燃气蒸汽联合循环

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河南理工大学机械与动力工程学院热力发电厂主讲:盛伟E-mail:weisean@163.comyyyy年M月d日h时m 第二章热力发电厂的蒸汽参数及其循环(提高热力发电厂热效率的方法)方法一：提高蒸汽初参数方法二：降低蒸汽终参数方法三：蒸汽再热循环方法四：给水回热循环方法五：热电联产循环方法六：燃气-蒸气联合循环发电2 1、什么是燃气-蒸汽联合循环？有哪几种类型？2、采用燃气-蒸汽联合循环有什么优点？3、什么是PFBC-CC？其基本原理是什么？4、什么是IGCC？其基本原理是什么？？3 一、引言1、燃气轮机循环燃气轮机循环是以空气和燃气为工质的热机，在理想状况下，由压气机、燃烧室和透平三大部件按照图1—3所示的方式组成燃气轮机循环的热力系统。理想燃气轮机循环的温一熵图如图1—4所示。4 5 燃气轮机循环的工质平均吸热温度很高，燃气初温达到了1300—1500℃，但工质平均放热温度不低，徘气温度往往为500—600℃，大功率燃气轮机的排气温度则高达550—610℃。6 7 2、蒸汽动力循环8 二燃气-蒸汽联合循环的特点1、任务的提出燃气轮机组优点：（1）整个装置体积小、重量轻、金属及其他材料耗量少、造价较低；（2）占地少，约为常规火电厂的1/4；（3）安装周期短，维修简单；（4）冷却用水少，约为常规电厂的1/3~1/2；（5）能快速启动和带负荷（30s~30min内）；9 二燃气-蒸汽联合循环的特点1、任务的提出燃气轮机组缺点：（1）采用昂贵的天然气、石油等轻质燃料；（2）压气机耗费功率大（约为燃气轮机功率的2/3或更多）；（3）放热温度高达400~650℃；（4）热效率不高，约为25%~32%；10 汽轮机的放热温度比较理想，约为30℃左右。水蒸气循环的上限温度目前约为600℃左右，而蒸汽锅炉内燃料的燃烧温度可达1400℃，致使其吸热过程平均温度较低，形成大的换热温差，故其热效率不高，一般为26~40%11 二燃气-蒸汽联合循环的特点1、任务的提出燃气-蒸汽联合循环，将燃气轮机排出的温度较高的废热，用以加热蒸汽循环，其主要特点：（1）提高热经济性，只要汽轮机和燃气轮机容量匹配，正确选择各项参数和热力系统，其热效率可提高到45%；（2）减轻公害，由于利用了燃气轮机的废热，蒸汽锅炉的有害气体排放可以大为减少；（3）适用于缺水地区或水源较困难的坑口电站；（4）改造旧电站，旧电厂改造锅炉报废，可以继续使用汽轮机，若配以容量匹配的燃气轮机，改造成燃气-蒸汽动力循环，可提高热效率；12 二燃气-蒸汽联合循环的特点13 二燃气-蒸汽联合循环的特点*14 二燃气-蒸汽联合循环的特点15 三燃气-蒸汽联合循环的类型按照燃气循环排气放热量被蒸汽循环全部或部分利用的不同情况，可以分为四种类型：（1）余热锅炉联合循环；（2）补燃余热锅炉联合循环；（3）助燃锅炉联合循环；（4）正压锅炉联合循环；16 三燃气-蒸汽联合循环的类型（1）余热锅炉联合循环特点：以燃气轮机为主，汽轮机容量约为燃气轮机的1/3左右；适用于旧、小蒸汽动力厂的改造；若燃气轮机的进气温度为1000℃，其热效率可以达到40%~45%；汽轮机不能单独运行；17 三燃气-蒸汽联合循环的类型（2）补燃余热锅炉联合循环特点：除燃气轮机排气进入锅炉外，还可补充部分燃料；随着补充燃料增加，汽轮机容量可增加；补充燃料可以是煤或其他廉价燃料；随着补燃量增加，冷却水量增加；汽轮机不能单独运行；18 三燃气-蒸汽联合循环的类型（3）助燃锅炉联合循环特点：燃气轮机的排气引入普通锅炉做助燃空气用；汽轮机容量比例可达80%~90%；燃气轮机排气含氧量少，需补充空气；随着补燃量增加，冷却水量增加；汽轮机可单独运行；19 三燃气-蒸汽联合循环的类型（4）正压锅炉联合循环特点：以压气机代替锅炉的送风机；锅炉与燃烧室合二为一；锅炉体积可减小；锅炉启动只需7~8min；汽轮机不能单独运行；20 三燃气-蒸汽联合循环的类型国外联合循环发展简况从上个世纪40年代燃气轮机投入运行以来，就同时有了联合循环；1949年，美国安装了燃用天然气的功率为3.5MW的余热锅炉联合循环；目前燃气轮机进气温度可达1430℃，压气机升压比达30，联合循环热效率可达45%~55%，燃气轮机单机容量达到226.5MW；自1987年，美国发电用燃气轮机的年生产总容量已经超过了汽轮机的年生产总容量；日本以法定燃用天然气发电必须用于联合循环；21 二燃气-蒸汽联合循环的特点我国联合循环简况1959年，我国从瑞士BBC引进了两台6.2MW燃气轮机列车电站；我国首座燃气电厂建于大庆油田；70年代初，我国开始研制联合循环，天津第二热电厂用哈尔滨汽轮机厂生产的2.24MW燃气轮机建成补燃余热锅炉型联合循环；上海宝钢电厂利用高炉煤气，于1996年建成一座150MW的余热锅炉型燃气-蒸汽联合循环热电联产装置；浙江镇海电厂正在建两套300MW烧重油的联合循环装置22 8/26/20216:39PM23 四燃煤联合循环24 四燃煤联合循环25 四燃煤联合循环常规燃煤电站，污染大，若采取烟气处理，则投资增大；采用洁净煤技术（cleancoaltechnology），是一种先进的发电技术；常见的洁净煤技术：循环流化床燃烧（CFBC）、常压、增压流化床燃煤联合循环（AFBC-CC、PFBC-CC）、整体煤气化联合循环（IGCC）；26 四燃煤联合循环1、循环流化床锅炉CFBC请参考锅炉原理等资料27 四燃煤联合循环2、增压流化床锅炉PFBCpressurizedfluidizedbedcombustioncombinedcycle(PFBC-CC)PFBC-CC是采用增压流化床锅炉和燃气轮机代替燃煤锅炉，煤和脱硫剂在压力下燃烧、脱硫产生高温燃气，经除尘后引至燃气轮机作功，燃气轮机排气经省煤器余热利用后排入烟囱，增压流化床锅炉产生的过热蒸汽引至汽轮机，带动发电机发电。28 四燃煤联合循环我国贾汪PFBC-CC中试电站29 30 四燃煤联合循环2、增压流化床锅炉PFBCpressurizedfluidizedbedcombustioncombinedcycle(PFBC-CC)PFBC-CC电厂的特点：结构简单。采用了技术成熟的燃气轮机、汽轮机、流化床，无需加装脱硫、脱硝设备即可满足环保要求；热效率高。煤在气化炉中部分气化，产生煤气供前置燃烧的方法，使燃机进口温度很高，联合循环效率可达45%~48%；实现洁净煤燃烧；SOx、NOx,排放比常规电厂下降95%~99%；装置紧凑。采用了压力化过程，以单位出力计，体积仅为常规电厂的一半左右31 四燃煤联合循环3、整体煤气化燃气-蒸汽联合循环IGCCIntegratedGasificationCombinedCycleIGCC是先将煤在2~3MPa压力下气化成可燃粗煤气,气化用的压缩空气引自压气机,气化用的蒸汽从汽轮机抽汽而来.粗煤气经净化后供燃气轮机使用,其排气引至余热锅炉产生蒸汽,供汽轮机用.以煤气化设备和燃气轮机余热锅炉取代锅炉,将煤的气化、蒸汽、燃气的发电过程组成整体。32 四燃煤联合循环33 四燃煤联合循环3、整体煤气化燃气-蒸汽联合循环IGCCIntegratedGasificationCombinedCycleIGCC电厂的特点：热效率高。目前供电效率可达50%以上；优良的环保性能；充分利用资源。和煤化工结合成多联产系统，可同时生产电、热、城市煤气和化工产品（甲醇、尿素、汽油等）；易于大型化；装机容量可达600MW级；耗水量少。比常规电站少30%~50%；缺点：煤气化与净化热损失偏大；34 四燃煤联合循环4、美国的COOLWATERIGCC电站在机组于1981年在美加利福尼亚州建立了世界上首台120MWIGCC电站；投运以来，装置性能良好，被誉为“世界上最洁净的燃煤电厂”。35 36 四燃煤联合循环5、IGCC电站的技术难点整体化要求高，诸多子系统中任何一个发生问题，均会影响全局；整体的协调控制相当复杂，各关联量的时间常数难以统一；气化工艺是IGCC的经济性和可靠性的关键因素之一，有待进一步研究；37 五热电煤气三联产与多功能电厂中国节能投资公司，将60%左右的资金投放到热电联产项目，至1995年底供投资242亿元，建设规模9240MW。目前该公司立项的小型节能热电项目中，选用流化床锅炉占一半以上。38 五热电煤气三联产与多功能电厂中国节能投资公司，还提出并实施建立多功能热电厂，即热电厂在热电联产时要供煤气、供冷、还利用炉渣生产建筑材料和化肥，用循环水的余热养鱼、养鳖等。39 40 2005年6月，温家宝总理主持召开国务院常务会议，专题研究了建设节约型社会和发展循环经济问题，并印发《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》（国发[2005]22号）。《意见》明确要求，国家发展改革委要会同国家环保总局等有关部门和省级人民政府，在重点行业、重点领域、园区和城市组织开展循环经济试点工作，探索发展循环经济的有效模式。41 应知问题：1、什么是燃气-蒸汽联合循环？有哪几种类型？2、采用燃气-蒸汽联合循环有什么优点？3、什么是PFBC-CC？其基本原理是什么？4、什么是IGCC？其基本原理是什么？8/26/20216:39PM42 Theend