第2章 聯(lián)合循環(huán)的概念和典型方案

1、1燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)西安交通大學西安交通大學能動學院葉輪機械研究所能動學院葉輪機械研究所 2內(nèi)容提要內(nèi)容提要第第1章章 中國的能源狀況與電力工業(yè)的發(fā)展方向中國的能源狀況與電力工業(yè)的發(fā)展方向第第3章章 燃氣蒸汽聯(lián)合性能分析燃氣蒸汽聯(lián)合性能分析第第4章章 余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的變工況余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的變工況第第5章章 聯(lián)合循環(huán)中使用的蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)中使用的蒸汽輪機第第6章章 余熱鍋爐與聯(lián)合循環(huán)的汽水系統(tǒng)余熱鍋爐與聯(lián)合循環(huán)的汽水系統(tǒng)第第7章章 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)第第8章章 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)3第2章 聯(lián)合循環(huán)的概念和典型方案45F 燃料能量W 電站產(chǎn)生功QA 電站

2、向冷源放出熱量（第一、第二章用以上符號）效率是經(jīng)濟性研究效率是經(jīng)濟性研究的最主要內(nèi)容的最主要內(nèi)容WF6789101112131415161718192021222324 開循環(huán)等效為循環(huán)本質差別，忽略空氣和燃氣的物性差別，忽略空氣和燃氣的質量差別（V94.3A空氣流量645kg/s，燃氣659kg/s)，主要用于定性分析。 定量分析時不應當使用上述替換方法。2526回熱器回熱器27回熱器回熱器2829前溫利用技術前溫利用技術30磁流體發(fā)電3132333435363738余熱鍋爐溫差與吸熱量之間的關系比熱容：氫氣：14.30kJ/(kgK)氦氣：5.193kJ/(kgK)液氨：4.609kJ/(

3、kgK)水：4.184kJ/(kgK)鋰： 3.60kJ/(kgK)39多壓余熱鍋爐40機組機組型號型號燃機輸出燃機輸出功率功率(KW)燃機燃機效率效率(%)汽機輸出汽機輸出功率功率(kw)機組總功率機組總功率(KW)總供電效率總供電效率(%)131400(31800)26.0(26.2)17140(22000)48540(53800)40.2(44.3)266630(67470)29.1(29.3)31500(39000)98130(106470)41.9(46.2)373600(74530)27.9(28.1)36500(46000)110100(120530)41.7(45.4)說明：

4、1、表中多數(shù)是指15，0.1013MPa標準大氣條件下，燃用輕油的“單 壓汽水發(fā)生系統(tǒng)”的情況。 2、括號中的數(shù)據(jù)則是指燒天然氣時的“雙壓汽水發(fā)生系統(tǒng)” 的情況411-除氧器 2-高壓給水泵 3-除氧器儲水箱 4-低壓給水泵 5-低壓鍋筒 6-低壓省煤器 7-低壓蒸發(fā)器 8-低壓蒸發(fā)器的循環(huán)泵9-高壓省煤器10-低壓過熱器 11-高壓鍋筒12-高壓蒸發(fā)器循環(huán)泵13-高壓蒸發(fā)器14-高壓第一級過熱器 15-減溫器16-高壓第二級過熱器17-燃氣輪機 18-高壓蒸汽透平19-低壓蒸汽透平20-低壓蒸汽旁通閥21-高壓蒸汽旁通閥22-由凝結水處理廠來 23-會凝結水處理廠 24-主冷卻水(海水) 2

5、5-凝結水泵 26-凝汽器424344n不補氣補燃n補氣補燃452）補氣式：蒸汽流量和參數(shù)不再受限于燃氣輪機參數(shù)， 一般4647484950n燃燒室與增壓鍋爐合二為一2）爐體選用昂貴的金屬材料，成本很高；531-壓氣機 2-增壓鍋爐 3-燃氣透平 4-高壓蒸汽透平 5-低壓蒸汽透平 6-發(fā)電機 7-凝汽器 8-凝結水泵 9-低壓給水加熱器10-中壓給水加熱器 11-除氧器12-給水泵13-高壓給水加熱器14-再熱器（置于增壓鍋爐內(nèi)）15-排氣換熱器54常規(guī)燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)具有以下一些優(yōu)點：常規(guī)燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)具有以下一些優(yōu)點：供電效率供電效率遠遠超過燃煤的蒸汽輪機電站；遠遠超過燃煤的蒸汽輪機電

6、站；在國外，交鑰匙工程的在國外，交鑰匙工程的比投資比投資費用大約為費用大約為500600美元美元/kW，它，它要比帶有要比帶有FGD的燃煤蒸汽輪機電站的燃煤蒸汽輪機電站(11001400美元美元/kW)低很多；低很多；建設周期建設周期短，可以按短，可以按“分階段建設方針分階段建設方針”建廠，資金利用最有效；建廠，資金利用最有效；用地用水都比較少；用地用水都比較少；運行高度自動化，每天都能起停；運行高度自動化，每天都能起停；運行的可用率高達運行的可用率高達85%95%；便于快速便于快速“黑起動黑起動”；由于采用天然氣或液體燃料，由于采用天然氣或液體燃料，污染排放污染排放問題解決得很徹底。問題解決

7、得很徹底。 一般來說，無飛塵，一般來說，無飛塵，SOx和和NOx也很少，特別是在燃燒天然氣時，也很少，特別是在燃燒天然氣時，還可以大大地減少還可以大大地減少CO2的排放量，當然，解決污染問題的功勞應歸的排放量，當然，解決污染問題的功勞應歸于所用的潔凈燃料的特性。于所用的潔凈燃料的特性。 57一拖一：一拖一：GT + HRSG + ST多拖一：多拖一：GTs + HRSG + ST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)單壓單壓雙壓雙壓三壓三壓再熱再熱非再熱非再熱5859注蒸汽循環(huán)60這種循環(huán)方案中，燃氣與蒸汽是在同一臺燃氣透平中膨脹作功的。那時，有兩種流體燃氣和蒸汽一起流經(jīng)燃氣透平，這

8、就是雙流體循環(huán)命名的淵源。由燃氣透平排出的燃氣與蒸汽的混合物將進人余熱鍋爐，在其中把余熱傳給余熱鍋爐的給水，使其變成過熱蒸汽后返回到燃氣輪機中去參與循環(huán)。余熱鍋爐后溫度為149的燃氣與蒸汽的混合物則將直接排入大氣。 61雙流體循環(huán)雙流體循環(huán)的透平前溫的透平前溫T3 余熱鍋爐產(chǎn)余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸生的過熱蒸汽量汽量 62T3=T9； T4=T10；Tp=T7-T70；(T4-T8) 0，其中T8是余熱鍋爐出口主蒸汽的溫度；T11-T60，其中T11是燃氣離開余熱鍋爐時的溫度，T6是給水進入余熱鍋爐時的溫度； PsP1 ，其中是壓氣機的壓縮比， Ps是主蒸汽的壓力；P1s=P5。63公司商號公司商

9、號型號型號ISO基本功基本功率率 / k W供電效供電效率率/%壓縮比壓縮比空氣質量流空氣質量流量量/(kg/s)透平入口透平入口溫度溫度/其它其它AlisonEgnineCompany501-KHSteam675139.8912.618.62.722kg/s的的482.2的蒸汽的蒸汽GE船用船用與工業(yè)與工業(yè)LM2500-PH STIG2806041.0220.275.75807.2注入注入22680kg/h蒸汽蒸汽LM5000-PH STIG5110043.2031.0153.32757.236288kg/h高壓高壓蒸汽蒸汽18144kg/h低壓低壓蒸汽蒸汽Stewart& Stevenso

10、nTG-1600STIG-201690039.6525.152.62735453.6kg/h蒸汽蒸汽注入注入TG-2500STIG-502805041.020.075.75801.7TG-5000STIG-1205162043.831.4153.77787.8641-水處理設備2-高壓鍋筒 3-中壓鍋簡 4-低壓鍋筒 5-余熱鍋爐 6-發(fā)電機 7-動力透平8-低壓透平 9-高壓透平 10-燃燒室 11-高壓壓氣機 12-低壓壓氣機 13-中間冷卻器656667686970727374757677798081828384858687第2、3章主要知識點 （1）聯(lián)合循環(huán)的基本原理是什么？）聯(lián)合循環(huán)

11、的基本原理是什么？ 為什么聯(lián)合循環(huán)的效率比燃氣輪機和蒸汽輪機都高？為什么聯(lián)合循環(huán)的效率比燃氣輪機和蒸汽輪機都高？（2）什么是不補燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)？）什么是不補燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)？ 什么是補燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)？什么是補燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)？ 各有哪些優(yōu)缺點？各有哪些優(yōu)缺點？（3）熱量損失與溫差傳熱的區(qū)別以及對循環(huán)效率的影響）熱量損失與溫差傳熱的區(qū)別以及對循環(huán)效率的影響（4）什么是串行（串接）電站？）什么是串行（串接）電站？ 什么是并行（并接）電站？什么是并行（并接）電站？ 什么是串什么是串-并行電站？并行電站？ 在聯(lián)合循環(huán)中如何區(qū)分串行和并行？在聯(lián)合循環(huán)中如何區(qū)分串行和并行？ 串行成分和

12、并行成分如何影響電站效率？串行成分和并行成分如何影響電站效率？88（5）什么是注蒸汽循環(huán)？）什么是注蒸汽循環(huán)？ 注蒸汽循環(huán)中的串行和并行成分是什么？注蒸汽循環(huán)中的串行和并行成分是什么？ 如何提高注蒸汽循環(huán)的效率？如何提高注蒸汽循環(huán)的效率？ 注蒸汽循環(huán)的優(yōu)缺點？注蒸汽循環(huán)的優(yōu)缺點？（6）什么是濕空氣透平（）什么是濕空氣透平（HAT）循環(huán)？）循環(huán)？ HAT循環(huán)與注蒸汽循環(huán)的聯(lián)系與區(qū)別？循環(huán)與注蒸汽循環(huán)的聯(lián)系與區(qū)別？ 為什么為什么HAT循環(huán)的效率高？循環(huán)的效率高？（7）什么是增壓余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)？）什么是增壓余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)？ 增壓余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的優(yōu)缺點是什么？增壓余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的優(yōu)缺點是什么？ 增壓與補燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的區(qū)別和聯(lián)系？增壓與補燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的區(qū)別和聯(lián)系？第2、3章主要知識點 89（8）什么是單壓、雙壓、多壓余熱鍋爐和汽輪機？）什么是單壓、雙壓、多壓余熱鍋爐和汽輪機？ 聯(lián)合循環(huán)中為什么采用雙壓和多壓余熱鍋爐