天然氣發(fā)電技術(shù)報(bào)告

1、天然氣發(fā)電技術(shù)報(bào)告,發(fā)電原理介紹,發(fā)電的實(shí)質(zhì)能量轉(zhuǎn)換,燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能工質(zhì)的機(jī)械能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能電能,天然氣發(fā)電和煤發(fā)電的比較,燃煤電廠生產(chǎn)工藝流程：,天然氣發(fā)電原理介紹,天然氣發(fā)電的流程和使用的設(shè)備與燃煤電廠不同，天然氣發(fā)電生產(chǎn)流程為:,燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度可高達(dá)430，通過廢熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽既進(jìn)一步用來發(fā)電，也可用來供熱。 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電廠的熱效率則高達(dá)60%。,天然氣發(fā)電原理介紹,蒸汽輪機(jī),蒸汽輪機(jī)是以水蒸氣為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的外燃高速旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。,使用壽命長,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),單機(jī)功率大,汽輪機(jī)的特點(diǎn)：,天然氣發(fā)電原理介紹,汽輪機(jī)本體 調(diào)節(jié)保安油系統(tǒng) 輔助設(shè)備及熱力系統(tǒng),汽輪機(jī)本體

2、,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分,汽輪機(jī)靜止部分,汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)包括：,汽輪機(jī)構(gòu)成,天然氣發(fā)電原理介紹,調(diào)節(jié)保安油系統(tǒng)主要包括：,調(diào)節(jié)汽閥 調(diào)速器 調(diào)速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主油泵 油箱 安全保護(hù)裝置,天然氣發(fā)電原理介紹,輔助設(shè)備主要包括：,凝汽器 抽氣器 高低壓加熱器 除氧器 給水泵 凝結(jié)水泵 凝升泵 循環(huán)水泵,天然氣發(fā)電原理介紹,天然氣發(fā)電原理介紹,汽輪機(jī)的分類,（一）按工作原理分類,沖動(dòng)式汽輪機(jī)：主要由沖動(dòng)級(jí)組成，蒸汽主要在噴 嘴葉柵中膨脹，在動(dòng)葉柵中只有少 量膨脹。,反動(dòng)式汽輪機(jī)：主要由反動(dòng)級(jí)組成，蒸汽在噴嘴葉 柵和動(dòng)葉柵中都進(jìn)行膨脹，且膨脹 程度相同。,天然氣發(fā)電原理介紹,（二）按熱力特性分類,凝汽式汽輪機(jī)：

3、蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹作功 后，進(jìn)入高度真空狀態(tài)下 的凝汽器，凝結(jié)成水。,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。,天然氣發(fā)電原理介紹,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)一定流量的蒸汽對(duì) 外供熱，其排汽仍排入凝汽 器。,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。,天然氣發(fā)電原理介紹,（三）按主蒸汽參數(shù)分類,低壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力小于1.47MPa 中壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為1.963.92MPa 高壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為5.889.8MPa 超高壓汽輪機(jī)：主蒸汽壓力為11.7713.93MPa 亞臨界壓力汽輪機(jī)

4、：主蒸汽壓力為15.6917.65MPa 超臨界壓力汽輪機(jī)：主蒸汽壓力大于22.15MP 超超臨界壓力汽輪機(jī)：主蒸汽壓力大于32MP,汽輪機(jī)在電廠中的作用,蒸汽輪機(jī)的作用,蒸汽輪機(jī),蒸汽輪機(jī)是用來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電能的，蒸汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的組合稱為蒸汽輪發(fā)電機(jī)組。,汽輪機(jī)車間,蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組,蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組,我國蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)表,效率低,燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組,燃?xì)廨啓C(jī),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)為有用功的內(nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械。,主體構(gòu)成,壓氣機(jī),燃燒室,燃?xì)馔钙?燃?xì)廨啓C(jī)工作原理,四個(gè)工作過程,1、壓氣機(jī)的壓縮過程。 2、燃燒室中的燃燒加熱過程。 3、透

5、平中的膨脹做功過程。 4、大氣中的自然放熱過程。,天然氣發(fā)電原理介紹,發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)的分類,按結(jié)構(gòu)形式分： 工業(yè)型，也稱為重型燃?xì)廨啓C(jī)； 航機(jī)改裝型，也稱為輕型燃?xì)廨啓C(jī)。,工業(yè)型,航改型,燃?xì)廨啓C(jī),燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn),與內(nèi)燃機(jī)相比： 優(yōu)點(diǎn) 單機(jī)功率較大 重量輕、體積?。?啟動(dòng)快； 排氣污染小。 缺點(diǎn) 制造成本高；,與汽輪機(jī)相比： 優(yōu)點(diǎn) 裝置簡單、緊楱、重量輕、體積小； 啟動(dòng)快，帶負(fù)荷快； 不需大量冷卻水。 缺點(diǎn) 單機(jī)功率較??； 運(yùn)行壽命短。,某些典型的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的性能參數(shù),調(diào)峰機(jī)組,電網(wǎng)負(fù)荷,天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的供電效率都已達(dá)到40%。,如何進(jìn)一步提高發(fā)電機(jī)組的效

6、率,思路：,熱力循環(huán)的熱效率只取決于其吸熱平均溫度T1和放熱平均溫度T2。,利用簡單燃?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)放熱平均溫度低的特點(diǎn)。,燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬鯗馗哌_(dá)12001500，排氣溫度高達(dá)500 。先進(jìn)的蒸汽輪機(jī)，排汽溫度只有幾十度，鍋爐的排煙溫度一般只有110200。,天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,天然氣聯(lián)合循環(huán),形式 ： 單軸聯(lián)合循環(huán) 多軸聯(lián)合循環(huán) 組成：燃?xì)廨啓C(jī)及發(fā)電機(jī)與余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)共同組成的循環(huán)系統(tǒng)，它利用余熱鍋爐回收燃機(jī)排氣的部分熱能，產(chǎn)生蒸汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，或?qū)⒉糠职l(fā)電作功后的乏氣再用于供熱。 最高效率：58.5% 用途：發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)。,某些聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的性能參

7、數(shù),效率高,天然氣發(fā)電原理介紹,天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝流程圖,天然氣聯(lián)合循環(huán)的分類,天 然 氣 聯(lián) 合 循 環(huán) 系 統(tǒng),燒液（氣） 體燃料,無補(bǔ)燃型余熱鍋爐系統(tǒng)方案,有補(bǔ)燃的余熱鍋爐系統(tǒng)方案,增壓鍋爐型系統(tǒng)方案,燒煤,整體煤氣化聯(lián)合循環(huán) （IGCC）,增壓流化床燃燒型的聯(lián)合系統(tǒng)（PFBC）,常壓流化床燃燒型的聯(lián)合系統(tǒng)（PFBC）,燒油或燒天然氣,燃煤的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),由于燒煤型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)受投資及技術(shù)的限制，目前尚不能被廣泛的應(yīng)用。,IGCC發(fā)電系統(tǒng)示意圖,燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),B,G,G,天然氣,空氣,燃?xì)廨啓C(jī),蒸汽輪機(jī),余熱鍋爐型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán),余熱鍋爐,無補(bǔ)燃型方案,有補(bǔ)燃型

8、方案,補(bǔ)燃,余熱鍋爐,1. 高壓煙氣入口及不銹鋼煙道 2. 高壓過熱器 3. 再熱器 4. 天然氣及柴油補(bǔ)燃器和過濾裝置 5. 高壓鍋爐區(qū)及降水線 6. 高壓汽包 7. 一氧化碳轉(zhuǎn)換器及催化劑減量裝置 8. 中壓過熱器 9. 高壓降壓區(qū) 10.中壓鍋爐區(qū)及降水管 11.中壓降壓區(qū) 12.低壓鍋爐部分及降水管,13.煙氣冷凝器(給水預(yù)熱器) 14.中壓汽包 15.低壓汽包(內(nèi)設(shè)與集水器相連裝置) 16.集水器 17.煙囪 18.操作平臺(tái)及樓梯,燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),熱功轉(zhuǎn)換效率高。 基本投資費(fèi)用低，結(jié)構(gòu)簡單，鍋爐和廠房都很??； 運(yùn)行可靠性高，現(xiàn)已能做到90%98%的運(yùn)行可用率； 起動(dòng)快，大約在

9、1820min內(nèi)便能使聯(lián)合循環(huán)發(fā)出2/3的功率，80min內(nèi)發(fā)出全部功率。,無補(bǔ)燃型天然氣聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)：,燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),裝置的尺寸小、占地少、投資低。 運(yùn)行機(jī)動(dòng)性好。 部分負(fù)荷工況下裝置熱效率比較高。 在余熱鍋爐中可以燒煤或其他劣質(zhì)燃料。 蒸汽參數(shù)不受燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度的限制，可以采用效率較高的蒸汽輪機(jī)底循環(huán)與之匹配，機(jī)組的總功率較大。,有補(bǔ)燃型聯(lián)合循環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)是：,燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),增壓燃燒鍋爐聯(lián)合循環(huán),燃液（氣）聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng),優(yōu)點(diǎn) 由于在增壓條件下，鍋爐內(nèi)的傳熱系數(shù)提高得很多，因而增壓鍋爐的體積要比常壓爐小很多。 可以采用效率很高的蒸汽輪機(jī)底循環(huán)與之匹配。,增壓燃燒鍋

10、爐聯(lián)合循環(huán),缺點(diǎn) 增壓鍋爐本身就是一個(gè)很大的耐壓容器，造價(jià)很昂貴。,理論研究表明：當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)初溫低于1250時(shí)，增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的熱效率總是大于無補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的效率?？墒怯捎谠鰤哄仩t很昂貴，目前很少應(yīng)用。,天然氣發(fā)電的優(yōu)點(diǎn),效率高、污染輕、耗水量少。 起停時(shí)間短，便于調(diào)峰運(yùn)行：冷態(tài)（36h以上）啟動(dòng)時(shí)間不超過180min；溫態(tài)（1036h）不超過140min；熱態(tài)（110h）不超過80min，20min可并網(wǎng)；極熱態(tài)（1h以下）不超過60min。 占地面積?。阂慌_(tái)60MW燃煤機(jī)組占地相當(dāng)于3臺(tái)35MW等級(jí)的燃?xì)鈾C(jī)組用地，單位功率用地可減少40%。 比投資費(fèi)用低：為燃煤機(jī)的4070

11、%。 建設(shè)周期短：大型機(jī)組1824個(gè)月。 管理費(fèi)用低；運(yùn)行人員少。 運(yùn)行性能高于燃煤機(jī)組：可靠性達(dá)99%以上，運(yùn)行利用率達(dá)8590%。,總 結(jié),主廠房機(jī)組布置形式,簡單循環(huán)燃機(jī)電廠的主廠房布置,簡單循環(huán)主廠房布置,平行布置,直線對(duì)稱,順向布置,聯(lián)合循環(huán)燃機(jī)電廠的主廠房布置,軸系配置,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置,軸向排氣的燃機(jī)機(jī)組布置示意圖如右圖所示，組與組之間宜平行布置，此時(shí)余熱鍋爐與燃?xì)廨啓C(jī)組以同軸線連續(xù)布置較妥 。,軸向排汽燃機(jī)機(jī)組布置,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置,右圖為兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)布置在同一軸線上，發(fā)電機(jī)對(duì)稱布置，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)之間留有抽轉(zhuǎn)子的距離。發(fā)電機(jī)也

12、可順列布置。兩臺(tái)余熱鍋爐的中心線分別與燃?xì)廨啓C(jī)中心線垂直。汽輪機(jī)房和集中控制樓位于一臺(tái)余熱鍋爐外側(cè)，平行于余熱鍋爐布置。,側(cè)向排汽燃機(jī)機(jī)組布置(一),聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置,右圖和多軸配置的燃機(jī)側(cè)向排氣時(shí)機(jī)組縱向布置(一) 不同的是是拉開了兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)之間的距離，將汽輪機(jī)房布置于兩臺(tái)余熱鍋爐之間，集中控制樓位于汽輪機(jī)房的頂端。,側(cè)向排汽燃機(jī)機(jī)組布置(二),聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組多軸配置布置,右圖為兩臺(tái)側(cè)向排氣的燃?xì)廨啓C(jī)平行對(duì)稱布置。兩臺(tái)余熱鍋爐處于同一軸線并分別與燃?xì)廨啓C(jī)軸線垂直。在兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)與兩臺(tái)余熱鍋爐構(gòu)成的H形空間，靠近燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)端布置汽輪機(jī)房。,側(cè)向排汽燃機(jī)機(jī)組布置(三),聯(lián)合循

13、環(huán)發(fā)電機(jī)組單軸配置布置,布置形式：余熱鍋爐燃機(jī)發(fā)電 機(jī)汽輪機(jī)。 優(yōu) 點(diǎn)：機(jī)組安裝位置低，汽輪機(jī) 發(fā)生故障時(shí)不影響燃機(jī)簡 單循環(huán)繼續(xù)發(fā)電。 缺 點(diǎn)：發(fā)電機(jī)置于燃?xì)廨啓C(jī)與汽 輪機(jī)間, 當(dāng)發(fā)電機(jī)檢修需 要抽轉(zhuǎn)子時(shí)必須橫向平移 發(fā)電機(jī)。,發(fā)電機(jī)中置布置,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組單軸配置布置,布置形式：余熱鍋爐燃機(jī)汽輪機(jī)發(fā) 電機(jī)。 優(yōu) 點(diǎn)：發(fā)電機(jī)位于機(jī)組端部, 檢修時(shí) 抽轉(zhuǎn)子比較方便。 缺 點(diǎn)：(1) 機(jī)組必須布置在較高的運(yùn) 轉(zhuǎn)層上。(2) 蒸汽系統(tǒng)出現(xiàn)故 障時(shí), 汽輪機(jī)不能停機(jī)檢修。,發(fā)電機(jī)尾置,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組單軸配置布置,多軸、單軸布置的比較,可輪流檢修系統(tǒng)內(nèi)的燃機(jī)，但檢修汽輪機(jī)時(shí)，整套機(jī)組都要停運(yùn)或者只

14、能維持簡單循環(huán)運(yùn)行。,采用增減運(yùn)行燃機(jī)臺(tái)數(shù)的方法來滿足調(diào)峰需求，汽輪機(jī)始終處于正常工作狀態(tài)，所以機(jī)組可更加快速地增減負(fù)合，調(diào)峰性能好。,運(yùn)行靈活性,額定工況效率,調(diào)峰 性能,運(yùn)行 維護(hù),若配置旁通煙囪，燃機(jī)可單獨(dú)運(yùn)行。,因所配汽輪機(jī)容量大，故效率較高。,多軸配 置布置,多軸、單軸布置的比較,需按單元進(jìn)行檢修。,采用增減運(yùn)行單元數(shù)的方法來滿足調(diào)峰需求，汽輪機(jī)需時(shí)常停機(jī)和再起動(dòng)，所以大幅度調(diào)峰性能不太好。,運(yùn)行靈活性,額定工況效率,調(diào)峰 性能,運(yùn)行 維護(hù),需單元運(yùn)行，燃機(jī)不可單獨(dú)運(yùn)行。,因所配汽輪機(jī)容量小，效率稍低，但對(duì)大功率機(jī)組，這一缺點(diǎn)并不明顯。,單軸配 置布置,聯(lián)合循環(huán)單軸和多軸的選擇,聯(lián)合循環(huán)單軸和多軸的選擇應(yīng)結(jié)合具體工程實(shí)際, 綜合考慮資金的籌措、電負(fù)荷的性質(zhì)、現(xiàn)場條件等因素, 經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。,主廠房布置規(guī)定,燃機(jī)電廠的主廠房布置應(yīng)適應(yīng)電力生產(chǎn)的工藝流程要求及按設(shè)備型式確定，并做到設(shè)備布局和空間利用合理，管線連接短捷、整齊，廠房內(nèi)部設(shè)施布置緊湊、恰當(dāng)，巡回檢查的通道暢通，為燃機(jī)電廠的安全運(yùn)行、檢修維護(hù)創(chuàng)造良好的條件。 主廠房內(nèi)的空氣質(zhì)量、通風(fēng)、采光、照明和噪聲等應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；設(shè)備布置應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，符合防火、防爆、防塵、防潮、防腐、防凍、防噪聲等有關(guān)要求。,主廠房布置規(guī)定,主廠房布置應(yīng)根據(jù)燃機(jī)電廠總體規(guī)劃要求