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1、河南理工大学 机械与动力工程学院,热力发电厂,主讲:盛伟,*,2,第二章 热力发电厂的蒸汽参数及其循环(提高热力发电厂热效率的方法),方法一：提高蒸汽初参数 方法二：降低蒸汽终参数 方法三：蒸汽再热循环 方法四：给水回热循环 方法五：热电联产循环 方法六：燃气-蒸气联合循环发电,3,1、什么是燃气-蒸汽联合循环？有哪几种类型？2、采用燃气-蒸汽联合循环有什么优点？3、什么是PFBC-CC？其基本原理是什么？4、什么是IGCC？其基本原理是什么？,？,4,一、引言1、燃气轮机循环 燃气轮机循环是以空气和燃气为工质的热机，在理想状况下，由压气机、燃烧室和透平三大部件按照图13所示的方式组成燃气轮机
2、循环的热力系统。理想燃气轮机循环的温一熵图如图14所示。,5,6,燃气轮机循环的工质平均吸热温度很高，燃气初温达到了13001500，但工质平均放热温度不低，徘气温度往往为500600，大功率燃气轮机的排气温度则高达550610。,7,8,2、蒸汽动力循环,9,二 燃气-蒸汽联合循环的特点,1、任务的提出 燃气轮机组优点：（1）整个装置体积小、重量轻、金属及其他材料耗量少、造价较低；（2）占地少，约为常规火电厂的1/4；（3）安装周期短，维修简单；（4）冷却用水少，约为常规电厂的1/31/2；（5）能快速启动和带负荷（30s30min内）；,10,二 燃气-蒸汽联合循环的特点,1、任务的提出
3、燃气轮机组缺点：（1）采用昂贵的天然气、石油等轻质燃料；（2）压气机耗费功率大（约为燃气轮机功率的2/3或更多）；（3）放热温度高达400650；（4）热效率不高，约为25%32%；,11,汽轮机的放热温度比较理想，约为30 左右。水蒸气循环的上限温度目前约为600 左右，而蒸汽锅炉内燃料的燃烧温度可达1400，致使其吸热过程平均温度较低，形成大的换热温差，故其热效率不高，一般为2640%,12,二 燃气-蒸汽联合循环的特点,1、任务的提出 燃气-蒸汽联合循环，将燃气轮机排出的温度较高的废热，用以加热蒸汽循环，其主要特点：（1）提高热经济性，只要汽轮机和燃气轮机容量匹配，正确选择各项参数和热力
4、系统，其热效率可提高到45%；（2）减轻公害，由于利用了燃气轮机的废热，蒸汽锅炉的有害气体排放可以大为减少；（3）适用于缺水地区或水源较困难的坑口电站；（4）改造旧电站，旧电厂改造锅炉报废，可以继续使用汽轮机，若配以容量匹配的燃气轮机，改造成燃气-蒸汽动力循环，可提高热效率；,13,二 燃气-蒸汽联合循环的特点,14,二 燃气-蒸汽联合循环的特点,*,15,二 燃气-蒸汽联合循环的特点,16,三 燃气-蒸汽联合循环的类型,按照燃气循环排气放热量被蒸汽循环全部或部分利用的不同情况，可以分为四种类型：（1）余热锅炉联合循环；（2）补燃余热锅炉联合循环；（3）助燃锅炉联合循环；（4）正压锅炉联合循环
5、；,17,三 燃气-蒸汽联合循环的类型,（1）余热锅炉联合循环,特点：以燃气轮机为主，汽轮机容量约为燃气轮机的1/3左右；适用于旧、小蒸汽动力厂的改造；若燃气轮机的进气温度为1000，其热效率可以达到40%45%；汽轮机不能单独运行；,18,三 燃气-蒸汽联合循环的类型,（2）补燃余热锅炉联合循环,特点：除燃气轮机排气进入锅炉外，还可补充部分燃料；随着补充燃料增加，汽轮机容量可增加；补充燃料可以是煤或其他廉价燃料；随着补燃量增加，冷却水量增加；汽轮机不能单独运行；,19,三 燃气-蒸汽联合循环的类型,（3）助燃锅炉联合循环,特点：燃气轮机的排气引入普通锅炉做助燃空气用；汽轮机容量比例可达80%
6、90%；燃气轮机排气含氧量少，需补充空气；随着补燃量增加，冷却水量增加；汽轮机可单独运行；,20,三 燃气-蒸汽联合循环的类型,（4）正压锅炉联合循环,特点：以压气机代替锅炉的送风机；锅炉与燃烧室合二为一；锅炉体积可减小；锅炉启动只需78min；汽轮机不能单独运行；,21,三 燃气-蒸汽联合循环的类型,国外联合循环发展简况,从上个世纪40年代燃气轮机投入运行以来，就同时有了联合循环；1949年，美国安装了燃用天然气的功率为3.5MW的余热锅炉联合循环；目前燃气轮机进气温度可达1430，压气机升压比达30，联合循环热效率可达45%55%，燃气轮机单机容量达到226.5MW；自1987年，美国发电
7、用燃气轮机的年生产总容量已经超过了汽轮机的年生产总容量；日本以法定燃用天然气发电必须用于联合循环；,22,二 燃气-蒸汽联合循环的特点,我国联合循环简况,1959年，我国从瑞士BBC引进了两台6.2MW燃气轮机列车电站；我国首座燃气电厂建于大庆油田；70年代初，我国开始研制联合循环，天津第二热电厂用哈尔滨汽轮机厂生产的2.24MW燃气轮机建成补燃余热锅炉型联合循环；上海宝钢电厂利用高炉煤气，于1996年建成一座150MW的余热锅炉型燃气-蒸汽联合循环热电联产装置；浙江镇海电厂正在建两套300MW烧重油的联合循环装置,23,2023年9月12日8时33分,24,四 燃煤联合循环,25,四 燃煤联
8、合循环,26,四 燃煤联合循环,常规燃煤电站，污染大，若采取烟气处理，则投资增大；采用洁净煤技术（clean coal technology），是一种先进的发电技术；常见的洁净煤技术：循环流化床燃烧（CFBC）、常压、增压流化床燃煤联合循环（AFBC-CC、PFBC-CC）、整体煤气化联合循环（IGCC）；,27,四 燃煤联合循环,1、循环流化床锅炉CFBC 请参考锅炉原理等资料,28,四 燃煤联合循环,2、增压流化床锅炉PFBC,pressurized fluidized bed combustion combined cycle(PFBC-CC),PFBC-CC是采用增压流化床锅炉和燃气轮
9、机代替燃煤锅炉，煤和脱硫剂在压力下燃烧、脱硫产生高温燃气，经除尘后引至燃气轮机作功，燃气轮机排气经省煤器余热利用后排入烟囱，增压流化床锅炉产生的过热蒸汽引至汽轮机，带动发电机发电。,29,四 燃煤联合循环,我国贾汪PFBC-CC中试电站,30,31,四 燃煤联合循环,2、增压流化床锅炉PFBC,pressurized fluidized bed combustion combined cycle(PFBC-CC),PFBC-CC电厂的特点：结构简单。采用了技术成熟的燃气轮机、汽轮机、流化床，无需加装脱硫、脱硝设备即可满足环保要求；热效率高。煤在气化炉中部分气化，产生煤气供前置燃烧的方法，使燃机
10、进口温度很高，联合循环效率可达45%48%；实现洁净煤燃烧；SOx、NOx,排放比常规电厂下降95%99%；装置紧凑。采用了压力化过程，以单位出力计，体积仅为常规电厂的 一半左右,32,四 燃煤联合循环,3、整体煤气化燃气-蒸汽联合循环IGCCIntegrated Gasification Combined Cycle,IGCC 是先将煤在23MPa压力下气化成可燃粗煤气,气化用的压缩空气引自压气机,气化用的蒸汽从汽轮机抽汽而来.粗煤气经净化后供燃气轮机使用,其排气引至余热锅炉产生蒸汽,供汽轮机用.以煤气化设备和燃气轮机余热锅炉取代锅炉,将煤的气化、蒸汽、燃气的发电过程组成整体。,33,四 燃
11、煤联合循环,34,四 燃煤联合循环,3、整体煤气化燃气-蒸汽联合循环IGCCIntegrated Gasification Combined Cycle,IGCC电厂的特点：热效率高。目前供电效率可达50%以上；优良的环保性能；充分利用资源。和煤化工结合成多联产系统，可同时生产电、热、城市煤气和化工产品（甲醇、尿素、汽油等）；易于大型化；装机容量可达 600MW级；耗水量少。比常规电站少30%50%；缺点：煤气化与净化热损失偏大；,35,四 燃煤联合循环,4、美国的 COOL WATER IGCC电站 在机组于1981年在美加利福尼亚州建立了世界上首台120MWIGCC电站；投运以来，装置性能
12、良好，被誉为“世界上最洁净的燃煤电厂”。,36,37,四 燃煤联合循环,5、IGCC电站的技术难点,整体化要求高，诸多子系统中任何一个发生问题，均会影响全局；整体的协调控制相当复杂，各关联量的时间常数难以统一；气化工艺是IGCC的经济性和可靠性的关键因素之一，有待进一步研究；,38,五 热电煤气三联产与多功能电厂,中国节能投资公司，将60%左右的资金投放到热电联产项目，至1995年底供投资242亿元，建设规模9240MW。目前该公司立项的小型节能热电项目中，选用流化床锅炉占一半以上。,39,五 热电煤气三联产与多功能电厂,中国节能投资公司，还提出并实施建立多功能热电厂，即热电厂在热电联产时要供
13、煤气、供冷、还利用炉渣生产建筑材料和化肥，用循环水的余热养鱼、养鳖等。,40,41,2005年6月，温家宝总理主持召开国务院常务会议，专题研究了建设节约型社会和发展循环经济问题，并印发国务院关于加快发展循环经济的若干意见（国发200522号）。意见明确要求，国家发展改革委要会同国家环保总局等有关部门和省级人民政府，在重点行业、重点领域、园区和城市组织开展循环经济试点工作，探索发展循环经济的有效模式。,42,应知问题：1、什么是燃气-蒸汽联合循环？有哪几种类型？2、采用燃气-蒸汽联合循环有什么优点？3、什么是PFBC-CC？其基本原理是什么？4、什么是IGCC？其基本原理是什么？,2023年9月12日8时33分,The end,
