河北工程大学
毕业设计（论文）
题 目：变频技术在燃气轮机联合循环电厂的
应用
学生姓名：
学 院：河北工程大学
专业班级：09级电气工程及自动化
完成时间：
指导老师：
河北工程大学毕业设计
摘 要
随着科学的发展，变频调速在节能、调速精度、调速范围等方面具有同其它调速装置无法比拟的优越性，在国家提倡节能环保的今天，变频器在各领域得到广泛的应用。本文通过变频器原理介绍及某电厂近年应用变频调速进行技术改造的成功事例进行介绍和总结，由此说明变频器装置在各行业技术改造和各种电气设备设计制造中的广阔应用前景。
关键词：变频技术、发电厂、节能、应用、发展
目 录
第一章 绪论 (1)
第一节 变频器应用的意义 (1)
第二节 变频调速节能原理介绍 (4)
第三节 变频器控制方式 (6)
第四节 空冷型 SH‐HVF系列III型变频器主电路部分设备 (8)
的组成及原理介绍 (8)
第二章 变频技术在燃气轮机联合循环电厂 (15)
的应用实例 (15)
第一节 燃气轮机联合循环电厂简介 (15)
第二节 高压变频改造 (15)
第二节 低压变频改造 (19)
第三章 变频器未来的发展方向 (22)
第四章 结论 (23)
致谢 (23)
参考文献 (24)
附录 (24)
第一章 绪论
第一节 变频器应用的意义
变频器主要用于交流电动机转速的调节，是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案，除了具有卓越的调速性能之外，变频器还有明显的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。自上世纪80年代被引进中国以来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程（中心空调、供水、水处理、电梯等）中，变频器都在发挥着重要作用。
变频器按供电电压等级分高压、中压和低压变频器，一般来说电压等级高于3KV以上的为高压变频器，电压等级在690V-1140V的归为中压变频器，电压等级低于低于690V的则为低压变频器。变频器的品牌众多，应用领域广泛。
一 变频器与节能
变频器产生的最初用途是速度控制，但目前在国内应用较多的是节能。当前国家大力提倡节能措施，并着重推荐了变频调速技术。 应用变频调速，可以大大进步电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行。以水泵为例，根据流体力学原理，轴功率与转速的三次方成正比。当所需水流量减少，泵转速降低时，其功率按转速的三次方下降。因此，精确调速的节电效果非常可观。与此类似，很多变动负载电机一般按最大需求来生产电动机的容量，故设计裕量偏大。而在实际运行中，轻载运行的时间所占比例却非常高。如采用变频调速，可大大进步轻载运行时的工作效率。因此，变动负载的节能潜力巨大。 作为节能目的，变频器广泛应用于电力、冶金、石油、化工、市政、中心空调、水处理等行业。以电力行业为例，由于中国大面积缺电，电力投资将持续增长，同时，国家电改方案对电厂的成本控制提出了要求，降低内部电耗成为电厂关注焦点，因此变频器在电力行业有着巨大的发展潜力，尤其是高压变频器和大功率变频器。因此，变频器的节能应用远景非常广阔。
二 变频器与工艺控制（速度控制）
目前，中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低，制造工艺和效率都不高，因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点，在很多需要精确速度控制的应用中，变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的明显作用。
此外，在食品、饮料、包装、造纸、机床、电梯等行业，国内的企业需要扩大生产规模，提高生产技术，因此变频器的应用远景和发展潜力都不可小觑。
三 变频家电
除了产业相关行业，在普通家庭中，节约电费、进步家电性能、保护环境等受到越来越多的关注，变频家电成为变频器的另一个广阔市场和应用趋势。带有变频控制的冰箱、洗衣机、家用空调等，在节电、减小电压冲击、降低噪音、进步控制精度等方面有很大的上风。因此，变频家电具有非常好的发展潜力。
四 远景广阔的中国变频器市场
中国拥有庞大的产业群，并保持着持续稳定的发展；与国际接轨，众多的企业需要提升国际竞争力；人们生活质量不断进步等。这些都是变频器市场的增长驱动力和更广泛应用的基础。
变频调速能够应用在大部分的电机拖动部分，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。变频应用可以大大地进步工艺的高效性(变速不依靠于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能。下面例举使用变频调速特点，来说明变频器应用的意义。
1节能
离心风机或水泵采用变频器后都能大幅度地降低能耗，这在十几年的工程经验中已经得到体现。由于终极的能耗是与电机的转速成立方比，所以采用变频后投资回报就更快，厂家也乐意接受。
2 降低电力线路电压波动
在电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，如PC机、传感器、接近开关和接触器等均会动作出错。而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，则能最大程度上消除电压下降。
3 启动时需要的功率更低
电机功率与电流和电压的乘积成正比, 那么通过工频直接启动的电机消耗
的功率将大大高于变频启动所需要的功率。在一些工况下其配电系统已经达到了最高极限，其直接工频启动电机所产生的电涌就会对同网上的其他用户产生严重的影响, 从而将受到电网运行商的警告, 甚至罚款。假如采用变频器进行电机起停, 就不会产生类似的题目。
4 可控的加速功能
变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行光滑地加速，而且其加速曲线也可以选择（直线加速、S形加速或者自动加速）。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外，变频启动还能应用在类似灌装线上，以防止瓶子倒翻或损坏。
5 可调的运行速度
运用变频调速能优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。
6 可调的转矩极限
通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏，从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使得不仅转矩极限可调，甚至转矩的控制精度都能达到3％～5％。在工频状态下，电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制，而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。
7 受控的停止方式
如同可控的加速一样, 在变频调速中, 停止方式可以受控，并且有不同的停止方式可以选择（减速停车、自由停车、减速停车＋直流制动），同样它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加可靠，寿命也会相应增加。
8 控制电机的启动电流
当电机通过工频直接启动时，它将会产生7～8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机的寿命。而变频调速则可以在零速零电压启动（当然可以适当加转矩提升）。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流，进步绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护本钱将进一步降低、电机的寿命则相应增加。
9 可逆运行控制
在变频器控制中，要实现可逆运行控制无须额外的可逆控制装置，只需要改变输出电压的相序即可，这样就能降低维护本钱和节省安装空间。
10 减少机械传动部件
由于目前矢量控制变频器加上同步电机就能实现高效的转矩输出,，从而节
省齿轮箱等机械传动部件, 终极构成直接变频传动系统。从而就能降低本钱和空
间, 提高稳定性。
第二节 变频调速节能原理介绍
一 变频调速原理
变频器的功用是将频率固定的（通常为50Hz的）交流电（三相或单相）变
成频率连续可调（多数为0-400Hz）的三相交流电，异步电动机的转速公式如下： n＝60 f（1－s）/p （1-1） 其中式中
n-异步电动机的转速；
f-异步电动机的频率；
s-电动机转差率；
p-电动机极对数。
由式（1-1）可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动
机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。
变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。
变频器主要采用交-直-交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电
源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变
频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为
三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，
中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
变频器使用的突出问题就是谐波干扰，当变频器工作时，输出电流的谐波
电流会对电源造成干扰。虽然各变频器厂家对变频器谐波的治理均采取了措施且
基本达到国家标准要求，但谐波仍然是变频器选型和使用中最需要关注的问题。
变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。较低次谐波通常对电机负
载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，
使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。
异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，设备系统流体输送大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电动机消耗的能量变化不大，从而造成很大的能量损耗。变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。近年来，随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。
二 变频调速节能原理
从流体力学的原理得知，使用感应电动机驱动的水泵，轴功率P 与流量Q，扬程H 的关系为：H Q P ×∝，水泵流量与转速的一次方成正比；扭矩与转速二次方成正比；而泵的功率则与转速的三次方成正比，所以降低电机的转速可以减低耗电能。
当电动机的转速由n1变化到n2时,Q、H、P 与转速的关系如下:
12
12n n Q Q ×=
(1-3 ) 21212????????×=n n H H
(1-4) 2p =1p 312????????×n n (1-5)
可见流量Q 和电机的转速n 是成正比关系的，而所需的轴功率P 与转速的立
方成正比关系。所以当需要80％的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80％，即调节频率到40Hz 即可，这时所需功率将仅为原来的51.2％。
如图1-1所示，从水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。
图1‐1水泵的运行曲线图
当所需流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率P2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，水泵转速由n1
下降到n2，其管网特性并不发生改变，但水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分
析，所节约的轴功率Delt(P)与（H2-HB）×（C-B）的面积成正比。考虑减速后
效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，泵类通过调速控制可节能20％～50％。
第三节 变频器控制方式
现在变频器一般都能够提供多种控制方式供用户选择，常用的主要有以下几
种方式。
一 U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式
其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一
般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方
式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
二 电压空间矢量（SVPWM）控制方式
它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
三 矢量控制（VC）方式
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
四 直接转矩控制（DTC）方式
直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机等效为直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
五 矩阵式交-交控制方式
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交－直－交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交－交变频应运而生。由于矩阵式交－交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
第四节 空冷型 SH-HVF系列III型变频器主电路部分设备
的组成及原理介绍
SH-HVF系列III型变频器利用隔离移相工频变压器将输入的工频电变换成为多组彼此之间绝缘、电位独立的低压工频电输出。并分别送到各个变频单元中，各低压变频单元将输入的低压交流电分别进行整流滤波变换成直流电，直流电再经IGBT(绝缘栅双极晶体管）逆变输出叠加得到需要等级的正弦电压，最后输出到电机。
H-HVF 系列高压变频器柜由变压器柜、功率单元柜，进线柜(含控制柜)三部分组成。（注：① 6kV(P≤630kW)及 10kV(P≤500kW)变频器采用 MINI 型一体化设计；② 同一电压等级变频器所安装的风机数量因功率大小不同而不同）。图1-2为 6KV（710KW＜P≤1250KW）一拖二变频器的外形图（单位：mm）
图1-2一拖二变频器外形图
一 主电路部分
针对高压变频器不同的电压等级（3kV/6kV/10kV）和功率大小，单元电压以及数目会有所不同，但基本原理相同。
主要包括如下几个部分：
1 移相隔离变压器
为功率单元提供电源的变压器次级绕组在绕制时相互之间有一定的相位差，这样既大大降低了输入谐波电流，也使得功率因数在较高或满载负荷时能达到95％以上。以3KV为例，图1-3中的移相隔离变压器采用18脉冲整流，输入电流谐波满足企业标准和IEEE519的规定和要求。在实际制造时，脉冲整流数目还可以更多一些，例如采用30或36脉冲整流电路结构，当然，那样将增加变压器绕制工艺的难度。
2 功率单元
单元的输入电压根据变频器型号以及单元数目而定，图1-3中每相有3个单元，3相共9单元，其中每个单元都完全一样，可以互换使用，大大提高了系统维护性和批量生产性。
表1-1 功率单元参数表
线电压（KVAC） 单元输入电压
（VAC）
功率单元个数
功率范围
（KW）
IGBT选型值 Ⅰ型
Ⅱ型或
Ⅲ型
Ⅰ型
Ⅱ型或
Ⅲ型
3
420 630或
690
3*5
3*3或
3*4
最大2500
75A、100A、150A、
200A、300A、400A、
600A、800A、1000A、
1200A
6 3*63*5或
3*6
最大5000
75A、100A、150A、
200A、300A、400A、
600A、800A、1000A、
1200A
10 3*123*8或
3*9
最大8600
75A、100A、150A、
200A、300A、400A、
600A、800A、1000A、
1200A
图1-3 SH-HVF系列3KV高压变频器主电路示意图
图1-4 功率单元示意图
由图1-4可知，一个完整的功率单元主要由熔断器、整流桥、电解电容、IGBT、单元驱动板、旁路执行机构等几个部分构成。 其中：
（1）熔断器：主要起过流保护作用；
（2）整流桥：把三相交流整流成直流。
（3）电解电容：起存储能量以及滤波平滑波形的作用；
（4）IGBT：功率开关器件，通过控制IGBT的开关得到所需的PWM波形(DC-AC 的逆变过程)；
（5）旁路执行机构：当某单元出现故障时，通过旁路执行机构可以把该故障单元从电气上旁路掉，从而使得整台高压变频器仍然可以继续工作；
（6） 单元驱动板：负责和主控通讯，接受主控发送的IGBT的开关控制信号并把故障信息报告给主控（如过压/欠压/IGBT 损坏/通讯异常等故
障）；同时控制/驱动4个IGBT的开关。
二 主控部分
1 硬件结构
主控系统在控制柜内，由一个机架和几块控制板组成主控盒，见图1-5。
图1-5 主控盒硬件构成
主控部分的硬件构成如上图1-5所示，由一块底板，1块采样接口板、1块采样板、1块主控板以及3块光纤接口板，共7块PCB板构成，各PCB板的说明如下：
（1）主控底板：底板主要给各子板提供连接线，上有16个96针插座，6块子板分别通过插座与底板连接；从左至右分别为：采样接口板、采样板、4个备用插座、主控板以及3块光纤接口板。
（2）采样接口板：其功能是将三相电压、电流模拟信号及数字输入输出信号隔离转换。
（3）采样板：将采样接口板输出信号进行处理后输入给主控板。
（4）主控板：该板是主控部分的核心，主控部分的主要功能几乎均由该板控制以及实现。
（5）光纤接口板：3块光纤接口板的原理图相同，每块板从上至下分别为A 相/B相/C相，板上的主要器件为光电转换模块。另外该板上还有波形采样叠加电路，可以在实验室很方便地用示波器观察各相波形。
主控盒由一个独立的电源供电。控制的核心部分是主控板，主控板控制系统中每一块板的工作，其上有闪存卡，在更换主控板的情况下可以将它从微机板上拆下来。闪存卡上包含所有的参数信息以及变频器的系统程序，所以可以更换主控板而无须对主控板重新编程。
SH-HVF系列高压变频器的主控部分处在PLC 和单元之间，如下图1-6 所示。
图1-6 高压变频器控制部分结构示意图
2 主控部分负责的主要功能
（1）与PLC 双向通讯，从PLC 接受诸如目标频率/目标电压等信息；同时把故障信息/当前频率/当前电压等反馈给PLC。
（2）根据目标频率，产生符合频率/电压/相位的各单元开关波形，并通过
光纤发送到各单元驱动板。
（3）从单元驱动板接收故障信号并做出单元旁路等处理。
（4）与旁路控制板通讯，通知应被旁路的故障单元号。
3 主控部分的工作过程
主控部分的逻辑功能主要由采样接口板、采样板、主控板、光纤接口板、主控底板来配合完成。其工作过程如下:
（1）用户通过触摸屏或者远程模拟信号告诉PLC所需的运行频率（或者转速）；
（2）主控板和PLC通过串口通讯，得到当前的工作频率和电压；
（3）主控板根据需要的频率和电压实时生成所有单元的PWM 波形；
（4）主控板同时和所有单元驱动板通讯（通过光纤接口板上的收发光模块），把各单元的开关状态发给各驱动板，同时获得各单元的状态；
（5）根据单元的故障情况（如果有），做出相应的处理，并把工作模式和故障情况报告给PLC；
（6） 和旁路控制板通讯，发送旁路指令（如果有单元需要旁路），同时接收并检查旁路执行机构的状态以检验它们是否在要求的状态下。
三 旁路系统
旁路系统硬件构成
图1-7 旁路系统的硬件结构图
如上图1-7 所示，旁路部分硬件主要由旁路控制板、隔离驱动模块、旁路执行机构以及相关连接线构成：
（1）旁路控制板：通过光纤和主控通讯，接受当前需要旁路的单元编号，返回各单元旁路执行机构状态。
（2）隔离驱动模块：起隔离和加强驱动能力的作用；
（3）旁路执行机构：完成把故障单元从主回路里旁路的任务。
旁路部分负责的主要功能
（1）与主控FPGA板通过光纤双向通讯，得知故障信息并报告旁路执行机构目前状态。
（2）根据故障信息驱动旁路执行机构动作，把故障单元从主回路中旁路出来。
四 SH-HVF-III 模拟平台原理图
主控箱
按钮或
开关等
图1-8 模拟平台原理
如图所示，PLC通过RS485线缆分别与主控箱、触摸屏进行通信，PLC输入开关量信号由外接按钮或继电器触点产生，外部给定转速信号由4-20mA信号工装板产生，端子转接板输入电压、电流采样信号由信号发生器模拟产生。
第二章 变频技术在燃气轮机联合循环电厂
的应用实例
第一节 燃气轮机联合循环电厂简介
图2-1多轴燃气轮机联合循环电厂流程简图
空气从燃气轮机压气机吸入压缩后送入燃烧室内，使燃料（油或天然气）燃烧产生高温高压燃气，进入燃气轮机透平膨胀做功带动发电机发电，再将燃气轮机排出的气体引入锅炉（余热锅炉），作为锅炉的热源，利用锅炉产生的蒸汽进入蒸汽轮机再带动发电机发电。这样就形成了燃气轮机和蒸汽轮机共同作为原动机的联合循环发电系统。电厂辅助系统主要耗能设备有给水泵、凝结水泵、循环水泵以及一些油泵、风机等。如何让这些耗能设备处于安全经济的状态运行，成为电厂行业的课题。变频技术的应用，让原来设计富余量偏大的耗能设备处于更为合理的状态运行。
第二节 高压变频改造
某燃气轮机联合循环电厂两台余热锅炉的水位调整是通过改变高压给水泵出口调节阀的开度来进行的，调节线性度差，在阀门上产生了大量的截流损耗。
电厂先后在两台余热锅炉4台高压给水泵试试了变频改造项目。整个改造涉及土建施工、盘柜安装、电缆敷设和接线、DCS程序修改等，从实际运行效果看，改造后高压给水泵变频器运行稳定，节能效果明显。
一 电气系统改造方案
为了充分保证系统的可靠性以及设备的利用率，变频器配置方案采用“一拖二”手动旁路方式，即两台电机配置一套变频装置，任何一台电机都可工作在变频运行状态，且任何时刻也只有一台电机工作在变频运行状态。其原理图见2-2。
2-2变频改造原理图
二 控制系统改造方案
DCS系统与变频器之间有部分控制信号连接，DCS改动部分程序组态，实现以下功能：
1）在高压给水泵变频运行时将高压给水出口调门全开，通过自动调节高压给水泵的转速来调节给水流量，维持汽包水位的稳定。
2）变频器故障时迅速切换至工频（旁路）运行，并迅速无扰动地关小高压给水调门，恢复调门自动控制状态。
3）变频运行泵故障时自动切换至备用泵工频运行，并迅速无扰动地关小高压给水调门，恢复调门自动控制状态。
4）监控变频器状态，及时发出报警信号。
三 高压变频器室方案
由于高压变频器盘柜较多，占地面积较大，根据实际场地情况，确定在余热锅炉零米控制小间外空地搭建一个变频器小间，屋内安装两台余热锅炉高压给水泵变频器，并预留变频器的基础及电缆沟。房间占地面积8.4米x6米，高3.5米。
四 项目实施经过
1 高压变频器采购：
电厂高压变频器设备采购采取招标形式，对供应商进行了资格预审后，对北京利德华福、广州智光电气、北京国电四维、湖北三环发展等4家供应商邀请招标，按电厂招投标程序进行评标，最终湖北三环发展股份有限公司以中标。为了防止保证供货质量，电厂技术人员两次到湖北三环厂家进行考察和监造，并通过技术协议确定设备主要部件采用高品质的进口品牌元件，以保证产品的可靠性。
2 高压变频器室土建施工
高压变频器室采用外包施工方式，包括两台高压变频器的基础制作及电缆沟开挖，地面平整，房间搭建。房间采用钢架结构，内外壁采用彩钢板，中间夹隔热材料，并安装了带初效过滤网的通风窗。
3 变频器安装就位、电缆敷设及接线
4 DCS控制程序修改
因为高压给水泵采用变频调节需要对DCS中原高压给水调节程序进行较多的修改，在DCS程序的修改中参考了兄弟电厂的经验。改造后高压给水调节由原来的调阀控制改为水泵的频率控制，并对两台高压给水泵的控制逻辑作了相应的修改，主要实现以下几个控制功能：
1）锅炉正常运行时采用一台高压给水泵变频方式运行，另一台泵工频备用，当变频故障时自动联锁投入备用的工频泵。
2）高压给水泵变频运行时，出口调门开度100%，故障切至工频泵运行时调门开度迅速关至30%，并进入调门自动调节方式。
整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气轮机作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。其原理图见下图IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的净效率可达43%～45％，今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可达99%，二氧化硫排放在25mg／N m3左右。（目前国家二氧化硫为1200mg／Nm3），氮氧化物排放只有常规电站的1 5%--20%，耗水只有常规电站的1/2-1/3，利于环境保护。 IGCC具有以下一些突出优点：（1）发电效率高，目前可达45%，继续提高的潜力大。（2）与传统的燃煤方式不同。它能实现98%以上的污染物脱除效率，并可回收高纯度的硫、粉尘和其他污染物在此过程中一并被脱除。（3）用水量小，约为同等容量常规火电机组的三分之一至二分之一。（4）通过采用低成本的燃烧前碳捕捉技术可实现零碳排放。（5）能与其他先进的发电技术如燃料电池等结合，并能形成制氢、化工等多联产系统。 气化炉、燃气轮机、空气分离装置和余热锅炉是IGCC关键设备。气化炉方面，我们认为壳牌气化炉具有产气热值高、煤种适应性广、停机维护时间短等特点，将成为未来IGCC 将推广的重要炉型。燃气轮机方面，适应煤气的低热值的燃气轮机将成为首选机型。空气分离装置方面，目前仍以深冷技术为主，未来将有可能在PSA变压吸附空分技术方面有所突破。 整体煤气化联合循环发电的分类 由图中可以看出IGCC整个系统大致可分为：煤的制备、煤的气化、热量的回收、煤气的净化和燃气轮机及蒸汽轮机发电几个部分。可能采用的煤的气化炉有喷流床（e ntrained flow bed）、固定床（fixed bed）和流化床（fluidized bed）三种方案。在整个IGCC的设备和系统中，燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉的设备和系统均是已
联合循环燃气轮机发电厂简介 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的 循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E然气轮机，其热效率为33.79%,余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。1．燃气轮机 1.1 简介燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机,它的结构与飞机喷气式发动机一致,也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分： 1 、燃气轮机（透平或动力涡轮）； 2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在定压下 进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工,推动动力叶片高速 旋转,乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命 周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机,轻型燃气轮机为航空发动机的转型,其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高,主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃 气轮机为工业型燃机,其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高,主要用于联合循环发电、热电联产。埕岛电厂采用的 MS9001E燃气轮发电机组是50Hz, 3000转 /分,直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早 于 1987年投入商 业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW热效率为 33.79%,排气温度539C，排气量1476X103公斤/小时，压比为12.3，燃气初
收稿日期: 20030611作者简介: 罗奖合,男,教授级高级工程师,现任国电热工研究院科研业务部副主任兼国电水处理公司总经理。主要从事电厂化学水处理技术及药剂的研究开发。 我国火电厂 循环冷却水处理技术的发展 罗奖合1,李营根1,郭怀保2 (1.国电热工研究院,陕西西安 710032;2.苇湖梁发电有限责任公司,新疆乌鲁木齐 830002) [摘 要] 介绍电力体制改革后我国火电厂循环冷却水处理技术面临的主要问题和今后的发展方向。根 据目前的实际需要和可能,认为近期内各火电厂循环水的浓缩倍率应以大于3为控制目标,为此提出了8点建议:(1)完善循环水的外部处理方法;(2)开发新型水质稳定剂和高效复合配方;(3)加强凝汽器管防腐技术研究;(4)对城市污水用于循环水技术进行研究;(5)探索其它杀菌剂的应用;(6)加强自动控制技术的应用;(7)对运行中除垢技术进行研究;(8)循环水处理药剂应定点生产。[关键词] 火电厂;循环水;浓缩倍率;药剂;配方;凝汽器;结垢;腐蚀[中图分类号]TM621.8 [文献标识码]A [文章编号]1002 3364(2003)08 0009 03 五大发电集团公司成立后将实行“厂网分开、竟价上网”的方针。发电企业的生产要以节能降耗来降低发电成本,增强上网电价的竞争力。做好火电厂循环水处理工作,对于降低发电成本有着重要的作用。 1 火电厂循环冷却水处理技术面临的 主要问题 1.1 水资源日益紧张 我国水资源人均拥有量为2200m 3,只有世界平均水平的1/4,属缺水国家。且有限的水资源分配很不均匀,81%分布在长江流域及其以南地区。目前我国一方面水资源紧张,另一方面却又存在大量浪费水资源的情况。 火电厂是工业用水大户,其耗水量约占工业用水量的20%左右。在缺水的北方地区,水资源严重不足,使火电厂的建设规划和运行受到限制,因此节约用水已成为当务之急。据有关资料统计,我国凝汽式火电厂(采用冷却塔和水力输灰)的耗水率为1.64m 3/(s ?GW ),与国外水平(0.7～0.9)m 3/(s ?GW )差距较大,说明我国火电厂节水潜力很大。目前经原国家经 贸委批准的单位发电量取水量标准已正式实施,其目的在于限制火力发电厂的取水量,具体规定如下:采用循环冷却供水系统时单位发电量取水量定额,在单机容量<300MW 时为4.80m 3/(MW ?h );在单机容量≥300MW 时为3.84m 3/(MW ?h )。当前全国达到这一标准的火电厂还不到30%,因此节水空间巨大。 火电厂全厂用水的比例:循环冷却水系统补给水50%～80%,水力输灰用水20%～40%,锅炉补给水2%～4%。因此,火电厂节水工作的重点应在优化冷 却水和冲灰水系统的设计和运行方面,尽可能减少循环冷却系统的排污,提高循环冷却水的浓缩倍率,可取得良好的经济效益。但浓缩倍率的提高,会使结垢和腐蚀等问题更加突出,同时对循环水处理技术也提出了更高的要求。 1.2 环境保护的要求更为严格 进入21世纪以来,以环保为主题的绿色能源声势日高,为了保护水资源水质,减少工业排放废水及污水对水体造成的危害,环保部门对火力发电厂排放水量和水质提出了严格要求。就排放水量而言,将对火力 技术经济综述 热力发电?2003(8) 9
1. 从高温热源吸收热量：a-2-3-4-5-b-a； 对外做功：1-2-3-4-5-6-1； 向低温热源放出热量：a-2-3-4-5-b-a； 效率：对外做功：1-2-3-4-5-6-1与从高温热源吸收热量：a-2-3-4-5-b-a的间接比。 2. 可用能 不可用能 1 2 3 4 a b T S 从高温热源吸收热量：a-2-3-b-a； 对外做功：1-2-3-4-1； 向低温热源放出热量：a-1-4-b-a； 效率：对外做功：1-2-3-4-1与从高温热源吸收热量：a-2-3-b-a间接比。 3 和 4、从热力学角度看，汽轮机循环利用了蒸汽可在常温下凝结的特性，达到了较低的工质平均放热温度，但工质平均吸热温度不高。燃气轮机循环的工质平均吸热温度高，但工质平均吸热温度不低。 汽轮机发展方向：开发新材料以便把主蒸汽参数从亚临界水平逐步提高到超超临界水平；采用两次再热等手段改进热力系统及设备的设计。其中，主要方向为提高工质平均吸热温度。燃气轮机发展方向：提高燃气平均吸热温度。 5、燃气轮机是工作于高温区的一种热机，易于利用高品位的热量； 汽轮机是工作于低温区的一种热机，易于利用低品位的热量； 而联合循环按照热量梯级利用的原则将燃气轮机和汽轮机结合起来，可以将高品位和低品位的热量同时利用起来。由于联合循环同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高和汽轮机
循环平均放热温度低的优点，又同时克服了两者的缺点，所以可以达到较高的循环效率。 6、ISO 基本功率是指在国际标准化委员会所规定的ISO 环境条件下燃汽轮机连续运行所能达到的功率。ISO 环境条件：温度15℃，压力0.01013MPa 相对湿度60%。 7、燃气轮机与汽轮机同轴，共同驱动一台发电机的联合循环机组称为单轴机组； 燃气轮机与汽轮机不同轴，各驱动一台发电机的联合循环机组成为多轴机组。 8、前置循环是工作于高温区，输入大部分热量的循环，它会产生大量的余热； 后置循环是工作于低温区以前置循环的余热为主要热源的循环。 两者通常用换热设备耦合在一起，最广泛的应用是燃气——蒸汽联合循环。 9、最基本的三种联合循环形式：余热锅炉型、补燃余热锅炉型和增压锅炉型。 余热锅炉型： 2 1C GT B 燃料 3 G 4 G 5 6 HRSG 7811 P CC 10 ST 9 燃气轮机可用能2T s 4 3 1 611 7 5 8 9 10b d c a 汽轮机可用能 燃气轮机子循环：从高温热源吸收热量：a-2-3-c-a ； 对外做功：1-2-3-4-1； 通过余热锅炉传向谁的热量：b-5-4-c-b ； 向外界放出了热量：a-1-5-b-a ； 汽轮机子循环：从余热锅炉吸收的热量：b-6-7-8-9-d-b ，与面积b-5-4-c-b 相等； 对外做功：6-7-8-9-10-11-6；通过凝汽器向外界放出的热量:b-11-10-d-b ； 补燃余热锅炉型： P C G 12 B 燃料 84 HRSG GT 3 6 7 911 ST 5 CC 10G 燃料a 1 2b 11 65 7 T c d s 10 8 4 9 3 12 汽轮机可用能 燃气轮机可用能 增压锅炉型： P C G 12燃料 84 PCB GT 367 9 11ST 5 CC 10G 12 ECO 汽轮机可用能 1 a 211 b 65 7T 燃 机可用能 3 10 c d s 8 412 9 13
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 联合循环燃气轮机发电厂简介 (通用版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
联合循环燃气轮机发电厂简介(通用版) 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后
送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。 埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000转/分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比为12.3，燃气初温为1124℃，机组为全自动化及遥控，从启动到满载正常时间为约20分钟，机组使用MARKⅤ控制和保护系统.
整体煤气化联合循环发电（IGCC）简介 一整体煤气化联合循环的工作过程 整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透平作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。其原理图见下图： 二整体煤气化联合循环的特点 IGCC（整体煤气化联合循环）发电技术是当今国际上最引人注目的新型、高效的洁净煤发电技术之一。该技术以煤为燃料，通过气化炉将煤转变为煤气，经过除尘、脱硫等净化
工艺，使之成为洁净的煤气供给燃气轮机燃烧做功，燃气轮机排气余热经余热锅炉加热给水产生过热蒸汽，带动蒸汽轮机发电，从而实现了煤气化燃气蒸汽联合循环发电过程。 IGCC 发电技术把联合循环发电技术与煤炭气化和煤气净化技术有机的结合在一起，具有高效率、清洁、节水、燃料适应性广，易于实现多联产等优点，符合二十一世纪发电技术的发展方向。 1、IGCC将煤气化和高效的联合循环相结合，实现了能量的梯级利用，提高了采用燃煤技术的发电效率。目前国际上运行的商业化IGCC电站的供电效率最高已达到43%，与超超临界机组效率相当。当采用更先进的H系列燃气轮机时，IGCC供电效率可以达到52%。 2、IGCC对煤气采用“燃烧前脱除污染物”技术，煤气气流量小(大约是常规燃煤火电尾部烟气量的1/10)，便于处理。因此IGCC系统中采用脱硫、脱硝和粉尘净化的设备造价较低，效率较高，其各种污染排放量都远远低于国内外先进的环保标准，可以与燃烧天然气的联合循环电厂相媲美。 目前常规燃煤电厂脱硫主要采用尾部脱硫的方法，脱硫所产出的副产品是石膏。IGCC 一般采用物理/化学方式脱硫，其脱硫效率可达99%以上，脱硫产物是有用的化工原料-硫磺。常规燃煤电厂目前没有有效的脱除CO2的方法，IGCC具有实现CO2零排放的技术潜力。在IGCC系统中可以对煤气中的CO进行变换，生成H2和CO2，H2可以作为最清洁的燃料（如燃料电池），CO2可以进行分离、填埋回注等，以实现CO2零排放。 3、IGCC的燃料适应性广，褐煤、烟煤、贫煤、高硫煤、无烟煤、石油焦、泥煤都能适应。采用IGCC发电技术，可以燃用我国储量丰富、限制开采的高硫煤，使燃料成本大大降低。 4、IGCC机组中蒸汽循环部分占总发电量约1/3，使IGCC机组比常规火力发电机组的发电水耗大大降低，约为同容量常规燃煤机组的1/2～2/3左右。 5、IGCC的一个突出特点是可以拓展为供电、供热、供煤气和提供化工原料的多联产生产方式。IGCC本身就是煤化工与发电的结合体，通过煤的气化，使煤得以充分综合利用，实现电、热、液体燃料、城市煤气、化工品等多联供。从而使IGCC具有延伸产业链、发展循环经济的技术优势。 三整体煤气化联合循环的发展 1972年在德国Ltinen酌斯蒂克电站投运了世界上第一个以增压锅炉型燃气一蒸汽联合循环为基础的IGCC电站，该电站的发电功率为170MW，实际达到的供电效率为34%，采用以空气为气化剂的燃煤的固定床式的Lurgi气化炉。显然，这个电站开创了煤在燃气一蒸汽联
9E燃气轮机联合循环发电厂必须知道 1.有差无差系统 (1) 2.除氧装置 (1) 3.燃机转速代号和对应转速比例 (2) 4.省煤器的再循环管的主要作用有二点： (2) 5.电缆先放电验电再装设接地线 (3) 6.主变接线方式 (3) 7. 电机缺相运行的现象与原因 (3) 8. 9E燃机开停机过程中FSR的变化 (4) 9. 操作过电压 (5) 10. 发电机中性点0PT的作用，出现异常有何现象 (5) 11. 发电机运行过程中机端电压升高和降低有哪些危害 (6) 12. 发电机转子接地 (7) 13. 进相运行: (8) 14. 励磁控制系统的限制器的分类 (9) 15. 无功 (11) 16. 主励磁机为什么是100赫兹 (13) 1.有差无差系统 简单而言就是看是否能求稳态误差，如果能求则是有差系统，否则是无差系统。 2.除氧装置 本锅炉配置的除氧装置由除氧器、给水箱和汽水分离器三大部件组成。其中除氧器和水箱对给水起到了除氧和蓄水的作用，汽水分离器主要是负责对除氧蒸发器来的汽水混合物进行分离供除氧器除氧使用。 除氧器立式布置在除氧水箱之上，除氧器顶部设有配水管和14只喷嘴，凝结水经喷头雾化成水雾后与蒸汽充分接触后加热变成饱和水。此时水中绝大部分氧气及其他不凝气体由于再也无法溶解于饱和水中而被逸出，最后由除氧器顶部排气管排出，以此达到一次除氧效果。经一次除氧的水由布水盘均匀地淋洒到乱堆的鲍尔环填料表面，使其表面积再一次增大，与除氧器下部进来蒸汽充分接触以达到深度除氧的效果。
3.燃机转速代号和对应转速比例 4.省煤器的再循环管的主要作用有二点： 第一点，启动时省煤器内的水是不流动的，而热烟气不断流过省煤器，将热量传给省煤器内的水，这样就有可能使省煤器内水局部汽化。 第二点，某些运行条件下，当省煤器内水温太低，容易引起管外壁结露，特别是烟气中含有氧化硫或氧气都会腐蚀管子。提供温度高的循环水，可以提高省煤器内水温，防止腐蚀。
联合循环发电厂的特点及发展趋势 樊守峰程政 [西北电力设计院 ] 2003-07-25 前言 与常规的燃煤电厂相比较，联合循环发电厂以其启动时间短、所需冷却水量少、占地面积小、建设周期短、环保效益明显，可有效地调整电力需求峰值等诸多优点而备受世界各国的重视。 近二十年来，美国、日本、英国、法国和韩国等国家都在大力兴建联合循环发电厂。在日本联合循环发电容量近五年内将翻一番[1]。我国的香港特别行政区建成世界上最大的联合循环发电厂-香港龙鼓联合循环电厂，设计容量为8台32万kw机组[6]。随着人们环境意识进一步地增强及黄金时间用电负荷需求的不 断上升，在我国很有必要在天然气丰富地区大力发展联合循环发电厂。 1 联合循环构成方式及其各自的特点 1.1 按照燃烧方式的不同可分为： (1)排热回收型
图1为排热回收型联合循环发电厂主要系统构成简图，这种构成方式的特点是： (a)系统简单； (b)燃气轮机出力高； (c)启动时间短； (d)系统总效率与燃气轮机入口温度有关，即燃气轮机入口温度愈高，系统总效率愈高； (e)汽轮机不可能单独运行。 (2)排气助燃型
图2为排气助燃型联合循环发电厂要系统构成简图，这种构成方式的特点是： (a)助燃量越大，汽轮机出力越大； (b)启动时间短； (c)汽轮机不可能单独运行； (d)助燃燃料量越大，凝汽器凝结水量越大。 (3)排气再燃型 图3为排气再燃型联合循环电厂主要系统构成简图，这种构成方式的特点是： (a)汽轮机出力大； (b)在利用全部燃气轮机排气的情况下，全厂效率最大； （c）锅炉燃料消耗量与燃气轮机燃料消耗量无关； （d)燃气轮机和汽轮机可以单独运行； （e）运行控制系统复杂 (4）增压锅炉型
整体煤气化联合循环发电 简介 整体煤气化联合循环（IGCC- Integrated Gasification Combined Cycle）发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC的工艺过程如下： 煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透平作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。 IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的净效率可达43%～45%，今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的，脱硫效率可达99%，二氧化硫排放在25mg/Nm3左右。（目前国家二氧化硫为1200mg/Nm3），氮氧化物排放只有常规电站的15%--20%，耗水只有常规电站的-，利于环境保护。 分类及作用 IGCC整个系统大致可分为： 煤的制备、煤的气化、热量的回收、煤气的净化和燃气轮机及蒸汽轮机发电几个部分。可能采用的煤的气化炉有喷流床（entrained flow bed）、固定床（fixed bed）和流化床（fluidized bed）三种方案。在整个IGCC的设备和系统中，燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉的设备和系统均是已经商业化多年且十分成熟的产品，因此IGCC发电系统能够最终商业化的关键是煤的气化炉及煤气的净化系统。具体来说，对 气化炉及煤气的净化系统的要求
第一章 3和4、从热力学角度看，汽轮机循环利用了蒸汽可在常温下凝结的特性，达到了较低的工质平均放热温度，但工质平均吸热温度不高。燃气轮机循环的工质平均吸热温度高，但工质平均吸热温度不低。 汽轮机发展方向：开发新材料以便把主蒸汽参数从亚临界水平逐步提高到超超临界水平；采用两次再热等手段改进热力系统及设备的设计。其中，主要方向为提高工质平均吸热温度。燃气轮机发展方向：提高燃气平均吸热温度。 5、燃气轮机是工作于高温区的一种热机，易于利用高品位的热量；汽轮机是工作于低温区的一种热机，易于利用低品位的热量；而联合循环按照热量梯级利用的原则将燃气轮机和汽轮机结合起来，可以将高品位和低品位的热量同时利用起来。由于联合循环同时利用了燃气轮机循环平均吸热温度高和汽轮机循环平均放热温度低的优点，又同时克服了两者的缺点，所以可以达到较高的循环效率。 6、ISO基本功率是指在国际标准化委员会所规定的ISO环境条件下燃汽轮机连续运行所能达到的功率。ISO环境条件：温度15℃，压力0.01013MPa，相对湿度60%。 7、燃气轮机与汽轮机同轴，共同驱动一台发电机的联合循环机组称为单轴机组；燃气轮机与汽轮机不同轴，各驱动一台发电机的联合循环机组成为多轴机组。 8、前置循环是工作于高温区，输入大部分热量的循环，它会产生大量的余热；后置循环是工作于低温区以前置循环的余热为主要热源的循环。两者通常用换热设备耦合在一起，最广泛的应用是燃气——蒸汽联合循环。 9、最基本的三种联合循环形式：余热锅炉型、补燃余热锅炉型和增压锅炉型。 10、余热型：优点是技术成熟。系统简单、造价低、启停速度快。缺点是余热锅炉效率低、汽轮机的功率和效率也低，所以不仅机组功率不大，而且效率也不高。 补燃型：优点是在燃气轮机排气温度较低的情况下，可使蒸汽参数及流量大幅度提高，从而使机组的容量增大、效率提高；同时机组的变工况性能也可得到改善。缺点是它并不是纯粹能量梯级利用意义上的联合循环，其中或多或少有一部分热量参与了汽轮机循环。所以，他只是在因蒸汽参数受限而无法采用高参数大功率汽轮机的条件下才可能优越于纯粹能量梯级利用意义上的余热锅炉型联合循环。 增压型：优点是在燃气轮机排气温度较低的情况下，可使蒸汽参数及流量不受限制，从而可达到较大的机组容量和较高的机组效率；同时由于燃烧是在较高的压力下进行的，且烟气的质量流速较高，所以锅炉的传热效率高，所需的传热面积小，锅炉尺寸紧凑。缺点是系统复杂、制造技术要求高、燃气轮机不能单独运行，同时兼有和补燃型类似的缺点。 综上可知，余热锅炉型联合循环将是今后的发展方向。 11、增压流化床联合循环PFBCC和整体煤气化联合循环IGCC是最有发展前途的两种燃煤型联合循环。 12、最基本的优点：高效率、低污染、低水耗。 13、 14、配置旁通烟道的好处： A、启停时，不必对燃气轮机、余热锅炉和汽轮机的工作状态进行严格协调； B、增加运行调节的灵活性，并方便临时性的检修及事故处理； C、必要时，可使燃气轮机维持单循环运行； D、可对整个工程分段建设、分期投运，从而可合理注入资金，更快地获得回报。 但配置旁通烟道需要增加投资，并且即使在正常运行的情况下，旁通挡板处也往往存在烟气泄漏损失，所以不再配置。
整体煤气化联合循环(I GCC)发电 系统性能计算与分析 白玉峰 (安徽华能巢湖发电有限公司,安徽巢湖230000) 摘 要:针对整体煤气化联合循环(I GCC )发电系统在技术、经济、环保综合性能上具有较大的优势,阐述了 I GCC 发电系统分类,对4种采用空气气化型的I GCC 发电系统进行了性能计算和参数分析,得到了供电效率与 燃气轮机压比、入口温度之间的关系。关键词:I GCC;煤气化;发电系统;性能分析 中图分类号:TK227.1 文献标识码:A 文章编号:1002-1663(2006)04-03 Perfor mance calcul ati on and analysis of I GCC power generati on syste m BA I Yufeng (Chaohu Power Generati on Cor porati on of China Huaneng Gr oup,Chaohu 230000,China ) Abstract:I ntegrated gasificati on combined circulati on (I GCC )power generati on syste m has many advantages in s ome as pects,such as in technol ogy,economy,envir onment p r otecti on and s o on,the paper intr oduced t o its classificati ons,and the perf or mance calculati on and para meter analysis of f our kinds of I GCC po wer genera 2ti on syste m with air gasificati on type were done,and the relati onshi p bet w een efficiency of power supp ly and inlet te mperature of gas turbine was gained . Key words:integrated gasificati on combined circulati on (I GCC );coal gasificati on;power generati on syste m;perfor mance analysis 目前,整体煤气化联合循环(I GCC )燃煤发电系统效率高、污染小,是一种洁净、高效的燃煤发 电技术[1-3] 。下面对不同型式的I GCC 发电系统进行分类和分析,并对四种不同型式的空气气化的I GCC 发电系统进行性能计算和参数分析 。 图1 氧气气化的I GCC 系统 图2 空气气化的I GCC 系统 1 整体煤气化联合循环(I GCC )系 统的分类 根据I GCC 系统气化炉型式和粗煤气净化系 统不同可以分为不同的型式。当I GCC 系统采用 收稿日期:2006-05-23 作者简介:白玉峰(1969-),男,1995年毕业于上海电力学院热能动力工程专业,硕士学位。 — 152—第28卷 第4期 黑龙江电力 2006年8月
1.压气机在燃气轮机中的作用是什么？ 连续不断地从周围环境吸取空气并将其压缩后供给燃气轮机的燃烧室。 2.燃气轮机所使用的压气机有哪两种类型？它们各有什么特点？ 轴流式：流量大、效率高但级的增压能力低，多应用于大功率燃机。 离心式：级的增压能力高但流量小、效率低，多应用于中小功率燃机。 3.轴流式压气机由那两个组成部分？ 由转子、静子组成。 转子：动（工作）叶片、叶轮(转鼓)、主轴。静子：静(导)叶、气缸 4.何谓扭速？何谓理论功？理论功是否可全部转换为气体的压力能？ 扭速：气流经过叶栅内的流动发生了转折，气流转折所引起的相对速度圆周分量的变化 成为扭速。 理论功：基元级的动叶栅加给单位质量气体的机械功成为理论功或加功量。 不能。理论功的一部分用于气流的动能升高，也有一部分用于气流压力升高，还有一部分在气流流动过程中因摩擦等因素而转换成了热量。 5.压气机级的理论功为什么会受到限制？ u 的增加要受到材料许用应力的限制，u 过大时，叶片根部截面处的离心拉应力会超过叶片材料的许用应力。 的增大要受到叶栅气动性能的限制 ， 过大时，在叶栅中气流的转折角过大，叶栅 表面上的气流边界层容易分离并形成漩涡，导致流动损失大幅度增加。所以压气机级的理论 功会受到限制。 6.压气机的压比特性曲线有哪些主要特点？ （1）每一转速下，压比有一最大值 （2）转速不变，流量降至一定值时→不稳定→喘振 （3）转速不变，流量增至一定值后→压比急剧下降→阻塞 （4）转速越高，特性线越陡 （5）效率的流量特性与压比类同 7. 8.试绘图说明压气机级在转速一定、体积流量增大和减小时，速度三 角形的变化情况 转速一定时，级的扭速与体积流量之间有什么关系？ 随着体积流量的增大，扭速必然减小，理论功也相应减小 u w ?w u w C u =?u w ?u w ?w u w C u = ?
联合循环燃气轮机发电厂简介 (最新版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0727
联合循环燃气轮机发电厂简介(最新版) 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三
部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。 埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000转/分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比为12.3，燃气
整体煤气化联合循环发电（IGCC） 目录 一、整体煤气化联合循环的工作过程………………………… 二、整体煤气化联合循环的特点……………………………… 三、整体煤气化联合循环的发展……………………………… 四、在整体煤气化联合循环的主要设备……………………… 五、整体煤气化联合循环的发展趋势………………………… 六、对我国发展IGCC技术的若干启示………………………
一、整体煤气化联合循环的工作过程 整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透平作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。其原理图见下图： 二、整体煤气化联合循环的特点 IGCC（整体煤气化联合循环）发电技术是当今国际上最引人注目的新型、高效的洁净煤发电技术之一。该技术以煤为燃料，通过气化炉将煤转变为煤气，经
过除尘、脱硫等净化工艺，使之成为洁净的煤气供给燃气轮机燃烧做功，燃气轮机排气余热经余热锅炉加热给水产生过热蒸汽，带动蒸汽轮机发电，从而实现了煤气化燃气蒸汽联合循环发电过程。 IGCC发电技术把联合循环发电技术与煤炭气化和煤气净化技术有机的结合在一起，具有高效率、清洁、节水、燃料适应性广，易于实现多联产等优点，符合二十一世纪发电技术的发展方向。 1、IGCC将煤气化和高效的联合循环相结合，实现了能量的梯级利用，提高了采用燃煤技术的发电效率。目前国际上运行的商业化IGCC电站的供电效率最高已达到43%，与超超临界机组效率相当。当采用更先进的H系列燃气轮机时，IGCC供电效率可以达到52%。 2、IGCC对煤气采用“燃烧前脱除污染物”技术，煤气气流量小(大约是常规燃煤火电尾部烟气量的1/10)，便于处理。因此IGCC系统中采用脱硫、脱硝和粉尘净化的设备造价较低，效率较高，其各种污染排放量都远远低于国内外先进的环保标准，可以与燃烧天然气的联合循环电厂相媲美。 目前常规燃煤电厂脱硫主要采用尾部脱硫的方法，脱硫所产出的副产品是石膏。IGCC一般采用物理/化学方式脱硫，其脱硫效率可达99%以上，脱硫产物是有用的化工原料-硫磺。常规燃煤电厂目前没有有效的脱除CO2的方法，IGCC具有实现CO2零排放的技术潜力。在IGCC系统中可以对煤气中的CO进行变换，生成H2和CO2，H2可以作为最清洁的燃料（如燃料电池），CO2可以进行分离、填埋回注等，以实现CO2零排放。 3、IGCC的燃料适应性广，褐煤、烟煤、贫煤、高硫煤、无烟煤、石油焦、泥煤都能适应。采用IGCC发电技术，可以燃用我国储量丰富、限制开采的高硫煤，使燃料成本大大降低。 4、IGCC机组中蒸汽循环部分占总发电量约1/3，使IGCC机组比常规火力发电机组的发电水耗大大降低，约为同容量常规燃煤机组的1/2～2/3左右。 5、IGCC的一个突出特点是可以拓展为供电、供热、供煤气和提供化工原料的多联产生产方式。IGCC本身就是煤化工与发电的结合体，通过煤的气化，使煤得以充分综合利用，实现电、热、液体燃料、城市煤气、化工品等多联供。从而使IGCC具有延伸产业链、发展循环经济的技术优势。 三、整体煤气化联合循环的发展
联合循环燃气轮机发电 厂简介 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
联合循环燃气轮机发电厂简介联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的 MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）；3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船
舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。 埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000转/分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比为12.3，燃气初温为1124℃，机组为全自动化及遥控，从启动到满载正常时间为约20分钟，机组使用MARKⅤ控制和保护系统. MS9001E型机组为户外快装机组，因此不需要专用的厂房建筑，而是用多块吸声板构成的长方形箱体，机组即放置在其内，箱体既起隔声作用，又能代替厂房使机组在各种气候条件下都能正常工作，每台机组连同发电机及控制室等均分别放置在长方体状的箱体内，在其周围还有空气进气系统，燃料供应单元和机组的冲洗装置等附属设备，组成整套燃气轮机动力装置。1.2辅机部分 主要有主润滑油泵,辅助润滑油泵,事故油泵.,油雾抽取装置 燃气轮机在正常运行时，透平功率的三分之二用来拖动压气机，其余三分之一功率为输出功率。显然，在燃机起动过程中，必须由外部动力来
第二章 1、热力参数：压缩比π=p2*/p1*，温度比τ=T3*/T1*; 性能指标：比功ωn=ωt-ωc ； 燃气机循环热效率ηgt=ωn/（f*Hu ） 2、燃气轮机的比功大，说明在同样工质流量和同样的装置尺寸下，燃气轮机的功率大；在 同样的功率下，工质的流量下，燃气轮机的尺寸小。 3、1*11111k k n p k k c T ωτππ--???????? ?=--- ??? ??? ??????? 4、 1 11st k k ηπ-=- 5、 膨胀比πt=p3*/p4* 6、在一定的压比下，温比越高，比功越大；在一定的温比下，存在一个特定的压比πωmax ，使比功ωn 取得最大值；在一定的压比下，温比越高，效率越高，在一定的温比下，存在一 个特定的压比πηmax ，使效率ηgt 取得最大值。通常，πηmax>πωmax 。 7、联合循环中最佳压比都比简单循环要降低。简单循环燃气轮机的效率对燃气初温不很敏 感，而对压比较敏感；联合循环的效率对燃气初温较敏感而对压比不很敏感。 8 、 简单循环的效率只与压比有关，压比越大，效率越高。 联合循环时效率对压比不敏感。 9、如上图：简单循环的效率只与压比有关。联合循环效率随温度变化很大。 10、采用再热循环时，燃气轮机的最佳压比都将有所提高。 计算题 1.
* 1*31 1.3861 * * 1.38621**21288,10, 1.386, 1.315,0.8,0.85 1.03/, 1.20/,125028810546.9546.9288258.9258.9323.60.8 1.03323.6a a a g c t pa pg k k s cs s cs c c c pa c K k k C KJ Kg C KJ Kg T K T T K T T T K T T K w c T T πηηπη--===========?==-=-======?** 34 1.3151 1 1.315**34333.3/10 1250 7201012507205300.85530450.51.20450.5540.6/540.6333.3207.3/g g t s k k t ts s t t ts t pg t n t c KJ Kg T T K T T T K T T K w c T KJ Kg w w w KJ Kg πππη--=======-=-===?===?==-=-= 2. ***134**34**43 1.315*1 1.31513*4288,1600,860,0.85,0.881.386, 1.315 1600860740740840.90.881600840.9759.1160022.48759.1g g c t a g t t ts t s ts k k t s t T K T K T K k k T T T K T T K T T T K T T ηηηππ--========-=-=== ==-=-=????=== ? ????? =1 1.3861** 1.38621**21**2122.48 28822.48685.3685.3288397.3 397.3467.40.85 288467.4755.4a a k k s cs s cs c c c T T K T T T T T K T T T K ππη--===?==-=-=====+=+=