燃气—蒸汽联合循环的原理

2022-10-24大庆燃机电厂2022-10-24l一、燃气轮机理想简单循环 所谓理想简单热力循环是指循环中的工质假定为满足气体状态方程的理想气体，并认为在理想热力循环中所进行的各热力过程，除了有不可避免的给冷源的放热损失外，和外部介质既不发生热量的交换，也不存在摩擦损失。2022-10-24图图 2-1 燃气轮机的理想简单循环燃气轮机的理想简单循环2022-10-24二、电站燃气轮机循环的主要性能指标 从热力循环的角度出发，衡量电站燃气轮机的技术性能指标主要包括以下内容：（一）压缩比 压缩比是指压气机出口的气体压力P2*与进口的气体压力P1*之比值，简称压比，代表工质被压缩的程度。2022-10-24（二）温度比 温度比是指循环最高温度T3*（燃气初温）与最低温度T1*之比值，简称温比。2022-10-24（三）比功 比功是指相应于进入燃气轮机的每lkg空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出的功，2022-10-24（四）单机功率 由于地面电站燃气轮机对机组重量没有严格要求，因此对比功GT并不作出特别的限制，而将燃气轮发电机组的输出电功率PGTG作为主要的性能指标。由于当地的大气压力及大气温度对已选定的燃气轮机性能有一定的影响，因此，燃气轮机就有了标准额定功率、合同额定功率、现场额定功率和尖峰功率等几个概念。2022-10-24l（1）标准额定功率：是指在ISO工况下，即环境温度15、海平面高度、相对湿度为60、以及燃用天然气的工况下连续运行，发电机出线端的最大持续功率；l（2）合同额定功率：指在事先确定的运行工况下连续运行，发电机能够保证的出力；l（3）现场额定功率：指在燃气轮机发电厂所处的当前环境的条件下，诸如大气压、大气温度、压力损失等条件下的最大持续功率；l（4）尖峰功率：在规定的运行条件下，保持一个约定的短时间内，燃气轮机以高于连续额定功率安全运行的最大功率。2022-10-24（五）热效率 热效率的含义是：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热量q转化成为机械功（电功）的百分数。2022-10-24燃气轮机理想简单循环性能分析（一）温比对机组比功和热效率的影响 Ta每下降1比T3*升高1引起的变化大，因而由于Ta的降低比提高T3*对机组性能的影响要大几倍，故天气冷暖对燃气轮机性能有很大影响。Ta每降低10，机组比功可增加410，效率提高12。2022-10-24（二）压比对机组比功和热效率的影响 当温比一定时，机组的热效率也随压比的增加而先增后减。2022-10-24一、提高燃气轮机热效率的措施 回热循环2022-10-24二、提高燃气轮机比功的措施 如果在压缩过程中间冷却工质（简称间冷）和在膨胀过程中间再加热工质（简称再热），就能够有效地提高循环比功。此外，采用间冷和再热还可能提高燃气轮机效率。2022-10-24（一）间冷循环所谓间冷循环，是指在压缩过程中，把工质引至冷却器冷却后，再回到压气机中继续压缩的中间冷却、逐渐压缩的过程。2022-10-24（二）再热循环 所谓再热循环，是指在膨胀过程中间，把工质引出至再热燃烧室中加热后，再回到透平中继续膨胀以完成膨胀过程。2022-10-24一、联合循环的基本方案1.余热锅炉型联合循环 将燃气轮机的排气通至余热锅炉中，加热锅炉中的水产生蒸汽驱动汽轮机作功。2排气补燃型联合循环 排气补燃型联合循环包括在余热锅炉前增加烟道补燃器以及在锅炉中加入燃料燃烧这两种方案。2022-10-242022-10-243.加热锅炉给水型联合循环2022-10-24二、余热锅炉型燃气一蒸汽联合循环的主要性能指标l（一）燃气蒸汽联合循环的功率 鉴于联合循环由燃气轮机循环与朗肯循环所组成，故联合循环功率为燃气、蒸汽两部分输出净功率之和，l（二）燃气一蒸汽联合循环的比功 由于联合循环中有不止一种工质，流量也各异，联合循环比功是以燃气轮机压气机进口的空气单位流量为基准折算的总功率，l（三）燃气蒸汽联合循环的效率 auxSTGTCCPPPP GPwCCCC/STHRSTGTGTCC)1(2022-10-24一、注蒸汽循环的组成 2022-10-24二、注蒸汽的燃气轮机 注蒸汽的燃气轮机存在两个较大的问题：一是注入的蒸汽随排气排至大气，现尚未解决回收问题，故水耗量大，增加了运行成本；二是为防止注入蒸汽所含杂质在高温下对透平叶片的腐蚀，对给水处理的要求很高，实践表明，即使在达到严格要求的条件下，透平叶片的寿命也要缩短，燃气轮机高温燃气通道检修的间隔时间将缩短很多。因此，在联合循环迅速发展和广泛应用的今天，注蒸汽的燃气轮机应用较少。