2.5.1 燃气-蒸汽联合循环
燃气-蒸汽联合循环按照燃气与蒸汽的组合主要分为余热锅炉型和排气补燃型两种方案。
1.余热锅炉型联合循环
余热锅炉型联合循环的典型布置方案如图2-36所示。燃气在燃气轮机中膨胀做功后被引至余热锅炉中，利用余热与锅炉中的水换热产生水蒸气用于汽轮机做功，其系统温熵图如图2-37所示。按照温熵图中的上下位置，燃气轮机循环常称为顶循环，蒸汽轮机循环常称为底循环。余热锅炉型联合循环的蒸汽产生完全依靠燃气轮机排气，所以蒸汽温度和蒸汽量都受到排气温度的限制，这就大大制约了蒸汽轮机的功率，后者的功率一般只有前者的一半甚至更小。因此，余热锅炉型联合循环中往往将燃气轮机循环作为主循环，而将蒸汽轮机循环作为辅循环。同时，燃气轮机的温比也成为整个循环的温比，提高燃气轮机的温比不仅能提高燃气轮机的循环效率，更能影响蒸汽参数，从而提高整个联合循环的效率。
图2-36 余热锅炉型机组布置方案
图2-37 余热锅炉型联合循环T-S图
2.排气补燃型联合循环
基于余热锅炉型联合循环，排气补燃型联合循环通过在余热锅炉内补充燃料来提高蒸汽参数，通过增加蒸汽量来增加蒸汽轮机功率。从布置方案上看，排气补燃型联合循环与图2-36基本一致。排气补燃型联合循环的优点：①蒸汽轮机功率高，可以达到燃气轮机的5倍以上，循环以蒸汽轮机为主；②蒸汽轮机运行不受燃气轮机限制，甚至在燃气轮机停机时仍可运行；③补燃燃料为煤，价格低廉。相应地，由于补充燃煤，排气补燃型联合循环的缺点则是能源利用程度低，联合循环的效率低，污染略高。因此，排气补燃型联合循环主要用在改建、扩建蒸汽轮机电站。
燃气-蒸汽联合循环电厂的特点可以归纳为：①采用朗肯循环与布雷顿循环的联合循环；②以燃气轮机作为主机工作，占总发电量的2/3；③热效率高并取决于燃气轮机进口温度；④燃气轮机部件寿命短，需要定期维修和更换；⑤燃气轮机使用化石燃料，包括天然气、煤气、石油、煤等，发电设备因燃料的不同而不同；⑥环保方面需要采用低NOx燃烧器和脱硝装置；⑦大功率化和高效率化成为联合循环的发展趋势。