燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組詳介

1、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組 詳介 燃?xì)馊細(xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的流程蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的流程 在經(jīng)過(guò)加熱后的天然氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，與壓氣機(jī)壓入 的高壓空氣混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣流推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)做 功。 從燃?xì)廨啓C(jī)排出的氣體溫度高達(dá)攝氏600度，仍然具備很高的 能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去推動(dòng)蒸汽 輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理 燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體為工質(zhì)帶動(dòng)葉輪 高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃 式動(dòng)力機(jī)械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。 燃?xì)廨啓C(jī)的基本原理與蒸汽輪機(jī)很相似，不同 處在于工質(zhì)不是蒸汽而是燃料燃燒后的煙氣。 燃?xì)?/p>

2、輪機(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)，所以也叫內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)。 燃?xì)廨啓C(jī)的工作過(guò)程 壓氣機(jī)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓 縮。 壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料 混合后燃燒，成為高溫燃?xì)猓S即流入燃 氣透平中膨脹作功，推動(dòng)透平葉輪帶著壓 氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn) 加熱后的高溫燃?xì)獾淖鞴δ芰︼@著提高， 因而燃?xì)馔钙皆趲?dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有 余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。 燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動(dòng)時(shí)，需用啟動(dòng)設(shè)備， 待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后，起動(dòng)機(jī)才脫開(kāi)。 下面是一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)模型，通過(guò)它來(lái)了解燃?xì)廨啓C(jī)的工作過(guò)程下面是一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)模型，通過(guò)它來(lái)了解燃?xì)廨啓C(jī)的工作過(guò)程。 模型的前端是空氣進(jìn)入口；環(huán)繞燃?xì)廨啓C(jī)安裝的是燃燒室；在燃燒室端面有天燃

3、氣的 入口；燃?xì)廨啓C(jī)的后面是燃燒后的高溫氣體排出口。 把燃?xì)廨啓C(jī)剖去1/4，可以看到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。 燃?xì)廨啓C(jī)由三大部分組成，左邊部分是壓氣機(jī)，有進(jìn)氣口，內(nèi)部一排排葉片是壓 氣機(jī)葉片；中間部分是燃燒器段，圍繞一圈的是燃燒室； 右邊部分是燃機(jī)透平，其中有透平葉片，右側(cè)是燃?xì)馀懦隹凇?燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu) 燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)造有三大部分：空氣壓縮機(jī)，燃燒室， 燃?xì)馔钙较到y(tǒng)。 空壓機(jī)空壓機(jī) 壓氣機(jī)負(fù)責(zé)從周?chē)髿庵形肟諝?，增壓后供給 燃燒室。為了生成高壓空氣，壓氣機(jī)裝有多級(jí)葉 輪，若干葉輪固定在壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成壓氣機(jī) 轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子上的葉片稱(chēng)為動(dòng)葉。如下圖所示： 在每?jī)杉?jí)動(dòng)葉之間有一組靜止的葉片（

4、簡(jiǎn)稱(chēng)靜葉），一組動(dòng)葉與 后面相鄰的靜葉，稱(chēng)為壓氣機(jī)的一個(gè)級(jí)。多數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī) 有十幾級(jí)，高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉把空氣從進(jìn)氣口吸入壓氣機(jī)，經(jīng)過(guò)一 級(jí)又一級(jí)的壓縮，變成高壓空氣。由于壓氣機(jī)內(nèi)氣體流動(dòng)方向與 旋轉(zhuǎn)軸平行，稱(chēng)為軸流式壓氣機(jī)。如下圖所示 。燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng) 時(shí)，先把發(fā)電機(jī)當(dāng)作電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，把空氣壓入燃燒區(qū)。 燃機(jī)點(diǎn)火后，則逐漸轉(zhuǎn)變至由透平帶動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)壓氣 燃燒室燃燒室 燃?xì)廨啓C(jī)一般有十幾個(gè)燃燒室，安 裝在燃機(jī)外圍。如下圖所示： 下面是一個(gè)燃燒室的剖面模型。燃燒室由外殼與 火焰筒組成，在外殼端部有天然氣入口，在火焰 筒尾部聯(lián)接過(guò)渡段，在燃燒室內(nèi)裝有燃料噴嘴。 A 天然氣通過(guò)燃燒室端部燃?xì)?/p>

5、入口進(jìn)入燃燒室，噴 入的天然氣與壓氣機(jī)壓入的空氣在燃燒室火焰筒 里混合燃燒。燃燒使氣體體積劇烈膨脹，生成高 溫高壓燃?xì)鈴娜紵疫^(guò)渡段噴出，進(jìn)入透平做功。 9FA燃燒室火焰筒圖片 v94.3燃燒器燃燒室內(nèi)部結(jié)構(gòu) 透平透平 燃?xì)馔钙揭卜Q(chēng)為燃?xì)廨?，從燃燒室噴出?高壓燃?xì)馔苿?dòng)透平葉輪旋轉(zhuǎn)，把燃?xì)獾膬?nèi) 能轉(zhuǎn)化為透平的機(jī)械能 燃?xì)馔苿?dòng)旋轉(zhuǎn)的葉輪上的葉片稱(chēng)為動(dòng)葉， 在每級(jí)動(dòng)葉的前方還安裝一組靜止的葉片 （靜葉），靜葉起著噴嘴的作用，使氣流 以最佳方向噴向動(dòng)葉。一組靜葉加一組動(dòng) 葉為透平的一級(jí)。為了充分利用燃?xì)獾臒?能，透平一般為3級(jí)或4級(jí)。如下圖所示： 透平葉輪安裝在透平轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成透平轉(zhuǎn)子。（如 下圖所示

6、）壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子是安裝在同一 根轉(zhuǎn)軸上，稱(chēng)為燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子，透平旋轉(zhuǎn)時(shí)也就 帶動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)工作。透平轉(zhuǎn)子帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電， 額定轉(zhuǎn)速是每分鐘3000轉(zhuǎn)。 下面是一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)整體剖面圖 余熱鍋爐的基本原理余熱鍋爐的基本原理 余熱鍋爐包括上升管、汽包、下降管主要部件。上升管是 由密集的管道排成的管簇，由上聯(lián)箱、下聯(lián)箱連成一體； 上聯(lián)箱通過(guò)汽水引入管連通汽包，汽包再通過(guò)下降管連到 下聯(lián)箱；上升管管簇、汽包、下降管構(gòu)成了一個(gè)環(huán)路。上 升管管簇在爐膛內(nèi)，汽包與下降管在爐體外面。 把水注入汽包，水便灌滿上升管管簇與下降管，把水位控 制在靠近汽包中部的位置。當(dāng)高溫燃?xì)馔ㄟ^(guò)管簇外部時(shí)， 管簇內(nèi)的水被加熱成汽

7、水混合物。由于下降管中的水未受 到加熱，管簇內(nèi)的汽水混合物密度比下降管中的水小，在 下聯(lián)箱形成壓力差，推動(dòng)上升管內(nèi)的汽水混合物進(jìn)入汽包， 下降管中的水進(jìn)入上升管，形成自然循環(huán)。如下圖所示 余熱鍋爐基本原理圖余熱鍋爐基本原理圖 上圖是汽包（也稱(chēng)鍋筒）結(jié)構(gòu)示意圖, 汽包是水受熱、蒸發(fā)、過(guò)熱的重要樞紐， 保證鍋爐正常的水循環(huán)。上升管內(nèi)的汽水混合物進(jìn)入汽包后，通過(guò)汽水分離 器分離成飽和蒸汽與水，飽和蒸汽通過(guò)汽包上方蒸汽出口輸出；分離出的水 與給水管注入的水再進(jìn)入下降管。（給水汽包下降管蒸發(fā)器上升 管汽包經(jīng)分離-蒸汽去過(guò)熱器 -水經(jīng)下降管繼續(xù)循環(huán)） 用來(lái)產(chǎn)生飽和蒸汽的上升管管簇稱(chēng)為蒸發(fā)器，電廠鍋爐還 有

8、省煤器與過(guò)熱器，它們都由管簇組成。進(jìn)汽包的水先在 省煤器加熱，再通過(guò)汽包、下降管進(jìn)入蒸發(fā)器，可以提高 蒸發(fā)器的效率與鍋爐的效率。蒸發(fā)器生成的飽和蒸汽經(jīng)汽 包輸出，再進(jìn)入過(guò)熱器加熱成過(guò)熱蒸汽，用過(guò)熱蒸汽推動(dòng) 蒸汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能保證系統(tǒng)的高效與安全。 余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)余熱鍋爐的結(jié)構(gòu) 從燃?xì)廨啓C(jī)排出的氣體溫度高達(dá)攝氏600度，仍然具備很 高的能量，把這些高溫氣體送到鍋爐，把水加熱成蒸汽去 推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，可使發(fā)電容量與聯(lián)合循 環(huán)機(jī)組的熱效率相對(duì)增高50%左右。這個(gè)靠燃?xì)廨啓C(jī)排出 氣體的余熱來(lái)產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱(chēng)為余熱鍋爐。 余熱鍋爐主要有進(jìn)口煙道、爐體、汽包、煙囪組成。在爐 體內(nèi)有密集的管道，給

9、水泵將要加熱的水壓進(jìn)這些管道， 燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫氣體將管道內(nèi)的水加熱成高壓蒸汽。 大型余熱鍋爐有低壓、中壓、高壓三部分，可同時(shí)產(chǎn)生低 壓過(guò)熱蒸汽、中壓過(guò)熱蒸汽、高壓過(guò)熱蒸汽，分別驅(qū)動(dòng)低 壓汽輪機(jī)、中壓汽輪機(jī)、高壓汽輪機(jī)，一起帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā) 電，可大大增加燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠的發(fā)電量。 大型余熱鍋爐與燃煤電廠鍋爐原理與組成基本相同，主要 少了燃料運(yùn)輸粉碎與燃燒系統(tǒng)。 余 熱 鍋 爐 的 外 觀 結(jié)構(gòu)圖。 余熱鍋爐本體采用模塊化結(jié)構(gòu)，以方便運(yùn)輸、安裝。模塊 由管簇組成,是幾十根管子組成的蛇形管組件, 模塊兩端有 上聯(lián)箱與下聯(lián)箱，是鍋爐的受熱部件，水在模塊內(nèi)被外部 的高溫氣體加熱。 為了更好的傳遞熱量，在

10、管道外表焊上鰭(qi)片（也稱(chēng)肋 （lei）片）來(lái)增大管道的傳熱面積，下圖展示的是一小段 焊有鰭片的管道。 打開(kāi)鍋爐的側(cè)壁，可看到內(nèi)部裝有多個(gè)模塊，實(shí)際鍋爐有 近20個(gè)模塊，其中多數(shù)是蒸發(fā)器、省煤器、過(guò)熱器三類(lèi)模 塊，除此還有再熱器模塊。 余熱鍋爐汽水流程余熱鍋爐汽水流程 大型燃機(jī)電廠采用三壓再熱循環(huán)余熱鍋爐，汽水系統(tǒng)主要 由低壓、中壓、高壓三部分組成，可同時(shí)產(chǎn)生低壓過(guò)熱蒸 汽、中壓過(guò)熱蒸汽、高壓過(guò)熱蒸汽，分別驅(qū)動(dòng)低壓汽輪機(jī)、 中壓汽輪機(jī)、高壓汽輪機(jī)，可最充分的把燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)換 成機(jī)械功。 低壓部分由低壓省煤器、低壓汽包、低壓蒸發(fā)器、低壓過(guò) 熱器組成。從凝結(jié)水泵來(lái)的冷水，通過(guò)低壓省煤器預(yù)熱后

11、輸入低壓汽包，汽包下面連接著蒸發(fā)器，水在低壓蒸發(fā)器 內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到低壓汽包。飽和蒸汽從低壓汽包 輸出再通過(guò)低壓過(guò)熱器加熱，產(chǎn)生低壓過(guò)熱蒸汽，用來(lái)驅(qū) 動(dòng)低壓蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。 大型余熱鍋爐汽水流程圖大型余熱鍋爐汽水流程圖 汽水流程 低壓部分由凝結(jié)水加熱器、低壓汽包、低壓蒸 發(fā)器、低壓過(guò)熱器組成。通過(guò)凝結(jié)水加熱器出 來(lái)的水進(jìn)入低壓汽包，在低壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成 飽和蒸汽上升到低壓汽包。從低壓汽包輸出的 飽和蒸汽通過(guò)低壓過(guò)熱器加熱，進(jìn)入低壓缸， 用來(lái)驅(qū)動(dòng)低壓蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。 中壓部分由中壓省煤器、中壓汽包、中壓 蒸發(fā)器、中壓過(guò)熱器、再熱器組成。通過(guò) 凝結(jié)水加熱器出來(lái)的水由中壓給水泵注入 中壓省

12、煤器繼續(xù)加熱，然后進(jìn)入中壓汽包， 在中壓蒸發(fā)器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到中 壓汽包。從中壓汽包輸出的飽和蒸汽通過(guò) 中壓過(guò)熱器加熱，然后再與高壓汽輪機(jī)排 出來(lái)的蒸汽混合，一同經(jīng)過(guò)再熱器加熱， 產(chǎn)生中壓再熱蒸汽，用來(lái)驅(qū)動(dòng)中壓蒸汽輪 機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。 高壓部分由高壓省煤器、高壓汽包、高壓 蒸發(fā)器、高壓過(guò)熱器組成。通過(guò)凝結(jié)水加 熱器出來(lái)的水由高壓給水泵注入高壓省煤 器加熱，然后進(jìn)入高壓汽包，在高壓蒸發(fā) 器內(nèi)加熱成飽和蒸汽上升到高壓汽包。從 高壓汽包輸出的飽和蒸汽通過(guò)高壓過(guò)熱器 加熱，產(chǎn)生高壓過(guò)熱蒸汽，用來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓 蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。 燃?xì)怆娬鞠到y(tǒng)布置燃?xì)怆娬鞠到y(tǒng)布置 燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐四種主

13、要設(shè)備 組成了燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)際上這四種設(shè)備 的組合布置有多種方式，但主要的分類(lèi)方式是按軸系布置 來(lái)分，一種是多軸布置方案，一種是單軸布置方案。 一、多軸布置一、多軸布置 所謂多軸即燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)，蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)一 臺(tái)發(fā)電機(jī)，各自一個(gè)軸系。在電廠建設(shè)時(shí)，只要燃?xì)廨啓C(jī) 機(jī)組安裝完畢即可發(fā)電（不必等到鍋爐與蒸汽輪機(jī)安裝完 畢）；蒸汽輪機(jī)檢修時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)仍可發(fā)電。系統(tǒng)啟動(dòng)快， 燃?xì)廨啓C(jī)可先啟動(dòng)發(fā)電（不必等到鍋爐里的水加熱成蒸 汽）。在我國(guó)20萬(wàn)千瓦以下的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī) 組多數(shù)采用多軸布置。 下面是一套多軸布置系統(tǒng)流程示意圖 二：?jiǎn)屋S布置 單軸布置系統(tǒng)為燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)

14、電機(jī)串聯(lián)在一根軸上，共用一臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā) 電。 由于一套單軸系統(tǒng)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)與相關(guān) 電氣設(shè)備，可節(jié)省設(shè)備費(fèi)用，減少?gòu)S房面 積，系統(tǒng)調(diào)控相對(duì)簡(jiǎn)單。目前30萬(wàn)千瓦以 上的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多數(shù)采 用單軸布置。 單軸布置系統(tǒng)流程示意圖 一 單軸布置系統(tǒng)流程示意圖 二 多臺(tái)機(jī)組可并排布置，安裝在同一個(gè)廠房?jī)?nèi)，下 圖是三個(gè)機(jī)組的電廠布置圖 下圖是一副詳細(xì)的單軸系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。下圖是一副詳細(xì)的單軸系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。 單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的軸承和離合器布置 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁離合器汽輪機(jī) 軸頸軸承 軸頸推力聯(lián)合軸承軸頸推力聯(lián)合軸承 軸頸軸承軸頸軸承軸頸軸承 軸頸推力聯(lián)合軸承軸頸推力聯(lián)合軸承 優(yōu)化后的熱膨脹（大約值） 20 mm (0.8 in) 0 膨脹