第九章燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)動力裝置

當(dāng)前第1頁\共有55頁\編于星期六\16點當(dāng)前第2頁\共有55頁\編于星期六\16點基本特點主要設(shè)備：燃?xì)廨啓C、余熱鍋爐和蒸汽輪機氣、油為燃料，已擴展到燃煤電網(wǎng)中配置一定比例的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機組技術(shù)含量高，價格昂貴循環(huán)效率高、環(huán)境污染極小、耗水量少、調(diào)峰性能好(見后)當(dāng)前第3頁\共有55頁\編于星期六\16點第一節(jié)

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)的基本原理～～燃料燃?xì)馔钙桨l(fā)電機壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機空氣給水加熱器給水泵（a）當(dāng)前第4頁\共有55頁\編于星期六\16點6TT0s1234578910(b)燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)基本原理圖當(dāng)前第5頁\共有55頁\編于星期六\16點一、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置主要優(yōu)點電廠整體循環(huán)效率提高環(huán)境污染極小調(diào)峰性能優(yōu)良耗水量少占地少廠用電率低(燃?xì)廨啓C啟動時可不用外界電源)自動化水平高可用于中小老電站的改造增容模塊化結(jié)構(gòu)當(dāng)前第6頁\共有55頁\編于星期六\16點第二節(jié)

燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)電站類型及其特點

增壓鍋爐～～燃?xì)廨啓C發(fā)電機空氣壓氣機凝汽器汽輪機發(fā)電機圖7—2增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)燃料給水加熱器當(dāng)前第7頁\共有55頁\編于星期六\16點～～燃料燃?xì)廨啓C發(fā)電機空氣壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機圖7—3余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)當(dāng)前第8頁\共有55頁\編于星期六\16點發(fā)電機圖7—4排氣補燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)～～燃料燃?xì)廨啓C空氣壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機燃料補燃燃燒器當(dāng)前第9頁\共有55頁\編于星期六\16點～～燃料燃?xì)廨啓C發(fā)電機空氣壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機圖7—5排氣再燃余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)燃料當(dāng)前第10頁\共有55頁\編于星期六\16點去除氧器來自除氧器去低壓省煤器和除氧器發(fā)電機蒸汽輪機給水泵去高壓省煤器去中壓省煤器空氣低壓蒸汽去低壓缸中壓蒸汽去再熱器再熱蒸汽去中壓缸余熱鍋爐高壓蒸汽去高壓缸燃?xì)廨啓C燃料凝結(jié)水泵圖7—6三壓再熱循環(huán)的系統(tǒng)示意圖當(dāng)前第11頁\共有55頁\編于星期六\16點煙氣燃料燃?xì)廨啓C空氣汽輪機∽水泵發(fā)電機凝汽器圖7—7單軸（無離合器）配置的聯(lián)合循環(huán)機組示意圖余熱鍋爐當(dāng)前第12頁\共有55頁\編于星期六\16點圖7—9“一拖一”多軸配置的聯(lián)合循環(huán)機組示意圖煙氣燃料燃?xì)廨啓C空氣汽輪機∽水泵發(fā)電機凝汽器余熱鍋爐∽發(fā)電機當(dāng)前第13頁\共有55頁\編于星期六\16點汽輪機水泵凝汽器圖7—10“二拖一”多軸配置的聯(lián)合循環(huán)機組示意圖煙氣燃料燃?xì)廨啓C空氣∽發(fā)電機余熱鍋爐∽發(fā)電機煙氣燃料燃?xì)廨啓C空氣∽發(fā)電機余熱鍋爐當(dāng)前第14頁\共有55頁\編于星期六\16點第二節(jié)

燃?xì)廨啓C以連續(xù)流動的氣體為載能的內(nèi)燃（或外燃）、葉片式旋轉(zhuǎn)熱力原動機組，基于布賴頓循環(huán)，進(jìn)口燃?xì)馄骄鶞囟群团艢鉁囟染^高。部件：壓氣機、燃燒室、燃?xì)馔钙疆?dāng)前第15頁\共有55頁\編于星期六\16點燃?xì)廨啓C的工作原理壓氣機從大氣吸入空氣，經(jīng)過絕熱壓縮，壓力和溫度升高；壓縮空氣進(jìn)入燃燒室，與燃料進(jìn)行混合和燃燒，產(chǎn)生高溫燃?xì)?；高溫燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)馔钙?，?jīng)過絕熱膨脹作功，推動透平轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；膨脹作功后燃?xì)鉁囟群蛪毫陆?，引入余熱鍋爐當(dāng)前第16頁\共有55頁\編于星期六\16點發(fā)電機t4,p4t3,p3t1,p1t2,p2p1p2p3p4t4t2t3t1燃燒室燃?xì)馔钙綁簹鈾C絕熱膨脹等壓加熱絕熱壓縮當(dāng)前第17頁\共有55頁\編于星期六\16點發(fā)電用的燃?xì)廨啓C的三大部件燃?xì)馔钙綁簹鈾C燃燒室當(dāng)前第18頁\共有55頁\編于星期六\16點輸出軸空氣進(jìn)口壓氣機燃料噴嘴燃燒室燃?xì)馔钙綀D7—12燃?xì)廨啓C剖面圖燃機排氣當(dāng)前第19頁\共有55頁\編于星期六\16點當(dāng)前第20頁\共有55頁\編于星期六\16點現(xiàn)狀與發(fā)展電站燃?xì)廨啓C的單機功率達(dá)300MW進(jìn)氣溫度超過1350℃，排氣溫度超過600℃，熱效率約為33%～40%。聯(lián)合循環(huán)電站參數(shù)提高受限于燃?xì)廨啓C技術(shù)新一代的高效燃?xì)廨啓C的初溫已經(jīng)接近1500℃，燃?xì)廨啓C單循環(huán)的效率接近40%，聯(lián)合循環(huán)效率趨近60%當(dāng)前第21頁\共有55頁\編于星期六\16點表7—2主要燃?xì)廨啓C制造商提供的大型燃?xì)廨啓C基本參數(shù)型號轉(zhuǎn)數(shù)燃?xì)獬鯗嘏艢鉁囟裙β蕟窝h(huán)效率Rpm℃℃MW%ABBGT263000126065427739.3GE9351FA3000132760626037.6GE9391G3000142756628239.5GE9001H3000142762133139.5KWUV94.33000128855022236.7KWUV94.3A3000134357726439.3Mtsb701F3000134358627038.2Mtsb701G3000142758733439.5W701F3000134956725237.5當(dāng)前第22頁\共有55頁\編于星期六\16點余熱鍋爐

燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機之間，將燃?xì)廨啓C排氣熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽熱能。蒸汽發(fā)生器，無空氣預(yù)熱器，鍋爐給水利用鍋爐尾部的熱量加熱。鍋爐的工質(zhì)側(cè)為多壓形式，即設(shè)置2~3個壓力等級的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，當(dāng)前第23頁\共有55頁\編于星期六\16點余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)和布置特點

沒有燃燒設(shè)備無輻射受熱面，全部依靠對流受熱面；采用受熱面煙氣側(cè)強化傳熱余熱鍋爐煙氣側(cè)微正壓，可取消送引風(fēng)機沒有空氣預(yù)熱器；通常需要設(shè)置旁路煙囪。當(dāng)前第24頁\共有55頁\編于星期六\16點余熱鍋爐的分類按鍋爐爐水在受熱面內(nèi)的流動方式，分為強制循環(huán)和自然循環(huán)按排氣流動的方向不同分為立式和臥式鍋爐。當(dāng)前第25頁\共有55頁\編于星期六\16點煙囪檔板燃機排氣燃?xì)馇袚Q檔板消聲器消聲器旁路煙囪余熱鍋爐至主煙囪圖7—13立式余熱鍋爐煙氣流程圖當(dāng)前第26頁\共有55頁\編于星期六\16點至主煙囪煙氣出口煙囪檔板燃機排氣燃?xì)馇袚Q檔板消聲器旁路煙囪圖7—14立式余熱鍋爐煙氣流程圖除氧器中壓鍋筒高壓鍋筒當(dāng)前第27頁\共有55頁\編于星期六\16點余熱鍋爐的設(shè)計特點余熱鍋爐汽水側(cè)的多壓特征余熱鍋爐煙溫和工質(zhì)溫度變化特點當(dāng)前第28頁\共有55頁\編于星期六\16點低壓循環(huán)泵給水泵高壓循環(huán)泵噴水減溫器旁路煙囪低壓蒸發(fā)器高壓省煤器高壓蒸發(fā)器高壓蒸發(fā)器高壓過熱器高壓過熱器主蒸汽凝結(jié)水高壓鍋筒除氧器/給水箱去主煙囪燃機排氣圖7—15雙壓余熱鍋爐汽水流程圖當(dāng)前第29頁\共有55頁\編于星期六\16點Qt,℃過熱器蒸發(fā)段工質(zhì)溫度煙氣溫度省煤器圖7—17余熱鍋爐煙氣溫度和工質(zhì)溫度的變化曲線當(dāng)前第30頁\共有55頁\編于星期六\16點煙氣入口1211109876534321除氧器中壓鍋筒高壓鍋筒再熱蒸汽低壓蒸汽高壓缸排汽給水泵凝結(jié)水高壓蒸汽煙氣出口圖7—18三壓再熱帶整體除氧器的余熱鍋爐的汽水系統(tǒng)圖當(dāng)前第31頁\共有55頁\編于星期六\16點第三節(jié)

汽輪機汽輪機功率受限于燃?xì)廨啓C排氣和余熱鍋爐參數(shù)，為其1/3~1/2，與常規(guī)汽輪機基本原理和工作過程相同在設(shè)計和運行方面存在有較大的不同當(dāng)前第32頁\共有55頁\編于星期六\16點主要特點1、全變壓特點2、無抽汽和增設(shè)補汽的特點末級葉片長度加長，對汽輪機的制造水平提出了更高的要求我國還不具備制造補汽式汽輪機的能力當(dāng)前第33頁\共有55頁\編于星期六\16點第十章整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCC當(dāng)前第34頁\共有55頁\編于星期六\16點～～燃料燃?xì)馔钙桨l(fā)電機壓氣機余熱鍋爐凝汽器汽輪機發(fā)電機空氣給水加熱器給水泵高熱值煤氣或合成天然氣原煤煤氣發(fā)生爐甲烷化煤氣氣化劑當(dāng)前第35頁\共有55頁\編于星期六\16點燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置最具有競爭力、最有發(fā)展前途：整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）增壓流化床聯(lián)合循環(huán)（PFBC-CC），以燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)原理和技術(shù)為基礎(chǔ)IGCC：將煤氣化+燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)高效、極好的環(huán)保未來世界上最潔凈的燃煤發(fā)電技術(shù)當(dāng)前第36頁\共有55頁\編于星期六\16點現(xiàn)狀世界上IGCC電站機組數(shù)十臺，單機發(fā)電規(guī)模300MWIGCC電站容量達(dá)500MW。我國已開始建設(shè)第一座300MW的IGCC示范電站。當(dāng)前第37頁\共有55頁\編于星期六\16點基本特點是一種無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)煤制成煤氣作為燃?xì)廨啓C的燃料系統(tǒng)和參數(shù)的優(yōu)化配置真正體現(xiàn)“整體化”的優(yōu)勢當(dāng)前第38頁\共有55頁\編于星期六\16點

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的工作過程和型式

排煙513空氣91211109876314水煤煤氣空氣排氣粗煤氣蒸汽氣化劑當(dāng)前第39頁\共有55頁\編于星期六\16點IGCC的主要優(yōu)點1．燃料的適應(yīng)性廣2．具有進(jìn)一步提高效率的前景3．克服了單獨煤氣化的缺點4．優(yōu)良的環(huán)保性能5．耗水量較少，節(jié)水效果顯著6．充分利用煤炭資源，組成多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)7．宜大型化、并能與其它先進(jìn)發(fā)電技術(shù)結(jié)合8．便于分段、分步建設(shè)電站當(dāng)前第40頁\共有55頁\編于星期六\16點IGCC尚需解決的問題

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)裝置龐大、系統(tǒng)復(fù)雜，基建投資費用高，工期長系統(tǒng)的整體優(yōu)化配置和控制技術(shù)廠用電率高（制氧的空氣分離系統(tǒng)）適合燃煤氣的先進(jìn)燃?xì)廨啓C技術(shù)大容量煤氣化設(shè)備、高溫煤氣除塵及脫硫技術(shù)

當(dāng)前第41頁\共有55頁\編于星期六\16點整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的主要設(shè)備

煤氣化爐和凈化設(shè)備

空氣分離系統(tǒng)的類型

1．完全整體化空氣分離系統(tǒng)2．獨立空分系統(tǒng)3．

部分整體化空分系統(tǒng)當(dāng)前第42頁\共有55頁\編于星期六\16點去余熱鍋爐氧氣氮氣煤氣87654321空氣圖8—2完全整體化空分系統(tǒng)示意圖—煤氣化爐；2—煤氣凈化裝置；3—壓氣機；4—燃燒室；5—燃?xì)馔钙剑?—空氣分離裝置；7—氧氣增壓機；8—氮氣增壓機當(dāng)前第43頁\共有55頁\編于星期六\16點去余熱鍋爐氧氣氮氣煤氣10987654321空氣氮氣圖8—3部分整體空氣分離系統(tǒng)示意圖—煤氣化爐；2—煤氣凈化裝置；3—壓氣機；4—燃燒室；5—燃?xì)馔钙剑?—空氣分離裝置；7—空氣壓縮機；8—氧氣增壓機；9—氮氣增壓機；10—氮氣飽和器當(dāng)前第44頁\共有55頁\編于星期六\16點去煙囪空氣與水蒸汽混合物氣化爐除塵給水加熱器燃燒室壓氣機煤濕空氣透平蒸發(fā)器發(fā)電機回?zé)崞骷訜岬能浰艢饪諝庋鯕鈭D8—5整體煤氣化濕空氣透平循環(huán)原則性系統(tǒng)省煤器脫硫當(dāng)前第45頁\共有55頁\編于星期六\16點污染物控制視頻1（凈化）視頻2（碳捕集）當(dāng)前第46頁\共有55頁\編于星期六\16點當(dāng)前第47頁\共有55頁\編于星期六\16點當(dāng)前第48頁\共有55頁\編于星期六\16點第十二章

增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)PFBC-CC當(dāng)前第49頁\共有55頁\編于星期六\16點PFBC-CC類型根據(jù)燃燒室的類型不同分為：增壓鼓泡流化床增壓循環(huán)流化床聯(lián)合循環(huán)當(dāng)前第50頁\共有55頁\編于星期六\16點概基本原理增壓流化床燃燒室在壓力為1.0～1.6MPa鼓泡流化床或循環(huán)流化床燃燒室以燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)為特征的新型燃煤發(fā)電技術(shù)當(dāng)前第51頁\共有55頁\編于星期六\16點特點繼承了流化床燃燒的全部優(yōu)良的環(huán)保性能，NOX很低，爐內(nèi)脫硫增壓燃煤流化床燃燒室出口的煙氣溫度較低（約為850℃～920℃）增壓流化床出口煙氣驅(qū)動燃?xì)廨啓C，效率只能達(dá)到41%～42%。當(dāng)前第52頁\共有55頁\編于星期六\16點增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)原理和特點

灰排煙1空氣985973624水煤排氣蒸汽高溫?zé)煔饣以?dāng)前第53頁\共有55頁\編于星期六\16點主要優(yōu)點爐內(nèi)壓力