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第九章燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)動力裝置 1 2 3 基本特點 主要設(shè)備 燃氣輪機 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氣 蒸汽聯(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 4 第一節(jié)燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)的基本原理 5 6 一 燃氣 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 燃氣輪機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) 7 第二節(jié)燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站類型及其特點 8 9 10 11 12 13 14 15 第二節(jié)燃氣輪機 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) 進口燃氣平均溫度和排氣溫度均較高 部件 壓氣機 燃燒室 燃氣透平 16 燃氣輪機的工作原理 壓氣機從大氣吸入空氣 經(jīng)過絕熱壓縮 壓力和溫度升高 壓縮空氣進入燃燒室 與燃料進行混合和燃燒 產(chǎn)生高溫燃氣 高溫燃氣進入燃氣透平 經(jīng)過絕熱膨脹作功 推動透平轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 膨脹作功后燃氣溫度和壓力均下降 引入余熱鍋爐 17 18 發(fā)電用的燃氣輪機的三大部件 燃氣透平壓氣機燃燒室 19 20 21 現(xiàn)狀與發(fā)展 電站燃氣輪機的單機功率達300MW進氣溫度超過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)提高受限于燃氣輪機技術(shù)新一代的高效燃氣輪機的初溫已經(jīng)接近1500 燃氣輪機單循環(huán)的效率接近40 聯(lián)合循環(huán)效率趨近60 22 表7 2主要燃氣輪機制造商提供的大型燃氣輪機基本參數(shù) 23 余熱鍋爐 燃氣輪機和蒸汽輪機之間 將燃氣輪機排氣熱能轉(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) 24 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 可取消送引風機沒有空氣預(yù)熱器 通常需要設(shè)置旁路煙囪 25 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 26 27 28 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 29 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 30 31 32 第三節(jié)汽輪機 汽輪機功率受限于燃氣輪機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 33 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 34 第十章整體煤氣化聯(lián)合循環(huán) IGCC 35 煤氣 氣化劑 36 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 以燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)原理和技術(shù)為基礎(chǔ)IGCC 將煤氣化 燃氣 蒸汽聯(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) 37 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500MW 我國已開始建設(shè)第一座300MW的IGCC示范電站 38 基本特點 是一種無補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)煤制成煤氣作為燃氣輪機的燃料系統(tǒng)和參數(shù)的優(yōu)化配置真正體現(xiàn) 整體化 的優(yōu)勢 39 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的工作過程和型式 40 IGCC的主要優(yōu)點 1 燃料的適應(yīng)性廣2 具有進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 并能與其它先進發(fā)電技術(shù)結(jié)合8 便于分段 分步建設(shè)電站 41 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) 適合燃煤氣的先進燃氣輪機技術(shù)大容量煤氣化設(shè)備 高溫煤氣除塵及脫硫技術(shù) 42 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) 43 44 45 46 污染物控制 視頻1 凈化 視頻2 碳捕集 47 48 49 第十二章增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán) PFBC CC 50 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) 51 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)流化床燃燒室以燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)為特征的新型燃煤發(fā)電技術(shù) 52 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)動燃氣輪機 效率只能達到41 42 53 增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)原理和特點 54 主要優(yōu)點 爐內(nèi)壓力達到1 0 1 6MPa燃燒室內(nèi)物料中可燃物不超過0 5 壓力較高 脫硫的效果更好NO的排放隨著壓力增高而明顯降低直接利用壓氣機的空氣氣源 溫度300 左右 不需空氣預(yù)熱器與送 引風機單位投資和發(fā)電成本均相對較低 占地面積小 安裝工期相應(yīng)比較短 55 尚存在的問題 受熱面的磨蝕 N2O的排放量較高 高溫除塵 粉塵排放的有效控制 燃料的處理與輸送 高溫高壓灰渣的排放與能量回收 燃氣輪機葉片的磨蝕及耐高溫性能 容量和參數(shù)的提高受到限制 56 增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)電站的組成 57 58 59