天然氣發(fā)電技術(shù)報(bào)告綜述

1、 天然氣發(fā)電技術(shù)報(bào)告發(fā)電原理介紹n發(fā)電的實(shí)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(shè)備與燃煤電廠不同，天然氣發(fā)電生產(chǎn)流程為: 燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度可高達(dá)430，通過(guò)廢熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽既進(jìn)一步用來(lái)發(fā)電，也可用來(lái)供熱。 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電廠的熱效率則高達(dá)60%。 天然氣發(fā)電原理介紹蒸汽輪機(jī)使用壽命長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)單機(jī)功率大汽輪機(jī)的特點(diǎn)：汽輪機(jī)的特點(diǎn)：天然氣發(fā)電原理介紹汽輪機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主油泵主油泵油箱油箱安全保護(hù)裝置安全保護(hù)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?zé)嵯到y(tǒng)給水回?zé)嵯到y(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(jī)的分類（一）按工作原理分類（一）按工作原理分類沖動(dòng)式汽輪機(jī)：主要由沖動(dòng)級(jí)組成，蒸汽主要在噴沖動(dòng)式汽輪機(jī)：主要由沖動(dòng)級(jí)組成，蒸汽主要在噴 嘴葉柵中膨脹，在動(dòng)葉柵中只有少嘴葉柵中膨脹，在動(dòng)葉柵中只有少 量膨脹。量膨脹。反動(dòng)式汽輪機(jī)：主要由反動(dòng)級(jí)組成，蒸汽在噴嘴葉反動(dòng)式汽輪機(jī)：主要由反動(dòng)級(jí)組成，蒸汽在噴嘴葉 柵和動(dòng)葉柵中都進(jìn)行膨脹，且膨脹柵和動(dòng)葉柵中都進(jìn)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(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹作功凝汽式汽輪機(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹作功 后，進(jìn)入高度真空狀態(tài)下后，進(jìn)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(jī)：排汽壓力高于大氣壓力，背壓式汽輪機(jī)：排汽壓力高于大氣壓力， 直接用于供熱，無(wú)凝汽器。直接用于供熱，無(wú)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(jī)：主蒸汽壓力小于低壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力小于1.47MPa1.47MPa中壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為中壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為1.961.963.92MPa3.92MPa高

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

5、電機(jī)發(fā)電機(jī)組機(jī)組蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組我國(guó)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)表 單機(jī)容量（MW）蒸汽輪機(jī)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引進(jìn)機(jī)組

6、33137.1247.29效率低效率低燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)燃燒室燃?xì)馔钙饺細(xì)廨啓C(jī)工作原理四個(gè)工作過(guò)程1、壓氣機(jī)的壓縮過(guò)程。 2、燃燒室中的燃燒加熱過(guò)程。3、透平中的膨脹做功過(guò)程。4、大氣中的自然放熱過(guò)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?xì)廨啓C(jī)；工業(yè)型，也稱為重型燃?xì)廨啓C(jī)； 航機(jī)改裝型，也稱為輕型燃?xì)廨啓C(jī)。航機(jī)改裝型，也稱為輕型燃?xì)廨啓C(jī)。 工業(yè)型工業(yè)型航改型航改型燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)某些典型的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的某些典型的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的性能參數(shù)性能參數(shù)公司名稱機(jī)組型號(hào)ISO基本功率MW壓比燃?xì)獬鯗兀ǎ┕╇娦剩?）

7、單位售價(jià)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公司T

8、rent51.1935.0121141.57304調(diào)峰機(jī)組調(diào)峰機(jī)組電網(wǎng)負(fù)荷電網(wǎng)負(fù)荷天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電n蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的供電效率都已達(dá)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(jiǎn)單燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)吸熱平均溫度高和純蒸汽輪機(jī)循環(huán)放熱平均溫度低的特點(diǎn)。燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬鯗馗哌_(dá)12001500，排氣溫度高達(dá)500 。先進(jìn)的蒸汽輪機(jī)，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?xì)廨啓C(jī)及發(fā)電機(jī)與余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)共同組成的燃?xì)廨啓C(jī)及發(fā)電機(jī)與

9、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)共同組成的循環(huán)系統(tǒng)，它利用余熱鍋爐回收燃機(jī)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(jī)排氣的部分熱能，產(chǎn)生蒸汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)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(dòng)蒸汽輪機(jī)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(jī)組的性能參數(shù) 公司名稱機(jī)組型號(hào)ISO基本功率（MW）供電效率（%）所配燃?xì)廨啓C(jī)的情況單位售價(jià)美元/kWGE發(fā)電S-109EC259.653.51臺(tái)MS9001ECs-109FA384.554.81臺(tái)MS9001FA255S-209FA700.855.12臺(tái)M

10、S9001FA238ABBKA13E2-1241.652.51臺(tái)13E2，雙壓蒸汽輪機(jī)KA13E2-1244.253.01臺(tái)13E2，雙壓蒸汽輪機(jī)282KA13E2-2490.853.32臺(tái)13E2，雙壓蒸汽輪機(jī)KA13E2-3737.353.43臺(tái)13E2，雙壓蒸汽輪機(jī)255KA13E2-4983.553.54臺(tái)13E2，雙壓蒸汽輪機(jī)KA26-1361.556.91臺(tái)13E2，雙壓蒸汽輪機(jī)262KA26-2725.957.12臺(tái)13E2，雙壓蒸汽輪機(jī)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 無(wú)補(bǔ)燃型

11、余熱鍋爐系統(tǒng)方案 有補(bǔ)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(shù)的限制，目前尚不能被廣泛的應(yīng)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?xì)廨啓C(jī)蒸汽輪機(jī)余熱鍋爐型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐無(wú)補(bǔ)燃型方案有補(bǔ)燃型方案補(bǔ)燃余熱鍋爐1. 高壓煙氣入口及不銹鋼煙道2. 高壓過(guò)熱器 3. 再熱器4. 天然氣及柴油補(bǔ)燃器和過(guò)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(zhuǎn)

12、換器及催化劑減量裝置8. 中壓過(guò)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(yù)熱器)14.中壓汽包15.低壓汽包(內(nèi)設(shè)與集水器相連裝置)16.集水器17.煙囪18.操作平臺(tái)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(fèi)用低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鍋爐和廠房都很??；運(yùn)行可靠性高，現(xiàn)已能做到90%98%的運(yùn)行可用率；起動(dòng)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(wú)補(bǔ)燃型天然氣聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)：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(yùn)行機(jī)動(dòng)性好。部分負(fù)荷工況下裝置熱效率比較高。在余熱

13、鍋爐中可以燒煤或其他劣質(zhì)燃料。蒸汽參數(shù)不受燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度的限制，可以采用效率較高的蒸汽輪機(jī)底循環(huán)與之匹配，機(jī)組的總功率較大。 有補(bǔ)燃型聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)是：燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)PBGG天然氣空氣燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽輪機(jī)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(diǎn)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(jī)底循環(huán)與之匹配。增壓燃燒鍋爐聯(lián)合循環(huán)n缺點(diǎn)增壓鍋爐本身就是一個(gè)很大的耐壓容器，造價(jià)很昂貴。 理論研究表明：當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)初溫低于1250時(shí)，增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的熱效率總是大于無(wú)補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的效率。可是由于增壓鍋爐很昂貴，目

14、前很少應(yīng)用。 天然氣發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)效率高、污染輕、耗水量少。效率高、污染輕、耗水量少。起停時(shí)間短，便于調(diào)峰運(yùn)行：冷態(tài)（起停時(shí)間短，便于調(diào)峰運(yùn)行：冷態(tài)（36h36h以上）啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)以上）啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)180min180min；溫態(tài)（溫態(tài)（1036h1036h）不超過(guò)）不超過(guò)140min140min；熱態(tài)（；熱態(tài)（110h110h）不超過(guò)）不超過(guò)80min80min，20min20min可并可并網(wǎng)；極熱態(tài)（網(wǎng)；極熱態(tài)（1h1h以下）不超過(guò)以下）不超過(guò)60min60min。占地面積?。阂慌_(tái)占地面積?。阂慌_(tái)60MW60MW燃煤機(jī)組占地相當(dāng)于燃煤機(jī)組占地相當(dāng)于3 3臺(tái)臺(tái)35MW35MW等級(jí)的燃?xì)鈾C(jī)組用等

15、級(jí)的燃?xì)鈾C(jī)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(fèi)用低：為燃煤機(jī)的比投資費(fèi)用低：為燃煤機(jī)的4070%4070%。建設(shè)周期短：大型機(jī)組建設(shè)周期短：大型機(jī)組18241824個(gè)月。個(gè)月。管理費(fèi)用低；運(yùn)行人員少。管理費(fèi)用低；運(yùn)行人員少。運(yùn)行性能高于燃煤機(jī)組：可靠性達(dá)運(yùn)行性能高于燃煤機(jī)組：可靠性達(dá)99%99%以上，運(yùn)行利用率達(dá)以上，運(yùn)行利用率達(dá)8590%8590%。主廠房機(jī)組布置形式簡(jiǎn)單循環(huán)燃機(jī)電廠的主廠房布置聯(lián)合循環(huán)燃機(jī)電廠的主廠房布置簡(jiǎn)單循環(huán)燃機(jī)電廠的主廠房布簡(jiǎn)單循環(huán)燃機(jī)電廠的主廠房布置置簡(jiǎn)單循環(huán)主廠房布置平行布置直線對(duì)稱順向布置聯(lián)合循環(huán)燃機(jī)電廠的主廠房布循環(huán)燃機(jī)電廠的

16、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(jī)組多軸配置布置軸向排氣的燃機(jī)機(jī)組布置示意圖如右圖所示，組與組之間宜平行布置，此時(shí)余熱鍋爐與燃?xì)廨啓C(jī)組以同軸線連續(xù)布置較妥 。軸向排汽燃機(jī)機(jī)組布置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置右圖為兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)布置在同一軸線上，發(fā)電機(jī)對(duì)稱布置，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)之間留有抽轉(zhuǎn)子的距離。發(fā)電機(jī)也可順列布置。兩臺(tái)余熱鍋爐的中心線分別與燃?xì)廨啓C(jī)中心線垂直。汽輪機(jī)房和集中控制樓位于一臺(tái)余熱鍋爐外側(cè)，平行于余熱鍋爐布置。側(cè)向排汽燃機(jī)機(jī)組布置(一)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置右圖和多軸配置的燃機(jī)側(cè)向排氣時(shí)機(jī)組縱向布置(

17、一) 不同的是是拉開(kāi)了兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)之間的距離，將汽輪機(jī)房布置于兩臺(tái)余熱鍋爐之間，集中控制樓位于汽輪機(jī)房的頂端。側(cè)向排汽燃機(jī)機(jī)組布置(二)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置右圖為兩臺(tái)側(cè)向排氣的燃?xì)廨啓C(jī)平行對(duì)稱布置。兩臺(tái)余熱鍋爐處于同一軸線并分別與燃?xì)廨啓C(jī)軸線垂直。在兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)與兩臺(tái)余熱鍋爐構(gòu)成的H形空間，靠近燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)端布置汽輪機(jī)房。側(cè)向排汽燃機(jī)機(jī)組布置(三)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組單軸配置布置n布置形式：余熱鍋爐燃機(jī)發(fā)電 機(jī)汽輪機(jī)。n優(yōu) 點(diǎn)：機(jī)組安裝位置低，汽輪機(jī) 發(fā)生故障時(shí)不影響燃機(jī)簡(jiǎn) 單循環(huán)繼續(xù)發(fā)電。n缺 點(diǎn)：發(fā)電機(jī)置于燃?xì)廨啓C(jī)與汽 輪機(jī)間, 當(dāng)發(fā)電機(jī)檢修需 要抽轉(zhuǎn)子時(shí)必須橫向平移 發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)

18、中置布置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組單軸配置布置n布置形式：余熱鍋爐燃機(jī)汽輪機(jī)發(fā) 電機(jī)。n優(yōu) 點(diǎn)：發(fā)電機(jī)位于機(jī)組端部, 檢修時(shí) 抽轉(zhuǎn)子比較方便。n缺 點(diǎn)：(1) 機(jī)組必須布置在較高的運(yùn) 轉(zhuǎn)層上。(2) 蒸汽系統(tǒng)出現(xiàn)故 障時(shí), 汽輪機(jī)不能停機(jī)檢修。發(fā)電機(jī)尾置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)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(jī)，可輪流檢修系統(tǒng)內(nèi)的燃機(jī)，但檢修汽輪機(jī)時(shí)，整套機(jī)組但檢修汽輪機(jī)時(shí)，整套機(jī)組都要停運(yùn)或者只能維持簡(jiǎn)單都要停運(yùn)或者只能維持簡(jiǎn)單循環(huán)運(yùn)行。循環(huán)運(yùn)行。采用增減運(yùn)行燃機(jī)臺(tái)數(shù)的采用增減運(yùn)行燃機(jī)臺(tái)數(shù)的方法來(lái)滿足調(diào)峰需求，汽方法來(lái)滿足調(diào)峰需求，汽輪機(jī)始終處于正常工作狀輪機(jī)始終處于正常工作狀態(tài)，所以機(jī)組可更加快速態(tài)，所以機(jī)組可更加快速地增減負(fù)合，調(diào)峰性能好。地增減負(fù)合，調(diào)峰性能好。運(yùn)行靈運(yùn)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(yùn)行運(yùn)行維護(hù)維護(hù)若配置旁通煙若配置旁通煙囪，燃機(jī)可單獨(dú)囪，燃機(jī)可單獨(dú)運(yùn)行。運(yùn)行。因所配汽輪機(jī)容量大，因所配汽輪機(jī)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(jìn)行檢修。采用增減運(yùn)行單元數(shù)的方采用增減運(yùn)行單元數(shù)的方法來(lái)滿足調(diào)峰需求，汽輪法來(lái)滿足調(diào)峰需求，汽輪機(jī)需時(shí)常停機(jī)和再起動(dòng)，機(jī)需時(shí)常停機(jī)和再起動(dòng)，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(yùn)行靈運(yùn)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