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联合循环发电厂的特点及发展趋势 樊守峰 程 政 [西北电力设计院 ] 2003-07-25 前言?? 与常规的燃煤电厂相比较，联合循环发电厂以其启动时间短、所需冷却水量少、占地面积小、建设周期短、环保效益明显，可有效地调整电力需求峰值等诸多优点而备受世界各国的重视。?? 近二十年来，美国、日本、英国、法国和韩国等国家都在大力兴建联合循环发电厂。在日本联合循环发电容量近五年内将翻一番[1]。我国的香港特别行政区建成世界上最大的联合循环发电厂-香港龙鼓联合循环电厂，设计容量为8台32万kw机组[6]。随着人们环境意识进一步地增强及黄金时间用电负荷需求的不断上升，在我国很有必要在天然气丰富地区大力发展联合循环发电厂。?? 1 联合循环构成方式及其各自的特点?? 1.1 按照燃烧方式的不同可分为：?? (1)排热回收型 ?? 图1为排热回收型联合循环发电厂主要系统构成简图，这种构成方式的特点是：?? (a)系统简单；?? (b)燃气轮机出力高；?? (c)启动时间短；?? (d)系统总效率与燃气轮机入口温度有关，即燃气轮机入口温度愈高，系统总效率愈高；?? (e)汽轮机不可能单独运行。?? (2)排气助燃型 图2为排气助燃型联合循环发电厂要系统构成简图，这种构成方式的特点是：?? (a)助燃量越大，汽轮机出力越大；?? (b)启动时间短；?? (c)汽轮机不可能单独运行；?? (d)助燃燃料量越大，凝汽器凝结水量越大。?? (3)排气再燃型 ?? 图3为排气再燃型联合循环电厂主要系统构成简图，这种构成方式的特点是：?? (a)汽轮机出力大；?? (b)在利用全部燃气轮机排气的情况下，全厂效率最大； ? （c）锅炉燃料消耗量与燃气轮机燃料消耗量无关； ? （d)燃气轮机和汽轮机可以单独运行； ? （e）运行控制系统复杂 ?? (4）增压锅炉型 图4为增压锅炉型联合循环电厂主要系统构成简图，这种构成方式的特点是：?? (a)汽轮机出力大；?? (b)锅炉燃料消耗量受燃气轮机的限制； ? （c）燃气轮机和汽轮机不可能单独运行； ? （d）增压锅炉传热效率高，因此锅炉的传热面积及体积减小，但锅炉的耐压性要求高于其它锅炉。?? (5)给水加热型 ?? 图5为给水加热型联合循环电厂主要系统构成简图，这种构成方式的特点是：?? (a)系统简单；?? (b)汽轮机出力大；?? (c)锅炉燃料消耗量与燃气轮机的燃料消耗量无关；?? (d)燃气轮机和汽轮机可以分别单独运行。?? 1.2按照燃气轮机与汽轮机是否同轴可分为：?? (1)单轴型·?? 所谓单轴型联合循环发电是指燃气轮机与汽轮机及发电机是连接在同一轴上(如图6所示CGS型)，它们共同驱动同一台发电机而构成联合循环发电。当燃气轮机和汽轮机为单轴刚性连接时，启动时汽轮机也必须被迫与燃气轮机一起高速转动。?? 单抽型联合循环发电机组的安装顺序有两种，即以燃气轮机(C：Combustion)-发电机(G：Generator)-汽轮机(S：Steam Tur-bine)顺序安装的CGS型式；另一种为燃气轮机-汽轮机-发电机顺序安装的帕G型式。如日本的九州电力(株)新大1号机组是CGS型式，同厂的2号机组是CSC型式。然而，在CGS型式中又可细分为两种：GE公司的产品为CGS刚性连接；而西门子和ABB的产品为CGSS连接，即在发电机和汽轮机之间没有同步离合器(SSS)。 ?? (2)多轴型?? 多轴型联合循环发电是指燃气轮机与汽轮机连接在不同的轴上，它们各自驱动自己的发电机(如图7所示)，在这种方式中有一台燃气轮机与一台汽轮机相配套而构成联合循环发电；也有两台或两台以上燃气轮机与一台汽轮机相配套而构成联合循环发电。?? 2 联合循环电厂主要设备?? 联合循环发电厂主要由燃气循环系统、汽水循环系统和介于两者之间的余热锅炉这三部分组成，以下分别简要介绍这三部分中的主要设备。?? 2.1 燃气循环系统?? (1)燃气轮机?? 燃气轮机是将燃料燃烧后的热能转化为动能的设备。典型燃气轮机的主要性能参数如表1[2]所示。通常意义上的发电用燃气轮机主要包括燃气轮机本体、空气压缩机、燃烧器、启动装置、润滑油系统等相关设备组成。 型号 MF-111（B） 501F 701F PG6541 PG7191 PG9281 基本负荷（MW） 14.6 153.2 221.1 38.3 159 226.5 基本负荷下的热效率 31.0 35.2 36.1 31.4 35.9 35.7 空气压缩机级数 16 16 17 17 18 18 燃气轮机级数 3 4 4 3 3 3 燃烧器数 8 16 20 10 14 18 转数（r