容量范围
500MW以上
300MW以上
450MW以上
300MW以上
Combined Gas-Vapor Power Cycles
• 燃气轮机的发展 热力参数与单机容量逐步提高，达W>200MW， 热效率35~41%； 可靠性95~98.5%，可作为基本负荷电站；
• 联合循环的现实可行性 燃气轮机排气温度t4=400~600 ℃； 大功率机组排气量300kg/s以上； 利用排气能量加热蒸汽轮机给水(取代锅炉)， 大大提高供电效率。
整体煤气化燃料电池联合循环
Integrated Gasfication Fuel Cell Combined Cycle
燃料+氧化剂 化学能 电能
(IGFC-CC)
燃料电池：
电化学反应 分类： 熔融碳酸盐型(MCFC) 磷酸盐型 (PAFC) 固体氧化剂型(SOFC) 特点：高效60%、洁净、排放接近0 目前试验室阶段
我国与主要国家超临界机组
美 国 前苏联 日 本 中 国
第一台机组 投运年份 最大单机容量， MW
1957
1953
1967
1962
1300
1200
1050
900
装机情况
1982 年 166 台 112898MW
1988 年 222 台 ，占火电机组 容量的51%
94台，占火 电机组容量 的61%
投运10200 MW, 占火电机 组 容 量 的 3.5%
重型燃机的技术性能与发展趋势
过去50年中世界重型GT技术持续发展，水平不断提高
1950’s 2000’s
透平工作温度 压气机压缩比 单机功率 NOX GT单循环效率 GTCC效率
800℃ 6-8 10MW
＞ 1300 ℃ 1430-1500 ℃ ＞30 ＞300MW ＜ 10ppm GH9H
320-340MW
矿 山 采 煤 系 统
制氢系统
液氢系统
氢能 火箭燃料
变换反应
甲醇,二甲醚
煤
水煤浆系统
加压气化
合成气净化
液相催化
IGCC
电力
烯烃C=2、C=3、C=4
气体分离
一碳化工系统
配合高技术创 新发展的高新 技术产品
各种石化产品 及深加工的各 种精细化工及 专用化学品
煤化工、电力、能源多联产
分布式能源方式
第七章 小 结 Summary
F B C
整 体 煤 气 化 联 合 循 环
I
以 发 电 为 核 心 以 煤 气 化 为 核 心 G C C
可 再 生 能 源 发 电 及 核 电
烟 气 净 化
灰 渣 及 废 水 资 源 化
空 冷 机 组
硫 资 源 化 脱 硫
( )
超临界、超超临界机组 --现实而先进的发电技术
超临界点：22.115MPa,374.15℃ 超临界机组（SC）：全世界已运行600多台，一般主 汽压力24MPa及以上,主汽和再热汽温度540-560℃ （效率比亚临界机组高约2%） 超超临界机组（USC） ：全世界已运行60多台，一 般主汽压力25-28MPa及以上或主汽和再热汽温度 580℃以上（效率比超临界机组高约4%） 2003年-2010年新建火电机组40％为SC机组； 2010年-2020年：600MW及以上新建机组将全部建 SC机组；新建火电机组一半以上为USC；
高效、绿色发电技术
高 效 发 电
流 化 床
洁 净 发 电
节 水 发 电
分 布 式 电 源
烟 气 循 环 流 化 床 脱 硫 其 它 节 水 技 术 燃 料 电 池 微 型 燃 气 轮 机 太 阳 光 发 电 风 力 发 电
新 型 发 电
超 超 临 界 机 组
联 合 循 环
ห้องสมุดไป่ตู้
多 联 产
煤 炭 加 工 与 转 化
简单循环净出力,MW 简单循环效率,% 联合循环净出力,MW 联合循环效率,%
Steam Injection Gas-turbine (STIG)
注蒸汽燃气循环(陈式循环)
整体煤气化联合循环
(IGCC----Integrated Gasification Combined Cycle)
粗煤气 煤 空气 蒸汽 气 化 炉 煤气 净化 装置 洁净煤气
燃气-蒸汽联合循环
燃烧室 压气机 燃气轮机 发电机 空气 排气 余热锅炉 发电机 蒸汽轮机 凝汽器
燃 气 蒸 汽 联 合 循 环
给水泵
燃气蒸汽联合循环
T 燃气轮机循环 蒸汽轮机循环
s
燃气蒸汽联合循环
法国GEC Alsthom公司的联合循环电站 燃气轮机：227.2 MW 蒸汽轮机：128.3 MW 燃料：天然气 热效率：54.5%

• 缺点
目前煤气化和净化的热损失还偏大； 初期投资大。

整体煤气化联合循环(IGCC)
应用
目前已建成或拟建的IGCC电站10余座，
美国预测，2030年IGCC市场份额达 35%左右 如美国加州有一个电站，“世界上最 洁净的燃煤火电站，脱硫98-99%，产 生元素硫，排渣中主要是Al、Si、Fe、 Ca等无害元素，用于绝缘材料和筑路 材料
煤 空气 蒸汽 种子
高温燃气 气 化 炉 发电机
磁流体通道
发电 热 燃 气
渣 蒸汽轮机 凝汽器
水 热回 收装 置
烟 道
烟气
用过的种子 渣
先进烟气净化系统
磁 流 体 发 电 联 合 循 环
磁流体发电联合循环(MHD-CC) (Magnetohydrodynamics Combined Cycle)
以煤气化为核心的发电、煤化工 综合能源利用系统
• 21世纪能源工厂的预计指标：

发电效率：燃煤
60% （HHV）， (LHV)
天然气 75%

热电联产：热效率 85-90% 污染排放：粉 尘和SO2、NOx接近零排放 温室气体：排放减少50%，并100%分离 联产产品：合成气、H2、煤化工产品等
渣
燃烧室
去气化炉
燃气轮机
压气机
发电机 去电网
水
凝汽器
水
烟 道 蒸汽轮机
发电机
余热锅炉
蒸汽
去气化炉
煤整体气化蒸汽燃气联合循环 (IGCC)
整体煤气化联合循环(IGCC)
• 优点
热效率高，目前40~46%，预计可52%； 环保性能好，SO2, NOx, CO2, 粉尘排放低， 可燃用高硫煤； 可实现煤化工综合利用，生产硫、硫酸、甲 醇、尿素等； 单机功率可达300~400MW
特点：
1、无运动机械，热转变为电不经机械能 2、温度3000K，热效率可达60% 3、污染小、种子（钾、铯化合物）有脱硫 作用 4、目前实验室阶段
膨胀透平
粗煤气 煤 空气 蒸汽 气 化 炉 煤气 净化 装置 洁净煤气
渣
燃料电池 阴极 余热锅炉 烟 道 阳极
发电机
燃烧器
蒸汽轮机 空气
水
凝汽器
整 体 煤 气 化 燃 料 电 池 联 合 循 环
1、熟悉郎肯循环图示与计算 2、郎肯循环与卡诺循环 3、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 4、再热、回热原理及计算
第七章
完
End of Chapter Seven
20% ＞38% 58-60% 39.5 60
当代先进燃气轮机及联合循环性能
机型
项目
燃气初温，℃ 压 比
西屋 GE-MS7001H ABB GT26 西门子KWU 501-ATS
1510 28 290 41 426 61 400 60 1430 23 1260 30 265 38.5 396 58.5 1190 16.6 240 38 359 58.1
“展望 21世纪“ 能源系统
煤
高温高压 气化炉
煤气
变换制氢 氢气分离
H2
电池
O2
O2
空气
氧气分离
O2
高温高压 热交换器
先进循环
电
CO2 (去埋藏), 污染物(H2S, PM, 碱金属)
热水
S
S
高温 燃料
芳烃系统
煤 油煤浆系统 加氢系统 粗油 分离系统
重整
汽、柴、煤 等洁净油品
BTX,萘,蒽 等芳烃