【电气工程】燃气蒸汽联合循环发电厂介绍(PPT 99页)
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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。
燃气—蒸汽联合循环在世界范围内,使用化学燃料通过热力动力机械发电的火力发电量仍然占据最高的比例。
从节约资源和保护环境等各方面来说,作为一种重要的发电装置,火力发电机组首先要求有高的热效率。
在大型热力发电设备中,目前技术水平比较成熟的,能够经济地大规模应用的只有燃气轮机和蒸汽轮机。
但是它们的热效率都不高,一般都在38—42%左右,即使最先进的燃气轮机热效率也只能达到42—44%,最先进的超临界参数蒸汽轮机热效率也只能达到43—45%。
对这两种热力机械所使用的热力循环进行分析。
燃气轮机燃气初温很高,目前的技术水平一般能达到1350—1430℃,因此燃气轮机中的热力循环平均吸热温度高,但是它的排气温度也就是循环低温也高,一般要达到450—630℃,所以燃气轮机热力循环的卡诺效率不高。
蒸汽轮机虽然循环低温较低,也就是蒸汽的冷凝温度可以降低到30—33℃,但是由于受到材料上的限制,它的蒸汽初温不高,在目前的技术水平下一般难以达到600℃,即使采用再热之后,平均吸热温度也不会太高,所以蒸汽轮机热力循环的卡诺效率也不高。
进一步分析可以发现,蒸汽轮机蒸汽初温一般在535—565℃以下,所以实际上只要有570—610℃的热源就可以让蒸汽轮机工作,而燃气轮机的排气温度就很高,在排气中蕴含着大量的热能,能够给蒸汽轮机提供所需要的热能。
因此如果使用燃气轮机排气作为蒸汽轮机的热源,蒸汽轮机就可以不额外消耗燃料了。
也就是说,蒸汽轮机可以回收燃气轮机的排气热量,额外发出一些有用功,这样就相当于增加了燃气轮机的热效率。
如前所述,目前先进的燃气轮机和蒸汽轮机的热效率基本相当,都在38—42%左右,那么,此时这个相当于增加了燃气轮机热效率的系统,热效率必然比单纯的燃气轮机和蒸汽轮机都高。
实际上,如果把上述由燃气轮机和蒸汽轮机组成的系统看成一个整体,那么在它的热力循环中,循环高温就是燃气轮机的循环高温,而循环低温则是蒸汽轮机的冷凝温度。