燃气蒸汽联合循环的原理
燃气轮机蒸汽轮机联合循环
目录
• 联合循环概述 • 燃气轮机部分 • 蒸汽轮机部分 • 联合循环的运行与控制 • 联合循环的应用与发展
01
联合循环概述
联合循环的定义
• 联合循环：是一种将燃气轮机和蒸汽轮机结合使用的发电方式， 通过将两种不同方式的能量转换过程结合在一起，实现更高的 能源利用效率和发电能力。
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背压式蒸汽轮机
将汽轮机的排汽压力高于大气压力，用于驱 动其他设备或供给热用户。
抽汽式蒸汽轮机
在汽轮机中间级上抽出部分蒸汽，用于供热 或驱动其他设备。
饱和蒸汽轮机
利用饱和蒸汽来推动汽轮机叶片转动。
蒸汽轮机的工作原理
高压过热蒸汽进入汽轮机，通过一系列的喷嘴和叶片，将热 能转换为机械能，推动汽轮机转动。蒸汽在汽轮机内膨胀降 温，释放出热能并推动叶片转动，最终以冷凝水的形式排出 。
停车
停车操作则相对简单。首先，需要逐渐降低燃气轮机的负荷，然后逐步关闭燃气轮机的进气口和排气口。在燃气 轮机完全停止运行后，需要关闭相关的辅助系统，如润滑油系统和冷却水系统等。最后，需要对整个系统进行全 面的检查，确保所有设备都处于安全的状态。
正常运行与控制
正常运行
在正常运行状态下，燃气轮机和蒸汽轮机都处于稳定的工作状态。此时，需要密切关注各种参数的变 化，如燃气轮机的排气温度、蒸汽轮机的蒸汽压力等，以确保系统的正常运行。同时，还需要对各种 设备的状态进行定期检查，及时发现并处理可能出现的问题。
控制策略
为了确保联合循环系统的稳定性和经济性，需要采取一系列的控制策略。例如，可以根据实际情况调 整燃气轮机和蒸汽轮机的负荷分配，以达到最优的运行效果。同时，还可以通过调节燃气轮机的进气 温度和压力等参数，实现对整个系统的优化控制。
燃气—蒸汽联合循环的原理
12.08.2019
注蒸汽的燃气轮机循环
二、注蒸汽的燃气轮机 注蒸汽的燃气轮机存在两个较大的问
题：一是注入的蒸汽随排气排至大气，现 尚未解决回收问题，故水耗量大，增加了 运行成本；二是为防止注入蒸汽所含杂质 在高温下对透平叶片的腐蚀，对给水处理 的要求很高，实践表明，即使在达到严格 要求的条件下，透平叶片的寿命也要缩短， 燃气轮机高温燃气通道检修的间隔时间将 缩短很多。因此，在联合循环迅速发展和 广泛应用的今天，注蒸汽的燃气轮机应用 较少。
12.08.2019
燃气轮机的复杂循环
（一）间冷循环 所谓间冷循环，是指在压缩过程中，把工质引至冷却器 冷却后，再回到压气机中继续压缩的中间冷却、逐渐压 缩的过程。
12.08.2019
燃气轮机的复杂循环
（二）再热循环
所谓再热循环，是指在膨胀过程中间，把工质引 出至再热燃烧室中加热后，再回到透平中继续膨胀以 完成膨胀过程。
12.08.2019
燃气轮机简单循环
（1）标准额定功率：是指在ISO工况下，即 环境温度15℃、海平面高度、相对湿度为60 ％、以及燃用天然气的工况下连续运行，发 电机出线端的最大持续功率；
（2）合同额定功率：指在事先确定的运行工 况下连续运行，发电机能够保证的出力；
（3）现场额定功率：指在燃气轮机发电厂所 处的当前环境的条件下，诸如大气压、大气 温度、压力损失等条件下的最大持续功率；
（4）尖峰功率：在规定的运行条件下，保持 一个约定的短时间内，燃气轮机以高于连续 额定功率安全运行的最大功率。
12.08.2019
燃气轮机简单循环
（五）热效率 热效率的含义是：当工质完成
一个循环时，把外界加给工质的热 量q转化成为机械功（电功）的百 分数。
燃气-蒸汽联合循环发电机组知识
通过调节蒸汽轮机的进气量、进气温 度和压力等参数，控制其转速和输出 功率。
余热锅炉控制
通过调节余热锅炉的进气量、进气温 度和压力等参数，控制其出口温度和 压力。
保护系统
超速保护
当燃气轮机的转速超过设定值时， 保护系统会自动关闭进气阀，防 止机组超速。
超温保护
当余热锅炉的出口温度超过设定值 时，保护系统会自动降低进气量或 关闭进气阀，防止机组过热。
某电厂燃气-蒸汽联合循环发电机组故障处理经验分享
在燃气-蒸汽联合循环发电机组的运行过程中，难免会 出现各种故障和问题。
对于常见的故障，该电厂制定了详细的应急预案，并定 期进行演练，确保在紧急情况下能够迅速响应。
该电厂在故障处理方面积累了丰富的经验，能够快速准 确地诊断和解决故障。
同时，该电厂还加强了与设备制造商的技术交流与合作， 及时获取最新的技术支持和解决方案。
燃气-蒸汽联合循环发电机组 知识
• 燃气-蒸汽联合循环发电机组概述 • 燃气-蒸汽联合循环发电机组的运行
与控制 • 燃气-蒸汽联合循环发电机组的维护
与检修
• 燃气-蒸汽联合循环发电机组的应用 与发展
• 案例分析
01
燃气-蒸汽联合循环发电机组概 述
定义与特点
定义
高效率
燃气-蒸汽联合循环发电机组是一种高效、 环保的发电方式，通过联合使用燃气和蒸 汽循环来提高发电效率。
余热锅炉参数
包括入口和出口的温度、 压力、流量等，这些参数 对余热锅炉的效率和使用 寿命有重要影响。
蒸汽轮机参数
包括入口和出口的温度、 压力、流量等，这些参数 对蒸汽轮机的性能和运行 稳定性有重要影响。
控制策略
燃气轮机控制
蒸汽轮机控制
燃气—蒸汽联合循环发电机组电气系统的探讨
燃气—蒸汽联合循环发电机组电气系统的探讨【摘要】：通过对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统的介绍，结合燃气-蒸汽联合循环电厂设计实例，从工程实际应用角度对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统设计提出优化建议。
关键词：燃气-蒸汽联合循环；发电机组；电气系统0引言近年来，随着国家能源政策的调整和环境保护意识的增强，国家于2000年开始大幅度开发和利用天然气资源并用于电力领域。
由于燃机-蒸汽联合循环机组相对于传统的火电机组，从布置形式到机组参数、配套设备选型等均有较大的差异，电气系统的设计也有很多值得研究和注意的问题。
1燃气-蒸汽联合循环机组简介1.1燃气-蒸汽联合循环机组的原理燃气-蒸汽联合循环机组的工作原理为：天然气从燃料喷嘴喷入燃烧室，与燃烧室中的压缩空气混合燃烧，产生高温高压燃气，再进入透平膨胀做功，利用燃气轮机排气余热在余热锅炉中将水加热成高温高压的过热蒸汽，利用蒸汽在汽轮机中做功。
1.2燃气-蒸汽联合循环机组的分类燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设备组成了燃气—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置来分，一种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。
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，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20万千瓦以下的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用多轴布置。
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。
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。
2.燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统2.1燃气轮机组启动方式燃气轮机组启动是指燃气轮机组从静止（盘车）状态至机组到达一定转速的过程，即将燃气轮机和发电机的转子加速到自持的速度，自持的速度也就是燃气轮机能够产生足够的动能带动它继续加速运行，到达机组要求的额定转速。
燃气-蒸汽联合循环原理简介
三菱重工--G 系列燃气轮机
三菱重工( MHI ) 的G 系列燃气轮机用于 60 Hz的是501G 机型, 用于50 Hz 的是 701G 机型。MHI 的G 型机相对于F 型机 来说, 透平进口温度从1 400 ℃ 级提高 到了1 500 ℃ 级。 701G2（燃机输出功 率334MW）效率39. 5％, 联合循环功率 489.MW, 效率58. 7％。
HRSG
GT
ST
G
GE,三菱
HRSG
GT G
ST
SIMENS , ALSTOM
一拖一联合循环电厂示意图
造价及成本情况
机组越大, 单位投资越小 对9E系列, 3600元/千瓦左右 对9F系列, 3400元/千瓦左右 对9E系列, 每立方米天然气发4度 对9F系列, 每立方米天然气发5度
西气东输天然气管线及电厂分布
V94.3A燃气轮机---转子
V94.3A燃气轮机---转子
转子将压气机和透平段连接在单个轴上, 并支撑在两端的轴承上。
西门子公司SGT--8000H 燃气轮机
4 级轴流透平, 前3 级均采用空气冷却, 第4级无冷却, 转子前燃气温度1 427 ℃ 。 第1 级动静叶采用单晶超合金材料并涂 以耐热涂层, 已具有承受近1 500 ℃ 高 温的能力； 第2 级叶片上涂敷了热障涂 层。
由SGT--8000H 机组组成的联合循环的额 定净输出功率超过530 MW, 效率超过 60%。
H 型燃气轮机的压气机压比为23, 空气流 量为685 kg/ s.
压气机的进口导叶( IGV) 和前4 级静叶 (VSV) 均可调, 以控制空气流量, 适应环 境温度的变化和不同运行工况的要求。
GE 公司MS9001H 燃气轮机
燃气-蒸汽联合循环动力装置
燃气-蒸汽联合循环动力装置运行过 程中会产生一定的噪声，可能对周 围居民产生一定影响。
能效分析
能源利用效率
燃气-蒸汽联合循环动力装置的能源利用效率较高，能够将燃料中 的化学能转化为机械能或电能，提高能源利用效率。
余热利用
联合循环动力装置能够充分利用余热，减少能源浪费，进一步提高 能源利用效率。
燃气-蒸汽联合循环动力装置采用天然气等 清洁燃料，燃烧后产生的污染物较少，相 比燃煤发电具有更好的环保性能。
灵活性
可靠性
燃气-蒸汽联合循环动力装置启停速度快， 能够快速响应电网负荷的变化，提高电力 系统的稳定性。
燃气-蒸汽联合循环动力装置结构紧凑，维 护方便，可靠性较高。
联合循环动力装置的应用领域
耗油量是衡量燃气轮机燃料消耗量的重 要参数，数值越小表示燃料消耗越少。
启动时间是衡量燃气轮机从静止状态到 正常工作所需时间的重要参数，数值越 小表示启动越快。
热效率是衡量燃气轮机能量转换效率的 重要参数，数值越高表示能量转换效率 越高。
功率密度是衡量燃气轮机功率与体积关 系的重要参数，数值越高表示单位体积 内输出的功率越大。
稳定性。
06
未来发展趋势与展望
技术进步与创新
高效能技术
随着科技的不断进步，燃气-蒸汽联合循环动力装置将进一步提高 能效，降低能耗，提升运行稳定性。
智能化控制
通过引入先进的智能化控制技术，实现对燃气-蒸汽联合循环动力 装置的远程监控和自动控制，提高设备的自动化水平。
环保技术
随着环保意识的增强，燃气-蒸汽联合循环动力装置将采用更环保的 技术和材料，降低排放，减少对环境的影响。
应用领域的拓展
新能源领域
随着新能源的快速发展，燃气-蒸汽联合循环动力装置将应用于 更多新能源领域，如风能、太阳能等。
燃气-蒸汽联合循环发电
燃气-蒸汽联合循环机组概况1.燃气轮机工作原理燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；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，随即进入燃机透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着燃机发电机做功发电。
燃气轮机静止起动时，需要将发电机转换为电动机用带动燃机旋转，待加速到一定转速后，启动装置脱扣，就可以以发电机形式来做功发电。
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。
工业和船用燃气轮机的燃气透平初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。
目前美国通用电气最先进的9H型燃气轮机压缩比23.2，燃气透平初温1430℃。
2.燃气-蒸汽联合循环发电燃气-蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电。
其常见形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。
目前，联合循环的热效率接近60%，“二拖一”的机组配置方式，提高了机组供热能力，整套机组的热效率比常规“一拖一”配置机组热效率高出0.6%，在冬季供暖期热效率高达79%。
燃气-蒸汽联合循环机组主要用于发电和热电联产，其具有以下独特的优点：①发电效率高：由于燃气轮机利用了布朗和朗肯二个循环，原理和结构先进，热耗小，因此联合循环发电效率较高。
②环境保护好：燃煤电厂锅炉排放灰尘很多，二氧化硫多，氮氧化物为200PPM。
燃机电厂余热锅炉排放无灰尘，二氧化硫极少，氮氧化物为(10～25)PPM。
③运行方式灵活：燃机电厂其调峰特性好，启停速度快，不仅能作为基本负荷运行，还可以作为调峰电厂运行。
④消耗水量少：燃气一蒸汽联合循环电厂的蒸汽轮机仅占总容量的1／3，所以用水量一般为燃煤火电的1／3，由于凝汽负压部分的发电量在全系统中十分有限，国际上已广泛采用空气冷却方式，用水量近乎为零。
燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用
燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用摘要：本文以燃气蒸汽联合循环发电机组为例进行介绍，通过企业生产过程中产生的富余焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用先进技术、效率高，实现了将放散的煤气全部回收进行发电，解决了能源浪费和环境污染问题。
关键词：燃气轮机；蒸汽轮机；联合循环；发电技术引言随着能源发电技术的不断发展，人们环保意识的日益增强，燃气发电技术得到了快速的发展。
常规简单循环的燃气发电系统主要是通过空气经过压气机压缩到一定的气压后，然后进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，形成高温燃气后进入透平膨胀机做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，并带动发电机做功，输出电能。
因此当燃气机温度较高时，就会导致热能损失，降低循环的热效率。
一、燃气蒸汽联合循环的意义根据我国当前的用电情况，为了满足社会用电需求及能源消耗增多等情况，对于对节能发电模式的期望越来越高。
为了能同时满足这两方面的需求，热电厂在制定电能生产工艺时，需对传统发电模式进行改造，采用先进的电力生产技术，合理利用煤燃料燃烧生产热能、电能。
联合循环技术的运用对热电厂发电发热有着重要的意义。
1、解决能源问题能源作为社会经济的发展的主要因素，热电厂采用传统发电模式不仅无法获得理想的生产效率，也导致煤燃料资源的浪费。
联合循环技术用于热电厂发电，既能实现“煤的洁净燃烧”，也能提高热电厂的发电效率。
联合循环技术对燃气轮机循环、蒸汽轮机循环进行优化改进，把两者组合到一起构成综合性的热力循环。
不仅科学利用煤燃料发电，也促进了机组运行效率、机组功率的提高。
2、合理利用燃气煤燃料燃烧后产生燃气，若发电厂能充分利用燃气也可将其作为发电的燃料。
对煤燃烧产生的燃气利用率较低，降低了电能生产的产量。
联合循环技术对燃烧锅炉、汽轮机组等设备的连接进行改进，设置了循环控制系统以及时集中燃气加以燃烧，提高了热电厂发电的效率。
如联合循环技术里燃气轮机能充分燃烧气化炉产生的中、低热值煤气，保证了燃气的合理运用。
燃气-蒸汽联合循环简介
燃气-蒸汽联合循环简介摘要：本文主要介绍燃气-蒸汽联合循环机组的工艺流程，特点，主要燃机厂家的燃机和联合循环机组型号，燃机电厂的分类和布置方式，联合循环机组的主要设备，主要建构筑物，造价及成本情况等。
关键词：燃气-蒸汽联合循环机组工艺流程本文从联合循环机组的工艺流程、特点、分类和布置方式、主要设备、主要建构筑物、造价及成本情况等方面介绍燃气-蒸汽联合循环的发展现状。
一工艺流程天然气在燃气轮机中直接燃烧做功，使燃气轮机带动发电机发电，尾气做功后经排汽管道直接排至大气，此时称为简单循环发电；若利用燃气轮机产生的高温尾气，通过余热锅炉，产生高温高压蒸汽后推动蒸汽轮机，带动发电机发电，此时称为联合循环发电。
目前，燃气轮机的制造技术得到迅速发展，燃气轮机的可用率及可靠性越来越高，应用燃气-蒸汽联合循环发电技术已经完全成熟。
二联合循环机组的特点1.有利于环境保护燃气轮机利用天然气发电，相对其他燃料发电，其燃烧后不会产生二氧化硫，不会增加空气中二氧化硫的浓度；氮氧化物的排放仅为燃煤的19.2%，二氧化碳的排放量为燃煤的42.1%，可以起到改善生态环境，保护环境的目的。
2.发电热效率高随着燃气轮机发电技术的成熟，目前联合循环发电热效率已达到55%，能大大节约燃料资源。
3.电厂占地面积小燃气轮机体积较小，辅助系统少，因而其占地面积小，可节约宝贵的土地资源。
4.系统简单，运行维护方便燃气-蒸汽联合循环电厂自动化程度高，操作及控制简单，能节约大量人力资源，提高工作效率，降低劳动力成本。
另外，设备简单，故障率较低，运行维护方便，维护费用较低。
5.节约用水由于燃气轮机不需要冷却水，只是余热锅炉需要淡水，蒸汽轮机需要冷却水，其需水量大大降低，比较适合缺水地区发电。
6.工期短由于燃气轮机设备简单，且多为组装式，因而建设工期短，比传统燃煤（油）电厂可节省工期一年。
三燃机和联合循环机组型号目前国际范围内主要的燃机厂家有：美国GE，日本三菱，德国SIEMENS，法国ALSTOM等，目前大多的国外燃机厂家已经将制造技术分别转让给国内三大动力集团，关键部件在国内的合资厂生产：美国GE与哈尔滨电力集团，日本三菱与东方电力集团，德国SIEMENS与上海电气集团均以转让制造技术的方式进行合作。
燃气蒸汽联合循环
探索燃气蒸汽联合循环与核能、太阳能、风能等可再生能源的集成 应用，实现多能源互补和优化利用。
政策支持
制定鼓励技术创新和应用的政策
政府可以通过提供税收优惠、资金支持等方式，鼓励企业加大在燃气蒸汽联合循环技术研 发和应用方面的投入。
建立标准化和认证体系
制定相关标准和认证体系，规范燃气蒸汽联合循环的设计、制造和运行，确保技术的安全 性和可靠性。
以便再次利用。
凝汽器的性能和效率直接影响到 整个联合循环系统的效率和经济
性。
凝汽器的设计和制造需要充分考 虑换热效率和可靠性，同时还要
考虑对环境的影响。
除氧器
除氧器是燃气蒸汽联合循环中的重要设备之一，其主要功能是除去凝结 水中溶解的氧气等气体，以防止对系统产生腐蚀和结垢等问题。
除氧器的性能和效率直接影响到整个联合循环系统的稳定性和可靠性。
技术复杂
总结词
燃气蒸汽联合循环的技术较为复杂，需要专 业人员来进行操作和维护。
详细描述
燃气蒸汽联合循环结合了燃气轮机和蒸汽轮 机的技术特点，因此其操作和维护过程相对 较为复杂。为了确保联合循环电厂的稳定运 行，需要专业的技术人员来进行操作和维护 。此外，由于这种循环方式涉及到高温、高 压和高转速等极端条件，因此其技术和设备
污染小
总结词
燃气蒸汽联合循环的排放较低，对环境的影响较小。
详细描述
由于燃气蒸汽联合循环使用的是清洁的天然气作为燃料，因此其排放的污染物较 少，如硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等。此外，这种循环方式还采用了先进的排 放控制技术，进一步降低了对环境的影响。
启动快
总结词
燃气蒸汽联合循环的启动速度较快，能够快速达到满负荷运 行状态。