联合循环就是将燃气轮机排出的“废气”引入余热锅炉，加热水产生高温高压的蒸汽，再推动汽轮机做功。相当于将燃气轮机的布雷顿循环和汽轮机的朗肯循环联合起来，形成能源梯级利用的总能系统，达到极高的热效率（约60％）。这叫做联合循环，大多应用于发电行业。

简介

发展历史

研究现状

经济性

展望(1 并联型联合循环 2 新型燃煤系统)

简介

将燃气轮机排出的“废气”引入余热锅炉，加热水产生高温高压的蒸汽，再推动汽轮机做功。相当于将燃气轮机的布雷顿循环和汽轮机的朗肯循环联合起来，形成能源梯级利用的总能系统，达到极高的热效率（约60%）。这叫做联合循环，大多应用于发电行业。

发展历史

联合循环是由不同工质的热力循环组成的联合工作系统，是总能系统的一种常见形式。联合循环起源于20世纪初期，1925年，Emmet提出了一个“汞-蒸汽”装置．整个装置的效率达到54%。该装置中由于汞的昂贵和有毒性，该循环没有获得推广。1960年．Seippel和Bere Mter提出了燃气轮机和蒸汽轮机七种可能的组合，其中如seipPel Be reuter combined cyclce就发展成了现代燃气蒸汽联合循环的主要形式。

研究现状

目前联合循环的发展途径主要有：

1提高燃气轮机的平均加热温度

一般可以采用下列三种方法：

（1）提高煤气透平的入口温度(TIT) 通过研制高易材料和改进冷却技术，提高透平的TIT温度，从而改善循环的效率。顶循环比功随TIT温度的提高也有同样的趋势。对于某一给定的项循环最高效率时的压比，而稍大于项循环最大比功时的压比。

（2）补燃燃气轮机的排气

当燃气轮机参数较低时，补燃有助于提高联益越来越小。目前补燃除用于运行峰值载荷外，一般很少采用。

（3）燃气透平膨胀过程中进行喜热

ABB公司的GT24/26型燃气轮机就在燃气高压透平HP和燃气低压透平LP之间采用了再热。燃气在HP中膨张后，运回燃烧室再热到循环最高温度，然后进入LP进行膨胀。该装置如保持燃气透平排气温度不变，可采用较大的压比，其值接近于顶循环最高效率时的压比；

2 减小亲热锅炉热传递中的不可逆损失

顶、底循环匹配的理想目标是：尽量使排气放线和底循环吸热线平行，减小节点温差，争取最小的平均传热稳差。底循环的T-s图呈“三角形”形状。双压锅炉和三压锅炉能缩小循环放热线和吸热线间的平均传热温差．有效地减小了余热锅炉中的不可逆损失、从而提高了蒸汽循环的蛹效率。但它对联合循环效军的堤高不是很大，如从单压锅炉受到双压强炉循环改军提高4%。Kalina循环采用变浓度的氨/水混合工质，在吸热过程中，工质为变温蒸发，改善了热源和工质的匹配性能，降低了排烟温度。空气底部循环(ABC循环)，采用空气这一工作温度区内无相变的工质，就无有点温差问题，但它对度的影响，为提高ABC循用率，需要对其压气机进行间冷。

3 减少顶、底循环间的热损失Qun

热损失Qun是排烟温度的函数低排烟温度能减小蒸汽循环的给水温度。在联合循环效率计算中，减小热损失QLT 能提高锅炉效率B，从而在蒸汽循环效率较低时保持联合循环的总效率不变。

经济性

联合循环的经济性以装置的单位发电价格为标准。装置的发电功率(kw)对比联合循环和核装置的单位发电价格，联合循环中CAP项的值较小，而M项的值较大；核装置中CAP项的值较大，而M项对应的值较小；因此联合循环的优点就在于其装置的建造资本较小。但是，效率提高时，装置的投资费用的提高有个限制。因此，在改进联合循环效率时，需要考虑装置投资费用的提高程度。

展望

现代联合循环已经有了很高的效率，但由于燃料价格上涨和环保要求的提高，进一步刺激了改善联合循环的效率。目前已经提出了很多新颖的联合 利用蒸汽冷却燃气、透平，冷却后蒸汽进入蒸汽透平做功．该循环在较高TIT温度时效率可超过60%。

1 并联型联合循环

（1）注蒸汽STIG循环

该循环利用燃气轮机的高温排气产生蒸汽，团注到燃烧室，生成高温燃气－蒸汽混合工质，然后进入透平膨胀做功。STIG循环在压缩功增长极其有限的情况下大大增加了透平的工质流量提高了循环的效率和比功，且和常规联合循环相比，省略了蒸汽轮机及其系统，简化了设备。但它的耗水量较大，而且Larson和Williams预言、比它更复杂的间冷STl6(ISTIG)循环的效率都有可能按下一代先进的常规联合循环的效率所超过。

（2）湿空气透平(HAT)循环

HAT循环利用系统内的余热和废热产生热水，再用热水温化手段增加透平工质流量，相对地降低了工质压缩耗功，且采用回热形式回收透平排热，传顶据环排气热的利用率受到自身压气机出口空气温度。

合循环汽轮机

2 新型燃煤系统

由于天然气价格昂贵，司采用便宜燃料煤作为能源。我国是世界产煤大国，煤炭资源极为车富，最适宜发展燃煤系统。燃煤联合循环是把洁净的燃煤技术与高效率的燃气蒸汽联合循环系统结合在一起的先进技术，它将彻底改变能源供需和消费结构，有利于生态平衡和环境保护，因而成为当今世界发电设备注意的焦点和发展方向。目前性能较好的燃煤系统有：

（1）增压流化床联合循环(PFBC)

PFBC与常规燃煤系统的差别是以PFBC的锅炉岛取代常炉，由于采用锅 炉增压，炉体容积较小，目其燃烧效率较高。

（2）整体煤气化联合循环(IGCC)

IGCC由煤气化炉、净化装置(除尘脱 硫)、燃气轮机发电机组、余热锅炉和蒸汽轮 机发电机组等系统组成。该技术可提供脱硫98%一99%，N0x接近烧天然气的水平，CO2量较常规燃煤系统略有减少，而吕，IGCC还是供热、供电、供煤气和供化工产品的多联 供系统，它较PFBC为优。

（3）燃生物量联台循环(BIG/GTCC)

生物量是农田、森林、工业过程中所产生的固体 残遗物。生物量做为一种新能源有其独特的特点。它能克服矿物燃料有限的缺点，因为生物量具有可再生性，从而能够作为一种长期、稳定的能源供应；其 次，它能减少引起温室效应的COz的排出，因为新物量的生长能吸收燃烧旧生物量产生的C02，而生物量中S、N的含量也 较少，生物量对比矿物燃料唯足是单位重量和单位体积的能量含量低。由于生物量的高燃烧效率、低费用和低环境污染，生物量作为一种新型能源具有相当的竞争力，尤其是用于航空改型燃 生物量煤气化联合循环(BIG/GTCC)首先把生物量煤气化，然后进行煤气冷却，煤气清洁，最后进入燃气轮机燃烧。蒸汽底循环则利用上述各过程的余热产生蒸汽。

联合循环产生的废气(SO2、NOx、C02)引起了很大程度的环境污染。在IGCC中。高压小流量的煤气流中H2S很容易脱除，NOx产生量也可以通过先进的燃烧技术减少，COz虽然司以通过化工过程回收，但这将引起很大程度上的投资费用的增长。