燃气蒸汽联合循环的原理

燃气—蒸汽联合循环发电机组电气系统的探讨【摘要】：通过对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统的介绍，结合燃气-蒸汽联合循环电厂设计实例，从工程实际应用角度对燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统设计提出优化建议。

关键词：燃气-蒸汽联合循环；发电机组；电气系统0引言近年来，随着国家能源政策的调整和环境保护意识的增强，国家于2000年开始大幅度开发和利用天然气资源并用于电力领域。

由于燃机-蒸汽联合循环机组相对于传统的火电机组，从布置形式到机组参数、配套设备选型等均有较大的差异，电气系统的设计也有很多值得研究和注意的问题。

1燃气-蒸汽联合循环机组简介1.1燃气-蒸汽联合循环机组的原理燃气-蒸汽联合循环机组的工作原理为：天然气从燃料喷嘴喷入燃烧室，与燃烧室中的压缩空气混合燃烧，产生高温高压燃气，再进入透平膨胀做功，利用燃气轮机排气余热在余热锅炉中将水加热成高温高压的过热蒸汽，利用蒸汽在汽轮机中做功。

1.2燃气-蒸汽联合循环机组的分类燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、余热锅炉四种主要设备组成了燃气—蒸汽联合循环发电系统，实际上这四种设备的组合布置有多种方式，但主要的分类方式是按轴系布置来分，一种是多轴布置方案，一种是单轴布置方案。

所谓多轴即燃气轮机带动一台发电机，蒸汽轮机带动一台发电机，各自一个轴系，在电厂建设时，只要燃气轮机机组安装完毕即可发电（不必等到锅炉与蒸汽轮机安装完毕），蒸汽轮机检修时燃气轮机仍可发电，系统启动快，燃气轮机可先启动发电（不必等到锅炉里的水加热成蒸汽），在我国20万千瓦以下的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用多轴布置。

单轴布置系统为燃气轮机、蒸汽轮机、发电机串联在一根轴上，共用一台发电机发电。

由于一套单轴系统只有一台发电机与相关电气设备，可节省设备费用，减少厂房面积，系统调控相对简单，目前30万千瓦以上的燃气—蒸汽联合循环发电机组多数采用单轴布置。

2.燃气-蒸汽联合循环发电机组电气系统2.1燃气轮机组启动方式燃气轮机组启动是指燃气轮机组从静止（盘车）状态至机组到达一定转速的过程，即将燃气轮机和发电机的转子加速到自持的速度，自持的速度也就是燃气轮机能够产生足够的动能带动它继续加速运行，到达机组要求的额定转速。

燃气-蒸汽联合循环机组概况1.燃气轮机工作原理燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即进入燃机透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着燃机发电机做功发电。

燃气轮机静止起动时，需要将发电机转换为电动机用带动燃机旋转，待加速到一定转速后，启动装置脱扣，就可以以发电机形式来做功发电。

燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。

提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。

工业和船用燃气轮机的燃气透平初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。

目前美国通用电气最先进的9H型燃气轮机压缩比23.2，燃气透平初温1430℃。

2.燃气-蒸汽联合循环发电燃气-蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电。

其常见形式有燃气轮机、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、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。

目前，联合循环的热效率接近60%，“二拖一”的机组配置方式，提高了机组供热能力，整套机组的热效率比常规“一拖一”配置机组热效率高出0.6%，在冬季供暖期热效率高达79%。

燃气-蒸汽联合循环机组主要用于发电和热电联产，其具有以下独特的优点：①发电效率高：由于燃气轮机利用了布朗和朗肯二个循环，原理和结构先进，热耗小，因此联合循环发电效率较高。

②环境保护好：燃煤电厂锅炉排放灰尘很多，二氧化硫多，氮氧化物为200PPM。

燃机电厂余热锅炉排放无灰尘，二氧化硫极少，氮氧化物为(10～25)PPM。

③运行方式灵活：燃机电厂其调峰特性好，启停速度快，不仅能作为基本负荷运行，还可以作为调峰电厂运行。

④消耗水量少：燃气一蒸汽联合循环电厂的蒸汽轮机仅占总容量的1／3，所以用水量一般为燃煤火电的1／3，由于凝汽负压部分的发电量在全系统中十分有限，国际上已广泛采用空气冷却方式，用水量近乎为零。

燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用摘要：本文以燃气蒸汽联合循环发电机组为例进行介绍，通过企业生产过程中产生的富余焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用先进技术、效率高，实现了将放散的煤气全部回收进行发电，解决了能源浪费和环境污染问题。

关键词：燃气轮机；蒸汽轮机；联合循环；发电技术引言随着能源发电技术的不断发展，人们环保意识的日益增强，燃气发电技术得到了快速的发展。

常规简单循环的燃气发电系统主要是通过空气经过压气机压缩到一定的气压后，然后进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，形成高温燃气后进入透平膨胀机做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，并带动发电机做功，输出电能。

因此当燃气机温度较高时，就会导致热能损失，降低循环的热效率。

一、燃气蒸汽联合循环的意义根据我国当前的用电情况，为了满足社会用电需求及能源消耗增多等情况，对于对节能发电模式的期望越来越高。

为了能同时满足这两方面的需求，热电厂在制定电能生产工艺时，需对传统发电模式进行改造，采用先进的电力生产技术，合理利用煤燃料燃烧生产热能、电能。

联合循环技术的运用对热电厂发电发热有着重要的意义。

1、解决能源问题能源作为社会经济的发展的主要因素，热电厂采用传统发电模式不仅无法获得理想的生产效率，也导致煤燃料资源的浪费。

联合循环技术用于热电厂发电，既能实现“煤的洁净燃烧”，也能提高热电厂的发电效率。

联合循环技术对燃气轮机循环、蒸汽轮机循环进行优化改进，把两者组合到一起构成综合性的热力循环。

不仅科学利用煤燃料发电，也促进了机组运行效率、机组功率的提高。

2、合理利用燃气煤燃料燃烧后产生燃气，若发电厂能充分利用燃气也可将其作为发电的燃料。

对煤燃烧产生的燃气利用率较低，降低了电能生产的产量。

联合循环技术对燃烧锅炉、汽轮机组等设备的连接进行改进，设置了循环控制系统以及时集中燃气加以燃烧，提高了热电厂发电的效率。

如联合循环技术里燃气轮机能充分燃烧气化炉产生的中、低热值煤气，保证了燃气的合理运用。

燃气-蒸汽联合循环简介摘要：本文主要介绍燃气-蒸汽联合循环机组的工艺流程，特点，主要燃机厂家的燃机和联合循环机组型号，燃机电厂的分类和布置方式，联合循环机组的主要设备，主要建构筑物，造价及成本情况等。

关键词：燃气-蒸汽联合循环机组工艺流程本文从联合循环机组的工艺流程、特点、分类和布置方式、主要设备、主要建构筑物、造价及成本情况等方面介绍燃气-蒸汽联合循环的发展现状。

一工艺流程天然气在燃气轮机中直接燃烧做功，使燃气轮机带动发电机发电，尾气做功后经排汽管道直接排至大气，此时称为简单循环发电；若利用燃气轮机产生的高温尾气，通过余热锅炉，产生高温高压蒸汽后推动蒸汽轮机，带动发电机发电，此时称为联合循环发电。

目前，燃气轮机的制造技术得到迅速发展，燃气轮机的可用率及可靠性越来越高，应用燃气-蒸汽联合循环发电技术已经完全成熟。

二联合循环机组的特点1.有利于环境保护燃气轮机利用天然气发电，相对其他燃料发电，其燃烧后不会产生二氧化硫，不会增加空气中二氧化硫的浓度；氮氧化物的排放仅为燃煤的19.2%，二氧化碳的排放量为燃煤的42.1%，可以起到改善生态环境，保护环境的目的。

2.发电热效率高随着燃气轮机发电技术的成熟，目前联合循环发电热效率已达到55%，能大大节约燃料资源。

3.电厂占地面积小燃气轮机体积较小，辅助系统少，因而其占地面积小，可节约宝贵的土地资源。

4.系统简单，运行维护方便燃气-蒸汽联合循环电厂自动化程度高，操作及控制简单，能节约大量人力资源，提高工作效率，降低劳动力成本。

另外，设备简单，故障率较低，运行维护方便，维护费用较低。

5.节约用水由于燃气轮机不需要冷却水，只是余热锅炉需要淡水，蒸汽轮机需要冷却水，其需水量大大降低，比较适合缺水地区发电。

6.工期短由于燃气轮机设备简单，且多为组装式，因而建设工期短，比传统燃煤（油）电厂可节省工期一年。

三燃机和联合循环机组型号目前国际范围内主要的燃机厂家有：美国GE，日本三菱，德国SIEMENS，法国ALSTOM等，目前大多的国外燃机厂家已经将制造技术分别转让给国内三大动力集团，关键部件在国内的合资厂生产：美国GE与哈尔滨电力集团，日本三菱与东方电力集团，德国SIEMENS与上海电气集团均以转让制造技术的方式进行合作。

f级燃气-蒸汽联合循环发电原理理论说明引言是一篇长文的开头部分，用于引入读者，并简要介绍文章的结构和目的。

在本篇关于f级燃气-蒸汽联合循环发电原理的理论说明中，引言应包括以下内容：1.1 概述：本节可以对f级燃气-蒸汽联合循环发电进行一个简要的概述。

可以提及该系统是一种高效率、低排放的发电技术，通过结合燃气涡轮机和蒸汽涡轮机两个系统来实现能源利用效率最大化。

1.2 文章结构：本节应介绍整篇文章的结构，即各个章节或小节的内容安排。

可以提及每个部分将讨论该系统不同方面的原理、组成、工作过程和性能改进方法。

1.3 目的：本节应明确这篇文章撰写的目的。

可以提及通过理论说明和分析f级燃气-蒸汽联合循环发电原理，旨在深入了解其工作原理以及效率和性能改进方法，为未来发展提供参考依据。

请注意，以上仅为引言部分撰写内容的指导，请根据相关信息进行适度扩充和修改。

2. f级燃气-蒸汽联合循环发电原理的理论说明2.1 f级燃气发电原理:f级燃气发电是一种高效、节能的发电方式。

它采用燃气轮机作为主要发电设备，通过燃烧天然气或其他可燃性气体产生高温高压的工质流体，在叶轮机上产生旋转动力，并驱动发电机发电。

与传统的汽轮机相比，燃气轮机具有更高的效率和更低的排放。

f级燃气轮机是指采用多级压缩和多级透平结构的先进型号。

在压缩过程中，空气经过一系列的压缩机级别，使其温度和压力显著增加。

随后，经过高温高压下的可控点火器室供给干净的天然气或液化石油气等可燃气体进行燃烧。

在透平部分，通过将工质流体推动到透平叶轮上，使其旋转并释放出有用功来驱动发电机。

2.2 蒸汽发电原理:蒸汽发电是一种广泛应用的发电方式。

它基于热力学原理，通过将水加热为蒸汽来驱动透平机械并产生动力，进而带动发电机发电。

蒸汽发电的基本过程包括：首先，使用燃料（如煤、天然气等）进行燃烧，产生高温高压的工质流体（例如高温高压蒸汽）。

然后，将产生的蒸汽送入透平机械中，使其叶轮旋转。

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—蒸汽联合循环发电（CCPP）技术介绍摘要：随着武钢“十一五”计划的全面完成，青山本部的1800万吨产能的形成，整个煤气的发生量也创下历史新高。

然而，随着近年来能源的日趋紧张，节能环保要求的不断提高，国内外的发电技术突飞猛进，常规的燃煤气锅炉和蒸汽发电技术由于其效率较低、污染物排放等原因，已经逐渐被高效率、低污染、启停快等诸多优点集于一身的燃气蒸汽联合循环发电技术（即CCPP）所替代，并随着不同煤气热值的燃机技术的开发，逐渐在钢铁行业占据了主导地位。

关键字：燃气轮; 发电机; CCPP工艺PP原理介绍燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）就是利用燃气轮机做功后的高温排气在余热锅炉中产生蒸汽，再送到汽轮机中做功，把燃气循环和蒸汽循环联合在一起的循环，是由燃气轮机发电和蒸汽轮机发电叠加组合起来的联合循环发电装置。

在常规蒸汽发电中，锅炉产生蒸汽用来发电是利用蒸汽朗肯热力循环来作功，作功发电是利用蒸汽的状态变化来完成的。

燃料燃烧产生的高温烟气（1200～1600℃）只用于加热蒸汽（蒸汽一般加热到450～560℃），然后由蒸汽驱动汽轮机来发电。

此时，高温烟气的作功能力（温度差和压力能）（即燃气布雷登热力循环的作功能力）被浪费掉了。

在CCPP装置中，有燃气－蒸汽两个热力循环，即：燃气布雷登热力循环和蒸汽朗肯热力循环。

1～2为空气在压气机中的压缩过程；2～3为空气和燃料在燃烧室内的燃烧过程(工质吸热)；3～4s为燃气在燃气透平中的膨胀做功过程；4s～1为燃气轮机排气放热过程。

a～b为给水在给水泵中压缩过程b～d为给水在锅炉中蒸发、过热过程（工质吸热)；d～e为蒸汽在汽轮机中膨胀做功过程；e～a为蒸汽在凝气凝结放热过程。

2．CCPP主要工艺介绍2.1燃气轮发电机燃气-蒸汽联合循环发电技术（CCPP）其核心设备是燃气轮发电机，自从1939年瑞士BBC公司研制成功世界第一台4MW的工业性燃气轮机以来，世界各国都大力研究和发展燃气轮机发电技术。