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1、 燃气轮机电厂基础知识介绍 第一章：燃气第一章：燃气蒸汽联合循环发电简介蒸汽联合循环发电简介 第 一节、 天然气是清洁能源n n天然气的主要成分是甲烷（天然气的主要成分是甲烷（CH4CH4），其分子由一个碳原子（），其分子由一个碳原子（C C）与四个氢原子（与四个氢原子（H H）组成。天然气无色、无味、无腐蚀性，天然）组成。天然气无色、无味、无腐蚀性，天然气燃烧生成水（气燃烧生成水（H2OH2O）与二氧化碳（）与二氧化碳（CO2CO2），不产生灰、渣、二），不产生灰、渣、二氧化硫等有害物质，天然气是世界公认的清洁能源。氧化硫等有害物质，天然气是世界公认的清洁能源。LNGLNG就是液就是液化天然
2、气，液化后的天然气体积是气体形态的六百份之一，方便化天然气，液化后的天然气体积是气体形态的六百份之一，方便大量储存和远距离运输。大量储存和远距离运输。n n采用采用 天然气为原料，采用天然气为原料，采用“ “燃气燃气蒸汽联合循环蒸汽联合循环” ”技术来发电的技术来发电的电厂称为燃气电厂称为燃气蒸汽联合循环发电厂。采用天然气发电可大大减蒸汽联合循环发电厂。采用天然气发电可大大减少对环境的污染，采用少对环境的污染，采用“ “燃气燃气蒸汽联合循环蒸汽联合循环” ”技术发电，发电技术发电，发电效率高达效率高达57%57%，燃煤电厂为，燃煤电厂为40%40%左右，发同样的电能左右，发同样的电能CO2CO
3、2排放排放量仅为燃煤电厂的量仅为燃煤电厂的40%40%左右左右,SO2,SO2几乎没有，几乎没有，NOXNOX甚微。甚微。第二节、液化天然气第二节、液化天然气第二节、液化天然气第二节、液化天然气 （LNGLNG）燃机发电厂与燃煤发电厂性能比较示意图）燃机发电厂与燃煤发电厂性能比较示意图）燃机发电厂与燃煤发电厂性能比较示意图）燃机发电厂与燃煤发电厂性能比较示意图第三节：燃气轮机发展史第三节：燃气轮机发展史第三节：燃气轮机发展史第三节：燃气轮机发展史n n中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马走马灯灯的记载，它是涡轮机的记载，它是涡轮机( (透平透平) )
4、的雏形。的雏形。n n1515世纪末，意大利人列奥纳多世纪末，意大利人列奥纳多 达芬奇设计出烟气达芬奇设计出烟气转动装置，其原理与走马灯相同。转动装置，其原理与走马灯相同。n n至至1717世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。n n17911791年，英国人巴伯年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作首次描述了燃气轮机的工作过程过程。n n19201920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为气轮机，其效率为1313、功率为、功率为370370千瓦，按等千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断
5、续爆燃容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。燃气轮机发展史燃气轮机发展史燃气轮机发展史燃气轮机发展史n n随着空气动力学的发展，人们掌握了随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片压气机叶片中气体扩压流动的特点中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流，解决了设计高效率轴流式压气机的问题，因而在式压气机的问题，因而在3030年代中期出现了效率年代中期出现了效率达达8585的轴流式压气机。与此同时，透平效率也的轴流式压气机。与此同时，透平效率也有了提高。在高温材料方面，出现了能承受有了提高。在高温材料方面，出
6、现了能承受600600以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。轮机终于得到成功的应用。19391939年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机，年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机，效率达效率达18%18%。同年，在德国制造的喷气式飞机试。同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，飞成功，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始迅速发展。迅速发展。燃气轮机发展史燃气轮机发展史燃气轮机发展史燃气轮机发展史n n随着随着高温材料高温材料的不
7、断进展，以及透平采用冷却叶的不断进展，以及透平采用冷却叶片并不断片并不断提高冷却效果提高冷却效果，燃气初温逐步提高，使，燃气初温逐步提高，使燃气轮机效率不断提高，单机功率也不断增大。燃气轮机效率不断提高，单机功率也不断增大。n n在在7070年代中期出现了数种年代中期出现了数种100100兆瓦级兆瓦级的燃气轮机，的燃气轮机，最高能达到最高能达到130130兆瓦。兆瓦。燃气轮机的分类燃气轮机和火电机组相比具有结构简单、重量轻、污染小、燃气轮机和火电机组相比具有结构简单、重量轻、污染小、效率高及安装建设周期短等特点，近些年大批量的燃机电效率高及安装建设周期短等特点，近些年大批量的燃机电厂陆续投产发
8、电。厂陆续投产发电。1 1、燃气轮机的分类：工业型和航机改装型、燃气轮机的分类：工业型和航机改装型 工业型燃气轮机是地面上广泛使用的机组，使用寿工业型燃气轮机是地面上广泛使用的机组，使用寿命长，可以作为电厂调峰使用。命长，可以作为电厂调峰使用。 航机改装型燃气轮机广泛用于船舶业航空业，和工航机改装型燃气轮机广泛用于船舶业航空业，和工业型燃气轮机相比体积较小，重量较轻。业型燃气轮机相比体积较小，重量较轻。 此外按燃气轮机的热力特性分为简单循环和联合循此外按燃气轮机的热力特性分为简单循环和联合循环，按燃机转子结构分为单轴和多轴燃气轮机。环，按燃机转子结构分为单轴和多轴燃气轮机。2 2、联合循环设备
9、的介绍、联合循环设备的介绍 联合循环发电设备的配套可采用一台燃气轮机和联合循环发电设备的配套可采用一台燃气轮机和一台余热锅炉及一台汽轮机一台余热锅炉及一台汽轮机“ “一托一一托一” ”的方式，也可以采的方式，也可以采用二台燃气轮机和二台余热锅炉及一台汽轮机用二台燃气轮机和二台余热锅炉及一台汽轮机“ “二托一二托一” ”的方式，有的电站也采用多托一的方式。的方式，有的电站也采用多托一的方式。燃气轮机的主要生产厂家n n目前，国内燃机项目主要是B、E、F级燃机。世界主要的厂家是美国GE公司、德国Siemens公司、日本三菱公司及ABB公司。在我国，主要以E/F级燃机为主，大部分集中在江浙、深圳一带
10、。GE公司的PG9171E和PG9351FA为典型代表。Siemens公司以V94.2和V94.3为典型代表。日本三菱公司以M701F为典型代表。第二章：燃气第二章：燃气第二章：燃气第二章：燃气蒸汽联合循环发电系统的流程蒸汽联合循环发电系统的流程蒸汽联合循环发电系统的流程蒸汽联合循环发电系统的流程 下图是燃气下图是燃气下图是燃气下图是燃气蒸汽联合循环发电系统设备与生产流程图，显示了天然气发电的主要流程蒸汽联合循环发电系统设备与生产流程图，显示了天然气发电的主要流程蒸汽联合循环发电系统设备与生产流程图，显示了天然气发电的主要流程蒸汽联合循环发电系统设备与生产流程图，显示了天然气发电的主要流程 在
11、经过加热后的天然气进入燃气轮机的燃烧室，与压气机压入在经过加热后的天然气进入燃气轮机的燃烧室，与压气机压入的高压空气混合燃烧，产生高温高压气流推动燃气轮机旋转做的高压空气混合燃烧，产生高温高压气流推动燃气轮机旋转做功。功。 从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏600600度，仍然具备很高的度，仍然具备很高的能量，把这些高温气体送到锅炉，把水加热成蒸汽去推动蒸汽能量，把这些高温气体送到锅炉，把水加热成蒸汽去推动蒸汽轮机，带动发电机发电。轮机，带动发电机发电。 燃气轮机整体结构 第三章：燃气轮机概述 第第 一节、燃气轮机工作原理及工作过程一节、燃气轮机工作原理及工作过程
12、n n1 1、燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作原理n n燃气轮机的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。燃气轮机的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧产生的高温高压气体推动燃气叶轮旋转是靠燃烧产生的高温高压气体推动燃气叶轮旋转 如下图：如下图： 燃气轮机是以燃气
13、轮机是以连续流动的气体连续流动的气体为工质带动叶轮高速为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。械，是一种旋转叶轮式热力发动机。n n燃气轮机的基本原理与蒸汽轮机很相似，不同处在燃气轮机的基本原理与蒸汽轮机很相似，不同处在于工质不是蒸汽而是于工质不是蒸汽而是燃料燃烧后的烟气燃料燃烧后的烟气。燃气轮机。燃气轮机属于内燃机，所以也叫内燃气轮机。属于内燃机，所以也叫内燃气轮机。n n燃气轮机是利用气体作为工质在燃烧室里燃烧，将燃气轮机是利用气体作为工质在燃烧室里燃烧，将燃料的化学能燃料的化学能转变为转变为
14、气体的内能气体的内能。在喷嘴里，。在喷嘴里，气体气体的内能的内能转变为转变为气体的动能气体的动能，燃气高速喷出，冲击叶，燃气高速喷出，冲击叶轮转动轮转动2 2、燃气轮机的工作过程、燃气轮机的工作过程n n压气机压气机( (即压缩机即压缩机) )连续地从大气中吸入空气并将其连续地从大气中吸入空气并将其压缩压缩。n n压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀膨胀作功作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转n n加热后的高温燃气的作功能力显著
15、提高，因而燃加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气透平在带动压气机的同时，气透平在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气尚有余功作为燃气轮机的输出机械功轮机的输出机械功。n n燃气轮机由静止起动时，需用启动设备，待燃气轮机由静止起动时，需用启动设备，待加速加速到能独立运行到能独立运行后，起动机才脱开。后，起动机才脱开。 3、燃气轮机工作过程的分类n n燃气轮机的工作过程是最简单的，称为燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环简单循环；此外，还有此外，还有回热循环和复杂循环回热循环和复杂循环。n n燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是开式循环开
16、式循环；此外，还有工质被封闭循环使用的；此外，还有工质被封闭循环使用的闭闭式循环式循环。例如：燃气。例如：燃气蒸汽混合循环电厂。蒸汽混合循环电厂。n n燃气轮机与其他热机相结合的称为燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置复合循环装置。 4、影响效率的主要因素n n燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。下面是一台燃气轮机模型，通过它来了解燃气轮机的工作过程下面是一台燃气轮机模型，通过它来了解燃气轮机的工作过程下面是一台燃气轮机模型，通过它来了解燃气轮机的工作过程下面是一台燃气轮机模型，通过它来了解燃气轮机的工作过
17、程。模型的前端是空气进入口；环绕燃气轮机安装的是燃烧室；在燃烧室端面有模型的前端是空气进入口；环绕燃气轮机安装的是燃烧室；在燃烧室端面有天燃气的入口；燃气轮机的后面是燃烧后的高温气体排出口。天燃气的入口；燃气轮机的后面是燃烧后的高温气体排出口。 把燃气轮机剖去把燃气轮机剖去1/41/4，可以看到内部的结构。，可以看到内部的结构。燃气轮机由三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，内部一排排燃气轮机由三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，内部一排排叶片是压气机叶片；中间部分是燃烧器段，围绕一圈的是燃烧室；叶片是压气机叶片；中间部分是燃烧器段，围绕一圈的是燃烧室；右边部分是燃机透平，其中有透平
18、叶片，右侧是燃气排出口。右边部分是燃机透平，其中有透平叶片，右侧是燃气排出口。 第二节、燃气轮机的设备结构第二节、燃气轮机的设备结构燃气轮机构造有三大部分：燃气轮机构造有三大部分：空气压缩机，燃烧室，空气压缩机，燃烧室，燃气透平系统。燃气透平系统。1 1、燃气轮机之空气压缩机。、燃气轮机之空气压缩机。、燃气轮机之空气压缩机。、燃气轮机之空气压缩机。 压气机负责从周围大气中吸入空气，增压后供给压气机负责从周围大气中吸入空气，增压后供给燃烧室。为了生成高压空气，压气机装有多级叶燃烧室。为了生成高压空气，压气机装有多级叶轮，若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压气机轮，若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压
19、气机转子转子, ,转子上的叶片称为动叶。如下图所示：转子上的叶片称为动叶。如下图所示： 在每两级动叶之间有一组静止的叶片（简称静叶），一组动在每两级动叶之间有一组静止的叶片（简称静叶），一组动叶与后面相邻的静叶，称为压气机的一个级。多数燃气轮机叶与后面相邻的静叶，称为压气机的一个级。多数燃气轮机的压气机有十几级，高速旋转的动叶把空气从进气口吸入压的压气机有十几级，高速旋转的动叶把空气从进气口吸入压气机，经过一级又一级的压缩，变成高压空气。由于压气机气机，经过一级又一级的压缩，变成高压空气。由于压气机内气体流动方向与旋转轴平行，称为轴流式压气机。如下图内气体流动方向与旋转轴平行，称为轴流式压气机
20、。如下图所示所示 。燃气轮机启动时，先把发电机当作电动机带动压气燃气轮机启动时，先把发电机当作电动机带动压气机旋转，把空气压入燃烧区。燃机点火后，则逐渐转变至由机旋转，把空气压入燃烧区。燃机点火后，则逐渐转变至由透平带动压气机旋转压气透平带动压气机旋转压气 n n压气机有压气机有轴流式轴流式和和离心式离心式两种，轴流式压气机效两种，轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合。在小流量时，轴率较高，适用于大流量的场合。在小流量时，轴流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心式。功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采式。功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采
21、用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。效率的同时又缩短了轴向长度。压气机转子和透平转子2、燃气轮机之燃烧室、燃气轮机之燃烧室n n燃气轮机一般有十几个燃烧室，安装在燃机外围。如下图所示： n n下面是一个燃烧室的剖面模型。燃烧室由外壳与下面是一个燃烧室的剖面模型。燃烧室由外壳与火焰筒组成，在外壳端部有天然气入口，在火焰火焰筒组成，在外壳端部有天然气入口，在火焰筒尾部联接过渡段，在燃烧室内装有燃料喷嘴。筒尾部联接过渡段，在燃烧室内装有燃料喷嘴。 An n天然气通过燃烧室端部燃气入口进入燃烧室，喷入天然气通过燃烧室端部燃气入
22、口进入燃烧室，喷入的天然气与压气机压入的空气在燃烧室火焰筒里混的天然气与压气机压入的空气在燃烧室火焰筒里混合燃烧。燃烧使气体体积剧烈膨胀，生成高温高压合燃烧。燃烧使气体体积剧烈膨胀，生成高温高压燃气从燃烧室过渡段喷出，进入透平做功。燃气从燃烧室过渡段喷出，进入透平做功。 燃烧室布置燃料喷嘴3、燃气轮机之透平系统、燃气轮机之透平系统n n燃气透平也称为燃气轮，从燃烧室喷出的高压燃气推动透平叶轮旋转，把燃气的内能转化为透平的机械能 n n燃气推动旋转的叶轮上的叶片称为动叶，在每级动叶的前方还安装一组静止的叶片（静叶），静叶起着喷嘴的作用，使气流以最佳方向喷向动叶。一组静叶加一组动叶为透平的一级。为
23、了充分利用燃气的热能，透平一般为3级或4级。如下图所示： n n透平叶轮安装在透平转轴上构成透平转子。（如透平叶轮安装在透平转轴上构成透平转子。（如下图所示）压气机转子与透平转子是安装在同一下图所示）压气机转子与透平转子是安装在同一根转轴上，称为燃气轮机转子，透平旋转时也就根转轴上，称为燃气轮机转子，透平旋转时也就带动压气机旋转工作。透平转子带动发电机发电，带动压气机旋转工作。透平转子带动发电机发电，额定转速是每分钟额定转速是每分钟30003000转。转。 燃机透平n n下面是一个燃气轮机整体剖面图n n燃烧室和透平不仅燃烧室和透平不仅工作温度高工作温度高，而且还承受燃气，而且还承受燃气轮机在
24、起动和停机时，因温度剧烈变化引起的轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热热冲击冲击，工作条件恶劣，故它们是，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿决定燃气轮机寿命的关键部件命的关键部件。n n为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低工作温度。工作温度。对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统，此外还需要配备良好的有完善的
25、调节保安系统，此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：附属系统和设备，包括：起动装置、燃料系统、起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。等。第四章：余热锅炉的基本原理第四章：余热锅炉的基本原理n n余热锅炉包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是余热锅炉包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道排成的管簇，由上联箱、下联箱连成一体；由密集的管道排成的管簇，由上联箱、下联箱连成一体；上联箱通过汽水引入管连通汽包，汽包再通过下降管连到上联箱通过汽水引入管连通汽包，汽包再通过下降管连到下联箱；上升管管簇、汽包、下降管构成了一
26、个环路。上下联箱；上升管管簇、汽包、下降管构成了一个环路。上升管管簇在炉膛内，汽包与下降管在炉体外面。升管管簇在炉膛内，汽包与下降管在炉体外面。n n把水注入汽包，水便灌满上升管管簇与下降管，把水位控把水注入汽包，水便灌满上升管管簇与下降管，把水位控制在靠近汽包中部的位置。当高温燃气通过管簇外部时，制在靠近汽包中部的位置。当高温燃气通过管簇外部时，管簇内的水被加热成汽水混合物。由于下降管中的水未受管簇内的水被加热成汽水混合物。由于下降管中的水未受到加热，管簇内的汽水混合物密度比下降管中的水小，在到加热，管簇内的汽水混合物密度比下降管中的水小，在下联箱形成压力差，推动上升管内的汽水混合物进入汽包
27、，下联箱形成压力差，推动上升管内的汽水混合物进入汽包，下降管中的水进入上升管，形成自然循环。如下图所示下降管中的水进入上升管，形成自然循环。如下图所示 余热锅炉基本原理图余热锅炉基本原理图 上图是汽包（也称锅筒）结构示意图上图是汽包（也称锅筒）结构示意图, , 汽包是水受热、蒸发、过热的重要枢纽，汽包是水受热、蒸发、过热的重要枢纽，保证锅炉正常的水循环。上升管内的汽水混合物进入汽包后，通过汽水分离保证锅炉正常的水循环。上升管内的汽水混合物进入汽包后，通过汽水分离器分离成饱和蒸汽与水，饱和蒸汽通过汽包上方蒸汽出口输出；分离出的水器分离成饱和蒸汽与水，饱和蒸汽通过汽包上方蒸汽出口输出；分离出的水与
28、给水管注入的水再进入下降管。（给水与给水管注入的水再进入下降管。（给水汽包汽包下降管下降管蒸发器蒸发器上升管上升管汽包汽包经分离经分离-蒸汽去过热器蒸汽去过热器 -水经下降管继续循环）水经下降管继续循环）n n用来产生饱和蒸汽的上升管管簇称为蒸发器，电厂锅炉还用来产生饱和蒸汽的上升管管簇称为蒸发器，电厂锅炉还有省煤器与过热器，它们都由管簇组成。进汽包的水先在有省煤器与过热器，它们都由管簇组成。进汽包的水先在省煤器加热，再通过汽包、下降管进入蒸发器，可以提高省煤器加热，再通过汽包、下降管进入蒸发器，可以提高蒸发器的效率与锅炉的效率。蒸发器生成的饱和蒸汽经汽蒸发器的效率与锅炉的效率。蒸发器生成的饱
29、和蒸汽经汽包输出，再进入过热器加热成过热蒸汽，用过热蒸汽推动包输出，再进入过热器加热成过热蒸汽，用过热蒸汽推动蒸汽轮机运转能保证系统的高效与安全。蒸汽轮机运转能保证系统的高效与安全。第一节、余热锅炉的结构第一节、余热锅炉的结构 n n从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏600600度，仍然具备很度，仍然具备很高的能量，把这些高温气体送到锅炉，把水加热成蒸汽去高的能量，把这些高温气体送到锅炉，把水加热成蒸汽去推动蒸汽轮机，带动发电机发电，可使发电容量与联合循推动蒸汽轮机，带动发电机发电，可使发电容量与联合循环机组的热效率相对增高环机组的热效率相对增高50%50%左右。
30、这个靠燃气轮机排左右。这个靠燃气轮机排出气体的余热来产生蒸汽的锅炉称为余热锅炉。出气体的余热来产生蒸汽的锅炉称为余热锅炉。 n n余热锅炉主要有进口烟道、炉体、汽包、烟囱组成。在炉余热锅炉主要有进口烟道、炉体、汽包、烟囱组成。在炉体内有密集的管道，给水泵将要加热的水压进这些管道，体内有密集的管道，给水泵将要加热的水压进这些管道，燃气轮机排出的高温气体将管道内的水加热成高压蒸汽。燃气轮机排出的高温气体将管道内的水加热成高压蒸汽。大型余热锅炉有低压、中压、高压三部分，可同时产生低大型余热锅炉有低压、中压、高压三部分，可同时产生低压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压过热蒸汽、中压过热
31、蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机，一起带动发电机发压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机，一起带动发电机发电，可大大增加燃气轮机发电厂的发电量。电，可大大增加燃气轮机发电厂的发电量。n n大型余热锅炉与燃煤电厂锅炉原理与组成基本相同，主要大型余热锅炉与燃煤电厂锅炉原理与组成基本相同，主要少了燃料运输粉碎与燃烧系统。少了燃料运输粉碎与燃烧系统。 余 热 锅 炉 的 外 观 结 构 图 n n余热锅炉本体采用模块化结构，以方便运输、安装。模块余热锅炉本体采用模块化结构，以方便运输、安装。模块由管簇组成由管簇组成, ,是几十根管子组成的蛇形管组件是几十根管子组成的蛇形管组件,
32、 , 模块两端有模块两端有上联箱与下联箱，是锅炉的受热部件，水在模块内被外部上联箱与下联箱，是锅炉的受热部件，水在模块内被外部的高温气体加热。的高温气体加热。 n n为了更好的传递热量，在管道外表焊上鳍为了更好的传递热量，在管道外表焊上鳍( (qiqi) )片（也称肋片（也称肋（lei）片）来增大管道的传热面积，下图展示的是一小）片）来增大管道的传热面积，下图展示的是一小段焊有鳍片的管道。段焊有鳍片的管道。 n n打开锅炉的侧壁，可看到内部装有多个模块，实际锅炉有打开锅炉的侧壁，可看到内部装有多个模块，实际锅炉有近近2020个模块，其中多数是蒸发器、省煤器、过热器三类模个模块，其中多数是蒸发器
33、、省煤器、过热器三类模块，除此还有再热器模块。块，除此还有再热器模块。第二节、余热锅炉汽水流程第二节、余热锅炉汽水流程 n n大型燃机电厂采用三压再热循环余热锅炉，汽水系统主要大型燃机电厂采用三压再热循环余热锅炉，汽水系统主要由低压、中压、高压三部分组成，可同时产生低压过热蒸由低压、中压、高压三部分组成，可同时产生低压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压汽轮机、汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸汽，分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮机，可最充分的把燃气的热能转换中压汽轮机、高压汽轮机，可最充分的把燃气的热能转换成机械功。成机械功。 n n低压部分由低压省煤器、低压汽包、低压蒸发器
34、、低压过低压部分由低压省煤器、低压汽包、低压蒸发器、低压过热器组成。从凝结水泵来的冷水，通过低压省煤器预热后热器组成。从凝结水泵来的冷水，通过低压省煤器预热后输入低压汽包，汽包下面连接着蒸发器，水在低压蒸发器输入低压汽包，汽包下面连接着蒸发器，水在低压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到低压汽包。饱和蒸汽从低压汽包内加热成饱和蒸汽上升到低压汽包。饱和蒸汽从低压汽包输出再通过低压过热器加热，产生低压过热蒸汽，用来驱输出再通过低压过热器加热，产生低压过热蒸汽，用来驱动低压蒸汽轮机旋转做功。动低压蒸汽轮机旋转做功。大型余热锅炉汽水流程图大型余热锅炉汽水流程图n n中压部分由中压省煤器、中压汽包、中压蒸发器、
35、中压过中压部分由中压省煤器、中压汽包、中压蒸发器、中压过热器、再热器组成。热器、再热器组成。通过低压汽包出来的水由中压给水泵通过低压汽包出来的水由中压给水泵注入中压省煤器继续加热，然后进入中压汽包，在中压蒸注入中压省煤器继续加热，然后进入中压汽包，在中压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到中压汽包。发器内加热成饱和蒸汽上升到中压汽包。从中压汽包输出从中压汽包输出的饱和蒸汽通过中压过热器加热，然后再与高压汽轮机排的饱和蒸汽通过中压过热器加热，然后再与高压汽轮机排出来的蒸汽混合，一同经过再热器加热，出来的蒸汽混合，一同经过再热器加热，产生中压再热蒸产生中压再热蒸汽，用来驱动中压蒸汽轮机旋转做功。汽，用来驱
36、动中压蒸汽轮机旋转做功。n n高压部分由高压省煤器、高压汽包、高压蒸发器、高压过高压部分由高压省煤器、高压汽包、高压蒸发器、高压过热器组成。热器组成。通过低压汽包出来的水由高压给水泵注入高压通过低压汽包出来的水由高压给水泵注入高压省煤器加热，然后进入高压汽包，在高压蒸发器内加热成省煤器加热，然后进入高压汽包，在高压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到高压汽包。从高压汽包输出的饱和蒸汽通饱和蒸汽上升到高压汽包。从高压汽包输出的饱和蒸汽通过高压过热器加热，产生高压过热蒸汽，用来驱动高压蒸过高压过热器加热，产生高压过热蒸汽，用来驱动高压蒸汽轮机旋转做功。汽轮机旋转做功。 第五章：燃气电站系统布置第五章：燃气
37、电站系统布置 燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设备组成了燃气备组成了燃气蒸汽联合循环发电系统，实际上这四种设蒸汽联合循环发电系统，实际上这四种设备的组合布置有多种方式，但主要的分类方式是按轴系布备的组合布置有多种方式，但主要的分类方式是按轴系布置来分，一种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。置来分，一种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。 第一节、多轴布置第一节、多轴布置 所谓多轴即燃气轮机带动一台发电机，蒸汽轮机带动所谓多轴即燃气轮机带动一台发电机，蒸汽轮机带动一台发电机，各自一个轴系。在电厂建设时，只要燃气轮一台发电机，各自一个轴系
38、。在电厂建设时，只要燃气轮机机组安装完毕即可发电（不必等到锅炉与蒸汽轮机安装机机组安装完毕即可发电（不必等到锅炉与蒸汽轮机安装完毕）；蒸汽轮机检修时燃气轮机仍可发电。系统启动快，完毕）；蒸汽轮机检修时燃气轮机仍可发电。系统启动快，燃气轮机可先启动发电（不必等到锅炉里的水加热成蒸汽）燃气轮机可先启动发电（不必等到锅炉里的水加热成蒸汽）。在我国。在我国2020万千瓦以下的燃气万千瓦以下的燃气蒸汽联合循环发电机组多蒸汽联合循环发电机组多数采用多轴布置。数采用多轴布置。 下面是一套多轴布置系统流程示意图 第二节：单轴布置 n n单轴布置系统为燃气轮机、蒸汽轮机、发电机串联在一根轴上，共用一台发电机发电
39、。n n由于一套单轴系统只有一台发电机与相关电气设备，可节省设备费用，减少厂房面积，系统调控相对简单。目前30万千瓦以上的燃气蒸汽联合循环发电机组多数采用单轴布置。 单轴布置系统流程示意图 一单轴布置系统流程示意图 二第六章：厂房布置第六章：厂房布置 下面是典型的单轴布置燃气下面是典型的单轴布置燃气蒸汽联合循环发电机组示蒸汽联合循环发电机组示意图。意图。 燃气轮机、高中压蒸汽轮机、低压蒸汽轮机、发燃气轮机、高中压蒸汽轮机、低压蒸汽轮机、发电机的安装位置，它们是安装在同一轴线上，同轴运转。电机的安装位置，它们是安装在同一轴线上，同轴运转。 n n燃气轮机工作需要空气参与燃烧，剖开燃气轮机下方平台
40、，燃气轮机工作需要空气参与燃烧，剖开燃气轮机下方平台，可看到空气进入燃气轮机的通道。为了防止空气中的尘埃可看到空气进入燃气轮机的通道。为了防止空气中的尘埃侵蚀叶片，从入口进入的空气，要通过过滤器把尘埃滤掉，侵蚀叶片，从入口进入的空气，要通过过滤器把尘埃滤掉，才能进入燃气轮机。也有一些电厂把空气入口与过滤器安才能进入燃气轮机。也有一些电厂把空气入口与过滤器安装在燃气轮机上方或侧面。装在燃气轮机上方或侧面。 n n为了防护与吸收噪音，在燃气轮机与高中压蒸汽轮机外还为了防护与吸收噪音，在燃气轮机与高中压蒸汽轮机外还要罩上外壳。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机安装在厂房平要罩上外壳。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机安装在厂房平台，锅炉则安装在厂房外部。台，锅炉则安装在厂房外部。 n n多台机组可并排布置，安装在同一个厂房内，下多台机组可并排布置，安装在同一个厂房内，下图是三个机组的电厂布置图图是三个机组的电厂布置图 下图是一副详细的单轴系统设备结构图。下图是一副详细的单轴系统设备结构图。
