[拼音]：ranqi zhengqi lianhe xunhuan zhuangzhi

[外文]：gas and steam combined cycle installation

把燃气轮机和蒸汽动力装置联合成为一个整体的装置。根据热力学第二定律，对任何一种热力发动机，循环工作介质的加热温度越高、放热温度越低，热效率就越高。20世纪70年代末，燃气轮机中的燃气初温已过1200℃，加热温度是很高的，但它的放热温度也高，约为450～550℃，不少热量随排气进入大气，故热效率最高只达38％。现代的大型蒸汽动力装置因受结构和材料的限制，新蒸汽温度一般不超过 600℃，但它的放热温度也较低，热效率最高只达38～39％。燃气-蒸汽联合循环装置(简称联合循环装置)能把两者的优点结合起来。它的循环既具有燃气轮机的加热高温，又具有蒸汽动力装置的放热低温，从而有较高的热效率。

联合循环装置的设想在燃气轮机发展早期就已经提出，大约在60年代初便有了较成熟的、利用排气余热的联合循环装置。此后以石油和天然气为燃料的联合循环装置得到了广泛的应用。以煤为燃料的“整体”联合循环发电装置正在兴起，许多国家都很重视燃煤联合循环装置的研究工作。联合循环装置的排气余热利用、煤气化和沸腾燃烧等几种主要形式。

这是最简单而且已成熟的方案(图1)。燃气轮机的约为 500℃的排气被引向余热锅炉，后者产生的蒸汽进入汽轮机，总的输出功率约是原燃气轮机的1.3～1.5倍。70年代末，这类装置的热效率已达 42～46％。随着燃气初温的提高，热效率可望达到50％以上。此外，它的运行机动性好、耗水少、基本投资低和占地面积小。排气余热利用型除图中的无补燃的以外，还有一类是带补燃的。它们的区别在于：锅炉中除引入燃气轮机的排气外，还加入燃料燃烧，以提高进入汽轮机的蒸汽参数和增大流量，使汽轮机的输出功率增加。在补燃时可采用价格较低的燃料。这类装置还可用来改造已有的蒸汽动力发电站，以提高其热效率。

这种装置以煤为燃料，煤先在高压(2～3兆帕)的气化装置中气化为粗煤气，气化用的压缩空气引自压气机（即压缩机），气化用的蒸汽从汽轮机抽汽而来（图2）。粗煤气经净化后先至煤气膨胀透平作功，再作为燃气轮机的燃料进入燃烧室，其余部分原则上与图1的方案相同。这种装置能减少对环境的污染，随着燃气初温的提高，它在热效率方面的潜力也较大。主要问题是煤的气化和煤的净化还有待于解决，如气化效率、除尘和长期运行可靠性等。这种装置还处于中间工业试验阶段，热效率一般还低于常规蒸汽动力发电站。一些国家正研究用核能来提供煤的气化所需的热量和蒸汽。

这种联合循环装置分为用加压沸腾炉的和用常压沸腾炉的两类。

（1）用加压沸腾炉:从压气机出来的压缩空气通向加压沸腾炉，燃烧后排出温度为850～900℃的烟气进入燃气透平。加压沸腾炉中所产生的蒸汽引向汽轮机（图3）。在这种装置中燃烧是在高压下进行的，故结构紧凑，便于向大容量发展。对劣质燃料的应用和减少环境污染都有较好的效果。对70年代末，已有数兆瓦级的中间试验装置并正常运行千余小时。但是，这种装置的热效率受到沸腾床温的限制（低于900℃），最高只能达 40％。同时，还有一些技术问题，如高温除尘、大型加压沸腾炉和高温耐磨蚀的燃气透平等尚有待解决。

（2）用常压沸腾炉:为了避开用加压沸腾炉联合循环装置的一些技术困难，70年代中期以来一些国家建造常压沸腾燃烧的燃煤联合循环装置（图4）。从压气机出来的压缩空气，在埋于沸腾床中的管道内被加热到700～800℃，然后再向燃烧室中喷入附加燃料把温度进一步提高，高温、高压空气引向燃气透平。燃气轮机的排气分别通入沸腾床和常规煤粉锅炉。由于进入燃气透平的基本上是干净的空气，技术上难度较小，易于实现商业运行，但其热效率潜力不大。

参考书目

1. 陈大燮著：《动力循环分析》，上海科学技术出版社，上海，1981。