燃气蒸汽联合循环发电设备的变工况运行

燃气 -蒸汽联合循环机组运行经验总结燃气—蒸汽联合循环具有效率高、环保性能好、自动化程度高、运行可靠性高、运行方式灵活等特点，是当今世界最受青睐的发电技术之一。

近年来，国家大力发展燃气发电机组，以江苏为例，2020年全省已有大小燃气发电企业39家，燃机数量共计83台，因其启停迅速、负荷调节速度快的特点在电网调峰起到至关重要的作用，已在发电企业中牢牢占据一席之地。

本文以金坛热电公司燃气—蒸汽联合循环机组为例，简单总结一下机组启停操作及运行经验。

金坛热电公司燃气—蒸汽联合循环机组装机容量为436MW/套，燃机本体为GE公司提供的9FB机型，型号为PG9371FB，简单循环机组出力为294.16MW（设计工况）。

燃机由一台18级的轴流式压气机、一个由18个低NOX燃烧器组成的燃烧系统、一台3级透平和有关辅助系统组成。

汽轮机为国内首台引进GE公司A650型汽轮机进行优化设计的改进型，型号为LC110/N160-15.68/1.44/0.42，三压、再热、反动式、抽凝、轴向排汽汽轮机，汽轮机采用低位布置，分高压缸、中低压合缸，通流部分由高压27级、中压12级、低压6级压力级组成。

余热锅炉型号为MHDB- PG9371FB-Q1，由东方菱日锅炉有限公司生产。

燃机出口不设置旁通烟道，余热炉进口烟道膨胀节直接与燃机扩散段法兰相连。

露天布置，无补燃、自然循环，卧式炉型。

锅炉具有高、中、低三个压力系统，一次中间再热。

过热、再热汽温采用喷水调节。

燃气—蒸汽联合循环机组的主要工艺流程：天然气在燃气轮机内直接燃烧做功，使燃气轮机带动发电机发电，燃烧产生的高温尾气通过余热锅炉，加热锅炉给水，产生高温高压蒸汽后推动蒸汽轮机，带动发电机发电。

启动过程简述燃机GE的9FB燃气轮机在机组启停过程中已实现了完全的自动控制，当燃机满足启动条件Start Check完成后，从点击Auto Start发启动令、高盘清吹、降速点火、暖机、升速、起励建压，只需要30分钟左右，全程无需任何操作及干预，在此过程中需加强对程序进行的正确性及燃机振动、分散度、燃烧脉动的监视。

燃气—蒸汽联合循环余热锅炉的发展和应用探讨作者：何浩祥来源：《数字化用户》2013年第16期【摘要】本文主要介绍了国内外燃气-蒸汽联合循环余热锅炉的发展现状，并简单介绍了余热锅炉的结构组成、分类，以及部分种类的余热锅炉在联合循环系统中应用，最后介绍了余热锅炉的自身特点。

【关键词】余热锅炉发展分类特点随着经济的快速发展，我国的能源消耗正在加速上升。

电力工业作为经济发展的强力后盾，是一个国家经济发展水平的重要标志。

现阶段我国的电力供应主要以燃煤电站为主。

但是随着发电效率和环境要求的提高，许多新的发电技术方式正在逐渐被应用。

特别是随着我国西气东输工程的落成以及LNG项目的发展，燃气-蒸汽联合循环发电机组正越来越受到人们的重视。

一、余热锅炉的发展余热锅炉是联合循环系统中的三大主要设备之一，它利用上级燃气轮机排放的烟气作为热源加热工质，然后工质进入汽轮机做工，实现能量的梯级利用，提高能源利用率。

因此余热锅炉在系统中起着承上启下的作用，是联合循环中的一个关键设备。

（一）国内余热锅炉的发展当前我国面临的环境压力越来越大，因此对清洁发电的联合循环电站的需求也是越来越大，我国对余热锅炉的研究正处于快发发展时期，走的是边引进边消化边吸收的路子。

随着联合循环技术的进步，该技术正向着大容量、高参数的方向发展。

余热锅炉作为联合循环的重要部件，也从最初的结构简单、低参数的单压系统，逐渐发展到双压、双压再热，以至到目前的三压、三压再热系统。

在我国，燃气-蒸汽联合循环发电机组的使用时间不是很长，但是在20世纪70年代后期就开始研究此项技术。

最初由杭州锅炉厂先后研发出双锅筒自然循环、单锅筒强制循环和单锅筒自然循环的燃气轮机余热锅炉，参数也从最初的8t/h、2.75MPa发展到目前的65t/h、3.82MPa。

与此同时一批余热锅炉的研究所以及相应的科研设备如大型的传热风洞试验台也建立起来，上锅、东锅等国内厂家成功试制了螺旋翅片管等技术含量较高的部件，这些工作都为我国的余热锅炉的发展打下了坚实基础。

燃气—蒸汽联合循环机组运行与维护关键技术摘要：在单机设备效率提高越来越困难的情况下,要提高热力系统的效率,就必须做到能源梯级利用,以充分利用各品位的热能,提高整个系统的效率。

本文针对大型燃气—蒸汽联合循环发电机组运行、维护、检修等方面出现的技术问题，燃气-蒸汽联合循环蒸汽部分的特点，燃气-蒸汽联合循环运行原理，单轴燃机—汽机转子系统振动研究，燃气轮机IGV（进口导流叶排）控制及温控线优化技术等四个方面进行研究。

关键词：燃气-蒸汽联合循环机组；运行与维护；关键技术近些年，燃气—蒸汽联合循环发电以得到了快速发展。

以往人们主要依靠燃煤的蒸汽轮机电站来实现发电目标。

在这个领域内,主要集中于提高燃煤电站的单机容量和供电效率以及解决因燃煤而造成的污染问题。

改善供电效率的主要方向提高蒸汽的初参数并改进其热力循环系统的设计。

现今在满足安全运行的条件下，有必要开展大型联合循环机组运行、维护、检修等方面的技术研究，一、燃气-蒸汽联合循环蒸汽部分的特点以汽轮机(ST)和余热锅炉(HRSG)为核心的物质能量转换利用系统就是联合循环中的蒸汽系统，用来将燃气轮机的排气余热加以回收、转换和利用。

选定燃气轮机后，汽轮机和余热锅炉组成的蒸汽系统的参数优化匹配和流程设置在很大程度上决定了联合循环装置的性能。

余热锅炉在联合循环中回收燃气轮机排气余热，产生蒸汽推动汽轮机发电。

与常规电站过量所不同的是，余热锅炉仅有汽水系统，没有燃料输送、燃烧设备和煤粉制备。

余热锅炉的汽水系统通常是集装箱等换热管簇和容器、过热器、蒸发器、省煤器和汽包等组成，构成水的加热、饱和水蒸发和饱和汽的过热三个阶段，这一点与电站锅炉基本相似。

有再热的蒸汽循环可以加设再热器。

在联合循环中，主热源(燃气轮机排热)在蒸汽发生系统为变温排热过程，余热锅炉逐步吸收不断降温的燃气轮机排气的显热，产生热水或蒸汽。

对流传热是余热锅炉中的主要传热，辐射传热基本上可以被忽略，这是因为由于温度较低的原因。

燃气蒸汽联合循环发电技术应用及运行控制概述说明1. 引言1.1 概述随着全球能源需求的增加和环境问题的日益突出，燃气蒸汽联合循环发电技术作为一种高效、清洁的能源转换方式逐渐受到广泛关注。

该技术将燃气轮机与蒸汽循环系统有效地结合起来，通过充分利用废热产生额外的电能，并将二氧化碳等排放物减少到最低限度。

1.2 文章结构本文主要对燃气蒸汽联合循环发电技术进行综述和分析，并重点从概述、应用案例和运行控制三个方面进行详细阐述。

首先，我们将介绍该技术的基本原理、组成部分和工作过程，以便读者对其有一个全面的了解。

然后，我们将通过具体案例进行分析，以展示燃气蒸汽联合循环发电技术在实际应用中的效果和优势。

最后，我们将重点讨论该技术在运行控制方面的要点，包括控制参数与性能优化、安全运行控制策略以及故障诊断与维护管理等方面。

1.3 目的本文的目的是全面介绍燃气蒸汽联合循环发电技术，并深入探讨其在实际应用中的效果和运行控制要点。

通过对该技术的详细介绍和案例分析，我们旨在提供给读者一个清晰而全面的了解，并为相关领域的工程师、研究人员和决策者提供参考，促进该技术在能源转换领域的广泛应用与推广。

此外，我们还将展望未来燃气蒸汽联合循环发电技术的发展方向，以期为后续研究和创新提供启示。

2. 燃气蒸汽联合循环发电技术概述2.1 基本原理燃气蒸汽联合循环发电技术是一种高效能的发电方式，它结合了燃气轮机和蒸汽轮机的优点。

基本原理是通过燃料在燃气轮机中进行燃烧，产生高温高压的燃气。

然后，这些高温高压的燃气会被传递到蒸汽锅炉中，在锅炉内部与水接触产生蒸汽。

最后，该蒸汽经过管道输送至蒸汽轮机中驱动发电机转动，将化学能转化为电能。

2.2 组成部分燃气蒸汽联合循环发电系统主要由以下几个组成部分构成：- 燃气轮机：负责将燃料的化学能转换为动力能。

- 蒸汽锅炉：通过与高温高压的燃气进行换热，将水加热为蒸汽。

- 蒸汽轮机：将输入的蒸汽能量转化为旋转力，驱动发电机产生电能。

燃气蒸汽联合循环发电运行技术问答热工仪表及控制燃气蒸汽联合循环发电是一种将燃气轮机与蒸汽轮机相结合的发电技术，可以提高发电厂的效率和燃料利用率。

下面是一些关于热工仪表及控制的常见问题和回答：1. 燃气蒸汽联合循环发电中常用的热工仪表有哪些？常用的热工仪表有压力表、温度计、流量计、液位计等。

这些仪表用于监测和控制燃气蒸汽联合循环发电过程中的压力、温度、流量和液位等参数。

2. 控制系统在燃气蒸汽联合循环发电中的作用是什么？控制系统在燃气蒸汽联合循环发电中起到监测、调整和控制发电过程的作用。

它可以实时监测各种参数，并根据设定值和实际情况对发电机组进行自动控制，以确保发电机组的安全、高效运行。

3. 燃气蒸汽联合循环发电中的自动控制策略有哪些？燃气蒸汽联合循环发电中的自动控制策略包括负荷调节控制、温度控制、压力控制、液位控制等。

负荷调节控制用于调整发电机组的负荷，温度控制用于控制发电过程中的温度，压力控制用于控制发电过程中的压力，液位控制用于控制发电过程中的液位。

4. 燃气蒸汽联合循环发电中的安全保护措施有哪些？燃气蒸汽联合循环发电中的安全保护措施包括过热保护、过压保护、低压保护、缺水保护等。

这些保护措施旨在防止发电机组运行过热、过压、低压或缺水等情况，保障发电机组的安全运行。

5. 燃气蒸汽联合循环发电中的调度控制有哪些内容？燃气蒸汽联合循环发电中的调度控制包括负荷调度、燃气调度、蒸汽调度等。

负荷调度用于根据市场需求调整发电机组的负荷，燃气调度用于控制燃气的供应和利用，蒸汽调度用于控制蒸汽的生成和输送。

以上是关于燃气蒸汽联合循环发电运行技术中热工仪表及控制方面的一些常见问题和回答。

具体的运行技术和控制策略还需要根据具体的发电厂情况进行详细分析和设计。

燃气-蒸汽联合循环发电系统的现状分析及展望王平（中国能源建设集团江苏省电力建设第三工程有限公司，镇江212003）摘要:伴随着科学技术的发展，燃气-蒸汽联合循环发电系统为提升我国国民经济水平做出了巨大的贡献。

文章首先针对系统的构成和运行特点进行了阐述，其次展开了深入的系统分析，并在此基础上探讨了燃气-蒸汽联合循环发电系统的应用现状，以及展望了我国未来燃气-蒸汽联合循环发电系统发展前景，以期能够充分促进燃气-蒸汽联合循环发电系统功能优势的发挥，提高我国的综合国力。

关键词:燃气-蒸汽联合循环发电系统；现状；展望0引言当前的社会和经济发展速度不断加快，然而带来的却是能源以及环境危机的逐渐加深。

清洁能源发电技术为缓解这一危机带来了希望，同时，作为清洁能源发电重要组成部分的燃气-蒸汽联合循环发电系统，也实现了较快的更新和进步。

1燃气-蒸汽联合循环发电系统组成和运行特点1.1燃气-蒸汽联合循环发电系统概述通常而言，联合循环发电方式利用特殊的形式将燃气轮机循环与蒸汽轮机循环进行有效结合，从而构成了综合性较强的发电系统，这一发电系统作为一种创新发电技术，可以有效减少煤资源消耗量，提高热效率，起到积极的环境保护效果。

燃气-蒸汽联合循环发电系统有两个重要部分组成，分别是蒸汽发电系统和燃气发电系统，其中发电机、余热锅炉以及汽轮机是蒸汽发电系统的主要设备，燃气发电中的重要设备设施为透平、燃烧室、压气机和发电机。

基于热力学层面的相关理论，联合循环发电系统中存在两部分循环，即布雷顿循环、朗肯循环。

具体热力过程的温熵关系见图1：压气机压缩过程（a —b ），燃烧室燃烧过程（b —c ），燃气轮机做功过程（c —d ），燃气轮机排气在余热锅炉中冷却过程（d —a ）；余热锅炉给水吸热过程（g —e ），蒸汽轮机做功过程（e —f ），凝汽器冷凝过程（f —g ）。

如果将余热锅炉安装在燃气轮机排气侧，蒸汽轮机的给水通过燃气透平尾气进行加热从而形成高温高压的蒸汽，并促使汽轮机进入做功状态，实现发电机发电，能够在很大程度上对燃料化学能以及机械能的转化起到优化作用。

燃气—蒸汽联合循环发电装置在的应用及燃气-蒸汽联合循环发电装置是一种组合式的发电装置，利用燃气及蒸汽二次发电，实现高效能、节能环保的目的。

本文旨在探讨燃气-蒸汽联合循环发电装置的应用及其优势。

一、燃气-蒸汽联合循环发电装置的应用燃气-蒸汽联合循环发电装置主要用于能源供应领域，可广泛应用于以下场景：1.城市供电：燃气-蒸汽联合循环发电装置大量用于城市电力供应，能够为城市提供可靠、高效的电力，同时降低能源的消耗和排放，具有节能减排的优势。

2. 工业制造：燃气-蒸汽联合循环发电装置可广泛应用于工业制造领域，如钢铁、化工、纺织、水泥等行业。

通过装置的运行，能为工业制造提供强有力的动力支持，降低生产成本，提高生产效率。

3. 农业生产：燃气-蒸汽联合循环发电装置还可用于农业生产，如温室大棚、农业机械、种植、灌溉等领域。

通过装置的运行，能为农业生产提供高效、低成本的能源供应，实现生产的可持续发展。

二、燃气-蒸汽联合循环发电装置的优势1. 高效能：燃气-蒸汽联合循环发电装置具备高效能的特点。

在装置的运行中，可以充分利用燃气及蒸汽的能量，实现能量的双重利用，降低能源的消耗。

2. 节能环保：燃气-蒸汽联合循环发电装置在运行中，能够有效地减少能源的消耗，降低环境的污染。

与传统的燃煤发电相比，能够降低排放的二氧化碳、氮氧化物等有害气体的量，具有节能减排的绿色优势。

3. 经济实惠：燃气-蒸汽联合循环发电装置的建设成本低，运营成本也相对较低。

在发电成本较高的市场环境下，装置的建设和运营成本优势十分明显。

结语燃气-蒸汽联合循环发电装置是一种高效能、节能环保的发电装置，能够广泛应用于城市供电、工业制造、农业生产等领域。

通过装置的运行，能够为社会提供高效、低成本的能源支持，实现节能减排、环保发展的目标。

判断题1. 在可逆的理想条件下，燃气轮机的热力循环被称为“朗肯循环”。

（×）2. 燃气轮机热力循环主要由四个过程组成：即压气机中的压缩过程、燃烧室中的燃烧加热过程、透平中的膨胀过程、以及排气系统中的放热过程。

（√）3. 燃机等压燃烧过程的结果是使空气从外界吸入热能，并增高燃气的温度。

（√）4. 燃机等压放热过程的结果是使燃气对外界放出热能，并使燃气的温度逐渐降低到压气机入口的初始状态。

（√）5. 燃气轮机的压气机中空气被压缩，比容增加，压力增加。

（×）6. 燃气-蒸汽联合循环发电机组在运行中，若其进排气参数、流量、转速、功率都与热力设计的参数相同，这种工况称为设计工况。

（√）7. 压气机是燃气轮机的重要部件之一，其作用是向燃烧室连续不断地供应压缩空气。

（√）8. 燃气轮机燃烧加热过程中，工质与外界有热量交换，并对机器做功。

（×）9. 在正常运行中，燃气轮机透平功率的三分之一用来拖动压气机，其余的用来发电。

（×）10. 燃气轮机的水洗目的是保护设备和提高机组效率。

（√）11. 燃机清吹的目的是吹掉可能漏进机组中的燃料气或因积油产生的油雾，避免爆燃。

（√） 12. 燃气轮机使用的燃料由于具有可燃性，因此被当作危险品对待。

（√）13. 燃气轮机跳机是通过释放润滑油压力，从而使得燃料截止阀关闭来实现的。

（×）14. 燃气在空气中的浓度大于下限和小于上限时，均不会发生爆炸。

（×）15. 天然气成分中甲烷、乙烷等属于饱和碳氢化合物。

（√）16. 天然气属于中热值气体燃料。

（×）17. 常规余热锅炉型燃气－蒸汽联合循环发电系统可为“一拖一”方案和“多拖一”方案。

（√）18. 运行人员应根据负荷的变化，对运行机组间的负荷进行合理分配，调整燃气轮机、余热锅炉、汽轮机在变工况时的参数，并完成相应的调整操作。

（√）19. 钠和钾对燃气轮机透平叶片的危害主要是它们可以与钒结合形成低熔点的共熔化合物，还与硫化合形成硫酸盐，以熔融状态积存在透平叶片上，从而腐蚀机组热通道金属，严重缩短热通道部件的寿命。

燃气—蒸汽联合循环机组变工况运行性能及影响因素分析摘要为适应负荷的快速变化，燃气—蒸汽联合循环机组必须具备变工况运行能力。

在简述燃气—蒸汽联合循环基本工作原理的基础上，对联合循环的三大部件，即燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机的变工况运行性能进行了分析，论述了相应的影响因素，有利于全面掌握燃气—蒸汽联合循环机组的工作性能。

关键词燃气—蒸汽联合循环；变工况运行；性能0 引言经济发展，电力先行。

现代社会中，能源是一国经济发展的基础，而电力则是能源利用最为重要的方式。

据统计，截至2012年，我国电力装机容量突破11亿千瓦，其中，传统火力发电81，917万千瓦（含煤电75811万千瓦、气电3827万千瓦），占全部装机容量的71.5%。

可见，以煤为主要原料的蒸汽轮电站仍是我国发电的主力，由此将带来两大不容忽视的问题，首先，需要不断增大燃煤机组单机容量、提高发电效率；第二，燃煤引起了全球变暖、温室效应等环境问题。

第一个问题的解决需要不断探求高效率的燃烧方式，使主蒸汽参数向亚临界、超临界乃至超超临界迈进，同时，积极采用再循环和联合循环机组。

解决第二个问题，则需要探究更为清洁的燃烧方式。

而与传统燃煤机组相比，燃气—蒸汽联合循环机组无论是供电效率，投资费用、建设周期，还是用地用水都更有优势，并且，由于采用天然气或者液体燃料，排放物中SOx和NOx都更低，大大减轻了环境压力。

为此，研究燃气—蒸汽联合循环机组具有十分重要的现实意义。

在实际运行中，由于负荷是实时变化的，为了追随和跟踪负荷的变化，燃气—蒸汽联合循环机组的出力也将不断发生改变，换句话说，机组不是始终运行于额定工况，而是处于变工况的工作状态，这就要求燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机所对应的各类参数，如燃气初温、压比、空气流量、燃料流量等都将随运行工况而发生变化，这就需要探讨变工况状态下机组的运行性能，找出其响应的影响因素，以全面掌握燃气—蒸汽联合循环机组的工作性能。

1 燃气—蒸汽联合循环基本工作原理从上世纪60年代开始，燃机技术历经了四代发展历程，至90年代，鉴于燃气轮机联合循环机组投资小、建设周期短、运行效率高、排放低等优点，国外企业推出了高效率大功率机组，燃气初温1300℃，效率36%～38%，单机功率200MW的装置相继投入运行。

关于燃气蒸汽联合循环余热锅炉技术研究的现状及技术进展的探讨摘要：燃气一蒸汽联合循环技术发展迅速，余热锅炉处于燃气轮机和蒸汽轮机之间，是燃气一蒸汽联合循环电站的三大主要设备之一。

论述了国内外关于余热锅炉在受热面布置、烟气流动特性、热力参数优化、快速启停和变工况运行等方面的研宛现状，并指出了其中的不足。

对联合循环余热锅炉的研究开发和优化设计有一定的参考意义。

关键词：燃气-蒸汽联合循环；余热锅炉；技术研究前言：作为燃气-蒸汽联合循环电站的三大主要设备之一，余热锅炉（HRSG）处于燃气轮机和蒸汽轮机之间，是系统整体优化和各主要子系统匹配的一个关键所在，起着承上启下的作用。

它的结构、性能以及参数都极大的影响到系统中其它设备乃至整个系统的性能。

因此，为全面提高燃气一蒸汽联合循环的技术水平，实现系统的优化设计，深入研究余热锅炉就显得尤为重要。

1. 燃气-蒸汽联合循环余热锅炉技术研究1.1 烟气流动特性的研究，燃气轮机排气流量大，速度快，是完全发展的紊流，温度场和速度场极不均匀；而且燃气轮机排气口与锅炉受热面的结构尺寸相差很大，由于受场地及费用限制，过渡段不可能太长。

这就会引起余热锅炉中流动和传热不均匀，还会带来振动、磨损、膨胀等结构破坏问题。

对余热锅炉烟气流动特性和进口段结构优化进行研究就变得非常重要。

对余热锅炉中烟气流动特性的研究主要两种途径：一是采用CFD软件（包括通用软件和自编程序），对烟气流动进行数值模拟，可得到直观的速度场、温度场和压力场分布，并进行分析与优化；二是搭建模化实验台，对烟气流动特性进行冷态空气动力场实验。

1.2 螺旋鳍片管性能研究，燃气轮机排气中温大流量的热力特性决定了联合循环余热锅炉传热的特殊性，即主要依靠对流换热，辐射基本可以忽略不计，而且余热锅炉中烟气与汽水介质间的换热温压比常规锅炉要低许多。

为强化烟气与工质之间的对流换热，同时减小余热锅炉烟气侧的压损系数，使余热锅炉布置紧凑、节省钢材，在余热锅炉受热面中必须大量采用螺旋鳍片管替代光管。