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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。
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。
燃气蒸汽联合循环发电技术探讨首先，燃气蒸汽联合循环发电技术是通过将燃气轮机与蒸汽轮机相结合来实现发电的。
燃气轮机负责将燃气的热能转化为机械能，同时产生高温废气；而蒸汽轮机则利用废气中的热能产生蒸汽，进而驱动蒸汽轮机产生电力。
通过将两个热能转化过程相结合，提高了能源利用效率，降低了燃料的消耗量。
其次，燃气蒸汽联合循环发电技术具有高效能的特点。
与传统的燃煤发电技术相比，燃气蒸汽联合循环发电技术具有更高的一次能源利用率。
燃气轮机的热效率可以达到40%以上，而蒸汽轮机的热效率也可以达到40%左右。
相比之下，传统燃煤发电技术的一次能源利用率只有30%左右。
因此，燃气蒸汽联合循环发电技术可以更好地利用燃料的能源，提高电力的产出效率。
此外，燃气蒸汽联合循环发电技术还具有低污染排放的优势。
由于采用了燃气作为燃料，燃气蒸汽联合循环发电技术的排放物质含量更少，对环境的污染更小。
与传统燃煤发电技术相比，燃气蒸汽联合循环发电技术的二氧化碳排放量可以减少30%以上，氮氧化物排放量可以减少80%以上。
在当前提倡低碳经济的背景下，燃气蒸汽联合循环发电技术具有更大的市场潜力。
然而，燃气蒸汽联合循环发电技术也存在一些挑战和问题。
首先是燃料的供应问题。
燃气作为燃料需要进行特殊的供应管道建设，这对于一些地理条件较差的地区来说可能存在困难。
其次是技术成本的问题。
燃气蒸汽联合循环发电技术的设备和维护成本较高，这需要投入较大的资金。
因此，在投资决策时需要进行全面的经济效益评估。
综上所述，燃气蒸汽联合循环发电技术是一种高效能、低污染排放的发电技术。
尽管存在一些挑战和问题，但其优势明显，具有重要的应用价值。
在未来的发电领域，燃气蒸汽联合循环发电技术有望得到更广泛的推广和应用。
