《第九章燃气—蒸汽联合循环动力装置》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章燃气—蒸汽联合循环动力装置（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 燃气蒸汽联合循环动力装置 基本特点 主要设备：燃气轮机、余热锅炉和蒸汽 轮机 气、油为燃料，已扩展到燃煤 电网中配置一定比例的燃气蒸汽联合 循环机组 技术含量高，价格昂贵 循环效率高、环境污染极小、耗水量少 、调峰性能好(见后)第一节 燃气蒸汽联合循环的基本原理燃料燃气透平发电机压气机余热锅炉凝汽器汽轮机发电机空气给水加热器给水泵（a）6T T0 s1234578910(b)燃气蒸汽联合循环基本原理图一、燃气-蒸汽联合循环发电装置主要优点 电厂整体循环效率提高 环境污染极小 调峰性能优良 耗水量少 占地少 厂用电率低(燃气轮机启动时可不用外界电源) 自动化水平高 可用于中小老电站的改造
2、增容 模块化结构第二节 燃气蒸汽联合循环电站类型及其特点增压锅炉燃气轮机发电机 空气压气机凝汽器汽轮机发电机图72 增压锅炉型联合循环燃料给水加热器燃料燃气轮机发电机空气压气机余热锅炉凝汽器汽轮机 发电机图73 余热锅炉型联合循环发电机图74 排气补燃余热锅炉型联合循环燃料燃气轮机空气压气机余热锅炉凝汽器汽轮机 发电机燃料补燃燃烧器燃料燃气轮机发电机 空气压气机余热锅炉凝汽器汽轮机发电机图75 排气再燃余热锅炉型联合循环燃料去除氧器来自除氧器去低压省煤器 和除氧器发电机 蒸汽轮机给水泵去高压省煤器去中压省煤器空气低压蒸汽去低压缸中压蒸汽去再热器再热蒸汽去中压缸余热锅炉高压蒸汽去高压缸燃气轮机燃
3、料凝结水泵图76 三压再热循环的系统示意图烟气燃料燃气轮机空气汽轮机水泵发电机凝汽器图77单轴（无离合器）配置的联合循环机组示意图余 热 锅 炉图79“一拖一”多轴配置的联合循环机组示意图烟气燃料燃气轮机空气 汽轮机水泵发电机凝汽器余 热 锅 炉发电机汽轮机水泵凝汽器图710“二拖一”多轴配置的联合循环机组示意图烟气燃料燃气轮机空气发电机余 热 锅 炉发电机烟气燃料燃气轮机空气发电机余 热 锅 炉第二节 燃气轮机 以连续流动的气体为载能的内燃（或外 燃）、叶片式旋转热力原动机组， 基于布赖顿循环， 进口燃气平均温度和排气温度均较高。 部件：压气机、燃烧室、燃气透平 燃气轮机的工作原理 压气机从
4、大气吸入空气，经过绝热压缩 ，压力和温度升高； 压缩空气进入燃烧室，与燃料进行混合 和燃烧，产生高温燃气； 高温燃气进入燃气透平，经过绝热膨胀 作功，推动透平转子转动； 膨胀作功后燃气温度和压力均下降，引 入余热锅炉发电机t4, p4t3, p3t1, p1t2, p2p1p2 p3p4t4t2t3t1燃烧室燃气透平压气机绝热膨胀等压加热绝热压缩发电用的燃气轮机的三大部件 燃气透平 压气机 燃烧室输出轴空气进口压气机燃料喷嘴燃烧室燃气透平图712燃气轮机剖面图燃机排气现状与发展 电站燃气轮机的单机功率达300MW 进气温度超过1350，排气温度超过600， 热效率约为33%40%。 联合循环电
5、站参数提高受限于燃气轮机技术 新一代的高效燃气轮机的初温已经接近1500 ，燃气轮机单循环的效率接近40%， 联合循环效率趋近60%表72主要燃气轮机制造商提供的大型燃气轮机基本参数型号转数燃气初温排气温度功率单循环效率RpmMW%ABB GT263000126065427739.3GE9351FA3000132760626037.6GE9391G3000142756628239.5GE9001H3000142762133139.5KWU V94.33000128855022236.7KWU V94.3A3000134357726439.3Mtsb 701F3000134358627038.2
6、Mtsb 701G3000142758733439.5W701F3000134956725237.5余热锅炉 燃气轮机和蒸汽轮机之间，将燃气轮机 排气热能转化为蒸汽热能。 蒸汽发生器，无空气预热器，锅炉给水 利用锅炉尾部的热量加热。 锅炉的工质侧为多压形式，即设置23个 压力等级的蒸汽发生系统， 余热锅炉的结构和布置特点 没有燃烧设备 无辐射受热面，全部依靠对流受热面； 采用受热面烟气侧强化传热 余热锅炉烟气侧微正压，可取消送引风 机 没有空气预热器； 通常需要设置旁路烟囱。余热锅炉的分类 按锅炉炉水在受热面内的流动方式，分 为强制循环和自然循环 按排气流动的方向不同分为立式和卧式 锅炉。 烟
7、囱档板燃机排气燃气切换档板消声器消声器旁路烟囱余热锅炉至主烟囱图713立式余热锅炉烟气流程图至主烟囱烟气出口烟囱档板燃机排气燃气切换档板消声器旁路烟囱图714立式余热锅炉烟气流程图除氧器中压锅筒高压锅筒余热锅炉的设计特点 余热锅炉汽水侧的多压特征 余热锅炉烟温和工质温度变化特点低压循环泵 给水泵高压循环泵喷水减温器旁路烟囱低压蒸发器高压省煤器高压蒸发器高压蒸发器高压过热器高压过热器主蒸汽凝结水高压锅筒除氧器/给水箱去主烟囱燃机排气图715 双压余热锅炉汽水流程图Qt,过热器蒸发段工质温度烟气温度省煤器图717余热锅炉烟气温度和工质温度的变化曲线烟气入口1211109876534321除氧器中压
8、锅筒高压锅筒再热蒸汽低压蒸汽高压缸排汽给水泵凝结水高压蒸汽烟气出口图718三压再热带整体除氧器的余热锅炉的汽水系统图第三节 汽轮机 汽轮机功率受限于燃气轮机排气和余热 锅炉参数，为其1/31/2， 与常规汽轮机基本原理和工作过程相同 在设计和运行方面存在有较大的不同 主要特点 1、全变压特点 2、无抽汽和增设补汽的特点 末级叶片长度加长，对汽轮机的制造水 平提出了更高的要求 我国还不具备制造补汽式汽轮机的能力 第十章 整体煤气化联合循环IGCC燃料燃气透平发电机压气机余热锅炉凝汽器汽轮机发电机空气给水加热器给水泵高热值煤气或 合成天然气原煤煤气发生炉甲烷化煤气气化剂燃煤联合循环发电装置 最具有
9、竞争力、最有发展前途： 整体煤气化联合循环（IGCC） 增压流化床联合循环（PFBC-CC）， 以燃气蒸汽联合循环原理和技术为基础 IGCC：将煤气化+燃气蒸汽联合循环 高效、极好的环保 未来世界上最洁净的燃煤发电技术 现状 世界上IGCC电站机组数十台， 单机发电规模300MW IGCC电站容量达500MW。 我国已开始建设第一座300MW的IGCC示 范电站。 基本特点 是一种无补燃的余热锅炉型联合循环 煤制成煤气作为燃气轮机的燃料 系统和参数的优化配置 真正体现“整体化”的优势 整体煤气化联合循环的工作过程和型式 排烟513空气91211109876314水煤煤气空气排气粗煤气蒸汽气化剂
10、IGCC的主要优点 1燃料的适应性广 2具有进一步提高效率的前景 3克服了单独煤气化的缺点 4优良的环保性能 5耗水量较少，节水效果显著 6充分利用煤炭资源，组成多联产系统 7宜大型化、并能与其它先进发电技术结合 8便于分段、分步建设电站 IGCC尚需解决的问题 整体煤气化联合循环装置庞大、系统复 杂，基建投资费用高，工期长 系统的整体优化配置和控制技术 厂用电率高（制氧的空气分离系统） 适合燃煤气的先进燃气轮机技术 大容量煤气化设备、高温煤气除尘及脱 硫技术 整体煤气化联合循环系统的主要设备 煤气化炉和净化设备 空气分离系统的类型 1完全整体化空气分离系统 2独立空分系统 3 部分整体化空分
11、系统去余热锅炉氧气氮气煤气87654321空气图82 完全整体化空分系统示意图 煤气化炉；2煤气净化装置；3压气机；4燃烧室；5燃气透平； 6空气分离装置；7氧气增压机；8氮气增压机去余热锅炉氧气氮气煤气10987654321空气氮气图83 部分整体空气分离系统示意图 煤气化炉；2煤气净化装置；3压气机；4燃烧室；5燃气透平； 6空气分离装置；7空气压缩机；8氧气增压机；9氮气增压机；10氮气饱和器去烟囱空气与水蒸汽混合物气化炉除尘给水加热器燃烧室压气机煤湿空气透平蒸发器发电机回热器加热的软水排气空气氧气图85整体煤气化湿空气透平循环原则性系统省煤器脱硫污染物控制视频1（净化 ）视频2（碳捕集
12、 ）第十二章 增压流化床燃煤联合循环PFBC-CCPFBC-CC类型 根据燃烧室的类型不同分为：增压鼓泡流化床增压循环流化床联合循环 概基本原理 增压流化床燃烧室 在压力为1.01.6MPa 鼓泡流化床或循环流化床燃烧室 以燃气蒸汽联合循环为特征的新型燃 煤发电技术 特 点 继承了流化床燃烧的全部优良的环保性 能，NOX很低，炉内脱硫 增压燃煤流化床燃烧室出口的烟气温度 较低（约为850920） 增压流化床出口烟气驱动燃气轮机，效 率只能达到41%42%。 增压流化床燃煤联合循环原理和特点 灰排烟1空气985973624水煤排气蒸汽高温烟气灰渣主要优点 炉内压力达到1.01.6MPa 燃烧室内
13、物料中可燃物不超过0.5% 压力较高，脱硫的效果更好 NO的排放随着压力增高而明显降低 直接利用压气机的空气气源，温度300 左右，不需空气预热器与送、引风机 单位投资和发电成本均相对较低 ，占地 面积小、安装工期相应比较短 尚存在的问题 受热面的磨蚀， N2O的排放量较高， 高温除尘，粉尘排放的有效控制， 燃料的处理与输送， 高温高压灰渣的排放与能量回收， 燃气轮机叶片的磨蚀及耐高温性能， 容量和参数的提高受到限制 增压流化床燃煤联合循环电站的组成 吸 附 剂煤 仓混合器燃烧室分离 器分离 器床 料 再 注 入 容 器汽轮机灰仓烟 囱除尘器低压压气机空气发电机高压压气机高压燃气轮机低压燃气轮机发电机中间冷却器灰冷却器低 加除氧器省 煤 器凝汽 器图92 增压流化床燃煤联合循环工艺流程图灰减压冷却 器排烟床料再贮容器灰渣图93增压流化床锅炉布置示意图排烟燃料与脱硫剂锅炉煤脱硫剂煤焦燃烧室烟气煤气增压循环流化床增压气化炉冷却器过滤器空气灰空气余热回收燃气轮机组脱硫剂煤焦煤气灰渣过滤器图94 带气化的增压循环流化床燃烧联合循环装置（燃烧部分）
