燃气-蒸汽联合循环原理简介
燃气蒸汽联合发电的原理
燃气蒸汽联合发电的原理燃气蒸汽联合发电（Combined Cycle Gas Turbine, CCGT）是一种高效的发电技术，其原理是利用燃气轮机和蒸汽轮机两种不同的动力装置相结合，能够提高热能利用率和发电效率。
燃气蒸汽联合发电系统由燃气轮机、废热锅炉、蒸汽轮机和发电机组成。
首先，天然气等燃料在燃气轮机中燃烧，产生高温高压的燃烧气体。
该燃气经过燃气轮机叶片，使叶片旋转，驱动轴上的发电机产生电能。
在燃气轮机的运行过程中，产生的高温燃气被导入废热锅炉。
废热锅炉是一个热交换器，它利用燃气轮机产生的高温烟气来加热水，生成高温高压的蒸汽。
这些蒸汽经过管道输送到蒸汽轮机，进一步驱动轴上的发电机产生电能。
与燃气轮机相比，蒸汽轮机的工作介质是蒸汽，其工作原理类似于传统的火力发电厂。
在蒸汽轮机中，高压蒸汽通过一系列的活动叶片，使轮转叶片旋转。
这种旋转转动的动能被传递到轴上的发电机，产生电能。
在高压蒸汽释放了其能量后，变得低温低压，通过凝汽器冷凝成水，并返回到废热锅炉中重新加热。
整个燃气蒸汽联合发电过程中，燃气轮机和蒸汽轮机互为补充，形成了一个闭合循环系统。
废热锅炉的加热过程可以充分利用燃气轮机发电时产生的高温废气，使系统的热能利用率得到提高。
与传统的火力发电厂相比，燃气蒸汽联合发电系统的发电效率更高。
燃气蒸汽联合发电技术的高效性还体现在其能够减少温室气体的排放。
由于燃气轮机的高效性，每单位发电所需的燃料量要比传统的火力发电厂少，从而减少了燃烧产生的二氧化碳的排放。
此外，燃气蒸汽联合发电系统还可以通过蒸汽轮机的余热进行加热，提高能源利用效率。
总之，燃气蒸汽联合发电通过燃气轮机和蒸汽轮机的联合运行，利用燃气轮机的高温废气加热水生成蒸汽，进而驱动蒸汽轮机产生电能。
该技术具有高效、环保的特点，已广泛应用于电力行业，为能源转型和可持续发展做出了贡献。
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供热流程及原理
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燃气—蒸汽联合循环简介
燃气—蒸汽联合循环在世界范围内，使用化学燃料通过热力动力机械发电的火力发电量仍然占据最高的比例。
从节约资源和保护环境等各方面来说，作为一种重要的发电装置，火力发电机组首先要求有高的热效率。
在大型热力发电设备中，目前技术水平比较成熟的，能够经济地大规模应用的只有燃气轮机和蒸汽轮机。
但是它们的热效率都不高，一般都在38—42%左右，即使最先进的燃气轮机热效率也只能达到42—44%，最先进的超临界参数蒸汽轮机热效率也只能达到43—45%。
对这两种热力机械所使用的热力循环进行分析。
燃气轮机燃气初温很高，目前的技术水平一般能达到1350—1430℃，因此燃气轮机中的热力循环平均吸热温度高，但是它的排气温度也就是循环低温也高，一般要达到450—630℃，所以燃气轮机热力循环的卡诺效率不高。
蒸汽轮机虽然循环低温较低，也就是蒸汽的冷凝温度可以降低到30—33℃，但是由于受到材料上的限制，它的蒸汽初温不高，在目前的技术水平下一般难以达到600℃，即使采用再热之后，平均吸热温度也不会太高，所以蒸汽轮机热力循环的卡诺效率也不高。
进一步分析可以发现，蒸汽轮机蒸汽初温一般在535—565℃以下，所以实际上只要有570—610℃的热源就可以让蒸汽轮机工作，而燃气轮机的排气温度就很高，在排气中蕴含着大量的热能，能够给蒸汽轮机提供所需要的热能。
因此如果使用燃气轮机排气作为蒸汽轮机的热源，蒸汽轮机就可以不额外消耗燃料了。
也就是说，蒸汽轮机可以回收燃气轮机的排气热量，额外发出一些有用功，这样就相当于增加了燃气轮机的热效率。
如前所述，目前先进的燃气轮机和蒸汽轮机的热效率基本相当，都在38—42%左右，那么，此时这个相当于增加了燃气轮机热效率的系统，热效率必然比单纯的燃气轮机和蒸汽轮机都高。
实际上，如果把上述由燃气轮机和蒸汽轮机组成的系统看成一个整体，那么在它的热力循环中，循环高温就是燃气轮机的循环高温，而循环低温则是蒸汽轮机的冷凝温度。
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。
燃气蒸汽联合循环机组原理
燃气蒸汽联合循环机组原理燃气蒸汽联合循环机组是一种高效的发电装置，它以燃气轮机和蒸汽轮机为核心组成，通过充分利用燃气轮机废热来产生蒸汽，再利用蒸汽驱动蒸汽轮机发电。
这种联合循环的机组原理能够提高能源利用效率，减少能源浪费，是目前广泛应用于发电行业的一种技术。
燃气轮机是燃烧燃气燃料产生高温高压气体，利用气体的动能驱动轴，从而产生机械能。
燃气轮机具有体积小、重量轻、起动快和运行灵活等特点，适合用于中小型发电装置。
然而，燃气轮机在工作过程中会产生大量的热能，并以废气的形式排出，这部分废热没有得到充分利用，导致能量的浪费。
为了充分利用燃气轮机废热，提高能源利用效率，燃气蒸汽联合循环机组将燃气轮机的废热用于产生蒸汽。
具体来说，燃气轮机废气经过余热锅炉加热水，使水蒸发产生高温高压蒸汽。
这部分蒸汽经过一系列的加热、膨胀、排气等过程，驱动蒸汽轮机产生机械能，最终驱动发电机发电。
蒸汽轮机是一种利用蒸汽能量转化为机械能的装置。
蒸汽轮机的工作原理是通过蒸汽的膨胀来驱动叶轮转动，从而将蒸汽的热能转化为机械能。
在燃气蒸汽联合循环机组中，蒸汽轮机起到了发电的关键作用。
蒸汽经过高温高压后进入蒸汽轮机，通过叶轮的高速旋转将蒸汽的动能转化为机械能，驱动发电机发电。
燃气蒸汽联合循环机组的工作原理可以简单归纳为：燃气轮机产生高温高压气体，燃气轮机废气经过余热锅炉产生高温高压蒸汽，蒸汽经过蒸汽轮机产生机械能，最后驱动发电机发电。
这种联合循环的机组通过充分利用废热，提高了能源利用效率，减少了能源的浪费。
燃气蒸汽联合循环机组具有很高的发电效率，能够达到50%以上，远高于传统的燃煤发电厂。
而且，燃气蒸汽联合循环机组的启动时间较短，可在几分钟内达到额定功率，适用于频繁起停的场合。
此外，燃气蒸汽联合循环机组的排放比燃煤发电厂更为清洁，对环境污染较小。
燃气蒸汽联合循环机组利用燃气轮机废热产生蒸汽，再利用蒸汽驱动蒸汽轮机发电，实现了能量的高效利用。
燃气蒸汽联合循环机组工作原理
燃气蒸汽联合循环机组工作原理1. 什么是燃气蒸汽联合循环机组？说到燃气蒸汽联合循环机组，哎呀，可能有些朋友会觉得这名字听起来有点复杂，但别担心，我们来一块儿捋顺它！其实，这是一种非常高效的发电方式，它把燃气和蒸汽两种能量结合在一起，简直就像是把两种美味的食材合在一起做出一顿丰盛的大餐。
想象一下，首先，咱们用燃气来驱动一个燃气轮机，把空气和天然气混合，经过高温高压后，让它们一起“咕噜咕噜”地转动，发出源源不断的电力。
然后，再把这些“废热”利用上，送到蒸汽锅炉里，再产生蒸汽来推动蒸汽轮机继续发电。
这样一来，两个轮子一起转，能量利用得相当高效，简直是事半功倍！1.1 燃气轮机的工作原理先来聊聊这个燃气轮机。
它可不是个小角色，绝对是这个联合循环机组的“主角”！燃气轮机工作的时候，空气被吸进来，然后压缩成高压气体，紧接着，和燃气一块儿混合点燃，燃烧后形成的高温气体会迅速膨胀，把涡轮转得飞快。
这种旋转动力就像你在游乐场的过山车，一下子让你感受到风驰电掣的刺激！这时候，发电机也跟着开始运转，发出电来，感觉就像是你突然获得了一大笔奖金，爽歪歪！1.2 蒸汽轮机的工作原理再说说这个蒸汽轮机。
燃气轮机产生的高温废气，利用热交换器，把这些热量转移到水里，形成蒸汽。
想象一下，水在锅炉里煮得“咕噜咕噜”作响，瞬间变成蒸汽，这气体压力可大了！蒸汽涌进蒸汽轮机，推动它旋转，继续发电，真是人间绝配啊！你看，这一系列的操作就像是一场华丽的舞蹈，轮番上场，各显身手，气氛热烈得不得了。
2. 燃气蒸汽联合循环的优点说完工作原理，咱们再聊聊这种机组的优点。
首先，它的效率高得惊人，理论上可以达到60%以上的发电效率，听起来就像是中彩票一样的美妙！比起传统的发电方式，联合循环机组的能量利用率可以说是“高山仰止”了。
其次，排放也比较干净，温室气体少得多，算得上是环保先锋，符合现代社会对可持续发展的需求。
2.1 适应性强而且，这种机组的适应性也很强，可以在不同的环境下灵活运用。
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V94.3A技术特点
主要内容
联合循环机组的特点 燃气轮机型号 燃气电厂的分类和分布 西门子燃气轮机的技术特点
燃气蒸汽联合循环生产流程
空 气
燃气轮机
余热锅炉
燃机发电机
燃 料
蒸汽轮机 蒸
给
汽
水
汽机发电机
凝汽器
联合循环机组的特点
效率高 排放少 出力受环境温度影响大 可靠性高 占地少 耗水量少 自动化程度高，运行人员少
＜25 25
GE 公司MS9001H 燃气轮机
第1 台MS9001H 燃气轮机与1 台汽轮机 组成的S109H 联合循环电站额定功率为 480 MW,热效率60% ，NOx 排放浓度25 ppm ，于2003 年9月正式投入商业运行。
H 型燃气轮机的压气机压比为23，空气 流量为685 kg/ s.
联合循环机组的特点——可靠性 高
燃气发电实现： 自动、保护投入率100% 启停速度快 系统相对简单、辅机相对较少，整机可
靠性高 可真正实现AGC控制
联合循环机组的特点——出力 和环境温度关系
联合循环机组的特点——出力和 环境温度关系
环境温度升高时，空气密度减小，燃气 轮机的吸气容积流量基本恒定，所以， 环境温度升高，必然导致燃气轮机质量 流量减小，出力下降。
燃机和联合循环机组型号
燃机和联合循环机组型号
日本三菱（MHI）/东方
燃机型号
D、F、G、H M501D、M701F、M701H
联合循环机组
2×M701F 2台燃机
9F系列燃机及联合循环出力
生产厂家 燃机型号 GE/哈尔滨 PG9351FA
ISO工况燃 联合循环机 机出力 组出力
255.6MW 395MW
联合循环机组的特点——效率高
350MW级联合循环机组效率可达到58%， 比常规机组高出15-18%，折合标煤 212g/kwh，比常规1000MW发电煤耗 （290~300g/kwh左右）低很多。
联合循环机组的特点——排放少
最低的环境污染排放。天然气发电，二 氧化碳排放量约为燃煤电厂的42%，氮 氧化物排放量则不到燃煤电厂的20%， 二氧化硫排放几乎为零。可明显减轻日 益严重的环保压力。
PG 9 35 1 FA 1 234 5
1=PG—箱装式发电设备(Package Generation)； 2=系列号，3、5、6、7、9 3=输出功率，以英制马力为单位的近似值 4=轴的数量，单轴或双轴 5=型号，B、E、F、G、H等
燃机和联合循环机组型号
联合循环机组型号（GE）
S10公司
投入年份 输出功率 效率/
机组型号
/ MW
%
燃烧温度/℃ 排放水平 /ppm
GE
MS9001H 2001
292.000 39. 5 1 427
25
西门子 SGT8000H
2008
340. 000 39. 5 1 427
三菱 M701G 2005
334. 000 39.5 1 500
PG9371FB
284MW 426MW
三菱/东方 M701F3
270.3MW 406MW
M701F4
312MW 455MW
西门子/上海 SGT5-4000F（2）271MW 406MW
SGT5-4000F（4）287MW 430MW
燃机和联合循环机组型号
常规燃机（第二代）
单循环出力为150MW等级、燃烧温度低于1205℃， 也即“E”级及以下燃机
燃气轮机中压气机的耗功是随环境温度 的升高而增大的，而透平的膨胀功并不 随环境温度升高而增大，所以，环境温 度升高时，燃气轮机的效率必然下降。
联合循环机组的特点——占地少
与同容量火电厂相比，联合循环电厂占 地面积只有火电厂的30-40%，建筑面积 也只有火电厂的20%。
联合循环机组的特点——耗水量少
先进的燃机（第二代）
单循环出力为250MW等级、燃烧温度约1315℃， 也即“F”级燃机
最新型燃机（第三代）
单循环出力为300MW等级、燃烧温度约1425℃， 也即“G”或“H”级燃机
燃机和联合循环机组型号
最新型燃机
GE公司的9001H型（有定货） 西门子公司的SGT5-8000H 型（开发成功） 三菱公司的M701G型（10几台运行）
燃气轮机不需要大量冷却水，单循环机 组只需火电厂2%~10%，联合循环机组 只需同容量火电厂的1/3左右。
联合循环机组的特点——自动程 度高，运行人员少
联合循环电厂采用先进的集散式控制系 统，控制人员可以大大减少，一般只有 同容量火电厂人员的20%~25%。
燃机和联合循环机组型号
主要燃机厂家
美国GE/哈尔滨电气 日本三菱/东方电气 德国SIEMENS/上海电气 法国ALSTOM（无转让）
通过以市场换技术，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
燃机和联合循环机组型号
燃机种类
重型：工业用、大型，一般出力在4万kW 以上。
轻型：航空改型、小型，一般出力在4万 kW以下。
频率：50HZ、60HZ
燃机和联合循环机组型号
美国GE
燃机型号：
LM6000（轻型）、PG9171FA（重型） PG6541B——6B PG6101FA——6FA PG7111EA——7E（60HZ） PG9171E——9E PG9351FA——9FA，9FB 9H
燃机和联合循环机组型号
S：STAG-STeam And Gas字首 1—燃气轮机的台数 0—没有意义 9—燃气轮机系列号 FA—燃气轮机型号
燃机和联合循环机组型号
S209E
2台9E燃机组成的联合循环 一般1套9E组成的联合循环机组出力约
180MW左右。
2×S109FA
2套9FA组成的联合循环 ，每套1台燃机 一般1套9F组成的联合循环机组出力约
400MW左右。
燃机和联合循环机组型号
德国SIEMENS/上海电气
燃机型号
SGT5-2000E、SGT5-4000F SGT表示Siemens Gas Turbine 2000E、4000F相当于GE的9E、9F系列
联合循环机组型号
SCC5-4000F CC表示联合循环 表示1套9F系列燃机组成的联合循环机组