燃气-蒸汽联合循环系统的能量分析及[火用]分析
燃气-蒸汽联合循环发电效率分析
燃气-蒸汽联合循环发电效率分析摘要：目前，世界范围内的能源危机与环境危机不断加重，且尚无较好的解决对策，而社会发展与经济发展对于能源资源的需求量却在不断增加，这也会导致能源问题将在未来较长一段时间成为社会发展的主要问题之一。
在此背景下，清洁能源发电技术得到了人们的重视，且已经在多个行业中得到了较好应用，在清洁能源发电技术当中，燃气-蒸汽联合循环发电是主要构成，若想确保该技术的合理应用，就需要不断提高其发电效率，本文将对燃气-蒸汽联合循环发电技术进行概述，并探讨提高发电效率的主要措施。
关键词：循环发电；蒸汽；燃气；效率；措施；联合伴随我国社会经济的不断发展，我国能源危机与环境污染问题则较为严峻，目前，我国政府已经针对能源与环境问题提出了环境保护以及节能减排的相关要求，相关行业与企业需要切实响应这一号召，对于传统的燃煤发电系统进行革新、更换等。
在工业生产等领域，联合循环发电技术是一项高效运营技术，燃气-蒸汽联合循环发电是一种清洁能源发电技术，对于环境有较好的保护，且这一技术在国际领域的发电量占比也较高。
因此，对这一发电技术的效率进行有效提高十分必要，这也是该项技术未来深入发展的关键所在。
一、联合循环发电的意义联合循环发电技术需要使用燃气轮机与蒸汽轮机，与常规类型的燃气炉相比，清洁程度更高。
联合循环发电的效率较高，污染较少，所以在国外受到较高认可，国际领域很多生产发电的企业，应用联合循环发电技术的占比超过50%。
对于我国而言，可以将多余的热量用于水资源的加热，以满足工业生产与用户的取暖需求，能源得到循环利用之后，效率可超过八成。
绝大多数火力发电在燃煤过程当中仅能产生电能，大量热量都被浪费，所以火电厂的能源利用率相对较低，很多火电厂仅能达到1/3。
热电厂主要是利用燃煤将水加热，让其通往不同用户处供暖，所以，将两者进行联合，就可以在火力发电的同时，将冷凝水用于供暖，以实现能源节约。
二、我国燃气-蒸汽联合循环发电目标效率图1 燃气-蒸汽联合循环发电系统热循环示意图对于我国燃气-蒸汽联合循环发电的目标效率而言，我国目前最为先进的燃气轮机多为F型，这类燃气轮机的制造技术较为优秀，进气与排气温度都较高，上限温度分别为1288℃与589℃，且排放的废气很少，GE公司也生产出212MW，效率达到35%的9F燃气轮机。
燃气—蒸汽联合循环发电系统的现状分析及展望
燃气—蒸汽联合循环发电系统的现状分析及展望作者：王政允来源：《中国高新技术企业》2017年第09期摘要：随着社会的发展和科技的进步，我国蒸汽联合循环发电系统在不断发展，成为国民经济的重要组成部分，有效提高了人们的生活质量。
文章围绕蒸汽联合循环发电系统的现状和展望进行了阐述，值得同行相关技术人员借鉴。
关键词：燃气-蒸汽联合循环发电系统；清洁能源；发电技术；天然气发电；余热锅炉文献标识码：A中图分类号：TK47 文章编号：1009-2374（2017）08-0194-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.095在当代社会中，能源、环境危机的不断加剧，促使清洁能源发电技术快速发展起来，而燃气-蒸汽联合循环发电系统作为清洁能源发电技术的一种，也得到了快速的發展。
基于此，本文以《基于现状分析燃气-蒸汽联合循环发电系统及展望》为题，进行了以下几方面的分析与探讨。
1 系统介绍联合循环是将两个独立的动力循环进行联合，在这样的情况下，两者会产生能量，这时能量会出现相互交换的情况，从而形成一个新的循环。
根据热力学原理，理想的热力循环又称卡诺循环，该公式显示，当热源的温度不断升高时，冷源的温度不断降低，循环的效率不断提高。
燃气-蒸汽联合循环里的高温热源温度较高，超过了蒸汽循环产生的蒸汽温度，而且燃气单循环产生的排气温度要超过燃气-蒸汽联合循环中的温冷源温度，因此燃气-蒸汽联合循环能够有效实现高温热源吸热效果。
所以，对于普通的循环热效率而言，必须低于联合循环产生的热效率。
为了有效改善联合循环效率的效果，在对联合循环进行设计的过程中，技术人员必须考虑效率与功率的相关条件，当燃气轮机符合设计内容后，企业决策者还需要从成本角度和循环效率方面来看，汽轮机与余热锅炉的系统形式是否在配置规范方面存在问题。
因此，为了提高循环联合效率，技术人员需要选择透平初温相对高的燃气轮机。
根据相关数据调查显示，当燃气轮机的初温不断提高时，联合循环的效率也会得到明显提高，这时联合循环的效率会超过简单循环的效率。
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_蒸汽联合循环系统的能量分析及火用分析
( 4)
( 3) 由蒸汽轮机的能量平衡关系
Q 3 = W2 + QW + Q5
( 5)
得到汽轮机的效率为:
ST =
W2 Q3 - QW
( 6)
( 4) 燃气蒸汽联合循环的热效率:
CC =
W 1 + W2 Qnet
=
Q net
GT + ( Q 3 Qnet
QW )
ST
( 7)
由余热锅炉能量平衡关系、燃气轮机的能量
应用[ J] . 煤气与热力 , 2003, 23, ( 9) : 559- 561. [ 2] 薛智, 党力. 燃气- 蒸汽联合循环电站建设初探 [ J] .
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学学报( 理工版) , 2004, 29, ( 2) : 158- 162. [ 4] 甄志, 崔 晓钢, 陈鸿 伟, 等. 火用 分析 方法 及在 工程 领
1 燃气蒸汽联合循环动力装置及其 工作原理
燃气轮机排气温度高( 一般 400~ 600 ) 且流 量大( 一般 300kg s 以上) , 由于受到材料耐温、耐 压程度的限制, 汽轮 机进汽温度一般 在 540 左 右, 但 蒸汽动 力循环 装置平 均放热 温度 一般在 35 左右。
22
应用能源技术
机组的效率有影响。实际结果表明, 燃气轮机对机 组循环效率的影响最大, 因此, 提高燃气轮机的效 率比同程度的提高余热锅炉或蒸汽轮机的效率对
改善循环机组效率更为明显。 2. 2 燃气 - 蒸汽联合循环的火用分析
参照图 1( b) , 计算得到联合循环各部位火用损 失: [ 7- 8]
燃气-蒸汽联合循环机组技术发展及运行原理分析
燃气-蒸汽联合循环机组技术发展及运行原理分析摘要:在单机设备效率提高越来越困难的情况下,要提高热力系统的效率,就必须做到能源梯级利用,以充分利用各品位的热能,提高整个系统的效率。
在这种背景下就开始出现了各种联合循环方案。
本文在此背景下主要对燃气-蒸汽联合循环机组技术发展及运行原理进行分析。
关键词:燃气-蒸汽联合循环机组技术发展运行从世界电力工业发展的历程来看,以往人们主要依靠燃煤的蒸汽轮机电站来实现发电目标。
在这个领域内,工程师的研究主要集中于提高燃煤电站的单机容量和供电效率以及解决因燃煤而造成的污染问题。
改善供电效率的主要方向是:提高蒸汽的初参数并改进其热力循环系统的设计。
目前,效率高、污染低的燃气-蒸汽联合循环发电机组开始受到重视,并获得了巨大的发展。
联合循环由于做到了能量的梯级利用从而得到了更高的能源利用率,又因为使用干净的能源如石油和天然气,所以对环境造成的污染也很小。
1燃气-蒸汽联合循环机组技术发展就世界电力工业发展的历程来看,以往人们主要依靠燃煤的蒸汽轮机电站来实现发电目标的。
在解决因燃煤而带来的污染问题方面,人们首先致力于解决粉尘的排放问题,进而向解决NOx和SOx的方向发展。
目前,粉尘的排放问题基本上已获得比较满意的解决,NOx的问题已能在锅炉中改用低NOx燃烧器的方法得以控制。
但是无论是在燃烧前、燃烧中或燃烧后处理SOx的排放问题,都是很花钱的,许多方案都还在研究之中。
目前,世界上在解决SOx的排放问题上用得最普遍的方法是采用尾气脱硫装置(FGD)。
可是这种装置的费用很高,它大约要占全电站总投资费用的20%～25%,运行费用也很昂贵。
天然气是清洁环保的化石燃料,通过低NOx燃烧器的作用,NOx的排放量可以控制在10ppm以下,而CO2的排放量则可以比燃煤或燃油者降低50%左右。
目前,天然气储量丰富,价格便宜,这为燃气轮机及其联合循环的发展提供了有利的条件。
与传统的燃煤的蒸汽轮机电站相比,燃气轮机及其联合循环的优点是:(1)供电效率远远超过燃煤的蒸汽轮机电站。
燃气蒸汽联合循环发电技术应用及运行控制_概述说明
燃气蒸汽联合循环发电技术应用及运行控制概述说明1. 引言1.1 概述随着全球能源需求的增加和环境问题的日益突出，燃气蒸汽联合循环发电技术作为一种高效、清洁的能源转换方式逐渐受到广泛关注。
该技术将燃气轮机与蒸汽循环系统有效地结合起来，通过充分利用废热产生额外的电能，并将二氧化碳等排放物减少到最低限度。
1.2 文章结构本文主要对燃气蒸汽联合循环发电技术进行综述和分析，并重点从概述、应用案例和运行控制三个方面进行详细阐述。
首先，我们将介绍该技术的基本原理、组成部分和工作过程，以便读者对其有一个全面的了解。
然后，我们将通过具体案例进行分析，以展示燃气蒸汽联合循环发电技术在实际应用中的效果和优势。
最后，我们将重点讨论该技术在运行控制方面的要点，包括控制参数与性能优化、安全运行控制策略以及故障诊断与维护管理等方面。
1.3 目的本文的目的是全面介绍燃气蒸汽联合循环发电技术，并深入探讨其在实际应用中的效果和运行控制要点。
通过对该技术的详细介绍和案例分析，我们旨在提供给读者一个清晰而全面的了解，并为相关领域的工程师、研究人员和决策者提供参考，促进该技术在能源转换领域的广泛应用与推广。
此外，我们还将展望未来燃气蒸汽联合循环发电技术的发展方向，以期为后续研究和创新提供启示。
2. 燃气蒸汽联合循环发电技术概述2.1 基本原理燃气蒸汽联合循环发电技术是一种高效能的发电方式，它结合了燃气轮机和蒸汽轮机的优点。
基本原理是通过燃料在燃气轮机中进行燃烧，产生高温高压的燃气。
然后，这些高温高压的燃气会被传递到蒸汽锅炉中，在锅炉内部与水接触产生蒸汽。
最后，该蒸汽经过管道输送至蒸汽轮机中驱动发电机转动，将化学能转化为电能。
2.2 组成部分燃气蒸汽联合循环发电系统主要由以下几个组成部分构成：- 燃气轮机：负责将燃料的化学能转换为动力能。
- 蒸汽锅炉：通过与高温高压的燃气进行换热，将水加热为蒸汽。
- 蒸汽轮机：将输入的蒸汽能量转化为旋转力，驱动发电机产生电能。
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进行分 析 ， 但其 结 果 不 能 真 正反 映 循 环 系 统 中各
热力设 备 的热力完 善性 和联合 循 环系统 的节 能效 果 ； 以热力 学第 二定 律 为基 础 的炯 分 析方 法 则 而 考虑 了实际热 力 过 程 的不 可 逆 熵增 ， 揭示 了联 并
污染 等优 点受 到 越来 越 广 泛 的重 视 ， 在 适 合我 并 国煤炭 资源较 为丰 富 的国情 的整体煤 气化 联合循 环 （Ｇ Ｃ 和 增 压 流 化 床燃 烧 联 合 循 环 （Ｆ Ｃ 装 ＩＣ ） ＰＢ ） 置 中 ， 将 得 到 广 泛 应 用 Ｉ 。分 析 燃气 一蒸 汽 也 １】 ２ 联合 循 环的 系统 ， 以热 力学 第 一 定 律 为基 础 的 能
２１ ００年第 １ （ 期 总第 １５ ） ４期
应用 能源 技术
２ ｌ
燃 气 一蒸 汽联 合循 环 系统 的能 量 分析 及炯 分析
方 月兰
（ 大唐长春 热 力有 限责任公 司， 吉林 长春 １０ １） ３０３
摘 要： 燃气 一蒸汽联 合循 环 系统是利 用燃 气侧 高温吸热 和 蒸汽侧低 温放 热 来扩 大循 环 平
ｎ ｔ ｎｌ ｅ ｃｎ ａ ｔｒ ，ｕｓｓ ｅ ｅ ｇ ｔ ｏ ｄ ｓ ｃ ａｃ ｌｔｏ ｘ ｍｐ ｅ ｔ ｎ ｌｓｓ ｔ ｅ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ａ ｄ ｉｓｉｆｕ ｎ ｉ ｇ ｆｃｏｓ ｅ ｘ ｒｙ ｍｅ ｄ ａ ｐ ￣ｃ ｃ ｕａｉｎ ｅ ａ ｌ ｏ ａ ａｙ ｉ ｏ ｉ ｅ ｈ ｎ ｅ ｌ ｈ ｃ ｃｅ’ ｘ ｒ ｙ ｌｓ ｎ ｄｆｅｅ ｔｐ ｒｓ．Ｔ ｒ ｕ ｈ ｃ ｃ ｌ ｔ ｇ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｅ ｇ ｓ—ｓｅ ｍ ｏ ｉ ｅ ｙ ｌ ｙ ｌ Ｓｅ ｅｇ ｏ ｓ ｉ ｉ ｒｎ ａｔ ｈ ｇ ａ ｕａｉ ｎ ｌｓｓｏ ａ ｏ ｌ ｎ ｎ ｈ ｔａ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｃ ｃｅ ｗｅｄ ｓｏ ｅ ｅ ｗｅ ｋ ｅ ｓ ｏ ｔ ｉｉ ｎ ｒｙ ｐ ｉｔｔ ｈ ｉｅ ｔｏ ｆ ｔｅ ｇ ｓ— ｓｅ ｍ ｏ ｉ ｅ ｙ ｌ Ｓ ｉｃ ｖ ｒ ｔ ａ ｎ ｓ ｆ ｕｉ ｚｎｇ ｅ ｅ ｇ ｏｎ ｏ ｔｅ ｄ ｒｃｉｎ ｏ ａ ｈ ｌ ｈ ｔａ ｃ ｍ ｎ ｄ ｃ ｃｅ’ ｂ
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Ｏ 前 言
目前 ， 规燃 煤 电厂效 率 较 低且 排 放 物 污染 常 严 重 。燃气 一蒸 汽 联合 循 环装 置 以其 高 效率 、 低
Ｅｎ ｒ ｙ ａ ｄ Ｅｘ ｒ ｙ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｓ— ｓ ｅ ｍ ｍ ｂ ｎ ｄ Ｃｙ ｌ ｅ ｇ ｎ ｅ ｇ ａ ｙ ｉ ｆ Ｇａ — ｔ ａ Ｃｏ ｉ ｅ ｃｅ
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（ ａ ｎ ｈ ｎ ｃｕ ｈｒ ｌ ｏ ｅ ｏ ， ｔ ，Ｃ ａ ｇｈ ｎ １０ １ ） Ｄ ｔ ｇＣ ａ ｇｈ ｎＴ ｅｍａ ｗ ｒ ．Ｌｄ ｈ ｎ ｃ ｕ ３０ ３ ａ Ｐ Ｃ
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合 循环 中各个 部 位炯 损 失 的 大小 ， 联合 循 环 系 为
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电 系统 能量利 用的 薄弱环 节 ， 并为联合循 环 的节 能指 明方 向。
关键 词 ： 气 一蒸汽联 合循环 ； 燃 能量分析 ；用 火 分析 中图 分类号 ：Ｋ ２ ． 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ９— ２ ｏ ２ １ ）１ Ｏ ２ —０ Ｔ ２９ ６ Ｂ １０ ３ ３ （００ ０ 一 ０ １ ３
均吸放 热 温差 ， 进 能源 的梯 级利 用 ， 促 以提 高循 环效 率 。 简述 了余 热锅 炉 型 燃 气 一蒸 汽联 合 循 环 的工作 原理 ， 用能量平衡 分析 联合循 环机 组 的热 效 率及其 影 响 因素 ， 用火 分 析 方 法和 具 采 采 用 体 算例 分析 联合 循环机 组 各部位 火 损 失 及 大 小。 通过 分 析计 算 ， 求燃 气 一蒸 汽联 合 循 环 发 用 寻
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