燃气-蒸汽联合循环发电机组

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1、燃气—蒸汽联合循环发电简介天然气是绿色能源天然气的主要成分是甲烷（CH4），其分子由一个碳原子（C）与四个氢原子（H）组成。甲烷（CH4）分子结构甲烷(LNG)燃烧生成水与二氧化碳天然气无色、无味、无腐蚀性，天然气燃烧生成水（H2O）与二氧化碳（CO2），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。LNG就是液化天然气，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。采用LNG为原料，采用“燃气—蒸汽联合循环”技术来发电的电厂称为燃气—蒸汽联合循环发电厂。采用天然气发电可大大减少对环境的污染，采用“燃气—蒸汽联合循环”技术发电，发电效率高达

2、57%，燃煤电厂为40%左右，发同样的电能CO2排放量仅为燃煤电厂的40%左右。LNG发电厂与煤发电厂对比燃气—蒸汽联合循环发电系统的流程这是燃气—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。燃气—蒸汽联合循环发电流程图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功。燃气轮机示意图从燃气轮机排出的高温气体高达摄氏600度，进入余热锅炉把水加热成高温高压蒸汽。余热锅炉示意图高温高压蒸汽推动蒸汽轮机旋转做功，将内能转换成机械能。蒸汽轮机示意图燃气轮机、蒸汽轮机、发电机的转轴相互连接，同轴旋转，实现燃

3、气轮机、蒸汽轮机同时推动发电机旋转发电,这样的组合称为单轴系统.单轴系统示意图燃气轮机概述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，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。走马灯与燃气叶轮下面是一台燃气轮机模型，通过它来了解燃气轮机的工作原理。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。燃气轮机模型把燃气轮机剖去1/4，可以看到内部的结构。燃气轮机由

4、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；右边部分是燃机透平，其中有透平叶片，右侧是燃气排出口。燃气轮机剖面  燃气轮机之压气机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，压气机装有多级叶轮，若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压气机转子,转子上的叶片称为动叶。压气机转子光有动叶还不能有效的压气，简单说，空气经过动叶后运动方向不单是轴向前进，还沿着动叶旋转的方向运动。这会使下级动叶的压缩效率大大降低。倘若这样一级级下去，压气机内的空气变成跟着转子旋转的气团，根本无法正常压气。在两级动叶之间装

5、上一组静止的叶片（简称静叶），下面动画是动叶与静叶的位置与气流示意动画（仅两级动叶一级静叶）。转子旋转时，空气从轴向进入，经过一级动叶后空气运动角度转向右下方,这个角度的空气如果直接进入下级动叶,压缩效果会很差。但通过静叶调整后，空气运动方向转回轴向，再进入二级动叶压缩，效果可大大改善。下面是静叶与动叶气流走向动画。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。由于压气机内气体流动方向与旋转轴平行，称为轴流式压气机。压气机剖面图燃气轮机启动时，先把发电机当作电动机带动压气机

6、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。燃气轮机之燃烧室燃气轮机一般有十几个燃烧室，安装在燃机外围。燃烧室下面展示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，在火焰筒尾部联接过渡段，在燃烧室内装有燃料喷嘴。单个燃烧室剖面天然气通过燃烧室端部燃气入口进入燃烧室，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。燃烧室燃烧气流走向燃气轮机之透平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。燃气推

7、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。为了充分利用燃气的热能，透平一般为3级或4级。燃气轮机透平下面动画展示了静叶、动叶与气流的动态关系。蓝色是截短的静叶，绿色是截短的动叶，红色箭头代表燃烧室喷出的高压燃气。燃气通过静叶后以最佳的角度喷向动叶，达到最大的推力使动叶运动。作功后的燃气再通过下级静叶调整为最佳的角度推动下级动叶运动。下面是静叶与动叶气流走向动画。透平叶轮安装在透平转