燃氣—蒸汽聯合循環發電裝置的特點及應用

摘要：目前電力行業側重于發展300MW、600MW的大型火電機組，發展局部性集中供熱的熱電機組，而且要全面發展燃氣-蒸汽聯合循環發電機組，進而達到高效節能、深化電網能力的目的，這已變成未來中國電力發展的核心目標。通過燃氣輪機設備和蒸汽動力設備聯合循環發電可以在很大程度上提升熱效率、節約建設成本，匹配于環保相關要求，其未來發展前景廣闊。

關鍵詞：燃氣輪機設備；蒸汽動力設備；聯合循環發電裝置；電力行業；大型火電機組 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM611 文章編號：1009-2374（2015）06-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0457

自20世紀60年代以來，國內的電力領域已開始進行全面的發展，電力裝置已趨于世界前沿。按照國內電力規劃的相關標準，到2005年在發電裝置上，每年將以1600千瓦的速度增長，而且在新增的機組中，除側重于發展高數值大容量機組外，還全面發展高效率、低消耗的同時具有調峰性能的機組。其側重于發展300MW、600MW的大型火電機組，發展局部性集中供熱的熱電機組，而且要全面發展燃氣-蒸汽聯合循環發電機組，進而達到高效節能、深化電網能力的目的，這已變成未來中國電力發展的核心目標。文章將以燃氣-蒸汽聯合循環發電裝置的特點及應用作為切入點，予以深入的探究，相關內容如下所述。

1 燃氣-蒸汽聯合循環的概念

一般來說燃氣-蒸汽聯合循環發電機組的核心設備包括：（1）燃氣輪機；（2）余熱鍋爐；（3）汽輪機；（4）發電機；（5）凝汽器。在燃氣輪機運轉時，壓氣機在外部吸進空氣，并將空氣進行壓縮，空氣溫度也隨之增加，再把空氣輸入到燃燒室和噴入的燃料混合燃燒產生高溫高壓的燃氣，輸入燃氣輪機內進行作功，進而帶動發電機予以發電。燃氣輪機的排氣導入余熱鍋爐，進而產生高溫高壓，再利用蒸汽帶動汽輪機進行發電。汽輪機排汽再輸入至凝汽器內進行放熱，凝結水又輸送到余熱鍋爐，進而推動蒸汽動力循環。這樣不僅提高了總輸出功率，同時還利用了燃氣輪機以及汽輪機的特性，促使循環的熱效率增加。

2 燃氣-蒸汽聯合循環發電裝置的基本特性

我們都知道常規的火電機組因為其自身設備與系統的功能問題，它的熱效率已無法有突破性的提升。相關數據顯示，1996年國內火力發電機組的平均供電煤耗為每小時每千瓦0.409千克，若根據此數據進行換算，平均供電效率約30%。1989年4月日本大板發電廠正式投入商業運行的700MW超臨界數值的汽輪發電機組，此發電機組以液化石油氣為主要燃料，其發電效率為42%，此電站是目前世界最先進火電站的代表。而燃氣-蒸汽聯合循環發電裝置的熱效率則遠超過上述數據。國內南京汽輪電機廠和美國6E企業合作生產的PG6551 B型37MW燃氣輪發電機組，其簡單循環時的發電效率約31.5，若配置國產余熱鍋爐以及汽輪機，組成55MW，那么進行聯合循環其發電效率則能夠超過49%。伴隨燃氣輪機初溫以及壓氣機壓力的深入發展，燃氣-蒸汽聯合循環電廠的效率還能夠有一定的發展空間，目前我們正向著65%的目標進軍。

燃氣-蒸汽聯合循環電廠我們也可稱其為“清潔電廠”。因為此發電裝置是以油以及天然氣為燃料，燃燒生成產物不會產生灰渣，不需要進行灰渣排放，能夠把高硫、高灰分、低熱量的殘次煤通過煤氣化以及硫化燃燒脫硫、除塵凈化，這將有效的降低污染，因此這也是目前為止效率最高同時又最為環保的發電裝置。

由于燃氣輪機無須大量的冷卻水，而建設坑口電站正是水源十分困難的區域，因此建設燃氣-蒸汽聯合循環電站，可以適應于缺水區域以及坑口電站的需要。一般比相同功率的電廠節約近50%的水量。

燃氣-蒸汽輪機聯合循環發電裝置是通過余熱鍋爐、燃氣輪發電機組以及汽輪發電機組等幾個部分構成。燃氣輪發電機組以及余熱鍋爐全部是戶外設置。同時在制造廠中完成了最大可能的匹配。而且也會按照用戶需求，分簡單循環和聯合循環等階段的建設，利于資金周轉與融資的流通。燃氣輪發電機組從設備運至安裝現場到完成驗收試驗具備投入運行條件，通常只需150天。聯合循環電廠因為不需要太大的面積、輸煤以及除灰渣等設施，因此占地面積較少。除汽輪機外，電廠無須大型廠房，建筑面積相對減小，土建費用低而且燃氣輪機電站無須大量冷卻水，能夠降低冷卻水量的供應量，從而節約廠用電量。這對干旱缺水區域特別重要。而且，聯合循環電廠自動化控制水平較高，通過先進的集散式控制機制，操作工作者能夠降低工作量。

國內燃氣輪機以及聯合循環發電裝置技術的發展較早，可能和世界發達國家相差無幾。早在20世紀50年代就已開始研制，且在四川構建了一套13MW的聯合循環電站。直到80年代中葉，伴隨國民經濟的增長，燃氣輪機電站的構建開始得到迅猛的發展，主要針對石油、石油化工以及電力等領域，同時燃氣-蒸汽聯合循環電站也開始得到全面發展，依附于“開發與節約并重”以及“保護環境”的原則，燃氣-蒸汽聯合循環發電裝置在我國有非常好的發展前景。

3 結語

燃氣-蒸汽聯合循環能夠有效的應用在電網的調峰以及備用機組；冶金、煉油、化工等領域的余熱利用；能源匱乏的東南沿海區域以及有天然氣資源的

區域。

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作者簡介：潘干忠（1977-），男，廣東新興人，廣東惠州天然氣發電有限公司助理工程師。

（責任編輯：秦遜玉）