燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)原理簡(jiǎn)介

1、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)介紹V94.3A技術(shù)特點(diǎn)主要內(nèi)容主要內(nèi)容n聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)n燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)型號(hào)n燃燃?xì)鈿怆姀S的分類和電廠的分類和分布分布n西門子燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)特點(diǎn)西門子燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)特點(diǎn)燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋爐余熱鍋爐蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī)燃燃料料空空氣氣給給水水蒸蒸汽汽燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)生產(chǎn)流程凝汽器凝汽器燃機(jī)發(fā)電機(jī)燃機(jī)發(fā)電機(jī)汽機(jī)發(fā)電機(jī)汽機(jī)發(fā)電機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)n效率高n排放少n出力受環(huán)境溫度影響大n可靠性高n占地少n耗水量少n自動(dòng)化程度高，運(yùn)行人員少 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)效率高n350MW級(jí)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組效率可達(dá)到58%，比常規(guī)機(jī)組高出15-18%，折合標(biāo)煤212g/kw

2、h，比常規(guī)1000MW發(fā)電煤耗（290300g/kwh左右）低很多。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)排放少n最低的環(huán)境污染排放。天然氣發(fā)電，二氧化碳排放量約為燃煤電廠的42%，氮氧化物排放量則不到燃煤電廠的20%，二氧化硫排放幾乎為零?？擅黠@減輕日益嚴(yán)重的環(huán)保壓力。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)可靠性高燃?xì)獍l(fā)電實(shí)現(xiàn)：n自動(dòng)、保護(hù)投入率100%n啟停速度快n系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單、輔機(jī)相對(duì)較少，整機(jī)可靠性高n可真正實(shí)現(xiàn)AGC控制聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)出力和環(huán)境溫度關(guān)系聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)出力和環(huán)境溫度關(guān)系n環(huán)境溫度升高時(shí)，空氣密度減小，燃?xì)廨啓C(jī)的吸氣容積流量基本恒定，所以，環(huán)境溫度升高，必然導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)質(zhì)量流量減小，出力下降。n燃?xì)廨啓C(jī)

3、中壓氣機(jī)的耗功是隨環(huán)境溫度的升高而增大的，而透平的膨脹功并不隨環(huán)境溫度升高而增大，所以，環(huán)境溫度升高時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的效率必然下降。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)占地少n與同容量火電廠相比，聯(lián)合循環(huán)電廠占地面積只有火電廠的30-40%，建筑面積也只有火電廠的20%。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)耗水量少n燃?xì)廨啓C(jī)不需要大量冷卻水，單循環(huán)機(jī)組只需火電廠2%10%，聯(lián)合循環(huán)機(jī)組只需同容量火電廠的1/3左右。聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的特點(diǎn)自動(dòng)程度高，運(yùn)行人員少n聯(lián)合循環(huán)電廠采用先進(jìn)的集散式控制系統(tǒng)，控制人員可以大大減少，一般只有同容量火電廠人員的20%25%。燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n主要燃機(jī)廠家n美國GE/哈爾濱電氣

4、n日本三菱/東方電氣n德國SIEMENS/上海電氣n法國ALSTOM（無轉(zhuǎn)讓）n通過以市場(chǎng)換技術(shù)，國外燃機(jī)廠家已經(jīng)將制造技術(shù)分別轉(zhuǎn)讓給國內(nèi)三大動(dòng)力集團(tuán)n關(guān)鍵部件在國內(nèi)的合資廠生產(chǎn)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n燃機(jī)種類燃機(jī)種類n重型：工業(yè)用、大型，一般出力在重型：工業(yè)用、大型，一般出力在4萬萬kW以上。以上。n輕型：航空改型、小型，一般出力在輕型：航空改型、小型，一般出力在4萬萬kW以下。以下。n頻率：頻率：50HZ、60HZ燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n美國GE n燃機(jī)型號(hào)：nLM6000（輕型）、PG9171FA（重型）nPG6541B6BnPG6101FA6

5、FAnPG7111EA7E（60HZ）nPG9171E9EnPG9351FA9FA，9FBn9H燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n1=PG箱裝式發(fā)電設(shè)備(Package Generation)；n2=系列號(hào)，3、5、6、7、9n3=輸出功率，以英制馬力為單位的近似值n4=軸的數(shù)量，單軸或雙軸n5=型號(hào)，B、E、F、G、H等541335291FAPG燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)（聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)（GE）nS109FAnS：STAG-STeam And Gas字首字首n1燃?xì)廨啓C(jī)的臺(tái)數(shù)燃?xì)廨啓C(jī)的臺(tái)數(shù)n0沒有意義沒有意義n9燃?xì)廨啓C(jī)系列號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)系列號(hào)n

6、FA燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào) nS209E n2臺(tái)臺(tái)9E燃機(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)燃機(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)n一般1套9E組成的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組出力約180MW左右。n2S109FAn2套套9FA組成的聯(lián)合循環(huán)組成的聯(lián)合循環(huán) ，每套，每套1臺(tái)燃機(jī)臺(tái)燃機(jī)n一般1套9F組成的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組出力約400MW左右。燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n德國SIEMENS/上海電氣n燃機(jī)型號(hào)nSGT5-2000E、SGT5-4000FnSGT表示Siemens Gas Turbinen2000E、4000F相當(dāng)于GE的9E、9F系列n聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)nSCC5-4000Fn

7、CC表示聯(lián)合循環(huán)n表示1套9F系列燃機(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n日本三菱（MHI）/東方n燃機(jī)型號(hào)nD、F、G、HnM501D、M701F、M701Hn聯(lián)合循環(huán)機(jī)組n2M701Fn2臺(tái)燃機(jī)9F系列燃機(jī)及聯(lián)合循環(huán)出力燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n常規(guī)燃機(jī)（第二代）n單循環(huán)出力為150MW等級(jí)、燃燒溫度低于1205，也即“E”級(jí)及以下燃機(jī)n先進(jìn)的燃機(jī)（第二代）n單循環(huán)出力為250MW等級(jí)、燃燒溫度約1315，也即“F”級(jí)燃機(jī)n最新型燃機(jī)（第三代）n單循環(huán)出力為300MW等級(jí)、燃燒溫度約1425，也即“

8、G”或“H”級(jí)燃機(jī)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)燃機(jī)和聯(lián)合循環(huán)機(jī)組型號(hào)n最新型燃機(jī)nGE公司的9001H型（有定貨）n西門子公司的SGT5-8000H 型（開發(fā)成功）n三菱公司的M701G型（10幾臺(tái)運(yùn)行）n沒有轉(zhuǎn)讓國內(nèi)最新型燃機(jī)介紹GE 公司MS9001H 燃?xì)廨啓C(jī)n第1 臺(tái)MS9001H 燃?xì)廨啓C(jī)與1 臺(tái)汽輪機(jī)組成的S109H 聯(lián)合循環(huán)電站額定功率為480 MW,熱效率60% ，NOx 排放濃度25 ppm ，于2003 年9月正式投入商業(yè)運(yùn)行。nH 型燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)壓比為23，空氣流量為685 kg/ s.n壓氣機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉( IGV) 和前4 級(jí)靜葉(VSV) 均可調(diào)，以控制空氣流量， 適應(yīng)

9、環(huán)境溫度的變化和不同運(yùn)行工況的要求。GE 公司MS9001H 燃?xì)廨啓C(jī)n4 級(jí)軸流透平氣缸采用蒸汽冷卻， 前2 級(jí)采用閉式循環(huán)蒸汽冷卻， 第3 級(jí)為空氣冷卻， 第4 級(jí)無冷卻。閉式蒸汽冷卻替代了葉片燃?xì)馔ǖ纻?cè)的氣膜冷卻， 加大了葉片壁中的溫度梯度。這種冷卻方法使葉片材料中產(chǎn)生更高的熱應(yīng)力， 所以第1 級(jí)透平葉片使用單晶超級(jí)合金材料， 并涂以陶瓷隔熱涂層。GE 公司MS9001H 燃?xì)廨啓C(jī)n常規(guī)的燃?xì)廨啓C(jī)中， 用壓氣機(jī)排氣冷卻第1 級(jí)噴嘴。經(jīng)過第1 級(jí)噴嘴后， 燃?xì)鉁囟葘⑾陆?55K； 而H 級(jí)機(jī)組中， 經(jīng)過第1 級(jí)噴嘴后， 燃?xì)獾臏亟敌∮? K， 從而使轉(zhuǎn)子進(jìn)口燃?xì)鉁囟冗_(dá)到1 400 等級(jí)，

10、比F 級(jí)機(jī)組提高100 K， 但燃燒室中的燃燒溫度并未提高， 保證機(jī)組的NOx 排放水平不提高。西門子公司SGT-8000H 燃?xì)廨啓C(jī)n2007 年冬季第一次點(diǎn)火， 并準(zhǔn)備于2008 年開始進(jìn)行簡(jiǎn)單循環(huán)運(yùn)行鑒定。它是完全用空氣冷卻的機(jī)組， 也是世界上最大的完全空氣冷卻的燃?xì)廨啓C(jī)。n13 級(jí)軸流式壓氣機(jī)， 壓比19， 進(jìn)口導(dǎo)葉和前3 級(jí)靜葉可調(diào)，確保機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)具有高的效率，易于啟動(dòng)。西門子公司SGT-8000H 燃?xì)廨啓C(jī)n4 級(jí)軸流透平， 前3 級(jí)均采用空氣冷卻， 第4級(jí)無冷卻， 轉(zhuǎn)子前燃?xì)鉁囟? 427 。第1 級(jí)動(dòng)靜葉采用單晶超合金材料并涂以耐熱涂層， 已具有承受近1 500 高溫的

11、能力； 第2 級(jí)葉片上涂敷了熱障涂層。n由SGT-8000H 機(jī)組組成的聯(lián)合循環(huán)的額定凈輸出功率超過530 MW， 效率超過60%。三菱重工-G 系列燃?xì)廨啓C(jī)n三菱重工( MHI ) 的G 系列燃?xì)廨啓C(jī)用于60 Hz的是501G 機(jī)型, 用于50 Hz 的是701G 機(jī)型。MHI 的G 型機(jī)相對(duì)于F 型機(jī)來說， 透平進(jìn)口溫度從1 400 級(jí)提高到了1 500 級(jí)。 701G2（燃機(jī)輸出功率334MW）效率39. 5，聯(lián)合循環(huán)功率489.MW，效率58. 7。三菱重工-G 系列燃?xì)廨啓C(jī)n701G2 型壓氣機(jī)分別為14 級(jí)，壓比21,空氣流量738 kg/ s，保持原來25x10- 6的NOx 排

12、放水平。n4級(jí)透平，第1 級(jí)和第2 級(jí)動(dòng)葉采用定向凝固澆鑄法制造。透平采用空氣冷卻。燃燃?xì)鈿怆姀S的分類電廠的分類n簡(jiǎn)單循環(huán)n只有燃機(jī)和旁路煙囪n聯(lián)合循環(huán)n包括燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、余熱鍋爐、發(fā)電機(jī)等燃機(jī)電廠的布置方式燃機(jī)電廠的布置方式n布置方式n單軸：燃機(jī)、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)在同一根軸上n多軸：燃機(jī)、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)不在同一根軸上n一拖一：1臺(tái)燃機(jī)拖動(dòng)1臺(tái)汽機(jī)n二拖一：2臺(tái)燃機(jī)拖動(dòng)1臺(tái)汽機(jī)HRSGHRSG二拖一多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組二拖一多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組二拖一多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組二拖一多軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組效果圖效果圖GTHRSGSTHRSGGTST一拖一單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組一拖一單軸聯(lián)合循環(huán)機(jī)組GE,三菱SIMENS ，A

13、LSTOM一拖一聯(lián)合循環(huán)電廠示意圖造價(jià)及成本情況造價(jià)及成本情況n機(jī)組越大，單位投資越小n對(duì)9E系列，3600元/千瓦左右n對(duì)9F系列，3400元/千瓦左右n對(duì)9E系列，每立方米天然氣發(fā)4度n對(duì)9F系列，每立方米天然氣發(fā)5度西氣東輸天然氣管線及電廠分布公司氣源管道燃燃?xì)鈿怆姀S的分電廠的分布布-GE燃燃?xì)鈿怆姀S的分電廠的分布布-三菱三菱燃燃?xì)鈿怆姀S的分電廠的分布布-西門子西門子燃?xì)廨啓C(jī)主要輔助設(shè)備及系統(tǒng)n燃?xì)廨啓C(jī)n壓氣機(jī)n燃燒器（室）、n透平n燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)n冷卻和密封系統(tǒng)n燃機(jī)罩殼消防系統(tǒng)n燃料模塊n燃機(jī)控制系統(tǒng)n潤滑油、頂軸油系統(tǒng)n燃機(jī)液壓油系統(tǒng)V943A燃?xì)廨啓C(jī)概況nV94.3A燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)

14、基于西門子可靠的V94.2機(jī)型，V942堅(jiān)固耐用的特性已通過200多臺(tái)機(jī)的7萬次啟動(dòng)和400多萬運(yùn)行小時(shí)得到驗(yàn)證。nV943A燃?xì)廨啓C(jī)從1997年英格蘭的首臺(tái)機(jī)組開始，已安裝（72）200多臺(tái)，總運(yùn)行小時(shí)數(shù)為1 546 000當(dāng)量運(yùn)行小時(shí).n中國首臺(tái)V943A燃?xì)廨啓C(jī)2005年安裝于上海石洞口電廠。V94.3A燃機(jī)結(jié)構(gòu)V94.3A燃機(jī)結(jié)構(gòu) 天然氣管道天然氣管道 排氣管道排氣管道 冷卻空氣管道冷卻空氣管道V943A燃?xì)廨啓C(jī)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)V943A燃?xì)廨啓C(jī)V943A燃?xì)廨啓C(jī)-質(zhì)量流量V943A燃?xì)廨啓C(jī)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)與發(fā)電機(jī)連接方式：n采用冷端驅(qū)動(dòng)n通過3S離合器與蒸汽輪機(jī)連接HRSGGTSTSIMEN

15、S V94.3A西門子單軸方案西門子采用SSS離合器的單軸方案-優(yōu)點(diǎn):n當(dāng)汽輪機(jī)發(fā)生故障或檢修時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)可以作單循環(huán)運(yùn)行， 增加了運(yùn)行靈活性。n啟動(dòng)快,啟動(dòng)機(jī)耗功少；不需要大容量的輔助鍋在啟動(dòng)時(shí)為汽機(jī)提供冷卻蒸氣。n冷凝器在運(yùn)轉(zhuǎn)層，減少土建工期與費(fèi)用。V94.3A-軸系布置示意圖SSS離合器nA：爪 nB：離合器齒 nC：滑動(dòng)部件 nD：花鍵nE：輸入軸nF：輸出環(huán)nG：棘輪齒SSS離合器-工作原理n當(dāng)輸入軸E轉(zhuǎn)動(dòng)起來，滑塊C會(huì)隨著它轉(zhuǎn)動(dòng)直到一個(gè)棘輪齒G會(huì)接觸到輸出離合器環(huán)（F）上面的爪（A）的一端來阻止滑塊的轉(zhuǎn)動(dòng)超過輸出離合器環(huán)。SSS離合器-工作原理n當(dāng)輸入軸連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊會(huì)沿著輸入軸

16、的花鍵軸向移動(dòng)。當(dāng)棘輪齒與爪端接觸，離合器嚙合齒會(huì)精確地對(duì)中準(zhǔn)備內(nèi)嚙合并且將沿直線光滑地滑動(dòng)。n隨著滑塊與輸入軸嚙合，爪會(huì)和棘輪齒脫離連接來允許棘輪齒進(jìn)入側(cè)面連接。SSS離合器-工作原理n當(dāng)滑塊通過連接輸入軸的終端來完成其移動(dòng)，此時(shí)，離合器齒完全嚙合而爪不承受任何負(fù)載，來自輸入軸的驅(qū)動(dòng)力矩才被傳輸。V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-轉(zhuǎn)子V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-轉(zhuǎn)子n轉(zhuǎn)子將壓氣機(jī)和透平段連接在單個(gè)軸上，并支撐在兩端的軸承上。n轉(zhuǎn)子由前后軸頭、一個(gè)中空段以及19組輪盤以及起聯(lián)接作用的中心螺栓組成?？招妮S和輪盤用一個(gè)中心拉桿拉緊在一起。輪盤與輪盤之間通過端面齒對(duì)中，在機(jī)組正常工作時(shí)通過端面齒來傳遞扭矩.V94.3

17、A燃?xì)廨啓C(jī)-轉(zhuǎn)子nV943A機(jī)組輪盤通過端面齒可以單個(gè)輪盤自由膨脹，同時(shí)通過中心拉桿可以保證轉(zhuǎn)子的中心度相同，從而有效地避免了各級(jí)輪盤脹差對(duì)轉(zhuǎn)子變形的影響。n各級(jí)葉片可以軸向拆卸安裝，由于氣缸均為中分面結(jié)構(gòu)，所以在進(jìn)行葉片檢修時(shí)可以不必將轉(zhuǎn)子吊出，而直接開缸對(duì)葉片進(jìn)行檢查與調(diào)換。V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-轉(zhuǎn)子特點(diǎn)n(1)葉輪之間通過端面齒嚙合n(2)葉輪之間通過中心拉桿軸向固緊n(3)輪盤通過端面齒可以單個(gè)輪盤自由膨脹n(4)各級(jí)葉片軸向拆卸安裝比較方便V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)：n轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)：重量輕、高剛度的設(shè)計(jì)特點(diǎn)使轉(zhuǎn)子可以滿足快速啟動(dòng)的要求n在任何運(yùn)行條件下各級(jí)輪盤均可以單獨(dú)自由膨脹n

18、在第一次完成動(dòng)平衡后在檢修期間拆裝輪盤后不用再做動(dòng)平衡V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-轉(zhuǎn)子最佳的透平冷卻空氣抽取方式：n冷卻空氣取自壓氣機(jī)不同的最佳壓力級(jí)，經(jīng)過緊固螺栓與葉輪之間的間隙而進(jìn)入透平段，冷卻空氣通過輪盤或持環(huán)上的孔通入各級(jí)動(dòng)靜葉片，已達(dá)到冷卻葉片的目的V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-轉(zhuǎn)子V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-轉(zhuǎn)子快速啟動(dòng)：n由于轉(zhuǎn)子采用中空設(shè)計(jì)，重量輕，利用發(fā)電機(jī)作為啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，可使其在6分鐘內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-壓氣機(jī)n型式： 軸流式n額定轉(zhuǎn)速： 3000 r/minn葉片級(jí)數(shù)： 15級(jí)n壓氣機(jī)壓比： 17n進(jìn)口導(dǎo)葉： 可調(diào)V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-壓氣機(jī)原理： 氣體從進(jìn)口流入壓氣機(jī)，

19、經(jīng)收縮器時(shí)流速得到初步提高，進(jìn)口導(dǎo)葉使氣流改為軸向，同時(shí)還起擴(kuò)壓管的作用，使壓力有所提高。轉(zhuǎn)子在外力作用下作高速轉(zhuǎn)動(dòng)，裝在轉(zhuǎn)子上的動(dòng)葉片推動(dòng)氣流，使氣流獲得很高的流速。高速氣流進(jìn)入導(dǎo)葉，氣流動(dòng)能降低而壓力升高，相鄰導(dǎo)葉葉片間的通道相當(dāng)于一個(gè)擴(kuò)壓管。氣體流經(jīng)每一級(jí)連續(xù)進(jìn)行類似的過程，使氣體壓力逐漸升高。 壓氣機(jī)靜態(tài)壓力分布V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-壓氣機(jī)V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-壓氣機(jī)n1.IGV系統(tǒng)n2.防喘放氣系統(tǒng)n3.進(jìn)氣系統(tǒng)n4.水洗系統(tǒng)壓氣機(jī)進(jìn)氣可調(diào)導(dǎo)葉（IGV）n通常在壓氣機(jī)第一級(jí)動(dòng)葉前還有一列靜止固定的葉片，稱為進(jìn)口導(dǎo)流葉片（inlet guide vane ，簡(jiǎn)稱IGV），用來控制進(jìn)入第

20、一級(jí)動(dòng)葉前的氣流方向。壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉控制就是當(dāng)機(jī)組啟?；蛘{(diào)整負(fù)荷時(shí)，通過調(diào)節(jié)IGV葉片角度的變化，限制進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣流量，從而達(dá)到保護(hù)機(jī)組安全運(yùn)行、提高運(yùn)行效率的目的。壓氣機(jī)進(jìn)氣可調(diào)導(dǎo)葉（IGV）n 可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉片的兩端面裝有銷子，以插入內(nèi)環(huán)和外環(huán)。葉片與內(nèi)環(huán)接觸的一端起到定位旋轉(zhuǎn)的作用，與外環(huán)接觸的一端，在液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，外環(huán)繞氣缸周向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)葉片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)葉片角度的目的。壓氣機(jī)進(jìn)氣可調(diào)導(dǎo)葉（IGV）n通過調(diào)整這個(gè)進(jìn)口導(dǎo)葉的角度來調(diào)整氣流通過壓氣機(jī)進(jìn)入透平的壓縮空氣量。n當(dāng)進(jìn)口導(dǎo)葉片打開時(shí)，通過燃機(jī)的空氣量增加，關(guān)閉時(shí)則減少。在相同量的燃料供給的情況下，當(dāng)葉片角度開大時(shí)

21、透平出口溫度下降，反之亦然。n如果燃料和空氣量同時(shí)增大或減少，透平的出口溫度將產(chǎn)生處在一個(gè)穩(wěn)定出口溫度。壓氣機(jī)進(jìn)氣可調(diào)導(dǎo)葉（IGV）IGV系統(tǒng)的作用：n1、在燃機(jī)啟動(dòng)，停機(jī)過程低轉(zhuǎn)速過程中,起到防止壓氣機(jī)發(fā)生喘振的作用。n2、IGV的溫控作用，當(dāng)燃機(jī)用于聯(lián)合循環(huán)部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí),通過關(guān)小IGV的角度,減小進(jìn)氣流量,使燃機(jī)的排煙溫度保持在較高水平,以提高聯(lián)合循環(huán)裝置的總體熱效率。n3、機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，關(guān)閉IGV，壓氣機(jī)進(jìn)氣流量減小，使機(jī)組的啟動(dòng)力矩減小，減小啟動(dòng)過程中壓氣機(jī)的功耗，有利于減小啟動(dòng)裝置的配置功率。在啟動(dòng)功率不變的情況下，可以縮短啟動(dòng)加速的時(shí)間。壓氣機(jī)壓氣機(jī)-旋轉(zhuǎn)失速旋轉(zhuǎn)失速n一個(gè)或多個(gè)低

22、速氣流區(qū)以小于壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速的速度向壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)方向作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種非穩(wěn)定工況被稱為旋轉(zhuǎn)失速低速氣流區(qū)的生成：n壓氣機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，由于某種原因而出現(xiàn)流量增大或減小，產(chǎn)生負(fù)沖角和正沖角，氣流就會(huì)在葉背（吸力面）或葉盆（壓力面）處分離。壓氣機(jī)壓氣機(jī)-旋轉(zhuǎn)失速旋轉(zhuǎn)失速11ci+i-iw1w1w1u產(chǎn)生負(fù)沖角，葉盆分離當(dāng)流量增大時(shí)：產(chǎn)生正沖角，葉背分離當(dāng)流量減小時(shí)：1111ccii壓氣機(jī)壓氣機(jī)-旋轉(zhuǎn)失速旋轉(zhuǎn)失速n葉背分離壓氣機(jī)喘振壓氣機(jī)喘振的定義壓氣機(jī)喘振的定義n壓氣機(jī)沿氣流運(yùn)行方向具有正向壓力梯度，當(dāng)流量減少，葉背氣流嚴(yán)重失速時(shí)，可能堵塞壓氣機(jī)通道，下游的高壓氣體會(huì)產(chǎn)生倒流而使壓氣機(jī)正向壓力梯度消

23、失，這時(shí)氣流在葉片的作用下又會(huì)沿正方向流動(dòng)，但流量過小，失速區(qū)又會(huì)迅速擴(kuò)大而產(chǎn)生堵塞，導(dǎo)致下游氣體再度倒流。如此反復(fù)，就產(chǎn)生了氣流劇烈的軸向振蕩，這就是喘振喘振的產(chǎn)生過程流量減少旋轉(zhuǎn)失速流量繼續(xù)減少葉背氣流嚴(yán)重失速堵塞壓氣機(jī)通道下游的高壓氣體會(huì)產(chǎn)生倒流正向壓力梯度消失葉片作用氣流又沿正方向流動(dòng)流量過小，失速區(qū)又會(huì)迅速擴(kuò)大而產(chǎn)生堵塞下游氣體再度倒流軸向振蕩 喘振反復(fù)壓氣機(jī)放氣機(jī)構(gòu)防喘原理示意圖當(dāng)壓氣機(jī)工作轉(zhuǎn)速小于設(shè)計(jì)值時(shí)，首級(jí)將發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速，并可能導(dǎo)致喘振；當(dāng)壓氣機(jī)工作轉(zhuǎn)速大于設(shè)計(jì)值時(shí)，末級(jí)將發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速，并可能導(dǎo)致喘振。壓氣機(jī)喘振的主要特征壓氣機(jī)喘振的主要特征n音調(diào)低而沉悶；音調(diào)低而沉悶；n非

24、常強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)；非常強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)；n轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；n推力突然推力突然 下降并大幅波動(dòng)。下降并大幅波動(dòng)。n壓氣機(jī)出口總壓和流量大幅度波動(dòng)壓氣機(jī)出口總壓和流量大幅度波動(dòng)壓氣機(jī)的防喘措施壓氣機(jī)的防喘措施n從壓氣機(jī)中間級(jí)放氣從壓氣機(jī)中間級(jí)放氣n可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)流葉片和靜葉片可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)流葉片和靜葉片n分軸壓氣機(jī)分軸壓氣機(jī)指導(dǎo)思想指導(dǎo)思想： 通過減小非設(shè)計(jì)工況的沖角變化來保持通過減小非設(shè)計(jì)工況的沖角變化來保持壓氣機(jī)工作的穩(wěn)定性壓氣機(jī)工作的穩(wěn)定性壓氣機(jī)-進(jìn)氣系統(tǒng)壓氣機(jī)-進(jìn)氣系統(tǒng)壓氣機(jī)-進(jìn)氣系統(tǒng)壓氣機(jī)-進(jìn)氣系統(tǒng)壓氣機(jī)-水洗系統(tǒng)n由于工作環(huán)境的影響，工作一段時(shí)問后，在葉片表面會(huì)形成積垢，當(dāng)積垢達(dá)到一定程

25、度時(shí)不但會(huì)嚴(yán)重影響葉片的壽命，還將對(duì)壓氣機(jī)的效率產(chǎn)生不利影響，因此無論是SIEMENS，還是GE、三 菱的機(jī)組均配置了水洗設(shè)備，定期對(duì)壓氣機(jī)葉片進(jìn)行清洗。壓氣機(jī)-水洗系統(tǒng)分類n在線水洗n離線水洗壓氣機(jī)-水洗系統(tǒng)壓氣機(jī)離線水洗要求：n(1)燃機(jī)停運(yùn)后盤車6 h，使燃機(jī)各部件進(jìn)行充分地冷卻；n(2)使用德國生產(chǎn)的愛爾克令清洗液，按照1：10的比例配好約500 L清洗液；n(3)全開燃機(jī)IGV進(jìn)氣導(dǎo)葉，全開進(jìn)氣擋板和鍋爐煙囪擋板，利于清洗液更好地到達(dá)壓氣機(jī)后幾級(jí)葉片；n(4)啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)水洗程序，升速至300 rmin時(shí)噴入清洗液。當(dāng)燃機(jī)轉(zhuǎn)速降至低于800 rmin時(shí)停止噴人清洗液。并打開壓氣機(jī)和透

26、平底部排污閥進(jìn)行排污。此過程反復(fù)操作兩次；壓氣機(jī)離線水洗n(5)對(duì)葉片浸泡一段時(shí)間后進(jìn)行漂洗程序；n(6)采用與水洗液清洗同樣的操作，用除鹽水對(duì)壓氣機(jī)葉片漂洗三次；n(7)漂洗結(jié)束后，開啟各排污閥至無水流出，啟動(dòng)機(jī)組進(jìn)行干燥；n(8)啟動(dòng)燃機(jī)至全速，根據(jù)電網(wǎng)要求帶負(fù)荷(在30的基本負(fù)荷停留一段時(shí)間進(jìn)行烘干)或者全速運(yùn)行一段時(shí)間后停機(jī)備用。壓氣機(jī)-水洗系統(tǒng)V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-透平n透平由四級(jí)葉片組成，通常情況下機(jī)組的壓氣機(jī)部分消耗整體功率的23以上，以單機(jī)效率為260MW計(jì)算，四級(jí)葉片的出力為780MW，四級(jí)葉片完成這么高的出力，對(duì)葉片的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提出了很高的要求，由于燃燒室出口溫度在1300的

27、數(shù)量級(jí)，所以前三級(jí)通常情況下采用定向結(jié)晶葉片，第四級(jí)葉片則仍采用高溫合金葉片。透平-冷卻介質(zhì)n目前在燃?xì)馔钙街袕V泛采用的是開式冷卻系統(tǒng)，冷卻空氣從壓氣機(jī)引出，對(duì)透平需要冷卻部位進(jìn)行冷卻后排入透平通道的燃?xì)庵?。這一方案比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是引用了部分經(jīng)過壓氣機(jī)壓縮的空氣，會(huì)帶來額外損失和作功量的減少。而且隨著增壓比的增加，冷卻空氣本身溫度增高，冷卻效果變差。透平-冷卻介質(zhì)n(a)開式空氣冷卻n(b)閉式蒸汽冷卻冷卻和密封空氣系統(tǒng) n透平葉片進(jìn)行空氣冷卻，防止透平葉片材料溫度超出其最大允許溫度。n在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到用高壓空氣來密封燃?xì)廨啓C(jī)中的裂隙、間隙和空心的空間，防止灼熱燃?xì)膺M(jìn)入這些

28、區(qū)域。n用于此種目的的空氣由壓氣機(jī)抽出，同時(shí)輸送至透平葉片、轉(zhuǎn)子和缸體，用于密封和冷卻。由于冷卻空氣在絕大多數(shù)情況也具有密封功能，故下面對(duì)冷卻空氣與密封空氣不作區(qū)分 工作原理n作用在不同位置透平葉片上的冷卻空氣要求不同的壓力水平，故抽氣點(diǎn)位于相應(yīng)的壓氣機(jī)級(jí)上。n一部分冷卻空氣通過外部抽氣管道流入透平外殼上各自的接口，并從接口出發(fā)通過靜葉持環(huán)流入要求冷卻的透平級(jí)葉片。n另一部分冷卻空氣通過內(nèi)部通道流至透平各級(jí)葉片冷卻空氣源冷卻氣流對(duì)透平效率的影響：n1）從葉片流出的冷卻空氣會(huì)改變?nèi)~片的阻力特性，可能增加阻力；n2）冷卻空氣在流過冷卻通道時(shí)有壓力損失，因此當(dāng)它進(jìn)入下游混合時(shí)，壓力較低，使混合后的燃

29、氣壓力下降，混合時(shí)還有附加損失；n3）因?yàn)槿細(xì)庵髁骱屠鋮s空氣之間混合時(shí)有熱交換，燃?xì)獾呐蛎浌p小。葉片的冷卻方式：n對(duì)流冷卻n沖擊冷卻n氣膜冷卻n綜合冷卻葉片的冷卻方式：對(duì)流冷卻n它在葉片中間沿半徑方向有一組大小不同、型式不同的小孔，冷卻空氣和燃?xì)庠谌~片壁面二側(cè)流過，通過冷卻空氣進(jìn)行對(duì)流傳熱降低葉片壁溫。n對(duì)流冷卻的冷卻空氣通常采用從動(dòng)葉葉尖排出至主燃?xì)饬髦械姆椒?。冷卻空氣的排出除靠冷卻空氣本身的壓力外，還可借離心作用甩出，增加了流動(dòng)速度，改善冷卻效果。沖擊冷卻n在空心的葉片內(nèi)部加一導(dǎo)管，導(dǎo)管上開有許多小孔，冷卻空氣自小孔流出直接向被冷卻的葉片內(nèi)表面噴射進(jìn)行冷卻，故稱沖擊冷卻，實(shí)質(zhì)上也是對(duì)流冷

30、卻。n通常，葉片以進(jìn)氣邊頭部溫度最高，故沖擊冷卻首先用于改善頭部的冷卻。氣膜冷卻n在葉片前緣處的壁面上開有許多排小孔，冷卻空氣從空心葉片的小孔或縫隙順著燃?xì)饬鲃?dòng)的方向流出，在葉片表面形成一層薄膜，把葉片表面與燃?xì)飧糸_，減少燃?xì)鈱?duì)葉片表面的熱交換，既對(duì)葉片起保護(hù)作用，同時(shí)又冷卻葉片。綜合冷卻n當(dāng)進(jìn)口初溫進(jìn)一步提高時(shí)(如達(dá)到12601350)，為了提高冷卻效果和使葉片各部位的溫度趨于均勻，僅采用內(nèi)對(duì)流冷卻的方式還不足以保證葉片材料的熱強(qiáng)度。這時(shí)，往往把上述各種冷卻方式聯(lián)合應(yīng)用。透平葉片的冷卻n透平不同級(jí)的葉片需要不同壓力等級(jí)的冷卻空氣，因此，冷卻系統(tǒng)從壓氣機(jī)的不同位置抽取壓縮空氣到透平動(dòng)、靜葉片。

31、透平葉片的冷卻第1級(jí)n透平第1級(jí)導(dǎo)葉片以及第1級(jí)動(dòng)葉片的冷卻空氣直接從壓氣機(jī)出口引入葉片的冷卻腔室。透平葉片的冷卻透平葉片的冷卻透平葉片的冷卻透平葉片的冷卻透平葉片的冷卻第2級(jí)n透平第2級(jí)靜葉片的冷卻空氣抽自壓氣機(jī)13級(jí)出口的壓縮空氣，通過冷卻空氣管道將空氣從壓氣機(jī)傳輸?shù)酵钙綒飧椎谝粋€(gè)冷卻腔室，冷卻空氣通過第2級(jí)葉片上的工藝孔從葉片的內(nèi)部通過的四種冷卻方式冷卻靜葉片。透平葉片的冷卻n動(dòng)葉片冷卻氣體來自壓氣機(jī)12級(jí)后的壓縮空氣。冷卻空氣通過轉(zhuǎn)子輪盤上的端面齒以及工藝間隙傳輸?shù)絼?dòng)葉片內(nèi)腔室，然后通過葉片上的冷卻工藝孔把冷卻空氣傳輸?shù)饺~片的表面，達(dá)到冷卻第2級(jí)動(dòng)葉片內(nèi)、外表面的目的。透平葉片的冷卻第

32、3級(jí)n第3級(jí)透平靜葉片的冷卻空氣來自壓氣機(jī)第9級(jí)出口，在壓氣機(jī)缸上、下半分別有一根空氣管道把壓縮空氣傳輸?shù)酵钙礁妆谂c透平持環(huán)的第二個(gè)腔室。冷卻過程與第2級(jí)靜葉片相同。透平葉片的冷卻n第3級(jí)透平動(dòng)葉片的冷卻空氣通過轉(zhuǎn)子工藝間隙從壓氣機(jī)第10級(jí)出口引入冷卻空氣來冷卻動(dòng)葉片。高溫燃?xì)馔ㄟ^前兩級(jí)葉片做功，氣體溫度大大降低，對(duì)葉片的冷卻工藝要求相對(duì)較低，因此第3級(jí)透平動(dòng)葉片表面沒有工藝?yán)鋮s孔，只是使壓縮空氣從葉片的內(nèi)部流過。在葉片內(nèi)部腔室主要以對(duì)流冷卻與沖擊冷卻兩種方式來冷卻動(dòng)葉片。透平葉片的冷卻第4級(jí)n當(dāng)高溫燃?xì)馔ㄟ^三級(jí)透平葉片做功之后，溫度變低，直接在壓氣機(jī)第5級(jí)動(dòng)葉出口通過一根管道將壓力較低的壓縮

33、空氣引入透平缸與透平持環(huán)的第三個(gè)腔室，一部分氣體用于冷卻第4級(jí)透平葉片，另外一部分氣體引入氣封環(huán)，達(dá)到密封空氣的作用。透平葉片的冷卻n透平第4級(jí)動(dòng)葉片的工作溫度大約在600數(shù)量級(jí)，通常情況下高溫合金材料完全可以滿足此溫度的要求，所以在V943A機(jī)組中第4級(jí)動(dòng)葉片沒有采用空氣冷卻，只有透平動(dòng)葉片的葉根部分是用從壓氣機(jī)第10級(jí)出口部分引入的壓縮空氣來冷卻葉根以及轉(zhuǎn)子輪盤。透平葉片的冷卻透平葉片的冷卻冷卻與密封空氣源V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-燃燒室環(huán)形燃燒室V94.3A燃?xì)廨啓C(jī)-燃燒室nV943A燃機(jī)采用高燃燒效率的環(huán)形燃燒室，燃燒室一周均勻分布24個(gè)混合型燃燒器。n設(shè)計(jì)特點(diǎn)可以有效地保證燃燒室內(nèi)均勻的

34、溫度場(chǎng)。n燃燒室內(nèi)表面為陶瓷瓦塊，在燃燒室的出口為了保證氣體的順暢流動(dòng)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用圓弧段過渡的方式把高溫燃?xì)庖胪钙降耐鞑糠肿龉?，由于陶瓷工藝的限制，在此部分無法做成弧狀的陶瓷瓦塊，采用高溫合金鋼表面噴涂陶瓷涂層的方式來實(shí)現(xiàn)高溫隔熱效果。燃燒器天然氣的燃燒過程時(shí)有兩種基本方案:n1）擴(kuò)散燃燒式的燃燒方案n2）預(yù)先混合式的燃燒方案燃燒原理圖擴(kuò)散燃燒 預(yù)混燃燒擴(kuò)散燃燒式的燃燒方案n是把天然氣與空氣分別供入燃燒區(qū)，一邊混合、一邊進(jìn)行燃燒的方案。n特點(diǎn)：燃料在著火之前需要依靠紊流擾動(dòng)與氧化劑混合，而混合過程比燃燒過程緩慢得多，因此它的火焰要比預(yù)混式的長，但燃燒穩(wěn)定范圍卻要寬得多，燃燒效率隨負(fù)荷

35、降低的程度也不那么嚴(yán)重。但是，在組織這種燃燒過程時(shí)必須特別注意空氣與天然氣的配合關(guān)系，應(yīng)防止把過多的天然氣噴到缺氧的地段中去，否則就容易出現(xiàn)析炭和冒黑煙現(xiàn)象。預(yù)先混合式方案n是把天然氣與空氣預(yù)先混合后，再供入燃燒室（筒）中去燃燒。n特點(diǎn)：1）燃燒火焰比較短，因而燃燒室的容熱強(qiáng)度可以相當(dāng)高；2）燃燒穩(wěn)定性則比較差，燃燒室就容易熄火；3）在低負(fù)荷工況下燃燒效率有較大幅度的降低。燃燒器燃燒器燃燒器的設(shè)計(jì)思想：n用氣體或液體燃料在燃燒器的中心部位建立一個(gè)值班擴(kuò)散火焰。供給值班火焰的燃料量是恒定不變的，在燃燒器根部形成一個(gè)穩(wěn)定的點(diǎn)火源，以確保在變工況下，不會(huì)發(fā)生熄火。n低負(fù)荷工況下，擴(kuò)散與值班火焰的氣體

36、燃料在燃燒器的中心部位，形成一個(gè)穩(wěn)定的擴(kuò)散火焰。高負(fù)荷工況下，將氣體燃料供入角向旋流器，與進(jìn)入該旋流器的空氣混合形成均相預(yù)混的可燃混合物，隨后在前二層火焰之外的燃燒空間中進(jìn)行燃燒。燃燒器燃燒器-工作過程n(1)從機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)，壓氣機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉處于關(guān)閉狀態(tài)，混合型DLN燃燒器將按擴(kuò)散火焰方式運(yùn)行。隨著機(jī)組負(fù)荷的增高，透平初溫逐漸升高，燃燒區(qū)的平均溫度也將增高，NOx將隨之增大而CO將迅速下降。燃燒器-工作過程n(2)當(dāng)機(jī)組的負(fù)荷超過50后，壓氣機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉將逐漸打開，它將基本上維持恒定不變。此時(shí)，燃燒器則已轉(zhuǎn)為預(yù)混火焰方式，NOx排放量迅速降至25ppm的水平。由于那時(shí)燃燒火焰的溫度已經(jīng)超過1100 ， NOx能維持在很低的水平上。燃燒器-工作過程n(2)當(dāng)機(jī)組的負(fù)荷超過50后，壓氣機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉將逐漸打開，它將使對(duì)基本上維持恒定不變。此時(shí)，燃燒器則已轉(zhuǎn)為預(yù)混火焰方式，NOx排放量迅速降至25ppm的水平。由于那時(shí)燃燒火焰的溫度已經(jīng)超過1100， NOx能維持在很低的水平上。燃燒器-工作過程n(3)機(jī)組在50和100負(fù)荷之問運(yùn)行時(shí)采用擴(kuò)散燃燒與預(yù)混燃燒同時(shí)并行的方式進(jìn)行燃燒。作為擴(kuò)散燃燒方式的補(bǔ)充，壓縮空氣以及部分燃?xì)庠谛髌鞯淖饔孟卵a(bǔ)充部分預(yù)混氣體進(jìn)入燃燒。燃燒室燃燒切換（實(shí)例）n從燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)、加載到并網(wǎng)后整個(gè)過程，燃料供應(yīng)量的變化情況。燃?xì)廨啓C(jī)在300 rm