燃气蒸汽联合循环

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1、燃气轮机燃气--蒸汽联合循环技术分析学号200923060121姓名蒋琛摘要：我国火电机组主要为燃煤发电机组，存在污染严重，供电煤耗高的问题，不能满足新世纪电力工业发展需要，必须依靠科技进步，发展清洁燃煤技术，煤气化联合循环和整体气化燃料电池等以燃气输机为技术基础的发电技术，亦是提高我国火电热效率的突破口方向。本文对联合循环发电技术的现状和需求进行了介绍，对联合循环系统的原理、发展趋势、优缺点进行了深入的分析研究，并提出了相应的优化途径和结论。关键词：联合循环发电；原理；发展趋势1.引言我国火电机组主要为燃煤发电机组，存在污染严重，供电煤耗高的问题，不能满足新世纪电力工业发展需要，必须依

2、靠科技进步，促进我国资源环境相互协调可持续发展。采用高参数大容量机组，超临界压力机组是火电机组发展的主要方向外，发展清洁燃煤技术，煤气化联合循环和整体气化燃料电池等以燃气输机为技术基础的发电技术，亦是提高我国火电热效率的突破口方向。为此，今后发展燃气——蒸汽循环发电将具有战略意义燃气—蒸汽轮机联合循环热电冷联供系统是一项先进的供能技术。利用燃气燃烧产生 的高温烟气在燃气轮机中做功，将一部分热能转变为高品位的电能，再利用燃气轮机排烟中 的余热在废热锅炉内产生蒸汽来带动蒸汽轮机进一步发出部分电能，同时供热和制冷。从而实现了能源的高效梯级利用，同时也降低了燃气供热的成本，是城市中，特别是大气污

3、染 严重的大城市中值得大力发展的系统。2.正文2.1联合循环发电状况和需求从20世纪80年代以来，随着燃气轮机及其联合循环总能系统新概念的确立，材料科学、制造技术的进步，特别是能源结构的变化及环境保护的要求更加严格，燃气轮机及其联合循环机组在世界电力系统中的地位发生了显著化，不仅可以用作紧急备用电源和尖峰负荷，还被用来带基本负荷和中间负荷。21世纪以来世界燃气轮机进入了一个新的发展时期，我国燃气轮机引进、开发和应用又进入了一个新的发展阶段。燃气轮机技术进步主要表现在单机容量增大，热效率提高与污染物排放量降低。目前全世界每年新增的装机容量中，有l/3以上系采用燃气—蒸汽联合循环机组，而美国

4、则接近l/2，日本则占火电的43%。据不完全统计，全世界现有燃油和燃天然气的燃气—蒸汽联合循环发电机组的总容量己超过400GW。当前燃气轮机单机功率已经超过300MW，简单循环热效率超过39%;联合循环功率已经超过780MW，联合循环热效率超过58.5%，干式低NOx燃烧技术已使燃用天然气和蒸馏油时的NOx排放量分别低于25mg/kg和42mg/kg，提高了燃气轮机在能源与电力中的地位与作用。从目前世界火力发电技术水平来看，提高火电厂效率和减少污染物的排放的方法，除带脱硫4、除尘装置的超超临界发电技术(USC)、循环流化床(CFB)和增压流化床联合循环(PFBC)等外，燃天然气、燃油及整

5、体煤气化等燃气-蒸汽联合循环是一个重要措施。据有关调研预测，未来10年我国对燃气轮机总需求量达34000MW左右。中国已开始利用西气东输，东海、南海油气，进口LNG(液化天然气)和开发煤气化等清洁能源。一批300MW级燃气—蒸汽联合循环电厂已经建成或即将建成投产。可以说，随着国产化率的提高，造价的减低，燃用天然气和煤气等大型燃气—蒸汽联合循环发电机组，必将成为中国电力工业一个重要组成部分。2.2燃气-蒸汽联合循环原理（1）余热锅炉型联合循环将燃气轮机的排气通至余热锅炉中，加热锅炉中的水产生蒸汽驱动汽轮机作功。（2）排气补燃型联合循环排气补燃型联合循环包括在余热锅炉前增加烟道补燃器以及在锅

6、炉中加入燃料燃烧这两种方案。余热锅炉型联合循环排气补燃型联合循环（3）加热锅炉给水型联合循环加热锅炉给水联合循环余热锅炉型联合循环T-s图2.3燃气—蒸汽联合循环发展趋势　　燃气轮机及其联合循环是一项多专业、高密集型的高新技术，传统的提高性能途径是不断地提高透平初温、相应地增大压气机压比和完善有关部件。20世纪50年代初，透平初温(T3)只有600℃~700℃，靠耐热材料性能的改善，平均每年上升约10℃;60年代后，还借助于空气冷却技术，T3平均每年提升20℃4。从70年代开始，充分吸取先进的航空技术和传统汽轮机新技术，沿着传统的途径不断提高其性能，已开发出一批“F、FA、FB、H”新型

7、高透平初温技术产品，它们代表着当今商业化的工业燃气轮机的最高水平，T3=1430℃，这也许是传统的冷却技术和材料所能达到透平初温的极限，压气机压比ε=10~30，ε=10~30，简单循环效率ηgt=36%~40%，联合循环效率ηcc=55%-60%。正在开发的新一代产品的主要特征是采用蒸汽冷却技术，高温部件的材料仍以超级合金为主，燃气透平壳体选用CrMO钢，转子轴、转轮选用Inconel706，采用定向结晶，单晶材料，Co-Cr-A