天然气发电技术报告

天然气发电技术报告发电原理介绍发电的实质————能量转换化学能(燃料)化学能(燃料)热能热能机械能电能电能燃烧产生的内能－工质的机械能－发电机转子的机械能－电能天然气发电和煤发电的比较燃煤电厂生产工艺流程：锅炉蒸汽轮机发电机外输电煤炭水蒸汽轮机发电机组后处理装置锅炉配电装置天然气发电原理介绍天然气发电的流程和使用的设备与燃煤电厂不同，天然气发电生产流程为:燃气轮机发电机组发电废热锅炉蒸汽轮机发电机组天然气软化水燃气轮机排气温度可高达430℃，通过废热锅炉产生的蒸汽既进一步用来发电，也可用来供热。燃气—蒸汽联合循环电厂的热效率则高达60%。天然气发电原理介绍蒸汽轮机蒸汽轮机是以水蒸气为工质，将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机。使用寿命长运转平稳单机功率大汽轮机的特点：天然气发电原理介绍汽轮机本体调节保安油系统辅助设备及热力系统汽轮机本体汽轮机转动部分汽轮机静止部分汽轮机设备及系统包括：汽轮机构成天然气发电原理介绍调节保安油系统主要包括：调节汽阀调速器调速传动机构主油泵油箱安全保护装置天然气发电原理介绍辅助设备主要包括：凝汽器抽气器高低压加热器除氧器给水泵凝结水泵凝升泵循环水泵天然气发电原理介绍热力系统主要包括：主蒸汽系统再热蒸汽系统凝汽系统给水回热系统给水除氧系统天然气发电原理介绍汽轮机的分类（一）按工作原理分类冲动式汽轮机：主要由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴叶栅中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。反动式汽轮机：主要由反动级组成，蒸汽在喷嘴叶栅和动叶栅中都进行膨胀，且膨胀程度相同。天然气发电原理介绍（二）按热力特性分类凝汽式汽轮机：蒸汽在汽轮机中膨胀作功后，进入高度真空状态下的凝汽器，凝结成水。背压式汽轮机：排汽压力高于大气压力，直接用于供热，无凝汽器。天然气发电原理介绍调整抽汽式汽轮机：从汽轮机中间某几级后抽出一定参数一定流量的蒸汽对外供热，其排汽仍排入凝汽器。中间再热式汽轮机：蒸汽在汽轮机内膨胀作功过程中被引出，再次加热后返回汽轮机继续膨胀作功。天然气发电原理介绍（三）按主蒸汽参数分类低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.47MPa中压汽轮机：主蒸汽压力为1.96～3.92MPa高压汽轮机：主蒸汽压力为5.88～9.8MPa超高压汽轮机：主蒸汽压力为11.77～13.93MPa亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力为15.69～17.65MPa超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于22.15MP超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32MP汽轮机在电厂中的作用蒸汽轮机的作用锅炉发电机蒸汽化学能(燃料)热能机械能电能蒸汽轮机蒸汽轮机是用来驱动发电机生产电能的，蒸汽轮机与发电机的组合称为蒸汽轮发电机组。汽轮机车间蒸汽轮机发电机组蒸汽轮机发电机组我国蒸汽轮机发电机组的技术参数表单机容量（MW）蒸汽轮机供电煤耗与效率压力（Mpa）温度（℃）煤耗（g/KWh）平均煤耗（g/KWh）供电效率（%）煤耗降低率（%）62.84435600-80070017.5510012-253.43435500-51050524.3372.1450-1008.83535391-42940930.0458.4312512.75550/550382-38638431.9954.8620012.75550/550376-38838232.1654.5730016.2550/550376-38237932.4254.14600引进机组33137.1247.29效率低燃气轮机发电机组燃气轮机燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转为有用功的内燃式动力机械。主体构成压气机燃烧室燃气透平燃气轮机工作原理四个工作过程1、压气机的压缩过程。2、燃烧室中的燃烧加热过程。3、透平中的膨胀做功过程。4、大气中的自然放热过程。天然气发电原理介绍发电用燃气轮机的分类按结构形式分：工业型，也称为重型燃气轮机；航机改装型，也称为轻型燃气轮机。工业型航改型燃气轮机燃气轮机的特点与内燃机相比：优点单机功率较大重量轻、体积小；启动快；排气污染小。缺点制造成本高；与汽轮机相比：优点装置简单、紧楱、重量轻、体积小；启动快，带负荷快；不需大量冷却水。缺点单机功率较小；运行寿命短。某些典型的燃气轮机发电机组的性能参数公司名称机组型号ISO基本功率MW压比燃气初温（℃）供电效率（%）单位售价美元/ｋｗGE发电PG9231（EC）169.014.2128834.93183PG9231（FA）226.515.0126035.66188ABBGT13E2164.315.035.71210GT26240.030.0131035.79204Siemens（KWU）V643A70.016.6131036.81319V843A170.016.6131038.00V943A240.016.6142738.00198西屋501G235.219.2134939.00180701F236.715.6116036.77187GE船用与工业LM6000-PA41.229.639.78296R-R公司Trent51.1935.0121141.57304惠普F1825.4220.338.13362调峰机组电网负荷天然气联合循环发电蒸汽轮机和燃气轮机发电机组的供电效率都已达到40%。如何进一步提高发电机组的效率思路：211TT热力循环的热效率只取决于其吸热平均温度T1和放热平均温度T2。利用简单燃气轮机循环吸热平均温度高和纯蒸汽轮机循环放热平均温度低的特点。●燃气轮机的燃气初温高达1200~1500℃，排气温度高达500℃。先进的蒸汽轮机，排汽温度只有几十度，锅炉的排烟温度一般只有110~200℃。天然气联合循环发电天然气联合循环形式：单轴联合循环多轴联合循环组成：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它利用余热锅炉回收燃机排气的部分热能，产生蒸汽以推动蒸汽轮机发电，或将部分发电作功后的乏气再用于供热。最高效率：58.5%用途：发电或热电联产。某些联合循环发电机组的性能参数公司名称机组型号ISO基本功率（MW）供电效率（%）所配燃气轮机的情况单位售价美元/kWGE发电S-109EC259.653.51台MS9001ECs-109FA384.554.81台MS9001FA255S-209FA700.855.12台MS9001FA238ABBKA13E2-1241.652.51台13E2，双压蒸汽轮机KA13E2-1244.253.01台13E2，双压蒸汽轮机282KA13E2-2490.853.32台13E2，双压蒸汽轮机KA13E2-3737.353.43台13E2，双压蒸汽轮机255KA13E2-4983.553.54台13E2，双压蒸汽轮机KA26-1361.556.91台13E2，双压蒸汽轮机262KA26-2725.957.12台13E2，双压蒸汽轮机SiemensKWUGDU194.2235.051.91台V94.2255GDU1S.94.3A254.057.21台V94.3A西屋1X1501F250.554.81台501F1X1501G248.858.01台501G2X1501G697.658.02台501G效率高天然气发电原理介绍天然气联合循环发电工艺流程图天然气储气罐排放化学废水其它污水处理系统化学污水处理燃气预处理燃气内燃机组10KV发电机和开关柜集中供热站出线余热锅炉板式热交换机燃机水冷系统蒸汽轮机发电机组DCS实施全厂监控排烟循环冷却水系统10KV/220KV配电装置天然气补燃天然气联合循环的分类天然气联合循环系统烧液（气）体燃料无补燃型余热锅炉系统方案有补燃的余热锅炉系统方案增压锅炉型系统方案烧煤整体煤气化联合循环（IGCC）增压流化床燃烧型的联合系统（PFBC）常压流化床燃烧型的联合系统（PFBC）烧油或烧天然气燃煤的联合循环发电系统由于烧煤型联合循环发电系统受投资及技术的限制，目前尚不能被广泛的应用。IGCC发电系统示意图燃液（气）联合循环系统BGG天然气空气燃气轮机蒸汽轮机余热锅炉型燃气-蒸汽联合循环余热锅炉无补燃型方案有补燃型方案补燃余热锅炉1.高压烟气入口及不锈钢烟道2.高压过热器3.再热器4.天然气及柴油补燃器和过滤装置5.高压锅炉区及降水线6.高压汽包7.一氧化碳转换器及催化剂减量装置8.中压过热器9.高压降压区10.中压锅炉区及降水管11.中压降压区12.低压锅炉部分及降水管13.烟气冷凝器(给水预热器)14.中压汽包15.低压汽包(内设与集水器相连装置)16.集水器17.烟囱18.操作平台及楼梯燃液（气）联合循环系统热功转换效率高。基本投资费用低，结构简单，锅炉和厂房都很小；运行可靠性高，现已能做到90%~98%的运行可用率；起动快，大约在18~20min内便能使联合循环发出2/3的功率，80min内发出全部功率。无补燃型天然气联合循环的主要优点：燃液（气）联合循环系统装置的尺寸小、占地少、投资低。运行机动性好。部分负荷工况下装置热效率比较高。在余热锅炉中可以烧煤或其他劣质燃料。蒸汽参数不受燃气轮机排气温度的限制，可以采用效率较高的蒸汽轮机底循环与之匹配，机组的总功率较大。有补燃型联合循环的主要优点是：燃液（气）联合循环系统PBGG天然气空气燃气轮机蒸汽轮机增压燃烧锅炉联合循环燃液（气）联合循环系统优点由于在增压条件下，锅炉内的传热系数提高得很多，因而增压锅炉的体积要比常压炉小很多。可以采用效率很高的蒸汽轮机底循环与之匹配。增压燃烧锅炉联合循环缺点增压锅炉本身就是一个很大的耐压容器，造价很昂贵。理论研究表明：当燃气轮机初温低于1250℃时，增压锅炉型联合循环的热效率总是大于无补燃的余热锅炉型联合循环的效率。可是由于增压锅炉很昂贵，目前很少应用。天然气发电的优点效率高、污染轻、耗水量少。起停时间短，便于调峰运行：冷态（36h以上）启动时间不超过180min；温态（10~36h）不超过140min；热态（1~10h）不超过80min，20min可并网；极热态（1h以下）不超过60min。占地面积小：一台60MW燃煤机组占地相当于3台35MW等级的燃气机组用地，单位功率用地可减少40%。比投资费用低：为燃煤机的40~70%。建设周期短：大型机组18~24个月。管理费用低；运行人员少。运行性能高于燃煤机组：可靠性达99%以上，运行利用率达85~90%。总结主厂房机组布置形式简单循环燃机电厂的主厂房布置机组布置形式联合循环燃机电厂的主厂房布置简单循环燃机电厂的主厂房布置简单循环主厂房布置平行布置直线对称顺向布置联合循环燃机电厂的主厂房布置轴系配置多轴配置布置单轴配置布置联合循环发电机组多轴配置布置轴向排气的燃机机组布置示意图如右图所示，组与组之间宜平行布置，此时余热锅炉与燃气轮机组以同轴线连续布置较妥。轴向排汽燃机机组布置联合循环发电机组多轴配置布置联合循环发电机组多轴配置布置右图为两台燃气轮机布置在同一轴线上，发电机对称布置，两台发电机之间留有抽转子的距离。发电机也可顺列布置。两台余热锅炉的中心线分别与燃气轮机中心线垂直。汽轮机房和集中控制楼位于一台余热锅炉外侧，平行于余热锅炉布置。侧向排汽燃机机组布置(一)联合循环发电机组多轴配置布置右图和多轴配置的燃机侧向排气时机组纵向布置(一)不同的是是拉开了两台燃气轮机之间的距离，将汽轮机房布置于两台余热锅炉之间，集中控制楼位于汽轮机房的顶端。侧向排汽燃机机组布置(二)联合循环发电机组多轴配置布置右图为两台侧向排气的燃气轮机平行对称布置。两台余热锅炉处于同一轴线并分别与燃气轮机轴线垂直。在两台燃气轮机与两台余热锅炉构成的H形空间，靠近燃气轮机发电机端布置汽轮机房。侧向排汽燃机机组布置(三)联合循环发电机组单轴配置布置布置形式：余热锅炉—燃机—发电机—汽轮机。优点：机组安装位置低，汽轮机发生故障时不影响燃机简单循环继续发电。缺点：发电机置于燃气轮机与汽轮机间,当发电机检修需要抽转子时必须横向平移发电机。发电机中置布置联合