天然气火力发电原理课件

天然气火力发电原理张家港富瑞分布式能源研究院 天然气火力发电原理张家港富瑞分布式能源研究院1发电原理介绍发电的实质能量转换能量转换能量转换能量转换 燃烧产生的内能工质的机械能发电燃烧产生的内能工质的机械能发电机转子的机械能电能机转子的机械能电能 发电原理介绍发电的实质能量转换 燃烧产生的内能2天然气发电和煤发电的比较燃煤电厂生产工艺流程：天然气发电和煤发电的比较燃煤电厂生产工艺流程：3天然气发电原理介绍l天然气发电的流程和使用的设备与燃煤电厂不同，天然气发电生产流程为:l燃气轮机排气温度可高达500，通过废热锅炉产生的蒸汽既进一步用来发电，也可用来供热。l燃气蒸汽联合循环电厂的热效率则高达60%。天然气发电原理介绍天然气发电的流程和使用的设备与燃煤电厂不同4燃气轮机发电机组燃气轮机燃气轮机是以连续流动的燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转为有用转，将燃料的能量转为有用功的内燃式动力机械。功的内燃式动力机械。主体构成主体构成主体构成主体构成压气机燃烧室燃气透平燃气轮机发电机组燃气轮机燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动5燃气轮机工作原理四个工作过程1、压气机的压缩过程。2、燃烧室中的燃烧加热过程。3、透平中的膨胀做功过程。4、大气中的自然放热过程。燃气轮机工作原理四个工作过程1、压气机的压缩过程。6天然气发电原理介绍发电用燃气轮机的发电用燃气轮机的分类分类按结构形式分：按结构形式分：航机改装型，也称为轻型燃气轮机。航机改装型，也称为轻型燃气轮机。航改型航改型天然气发电原理介绍发电用燃气轮机的分类按结构形式分：航改型7天然气发电原理介绍发电用燃气轮机的发电用燃气轮机的分类分类按结构形式分：按结构形式分：工业型，也称为重型燃气轮机；工业型，也称为重型燃气轮机；工工业型型天然气发电原理介绍发电用燃气轮机的分类按结构形式分：工业型8燃气轮机燃气轮机的特点与内燃机相比：优点优点 单机功率较大单机功率较大单机功率较大单机功率较大 重量轻、体积小；重量轻、体积小；重量轻、体积小；重量轻、体积小；启动快；启动快；启动快；启动快；排气污染小。排气污染小。排气污染小。排气污染小。缺点缺点 制造成本高；制造成本高；制造成本高；制造成本高；与汽轮机相比：优点优点 装置简单、紧楱、重量轻、体装置简单、紧楱、重量轻、体装置简单、紧楱、重量轻、体装置简单、紧楱、重量轻、体积小；积小；积小；积小；启动快，带负荷快；启动快，带负荷快；启动快，带负荷快；启动快，带负荷快；不需大量冷却水。不需大量冷却水。不需大量冷却水。不需大量冷却水。缺点缺点 单机功率较小；单机功率较小；单机功率较小；单机功率较小；运行寿命短。运行寿命短。运行寿命短。运行寿命短。燃气轮机燃气轮机的特点与内燃机相比：与汽轮机相比：9某些典型的燃气轮机发电机组的性能参数公司名称机组型号ISO基本功率MW压比燃气初温（）供电效率（%）单位售价美元/GE发电PG9231（EC）169.014.2128834.93183PG9231（FA）226.515.0126035.66188ABBGT13E2164.315.035.71210GT26240.030.0131035.79204Siemens（KWU）V643A70.016.6131036.81319V843A170.016.6131038.00V943A240.016.6142738.00198西屋501G235.219.2134939.00180701F236.715.6116036.77187GE船用与工业LM6000-PA41.229.639.78296R-R公司Trent51.1935.0121141.57304惠普F1825.4220.338.13362某些典型的燃气轮机发电机组的性能参数公司名称机组型号ISO基10燃气蒸汽联合循环蒸汽轮机和燃气轮机发电机组的供电效率都已达到40%如何进一步提高发电机组的效率如何进一步提高发电机组的效率 思路：思路：热力循环的热效率只取决于其吸热平均温度T1和放热平均温度T2。利用简单燃气轮机循环吸热平均温度高和纯蒸汽轮机循环放热平均温度低的特点。燃气轮机的燃气初温高达12001500，排气温度高达500。先进的蒸汽轮机，排汽温度只有几十度，锅炉的排烟温度一般只有110200。天然气联合循环发电天然气联合循环发电天然气联合循环发电天然气联合循环发电燃气蒸汽联合循环蒸汽轮机和燃气轮机发电机组的供电效率都已达到11燃气蒸汽联合循环形式形式：单轴联合循环单轴联合循环 多轴联合循环多轴联合循环组成：组成：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它利用余热锅炉回收燃机排气的部分热能，产生蒸汽环系统，它利用余热锅炉回收燃机排气的部分热能，产生蒸汽以推动蒸汽轮机发电，或将部分发电作功后的乏气再用于供热。以推动蒸汽轮机发电，或将部分发电作功后的乏气再用于供热。最高效率：最高效率：58.5%用途：用途：发电或热电联产发电或热电联产。燃气蒸汽联合循环形式：单轴联合循环12某些联合循环发电机组的性能参数 公司名称机组型号ISO基本功率（MW）供电效率（%）所配燃气轮机的情况单位售价美元/kWGE发电S-109EC259.653.51台MS9001ECs-109FA384.554.81台MS9001FA255S-209FA700.855.12台MS9001FA238ABBKA13E2-1241.652.51台13E2，双压蒸汽轮机KA13E2-1244.253.01台13E2，双压蒸汽轮机282KA13E2-2490.853.32台13E2，双压蒸汽轮机KA13E2-3737.353.43台13E2，双压蒸汽轮机255KA13E2-4983.553.54台13E2，双压蒸汽轮机KA26-1361.556.91台13E2，双压蒸汽轮机262KA26-2725.957.12台13E2，双压蒸汽轮机SiemensKWUGDU194.2235.051.91台V94.2255GDU1S.94.3A254.057.21台V94.3A西屋1X1501F250.554.81台501F1X1501G248.858.01台501G2X1501G697.658.02台501G效率高效率高某些联合循环发电机组的性能参数 公司机组型号ISO基本供电效13天然气发电原理介绍天然气联合循环发电工艺流程图天然气发电原理介绍天然气联合循环发电工艺流程图14燃气蒸汽联合循环系统BGG天然气空气燃气轮机蒸汽轮机余热锅炉型燃气-蒸汽联合循环余热锅炉有补燃型方案补燃燃气蒸汽联合循环系统BGG天然气空气燃气轮机蒸汽轮机余热锅炉15燃液（气）联合循环系统有补燃型方案燃液（气）联合循环系统有补燃型方案16余热锅炉1.高压烟气入口及不锈钢烟道2.高压过热器 3.再热器4.天然气及柴油补燃器和过滤装置5.高压锅炉区及降水线6.高压汽包7.一氧化碳转换器及催化剂减量装置8.中压过热器9.高压降压区10.中压锅炉区及降水管11.中压降压区12.低压锅炉部分及降水管13.烟气冷凝器(给水预热器)14.中压汽包15.低压汽包(内设与集水器相连装置)16.集水器17.烟囱18.操作平台及楼梯余热锅炉1.高压烟气入口及不锈钢烟道13.烟气冷凝器(给水17燃气蒸汽联合循环系统热功转换效率高；基本投资费用低，结构简单，锅炉和厂房都很小；起动快，大约在1820min内便能使联合循环发出2/3的功率，80min内发出全部功率。无补燃型天然气联合循环的主要优点：燃气蒸汽联合循环系统热功转换效率高；无补燃型天然气联合循环的18燃气蒸汽联合循环系统运行机动性好；部分负荷工况下装置热效率比较高；蒸汽参数不受燃气轮机排气温度的限制，可以采用效率较高的蒸汽轮机底循环与之匹配，机组的总功率较大。有补燃型联合循环的主要优点是：燃气蒸汽联合循环系统运行机动性好；有补燃型联合循环的主要优点19天然气发电的优点效率高、污染轻、耗水量少。效率高、污染轻、耗水量少。起停时间短，便于调峰运行：冷态（起停时间短，便于调峰运行：冷态（36h36h以上）启动时间不超过以上）启动时间不超过180min180min；温；温态（态（1036h1036h）不超过）不超过140min140min；热态（；热态（110h110h）不超过）不超过80min80min，20min20min可并网；极可并网；极热态（热态（1h1h以下）不超过以下）不超过60min60min。占地面积小：一台占地面积小：一台60MW60MW燃煤机组占地相当于燃煤机组占地相当于3 3台台35MW35MW等级的燃气机组用地，等级的燃气机组用地，单位功率用地可减少单位功率用地可减少40%40%。比投资费用低：为燃煤机的比投资费用低：为燃煤机的4070%4070%。建设周期短：大型机组建设周期短：大型机组18241824个月。个月。管理费用低；运行人员少。管理费用低；运行人员少。运行性能高于燃煤机组：可靠性达运行性能高于燃煤机组：可靠性达99%99%以上，运行利用率达以上，运行利用率达8590%8590%。总总总总 结结结结天然气发电的优点效率高、污染轻、耗水量少。总 结20多轴、单轴布置的比较可轮流检修系统内的燃机，可轮流检修系统内的燃机，但检修汽轮机时，整套机组但检修汽轮机时，整套机组都要停运或者只能维持简单都要停运或者只能维持简单循环运行。循环运行。采用增减运行燃机台数的采用增减运行燃机台数的方法来满足调峰需求，汽方法来满足调峰需求，汽轮机始终处于正常工作状轮机始终处于正常工作状态，所以机组可更加快速态，所以机组可更加快速地增减负合，调峰性能好。地增减负合，调峰性能好。运行灵运行灵运行灵运行灵活性活性活性活性额定工额定工额定工额定工况效率况效率况效率况效率调峰调峰调峰调峰性能性能性能性能运行运行运行运行维护维护维护维护若配置旁通烟若配置旁通烟囱，燃机可单独囱，燃机可单独运行。运行。因所配汽轮机容量大，因所配汽轮机容量大，故效率较高。故效率较高。多轴配多轴配置布置置布置多轴、单轴布置的比较可轮流检修系统内的燃机，但检修汽轮机时，21多轴、单轴布置的比较需按单元进行检修。采用增减运行单元数的方采用增减运行单元数的方法来满足调峰需求，汽轮法来满足调峰需求，汽轮机需时常停机和再起动，机需时常停机和再起动，所以大幅度调峰性能不太所以大幅度调峰性能不太好。好。运行灵运行灵运行灵运行灵活性活性活性活性额定工额定工额定工额定工况效率况效率况效率况效率调峰调峰调峰调峰性能性能性能性能运行运行运行运行维护维护维护维护需单元运行，需单元运行，燃机不可单独运燃机不可单独运行。行。因所配汽轮机容量小，因所配汽轮机容量小，效率稍低，但对大功效率稍低，但对大功率机组，这一缺点并率机组，这一缺点并不明显。不明显。单轴配单轴配置布置置布置多轴、单轴布置的比较需按单元进行检修。采用增减运行单元数的方22联合循环单轴和多轴的选择联合循环单轴和多轴的选择应结合具体工程实际,综合考虑资金的筹措、电负荷的性质、现场条件等因素,经过技术经济比较确定。联合循环单轴和多轴的选择联合循环单轴和多轴的选择应结合具体23主厂房布置规定燃机电厂的主厂房布置应适应电力生产的工艺流程要求及按设备型式确定，并做到设备布局和空间利用合理，管线连接短捷、整齐，厂房内部设施布置紧凑、恰当，巡回检查的通道畅通，为燃机电厂的安全运行、检修维护创造良好的条件。主厂房内的空气质量、通风、采光、照明和噪声等应符合现行有关标准的规定；设备布置应采取相应的防护措施，符合防火、防爆、防尘、防潮、防腐、防冻、防噪声等有关要求。主厂房布置应根据燃机电厂总体规划要求，考虑扩建的可能性。联合循环燃机电厂的主设备布置时应进行布置优化。在经济合理的条件下，宜减少燃气轮机与余热锅炉间排气压损，缩短余热锅炉与汽轮机间蒸汽管道，减少蒸汽压损。主厂房及其内部的设备、表盘、管道和平台扶梯等色调应柔和协调。平台扶梯及栏杆应齐全、可靠，符合设计和规程要求。主厂房布置应注意到厂区地形、设备特点和施工条件等影响，合理安排。在有两台及以上机组连续施工时，主厂房布置应具有平行连续施工的条件。主厂房布置规定燃机电厂的主厂房布置应适应电力生产的工艺流程要24谢谢大家！谢谢大家！