燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組詳介

1、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組詳介燃?xì)馊細(xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的流程蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的流程 在經(jīng)過加熱后的天然氣進入燃?xì)廨啓C的燃燒室，與壓氣機壓入的高壓空氣混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣流推動燃?xì)廨啓C旋轉(zhuǎn)做功。 從燃?xì)廨啓C排出的氣體溫度高達攝氏600度，仍然具備很高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。 燃?xì)廨啓C的工作原理燃?xì)廨啓C的工作原理 燃?xì)廨啓C是以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動力機械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動機。燃?xì)廨啓C的基本原理與蒸汽輪機很相似，不同處在于工質(zhì)不是蒸汽而是燃料燃燒后的煙氣。燃?xì)廨啓C屬于內(nèi)燃機，所以也

2、叫內(nèi)燃?xì)廨啓C。燃?xì)廨啓C的工作過程壓氣機連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮。壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)?，隨即流入燃?xì)馔钙街信蛎涀鞴Γ苿油钙饺~輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn)加熱后的高溫燃?xì)獾淖鞴δ芰︼@著提高，因而燃?xì)馔钙皆趲訅簹鈾C的同時，尚有余功作為燃?xì)廨啓C的輸出機械功。燃?xì)廨啓C由靜止起動時，需用啟動設(shè)備，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。 下面是一臺燃?xì)廨啓C模型，通過它來了解燃?xì)廨啓C的工作過程下面是一臺燃?xì)廨啓C模型，通過它來了解燃?xì)廨啓C的工作過程。模型的前端是空氣進入口；環(huán)繞燃?xì)廨啓C安裝的是燃燒室；在燃燒室端面有天燃?xì)獾娜肟?；燃?xì)廨啓C的后面是燃燒后的高溫氣體排出口

3、。 把燃?xì)廨啓C剖去1/4，可以看到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。燃?xì)廨啓C由三大部分組成，左邊部分是壓氣機，有進氣口，內(nèi)部一排排葉片是壓氣機葉片；中間部分是燃燒器段，圍繞一圈的是燃燒室；右邊部分是燃機透平，其中有透平葉片，右側(cè)是燃?xì)馀懦隹凇?燃?xì)廨啓C的設(shè)備結(jié)構(gòu)燃?xì)廨啓C的設(shè)備結(jié)構(gòu) 燃?xì)廨啓C構(gòu)造有三大部分：空氣壓縮機，燃燒室，燃?xì)馔钙较到y(tǒng)?？諌簷C空壓機 壓氣機負(fù)責(zé)從周圍大氣中吸入空氣，增壓后供給燃燒室。為了生成高壓空氣，壓氣機裝有多級葉輪，若干葉輪固定在壓氣機的轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成壓氣機轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子上的葉片稱為動葉。如下圖所示： 在每兩級動葉之間有一組靜止的葉片（簡稱靜葉），一組動葉與后面相鄰的靜葉，稱為壓氣機的一個級。多數(shù)燃?xì)?/p>

4、輪機的壓氣機有十幾級，高速旋轉(zhuǎn)的動葉把空氣從進氣口吸入壓氣機，經(jīng)過一級又一級的壓縮，變成高壓空氣。由于壓氣機內(nèi)氣體流動方向與旋轉(zhuǎn)軸平行，稱為軸流式壓氣機。如下圖所示 。燃?xì)廨啓C啟動時，先把發(fā)電機當(dāng)作電動機帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)，把空氣壓入燃燒區(qū)。燃機點火后，則逐漸轉(zhuǎn)變至由透平帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)壓氣 燃燒室燃燒室燃?xì)廨啓C一般有十幾個燃燒室，安裝在燃機外圍。如下圖所示： 下面是一個燃燒室的剖面模型。燃燒室由外殼與火焰筒組成，在外殼端部有天然氣入口，在火焰筒尾部聯(lián)接過渡段，在燃燒室內(nèi)裝有燃料噴嘴。 A天然氣通過燃燒室端部燃?xì)馊肟谶M入燃燒室，噴入的天然氣與壓氣機壓入的空氣在燃燒室火焰筒里混合燃燒。燃燒使氣體體積劇

5、烈膨脹，生成高溫高壓燃?xì)鈴娜紵疫^渡段噴出，進入透平做功。 9FA燃燒室火焰筒圖片 v94.3燃燒器燃燒室內(nèi)部結(jié)構(gòu)透平透平燃?xì)馔钙揭卜Q為燃?xì)廨?，從燃燒室噴出的高壓燃?xì)馔苿油钙饺~輪旋轉(zhuǎn)，把燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為透平的機械能 燃?xì)馔苿有D(zhuǎn)的葉輪上的葉片稱為動葉，在每級動葉的前方還安裝一組靜止的葉片（靜葉），靜葉起著噴嘴的作用，使氣流以最佳方向噴向動葉。一組靜葉加一組動葉為透平的一級。為了充分利用燃?xì)獾臒崮?，透平一般?級或4級。如下圖所示： 透平葉輪安裝在透平轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成透平轉(zhuǎn)子。（如下圖所示）壓氣機轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子是安裝在同一根轉(zhuǎn)軸上，稱為燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子，透平旋轉(zhuǎn)時也就帶動壓氣機旋轉(zhuǎn)工作。透平轉(zhuǎn)子帶動發(fā)電機

6、發(fā)電，額定轉(zhuǎn)速是每分鐘3000轉(zhuǎn)。 下面是一個燃?xì)廨啓C整體剖面圖余熱鍋爐的基本原理余熱鍋爐的基本原理余熱鍋爐包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是由密集的管道排成的管簇，由上聯(lián)箱、下聯(lián)箱連成一體；上聯(lián)箱通過汽水引入管連通汽包，汽包再通過下降管連到下聯(lián)箱；上升管管簇、汽包、下降管構(gòu)成了一個環(huán)路。上升管管簇在爐膛內(nèi)，汽包與下降管在爐體外面。把水注入汽包，水便灌滿上升管管簇與下降管，把水位控制在靠近汽包中部的位置。當(dāng)高溫燃?xì)馔ㄟ^管簇外部時，管簇內(nèi)的水被加熱成汽水混合物。由于下降管中的水未受到加熱，管簇內(nèi)的汽水混合物密度比下降管中的水小，在下聯(lián)箱形成壓力差，推動上升管內(nèi)的汽水混合物進入汽包，下降管

7、中的水進入上升管，形成自然循環(huán)。如下圖所示 余熱鍋爐基本原理圖余熱鍋爐基本原理圖 上圖是汽包（也稱鍋筒）結(jié)構(gòu)示意圖, 汽包是水受熱、蒸發(fā)、過熱的重要樞紐，保證鍋爐正常的水循環(huán)。上升管內(nèi)的汽水混合物進入汽包后，通過汽水分離器分離成飽和蒸汽與水，飽和蒸汽通過汽包上方蒸汽出口輸出；分離出的水與給水管注入的水再進入下降管。（給水汽包下降管蒸發(fā)器上升管汽包經(jīng)分離-蒸汽去過熱器 -水經(jīng)下降管繼續(xù)循環(huán)）用來產(chǎn)生飽和蒸汽的上升管管簇稱為蒸發(fā)器，電廠鍋爐還有省煤器與過熱器，它們都由管簇組成。進汽包的水先在省煤器加熱，再通過汽包、下降管進入蒸發(fā)器，可以提高蒸發(fā)器的效率與鍋爐的效率。蒸發(fā)器生成的飽和蒸汽經(jīng)汽包輸出，

8、再進入過熱器加熱成過熱蒸汽，用過熱蒸汽推動蒸汽輪機運轉(zhuǎn)能保證系統(tǒng)的高效與安全。余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)余熱鍋爐的結(jié)構(gòu) 從燃?xì)廨啓C排出的氣體溫度高達攝氏600度，仍然具備很高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電，可使發(fā)電容量與聯(lián)合循環(huán)機組的熱效率相對增高50%左右。這個靠燃?xì)廨啓C排出氣體的余熱來產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為余熱鍋爐。 余熱鍋爐主要有進口煙道、爐體、汽包、煙囪組成。在爐體內(nèi)有密集的管道，給水泵將要加熱的水壓進這些管道，燃?xì)廨啓C排出的高溫氣體將管道內(nèi)的水加熱成高壓蒸汽。大型余熱鍋爐有低壓、中壓、高壓三部分，可同時產(chǎn)生低壓過熱蒸汽、中壓過熱蒸汽、高壓過熱蒸汽，分別驅(qū)

9、動低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機，一起帶動發(fā)電機發(fā)電，可大大增加燃?xì)廨啓C發(fā)電廠的發(fā)電量。大型余熱鍋爐與燃煤電廠鍋爐原理與組成基本相同，主要少了燃料運輸粉碎與燃燒系統(tǒng)。 余 熱 鍋 爐 的 外 觀 結(jié)構(gòu)圖。 余熱鍋爐本體采用模塊化結(jié)構(gòu)，以方便運輸、安裝。模塊由管簇組成,是幾十根管子組成的蛇形管組件, 模塊兩端有上聯(lián)箱與下聯(lián)箱，是鍋爐的受熱部件，水在模塊內(nèi)被外部的高溫氣體加熱。 為了更好的傳遞熱量，在管道外表焊上鰭(qi)片（也稱肋（lei）片）來增大管道的傳熱面積，下圖展示的是一小段焊有鰭片的管道。 打開鍋爐的側(cè)壁，可看到內(nèi)部裝有多個模塊，實際鍋爐有近20個模塊，其中多數(shù)是蒸發(fā)器、省煤器、過

10、熱器三類模塊，除此還有再熱器模塊。余熱鍋爐汽水流程余熱鍋爐汽水流程 大型燃機電廠采用三壓再熱循環(huán)余熱鍋爐，汽水系統(tǒng)主要由低壓、中壓、高壓三部分組成，可同時產(chǎn)生低壓過熱蒸汽、中壓過熱蒸汽、高壓過熱蒸汽，分別驅(qū)動低壓汽輪機、中壓汽輪機、高壓汽輪機，可最充分的把燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)換成機械功。 低壓部分由低壓省煤器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、低壓過熱器組成。從凝結(jié)水泵來的冷水，通過低壓省煤器預(yù)熱后輸入低壓汽包，汽包下面連接著蒸發(fā)器，水在低壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到低壓汽包。飽和蒸汽從低壓汽包輸出再通過低壓過熱器加熱，產(chǎn)生低壓過熱蒸汽，用來驅(qū)動低壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。大型余熱鍋爐汽水流程圖大型余熱鍋爐汽水流程圖

11、汽水流程低壓部分由凝結(jié)水加熱器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、低壓過熱器組成。通過凝結(jié)水加熱器出來的水進入低壓汽包，在低壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到低壓汽包。從低壓汽包輸出的飽和蒸汽通過低壓過熱器加熱，進入低壓缸，用來驅(qū)動低壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。中壓部分由中壓省煤器、中壓汽包、中壓蒸發(fā)器、中壓過熱器、再熱器組成。通過凝結(jié)水加熱器出來的水由中壓給水泵注入中壓省煤器繼續(xù)加熱，然后進入中壓汽包，在中壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到中壓汽包。從中壓汽包輸出的飽和蒸汽通過中壓過熱器加熱，然后再與高壓汽輪機排出來的蒸汽混合，一同經(jīng)過再熱器加熱，產(chǎn)生中壓再熱蒸汽，用來驅(qū)動中壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。高壓部分由高壓省煤器、高

12、壓汽包、高壓蒸發(fā)器、高壓過熱器組成。通過凝結(jié)水加熱器出來的水由高壓給水泵注入高壓省煤器加熱，然后進入高壓汽包，在高壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到高壓汽包。從高壓汽包輸出的飽和蒸汽通過高壓過熱器加熱，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽，用來驅(qū)動高壓蒸汽輪機旋轉(zhuǎn)做功。 燃?xì)怆娬鞠到y(tǒng)布置燃?xì)怆娬鞠到y(tǒng)布置 燃?xì)廨啓C、蒸汽輪機、發(fā)電機、余熱鍋爐四種主要設(shè)備組成了燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，實際上這四種設(shè)備的組合布置有多種方式，但主要的分類方式是按軸系布置來分，一種是多軸布置方案，一種是單軸布置方案。一、多軸布置一、多軸布置 所謂多軸即燃?xì)廨啓C帶動一臺發(fā)電機，蒸汽輪機帶動一臺發(fā)電機，各自一個軸系。在電廠建設(shè)時，只要燃?xì)廨啓C機

13、組安裝完畢即可發(fā)電（不必等到鍋爐與蒸汽輪機安裝完畢）；蒸汽輪機檢修時燃?xì)廨啓C仍可發(fā)電。系統(tǒng)啟動快，燃?xì)廨啓C可先啟動發(fā)電（不必等到鍋爐里的水加熱成蒸汽）。在我國20萬千瓦以下的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機組多數(shù)采用多軸布置。 下面是一套多軸布置系統(tǒng)流程示意圖二：單軸布置 單軸布置系統(tǒng)為燃?xì)廨啓C、蒸汽輪機、發(fā)電機串聯(lián)在一根軸上，共用一臺發(fā)電機發(fā)電。由于一套單軸系統(tǒng)只有一臺發(fā)電機與相關(guān)電氣設(shè)備，可節(jié)省設(shè)備費用，減少廠房面積，系統(tǒng)調(diào)控相對簡單。目前30萬千瓦以上的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機組多數(shù)采用單軸布置。 單軸布置系統(tǒng)流程示意圖 一單軸布置系統(tǒng)流程示意圖 二多臺機組可并排布置，安裝在同一個廠房內(nèi)，下圖是三個機組的電廠布置圖 下圖是一副詳細(xì)的單軸系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。下圖是一副詳細(xì)的單軸系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。 單軸聯(lián)合循環(huán)機組的軸承和離合器布置燃?xì)廨啓C發(fā)電機勵磁離合器汽輪機軸頸軸承軸頸推力聯(lián)合軸承軸頸推力聯(lián)合軸承軸頸軸承軸頸軸承軸頸軸承軸頸推力聯(lián)合軸承軸頸推力聯(lián)合軸承優(yōu)化后的熱膨脹（大約值）20 m