽和蒸汽經(jīng)過中壓過熱器加熱，然后再與高壓汽輪機(jī)排出來的蒸汽混合，一同經(jīng)過再熱器加熱，產(chǎn)生中壓再熱蒸汽，用來驅(qū)動中壓蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。高壓部分由高壓省煤器、高壓汽包、高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器組成。經(jīng)過凝結(jié)水加熱器出來的水由高壓給水泵注入高壓省煤器加熱，然后進(jìn)入高壓汽包，在高壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到高壓汽包。從高壓汽包輸出的飽和蒸汽經(jīng)過高壓過熱器加熱，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽，用來驅(qū)動高壓蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。燃?xì)怆娬鞠到y(tǒng)布置燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐四種主要設(shè)備組成了燃?xì)狻羝Y(jié)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)踐上這四種設(shè)備的組合布置有多種方式，但主要的分類方式是按軸系布置來分，一種是多軸布置方案，一種是單軸布置方案。

一、多軸布置

所謂多軸即燃?xì)廨啓C(jī)帶動一臺發(fā)電機(jī)，蒸汽輪機(jī)帶動一臺發(fā)電機(jī)，各自一個軸系。在電廠建立時，只需燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組安裝終了即可發(fā)電〔不用等到鍋爐與蒸汽輪機(jī)安裝終了〕；蒸汽輪機(jī)檢修時燃?xì)廨啓C(jī)仍可發(fā)電。系統(tǒng)啟動快，燃?xì)廨啓C(jī)可先啟動發(fā)電〔不用等到鍋爐里的水加熱成蒸汽〕。在我國20萬千瓦以下的燃?xì)狻羝Y(jié)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多數(shù)采用多軸布置。

下面是一套多軸布置系統(tǒng)流程表示圖二：單軸布置單軸布置系統(tǒng)為燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)串聯(lián)在一根軸上，共用一臺發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于一套單軸系統(tǒng)只需一臺發(fā)電機(jī)與相關(guān)電氣設(shè)備，可節(jié)省設(shè)備費(fèi)用，減少廠房面積，系統(tǒng)調(diào)控相對簡單。目前30萬千瓦以上的燃?xì)狻羝Y(jié)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多數(shù)采用單軸布置。單軸布置系統(tǒng)流程表示圖一單軸布置系統(tǒng)流程表示圖二多臺機(jī)組可并排布置，安裝在同一個廠房內(nèi)，以下圖是三個機(jī)組的電廠布置圖以下圖是一副詳細(xì)的單軸系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)造圖。單軸結(jié)合循環(huán)機(jī)組的軸承和離合器布置燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)勵磁離合器汽輪機(jī)軸頸軸承軸頸推力結(jié)合軸承軸頸軸承軸頸軸承軸頸軸承軸頸推力結(jié)合軸承優(yōu)化后的熱膨脹〔大約值〕20mm

(0.8in)0膨脹差在離合器中

得到補(bǔ)償12mm(0.5in)15mm(0.6