第八节 燃气电厂锅炉及燃气供热锅炉与余热利用一、燃气发电厂结构
燃机发电厂是由加压机、内燃机、发电机、管道、阀门、电机、泵、辅助设备、仪表、余热锅炉、风烟挡板门、密封风机、锅筒、汽轮机、加热器、除氧器以及相应的辅助设备、继电保护装置、高压输电设备以及厂用配电设备等组成的。
二、燃气发电厂生产流程及系统
1. 燃气发电厂生产流程
空气压缩机需要将周围的空气通过一个进气总管和进口，加压和送到燃烧器，天然气储气罐中的天然气通过输送管道进入燃烧器和压缩空气一起燃烧，由此产生热量，压缩燃烧气体流从燃烧室进入涡轮，气体膨胀和驱动涡轮机，生成的机械能使涡轮驱动发电机和压缩机，燃机内的尾气进入余热锅炉燃烧加热给水，使其成为高温蒸汽，驱动汽轮发电厂做功，产生电能，通过发电机引出线输送到主变压器中进行升压，通过输电线路进入电网。
2. 燃气发电厂三大系统
（1）简单循环系统（燃气轮机）
压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩，压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，一部分流入燃气透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转，带动燃气轮机转动，一部分气体输送到化学污水及其他废水处理系统进行净化处理，还有一部分输送到燃机水冷系统及板式热交换器中进行冷却，产生的热量输送到集中供热站，提供供热；还有一部分尾气输送到余热锅炉中。
（2）联合循环系统（汽轮机）
压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩，压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，燃气轮机的高温排气（9E 为 538℃，9F 为 609℃ 左右），经过烟道排入余热锅炉（HRSG），应用热交换器原理加热锅炉中的给水，产生高温高压的蒸汽，进入蒸汽轮机做功（汽轮机做功是会产生热量通过循环冷却水系统进行冷却），并带动蒸汽轮发电机发电。
（3）发电系统（发电机）
汽轮机通过蒸汽转动起来，产生的机械能对发电机进行做功，从而产生电能，发电机转子通过旋转其定子线圈感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到 SF6 高压断路器，由 SF6 高压断路器送至电网。
3. 联合循环发电
燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成循环系统，它将燃气轮机作功后排出的高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。
燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，类似蒸汽轮机。主要结构有三部分：① 燃气轮机（透平或动力涡轮）；② 压气机（空气压缩机）；③ 燃烧室。
其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀做功，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。
燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。埕岛电厂采用的 MS9001E 燃气轮发电机组是 50Hz，3000r/min，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于 1987 年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为 123.4MW，热效率为 33.79%，排气温度 539℃，排气量 1476×103kg/h，压比为 12.3，燃气初温为 1124℃，机组为全自动化及遥控，从启动到满载正常时间约为 20min，机组使用 MARKⅤ 控制和保护系统。
三、燃气发电厂辅机部分
1. 润滑油系统
概述本系统在机组启动、正常运行及停机过程中，向燃气轮机和发电机的轴承、透平的辅助齿轮箱提供数量充足，温度和压力适当的、清洁的润滑油，从而防止轴承烧毁，轴承的过热造成弯曲而引起震动，润滑油也供给启动变扭器作为液压流体及润滑用。除此之外，一部分润滑油分离出来，经过过滤后用作液压控制油，或用作液压控制装置的液压流体。主要有主润滑油泵、辅助润滑油泵、事故油泵、油雾抽取装置。
2. 启动系统
燃气轮机在正常运行时，透平功率的三分之二用来拖动压气机，其余三分之一功率为输出功率。显然，在燃机启动过程中，必须由外部动力来拖动机组的转子，启动之后再把外部动力设备脱开。同时，由于机组转子在静止状况下，惯性和摩擦力很大，为减小外部动力设备的功率，要借助盘车机构的搬动来实现对静止转子的启动。我们把启动燃机用的外部动力设备及其附件系统称为启动系统。启动系统的第二个功能是作为停机后的冷机盘车设备。避免转子因受热和冷却不均匀而产生弯曲变形。
主要有盘车电机、启动电机、注油泵。
3. 液压油系统
液压油系统用于向机组的液压执行机构提供液压油。主液压泵由辅助齿轮箱带动，辅助液压泵由电动机带动。主要有辅助液压泵、主液压泵。
4. 雾化空气系统
在使用液体燃料的燃气轮机组中，为使液体燃料更好的雾化，提高燃烧效率，要配备加压雾化空气系统。雾化空气系统向燃料喷嘴的雾化空气腔内提供足够压力的空气，雾化空气由加工在喷嘴上的内部管路和喷口按一定的方式喷入燃烧室，撞击喷油嘴喷射出来的燃油，使燃油油滴破碎成油雾，解决了油与空气混合不好的问题。在点火、暖机、升速及机组的整个试运期间，雾化空气系统自始至终都在工作。
