【正文】 目前，全世界每年增長(zhǎng)的發(fā)電容量中，有 35%~36%系采用天然氣聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，而美國(guó)則為 48%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到 1990年底，全世界已經(jīng)投入運(yùn)行的燒天然氣的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的總功率為 14019MW， 1991年到 1996年之間 ，估計(jì)投入運(yùn)行的這種新機(jī)組容量的總和不會(huì)低于 27400MW。 表 某些聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的性能參數(shù) 公司名稱 機(jī)組型號(hào) ISO基本 功率（ MW） 供電效率 （ %） 所配燃?xì)? 輪機(jī)的情況 單位售價(jià)美元 /kW GE發(fā)電 S109EC 1臺(tái) MS9001EC s109FA 1臺(tái) MS9001FA 255 S209FA 2臺(tái) MS9001FA 238 ABB KA13E21 1臺(tái) 13E2，雙壓蒸汽輪機(jī) KA13E21 1臺(tái) 13E2，雙壓蒸汽輪機(jī) 282 KA13E22 2臺(tái) 13E2，雙壓蒸汽輪機(jī) KA13E23 3臺(tái) 13E2，雙壓蒸汽輪機(jī) 255 KA13E24 4臺(tái) 13E2，雙壓蒸汽輪機(jī) KA261 1臺(tái) 13E2，雙壓蒸汽輪機(jī) 262 KA262 2臺(tái) 13E2，雙壓蒸汽輪機(jī) Siemens KWU 1臺(tái) 255 1臺(tái) 西屋 1X1501F 1臺(tái) 501F 1X1501G 1臺(tái) 501G 2X1501G 2臺(tái) 501G 從表 ，聯(lián)合循環(huán)的單機(jī)功率已達(dá)到 350MW，供電效率則已超過 %（近期內(nèi)有望提高到 58%），遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于任何形式的發(fā)電設(shè)備，并能裝備成為承擔(dān)基本負(fù)荷的大功率電站。 自二十世紀(jì) 50年代初開始實(shí)現(xiàn)上述燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)方案以來，余熱鍋爐型的聯(lián)合循環(huán)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是近幾年來，發(fā)展的趨勢(shì)更加明顯。當(dāng)然，燃?xì)馔钙降呐艢庠?T4溫度下被用來加熱給水，使其沿過程線 611升溫。在增壓鍋爐型方案中，燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室是與蒸汽循環(huán)中的增壓鍋爐合二為一的，因而由壓氣機(jī)送來的溫度為 T2的空氣，著先在增壓鍋爐中被加熱到 T13，進(jìn)而經(jīng)放熱過程 133釋放出來的熱能被用來加熱給水，使其經(jīng)歷過程 11789變成過熱蒸汽，供蒸汽輪機(jī)使用。在該方案中由于T12T4，因而蒸汽的初溫 T9可以高于 T4（即蒸汽初溫不受燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫 T4的限制），而蒸汽量可以大幅度地增加。一般來說，蒸汽輪機(jī)的功率大約是燃?xì)廨啓C(jī)功率的 50%左右。在無補(bǔ)燃的余熱鍋爐型方案中，由燃?xì)廨啓C(jī)排氣的冷卻過程 45釋放出來的熱能，被用來把蒸汽循環(huán)中的給水，從工況點(diǎn) 6起始加熱升溫，經(jīng)歷過程 611789，變?yōu)榫哂幸欢▔毫Φ倪^熱蒸汽。 1壓氣機(jī) 2燃燒室 3燃?xì)馔钙? 4余熱鍋爐 5蒸汽透平 6發(fā)電機(jī) 7凝汽器 8給水加熱器 圖 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)基本形式 圖 三種燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)方案的溫熵圖 顯然，聯(lián)合循環(huán)的實(shí)質(zhì)就是把燃?xì)廨啓C(jī)的 “布雷頓循環(huán) ”與蒸汽輪機(jī)的 “朗肯循環(huán) ”疊置在一起，組合成為一個(gè)總的循環(huán)系統(tǒng)而已。這樣 即增回了總輸出功率，又利用了燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)各自的優(yōu)點(diǎn)，使整個(gè)循環(huán)的熱效率得以提高。圖 。 怎樣才能進(jìn)一步提高循環(huán)熱效率呢？我們利用簡(jiǎn)單燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)吸熱平均溫度高和純蒸汽輪機(jī)循環(huán)平均溫度低的特點(diǎn)，各取所長(zhǎng)，把這兩種循環(huán)聯(lián)合起來組成天然氣聯(lián)合循環(huán)，此循環(huán)具有較高的吸熱平均溫度和較低的放熱平均溫度，根據(jù)熱力學(xué)原理，其循環(huán)熱效率就會(huì)很高，這就是天然氣聯(lián)合循環(huán)。近幾十年來，蒸汽動(dòng)力循環(huán)采取了回?zé)嵩贌岬却胧?，使其循環(huán)熱效率有了較大幅度的提高，但目前，其裝置熱效率一般也不超過 41%。而對(duì)于純蒸汽動(dòng)力循環(huán)來說，由于材料耐溫耐壓程度的限制，汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度不可能很高，目前，一般為 540℃ ~560℃ 。目前采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的氣冷葉片可使燃?xì)廨啓C(jī)初溫提高到 1370℃ ~1500℃ ，使燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)熱效率得到進(jìn)一步提高大于 40%。理想熱機(jī)的循環(huán)熱效率可表達(dá)為 211 TT? ?? （ ） 燃?xì)廨啓C(jī)是一種應(yīng)用廣泛的動(dòng)力機(jī)械，其吸熱平均溫度 T1較高。 這種可能性確實(shí)是存在的。為了進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)組的效率，可以發(fā)展超臨界參數(shù)（ 30MPa/600℃ /600℃ 以上）的蒸汽輪機(jī)技術(shù)，但這對(duì)效率的顯著提高作用也是有限的。從中可以看出：目前，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到 200MW以上，其供電效率也已提高到 35%~%，它不僅能作為調(diào)峰機(jī)組使用，而且也能承擔(dān)基本負(fù)荷。從中可以看出，隨著主蒸汽參數(shù)的提高 ，其供電效率和供電煤耗的改善情況。隨著各自熱力參數(shù)的提高，蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的單機(jī)容量和供電效率都已獲得了巨大的發(fā)展。當(dāng)今，在世界范圍內(nèi)，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的市場(chǎng)份額在 40%~60%。 與燃煤電廠相比，天然 氣聯(lián)合循環(huán)電廠具有投資少、對(duì)環(huán)境污染小、整體循環(huán)效率高、調(diào)峰性能好、占地少、建設(shè)周期短、廠用電率低、耗水少、可用率高等優(yōu)點(diǎn)。 天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組自二十世紀(jì) 90年代開始在我國(guó)逐步應(yīng)用與推廣，現(xiàn)已積累了一定的建設(shè)和使用經(jīng)驗(yàn)。為了使蒸汽順利流過，汽輪機(jī)的通流面積逐漸增加，所以噴嘴和動(dòng)葉的高度以及級(jí)的直徑都逐漸增大。圖 出蒸汽在各級(jí)中壓力 及速度的變化情況。整個(gè)汽輪機(jī)的比焓降分別由三個(gè)沖動(dòng)級(jí)加以利用。隨著汽輪機(jī)向高參數(shù)、大功率和高效率方向發(fā)展，單級(jí)汽輪機(jī)便不能適應(yīng)需要，從而 產(chǎn)生了多級(jí)汽輪機(jī) 。蒸汽在動(dòng)葉柵中和導(dǎo)向葉柵中都不發(fā)生膨脹，因而第二列動(dòng)葉柵后的壓力等于噴嘴后的壓力。這種利用沖動(dòng)力作功的原理，稱為沖動(dòng)作用原理。 在汽輪機(jī)中（圖 ），蒸汽在噴嘴中發(fā)生膨脹，壓力降低，速度增加，熱能 轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。根據(jù)沖量定律，沖動(dòng)力的大小取決于運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度變化，質(zhì)量越大，沖動(dòng)力越大；速度變化越大，沖動(dòng)力也越大。由于動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的方式不同，便有不同工作原理的汽輪機(jī)。 ④ 船用汽輪機(jī)：專門用于船舶推進(jìn)動(dòng)力裝置的汽輪機(jī)稱為船用汽輪機(jī)。 ② 供熱式汽輪機(jī)：既帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電又對(duì)外供熱的汽輪機(jī)稱為供熱式汽輪 機(jī)，又稱為熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)。 此外按汽流方向分類可分為軸流式、輻流式、周流式汽輪機(jī)；按用途分類可分為電站汽輪機(jī)、工業(yè)汽輪機(jī)、船用汽輪機(jī)；按汽缸數(shù)目分類可分為單缸、雙缸和多缸汽輪機(jī)；按機(jī)組轉(zhuǎn)軸數(shù)目分類可分為單 軸和雙軸汽輪機(jī)；按工作狀況分類可分為固定式和移動(dòng)式汽輪機(jī)等。 ⑥ 超臨界壓力汽輪機(jī)：主蒸器壓力大于 。 ④ 超高壓汽輪機(jī)：主蒸器壓力為 ~。 ② 中壓汽輪機(jī)：主蒸器壓力為 ~。目前凝汽式汽輪機(jī)均采用回?zé)岢槠椭虚g再熱。 ④ 中間再熱式汽輪機(jī)：蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹作功過程中被引出，再次加熱后返回汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹作功。 ③ 調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)：從汽輪機(jī)中間某幾級(jí)后抽出一定參數(shù)、一定流量的蒸汽 (在規(guī)定的壓力下）對(duì)外供熱，其排汽仍排入凝汽器。 ② 背壓式汽輪機(jī)：排汽壓力高于大氣壓力，直接用于供熱，無凝汽器。主要由反動(dòng)級(jí)組成，蒸汽在噴嘴葉柵（或靜葉柵）和動(dòng)葉柵中都進(jìn)行膨脹，且膨脹程度相同。主要由沖動(dòng)級(jí)組成，蒸汽主要在噴嘴葉柵（或靜葉柵）中膨脹，在動(dòng)葉柵中只有少量膨脹。船用汽輪機(jī)組為了減輕重量，減小尺寸 ,常用 ~。不過排汽壓力主要取決于冷卻水的溫度，如果采用過低的排汽壓力，就需要增大冷卻水流量或增大凝汽器冷卻面積，同時(shí)末級(jí)葉片也較長(zhǎng)。使用這些汽輪機(jī)的電站熱效率約為 40％。 以后又有新蒸汽溫度為 650℃ 的汽輪機(jī)。隨著高溫材料的不斷改進(jìn)，蒸汽溫度逐步提高到 535℃ ，壓力也提高到 6~，個(gè)別的已達(dá) 16兆帕，熱效率達(dá) 30％以上。早期汽輪機(jī)所用新蒸汽壓力和溫度都較低，熱效率低于 20％。因此，汽 輪機(jī)裝置的熱效率一直受到重視。一座汽輪發(fā)電機(jī)總功率為 1000兆瓦的電站，每年約需耗用標(biāo)準(zhǔn)煤 230萬噸。對(duì) 于整個(gè)電站，還需考慮鍋爐效率和廠內(nèi)用電。 汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性用汽輪機(jī)熱耗率或熱效率表示。 汽輪機(jī)的蒸汽從進(jìn)口膨脹到出口，單位 質(zhì)量蒸汽的容積增大幾百倍，甚至上千倍，因此各級(jí)葉片高度必須逐級(jí)加長(zhǎng)。對(duì)于整個(gè)電站，還需考慮鍋爐效率和廠內(nèi)用電。汽輪機(jī)裝置的熱經(jīng)濟(jì)性用汽輪機(jī)熱耗率或熱效率表示。 汽輪機(jī) 簡(jiǎn)述 汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，是蒸汽動(dòng)力裝置的主要設(shè)備之一。該系統(tǒng)能確保機(jī)組在任何狀態(tài)下安全可靠 的潤(rùn)滑。 在滑油箱上裝有電加熱器及液位計(jì)、溫度表、隔爆鉑電阻；在滑油母管上安裝有壓力變送器、壓力表、溫度表、隔爆鉑電阻；在回油管上安裝有溫度表，壓力表；其中壓力變送器、隔爆鉑電阻直接引至控制中心。當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速頂軸油泵退出工作。 滑油系統(tǒng)另設(shè)頂軸油泵供油。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，通過主滑油泵、溢流閥、油冷卻器、雙聯(lián)過濾器及管路等組成的通道向軸承供油。 發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng) 發(fā)電機(jī)需要潤(rùn)滑的部分是 2個(gè)滑動(dòng)軸 承，向軸承提供滑油的方式有兩種，一是通過外部潤(rùn)滑系統(tǒng)注油，二是軸徑帶有甩油環(huán)自動(dòng)甩油。 燃?xì)廨啓C(jī)的外部供油系統(tǒng)由滑油箱、滑油散熱器、過濾器、及連接管路等組 成。 燃機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng) 燃?xì)廨啓C(jī)需要潤(rùn)滑和用滑油作工作介質(zhì)的部位有 :減速器、附件傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)子上的各個(gè)軸承等。此外，部份潤(rùn)滑油可能從系統(tǒng)分流出來，成為液壓油系統(tǒng)的油源，或經(jīng)過濾后作為控制油系統(tǒng)的用油。 潤(rùn)滑油系統(tǒng) 潤(rùn)滑油系統(tǒng)是任何一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)必備的一個(gè)重要的輔助系統(tǒng)。 本系統(tǒng)由起動(dòng)柜、勵(lì)磁機(jī)及電纜組成。 本系統(tǒng)以勵(lì)磁機(jī)（直流電機(jī)）作為機(jī)組起動(dòng)的動(dòng)力源。簡(jiǎn)單循環(huán)燃機(jī)燃 機(jī)排氣直接通過煙囪排出，需要余熱回收的尾氣通過余熱鍋爐回收余熱后低溫尾氣通過煙囪排出?，F(xiàn)在均采用過濾的方式進(jìn)行處理?？諝庵械碾s質(zhì)顆粒對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行通常有以下幾方面的危害 : ① 由于燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)和渦輪是高速旋轉(zhuǎn)部件，當(dāng)帶有灰塵的空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)后會(huì)擦傷或損壞壓氣機(jī)及渦輪上的葉片； ② 當(dāng)空氣中的灰塵附著在壓氣機(jī)葉片上形成污垢，會(huì)使效率、壓比、流量等均降低。 進(jìn)氣系統(tǒng) 燃?xì)廨啓C(jī)是以空氣為工質(zhì)的熱機(jī)，所以空氣的狀況，即所含有害雜質(zhì)的情況，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的安全可靠工作有很大的影響。 以上四個(gè)過程，即壓氣機(jī)中的理想絕熱過程，燃燒室中的定壓加熱過程，透平中的理想絕熱過程和排氣系統(tǒng)中的定壓放熱過程，就組成了燃?xì)廨啓C(jī)理想開式簡(jiǎn)單循環(huán)，我們把壓氣機(jī)進(jìn)口處空氣的狀態(tài)參數(shù)等一律以下標(biāo) 1”表示，壓氣機(jī)出口即燃燒