【正文】 而燒油和燒天然氣的燃氣輪機及其聯(lián)合循環(huán)的裝機容量則已高達 4億 KW。表。至于增壓鍋爐中的燃氣在溫度降低到 T3后，將被送到燃氣輪機中去膨脹作功。在有燃料補充燃燒加熱到 T12，進而被冷卻降溫到 T5，由此釋放出來 的熱能被子用來加熱給水，使之也經歷過程 611789，變?yōu)閴毫蜏囟雀叩倪^熱蒸汽。圖 22中的 12341表示燃氣輪機的實際循環(huán)過程； 6789106表示蒸汽輪機的實際循環(huán)過程。其基本過程是燃氣輪機排氣送入余熱鍋爐用以產生水蒸汽，水蒸汽引入汽輪機中做功，汽輪機排汽再進入凝汽器中放熱。可見由于吸熱平均溫度 T1不高，故 要期待純蒸汽動力循環(huán)裝置的熱效率有大幅度提高 是不可能的。但是，燃氣輪機的排氣溫度 t4約有 450℃ ~600℃ ，大量的熱能隨著燃氣排入大氣，又由于初溫受到材料耐溫的限制而使簡單燃氣輪機循環(huán)的熱效率不可能達到很高的數(shù)值。從熱力學基本定律可知，熱力循環(huán)的理想熱效率只取決于循環(huán)的吸熱平均溫度 T1和放熱平均溫度 T2，提高 T1和降低 T2都可以提高循環(huán)的熱效率。 表 某些典型的燃氣輪機發(fā)電機組的性能參數(shù) 公司名稱 機組型號 ISO基本功率MW 壓比 燃氣初溫 （ ℃ ） 供電效率 （ %） 單位售價美元 /ｋｗ GE發(fā)電 PG9231（ EC） 1288 183 PG9231（ FA） 1260 188 ABB GT13E2 210 GT26 1310 204 Siemens（ KWU） V643A 1310 319 V843A 1310 V943A 1427 198 西屋 501G 1349 180 701F 1160 187 GE船用與工業(yè) LM6000PA 296 RR公司 Trent 1211 304 惠普 F18 362 從表 ：目前，蒸汽輪機和燃氣輪機發(fā)電機組的供電效率都已達到 40%左右的水平。表 21中給出了我國蒸汽輪機發(fā)電機組的技術參數(shù)。缺點是對燃料要求較高，上網電價偏高。多級汽輪機的功率是各級功率之和，因此多級汽輪機的功率可以按需要做得很大。蒸汽進入汽缸后，在第一級噴嘴 2中發(fā)生膨脹，壓力由 p0降至 p1，汽流速度由 co增至 c1，然后進入第一級動葉柵 3中作功 ,作功后流出動葉柵的汽流速度降至 c2，由于蒸汽在動葉柵中不發(fā)生膨脹，動葉柵后的壓力（即第一級后壓力）即等于噴嘴后的壓力 p1，從第一級流出的蒸汽，再依次進入其后的兩級并重復上述作功過程，最后從排汽管中排出。 由若干個沖動級依次疊置而成的多級汽輪機，稱為多級沖動式汽輪機。高速汽流流經動葉片 3時，由于汽流方向改變，產生了對葉片的沖動力，推動葉輪 2旋轉作功，將蒸汽的動能變成軸旋轉的機械能。 圖 沖動式汽輪機作用原理圖 由力學可知，當一運動物體碰到另一靜止的或運動速度較低的物體時，就會受到阻礙而改變其速度，同時給阻礙它的物體一個作用力，這個作用力稱為沖動力。 ③ 工業(yè)汽輪機：用來驅動風機、水泵、壓縮機等機械設備的汽輪機稱為工業(yè)汽輪機。 ⑦ 超超臨界壓力汽輪機：主蒸器壓力大于 32MPa。 ③ 高壓汽輪機：主蒸器壓力為 ~。 背壓式汽輪機和調整抽汽式汽輪機統(tǒng)稱為供熱式汽輪機。當排汽作為其他中、低壓汽輪機的工作蒸汽時，稱 為前置式汽輪機。 ② 反動式汽輪機。凝汽式汽輪機常用的排汽壓力為 ~。 現(xiàn)代大型汽輪機通常采用新汽壓力 24兆帕，新汽溫度和再熱溫度為535~565℃ 的超臨界參數(shù) ,或新汽壓力為 、新汽溫度和再熱溫度為 535℃的亞臨界參數(shù)。隨著單機功率的提高， 30年代初新蒸汽壓力已提高到 3~4兆帕，溫度為 400~450℃ 。如果熱效率絕對值能提高 1%，每年可節(jié)約標準煤 6萬噸。汽輪機熱耗率是每輸出單位機械功所消耗的蒸汽熱量，熱效率是輸出機械功與所耗蒸汽熱量之比。因此，電站熱耗率比單獨汽輪機的熱耗率高，電站熱效率比單獨汽輪機的熱效率低。汽輪機是一種透平機械，又稱蒸汽透平。上述這些主要元器件構成一套完整的壓力、溫度監(jiān)控系統(tǒng)。在機組起動時，頂軸油泵先起動工作，油箱滑油經過濾器、溢流閥及管路分別向發(fā)電機 2個軸承提供頂軸滑油，使轉子軸頸輕微抬起，使軸瓦底部充有少量滑油，用 來防止軸承初始轉動的干摩擦。 發(fā)電機滑油系統(tǒng)向發(fā)電機 2個軸承提供滑油。 燃氣輪機本體已安裝有主滑油泵、輔助滑油泵、中后軸承抽油泵、傳動盒抽油泵等，此外還帶有油霧分離器、雙油濾、調壓活門、空氣分離器及連接管路等構成完整的潤滑循環(huán)，滑油消耗的補充、滑油冷卻將依托于外部設備。它的作用是：在機組啟動、正常運行以及停機過程中，向正在運行的燃氣輪機發(fā)電機組的各個軸承、傳動裝置及其附屬設備，供應數(shù)量充足的、溫度和壓力合適的干凈的潤滑油，以確保機組安全可靠地運行，防止發(fā)生軸承燒毀，轉子軸頸過熱彎曲等事故。當機組起動時，勵磁機作為他勵式電動機使用；當機組達到自持轉速時，勵磁機又將作為他勵式發(fā)電機使用。 排氣系統(tǒng) 燃機做完功的高溫尾氣需排出，這就要有排氣系統(tǒng)?？諝獾闹饕煞质茄鯕夂偷獨?，同時還含有各種雜質如二氧化碳、水分、粉塵 、煙霧等。 （四）燃氣輪機排氣在大氣中的放熱 燃氣輪機排氣經排氣管道和煙囪排入大氣，在大氣中自然放熱，溫度降低到環(huán)境溫度，也就是壓氣機進口空氣的溫度。在這一燃燒加熱過程中，工質只與外界有熱量交換，并不對機器作功。 （一）壓氣機的壓縮過程 壓氣機中 ,空氣被壓縮 ,比容將減少 ,壓力增加 ,因此必須從外界輸入一定數(shù)量的壓縮功 .當忽略壓氣機與外界發(fā)生的熱量交換時 ,這一壓縮過程就是絕熱的。從大氣中吸取空氣，透平排出的燃氣又回到大氣中去如 圖 ： 1－壓氣機 2－燃燒室 3－透平 4－軸承 5－發(fā) 電機 圖 簡單循環(huán)燃氣輪機原理圖 由上圖可以看出壓氣機從大氣吸入空氣，并把它壓縮到一定壓力，然后進入燃燒室與噴入的燃料混合、燃燒，形成高溫燃氣。 工作原理 1．燃氣輪機四個 過程中狀態(tài)參數(shù)變化及能量的轉換關系 燃氣輪機，或者其它的各個部件，在工作時總是有工質源源不斷地流入流出，工質經歷不同的熱力過程，狀態(tài)參數(shù)發(fā)生變化，與此同時進行熱功轉換。 燃氣輪機具有效率高、功率大、體積小、投資省、運行成本低和壽命周期較長等優(yōu)點。 燃氣輪機動力裝置是指包括燃氣輪機發(fā)動機及為產生有用的動力（例如：電能、機械能或熱能）所必需的基本設備。達芬奇設計的煙氣轉動裝置，其原理與走馬燈相同。在蒸發(fā)受熱面中，工質的流動不像自然循環(huán)那樣靠密度差來推動，而是由給水泵壓頭來實現(xiàn)，可以認為循環(huán)倍率為 1，即是一次經過的強制流動。強制循環(huán)余熱鍋爐通過循環(huán)泵來保證蒸發(fā)器內循環(huán)流量的恒定。圖 中給出了強制循環(huán)方式的余熱鍋爐的模塊式結構示例，它是立式布置的。也就是說，下降管內的水比較重，向下流動，直立管束內的汽水混合物比較輕，向上流動，形成連續(xù)產汽過程。通常，自然循環(huán)余熱鍋爐中蒸發(fā)受熱面中的傳熱管束為垂直布置，而煙氣是水平方向地流過垂直方向安裝的管簇的。 ② 雙壓或多壓級余熱鍋爐 余熱鍋爐能生產兩種不同壓力或多種不同壓力的蒸汽供給汽輪機。 ② 有補燃的余熱鍋爐 由于燃氣輪機排氣中含有 14％～ 18％的氧，可在余熱鍋爐的恰當位置安裝補燃燃燒器，充天然氣和燃油等燃料進行燃燒，提高煙氣溫度，還可保持蒸汽參數(shù)和負荷穩(wěn)定，以相應提高蒸汽參數(shù)和產量，改善 聯(lián)合循環(huán)的變工況特性。 從傳熱的觀點來分析，要提高傳熱量，就要減小傳熱的總熱阻。所以目前不論是水平蛇行管或直立式管都趨向于采用肋片管。從圖 中可以看到全部彎頭都在高溫煙道以外，表明焊縫不和高溫煙氣接觸。 聯(lián)箱 在整個管組和吊架裝配后，最后安裝聯(lián)箱，省煤器和過熱器的進出口聯(lián)箱型式是相同的。 頂板用 13~19mm 厚的碳鋼鋼板制造，能夠承受管組的重量。 圖 表示了整個受熱面組件的裝配過程，二根直的助片管用一個 180?彎頭連接，連接方式采用焊接，最后組成一根水平蛇行管，幾十根并聯(lián)的蛇行管可以組成一個管組。只有管子直徑及有關尺寸略有不問，各組件由管組、聯(lián)箱、管箱板和支吊架組成，現(xiàn)分別敘述之。這是因為內壁和外壁的溫度不同，材料不同，受熱后的膨脹伸長量也不同，所以兩壁之間會有相對移動。圖 示出了上下拉桿組件管箱板的連接方式。 組件的裝配 整個余熱鍋爐分成幾個大組件，每個大組件在制造廠組裝好后裝運。 主煙道和旁路煙道都裝有膨脹節(jié)，這是由于煙道受熱后要伸長，會對煙道的支架產生熱應力。當余熱鍋爐短時間停爐，可以關閉煙囪擋板，以防止余熱鍋爐內的熱量損失。燃氣輪機工作而余熱鍋爐不工作，要開啟旁路擋板，關閉主擋板。 圖 自然循環(huán)余熱鍋爐 本文主要介紹 “強制循環(huán)余熱鍋爐 ”。直立管內的汽水混合物向上流動，形成連續(xù)產汽過程。汽包還與蒸發(fā)器的上聯(lián)箱相連。目前油田進口的余熱鍋爐，多數(shù)采用此種型式。 （二） 余熱鍋爐的型式 強制循環(huán)余熱鍋爐 圖 所示的余熱鍋爐就是強制循環(huán)余熱鍋爐。在汽包內裝有汽水分離設備，可以把汽和水分開，水落到汽包內水空間，而蒸汽從汽包頂部出來到過熱器。排煙溫度約為 150~180℃ ，煙氣溫度從 540℃ 降到排煙溫度，所放出的熱量用來使水變成蒸汽。前者供給中壓汽輪機來發(fā)電，后者可以供生產或供生活取暖用。通過燃料的燃燒使整個煙氣溫度升高，能夠產生高參數(shù)的蒸汽。根據(jù)不同的蒸汽用途，要求有相應的蒸汽壓力和蒸汽溫度，也 就需要不同參數(shù)的產汽設備。 余熱鍋爐 簡述 在燃氣輪機內做功后排出的燃氣，仍具有比較高的溫度，一般在 540℃ 左右，利用這部分氣體的熱能，可以提高整個裝置的熱效率。 ⑧ 運行人員少由于燃機電廠自動化程度高，采用先進的集散式控制系統(tǒng)，控制人員可以大減少。 ⑥ 耗水量 少。因而燃機電廠是城市備用或調峰機組的最佳選擇。 ④ 調峰性能好，啟?？旖荨Ｒ蛩捎糜突蛱烊細鉃槿剂?，燃燒產物沒灰渣，不用灰渣排放；燃燒效率高（供電效率高）能完全燃燒，由于節(jié)約燃料燃燒產物 CO2少。而聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的熱效率則遠高于這一數(shù)據(jù)。 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與常規(guī)燃煤循環(huán)發(fā)電相比，其主要優(yōu)點有： ① 電廠的整體循環(huán)效率高。世界上利用天然氣發(fā)電普遍采用燃氣 —蒸汽聯(lián)合電廠 (CCGT )電廠的形式。 106 氣源不足現(xiàn)狀 105 天然氣發(fā)電氣源不足 101 天然氣發(fā)電面臨競價上網與照付不議的矛盾的雙重壓力