燃氣發(fā)電機組節(jié)能技術及管理研究

蘭天亮

摘要：隨著近些年地球環(huán)境的不斷惡化，環(huán)境保護問題在全球范圍內(nèi)得到了很多國家和地區(qū)的重視。我國在很多年前就提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，節(jié)能減排早已成為工業(yè)化建設的趨勢和發(fā)展方向。電能是國家的重要戰(zhàn)略能源之一，其對于國家的經(jīng)濟和發(fā)展影響巨大。隨著全民環(huán)保意識的增強，在發(fā)電中如何做大節(jié)能減排，實現(xiàn)人類與大自然的可持續(xù)發(fā)展，是各大發(fā)電站一直以來致力于研究的重要課題。燃氣發(fā)電機組就是在這樣的大環(huán)境下被開發(fā)出來了。本文從燃氣發(fā)電機組的工作原理、能耗分析、以及相關技術方面進行一些探討，就提高能源的利用率展開討論。

關鍵詞：燃氣發(fā)電機組；節(jié)能技術；研究

1.引言

燃氣發(fā)電機組是在全球環(huán)保要求下應運而生的一種新型發(fā)電機組。主要有聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機和燃氣內(nèi)燃機兩種結構形式。前者的功率比較大，主要用在大、中型電站，后者的功率比較小，主要用在小型的分布式電站。機組的動力來源于燃氣的燃燒時產(chǎn)生的能量，取代了以油和煤炭為燃料的發(fā)電機組，是一種新型的綠色環(huán)保動力。同時具有發(fā)電質量好、啟動性能好、噪音低振動小等優(yōu)點，且其燃燒的可燃性氣體是清潔廉價的能源，將在未來的發(fā)電站中發(fā)揮著非常重要的作用。

2.燃氣發(fā)電機組的工作原理

燃氣發(fā)電機組一般由發(fā)動機、發(fā)電機、控制屏、TEM電子管理系統(tǒng)、燃氣輸送系統(tǒng)等構成，是一種以通過燃燒氣體的方式將產(chǎn)生的熱能轉換成為電能輸出的動力裝置。其中，發(fā)動機的作用是將燃料燃燒時產(chǎn)生熱能轉換成為機械能輸出的動力裝置，發(fā)電機將機械能轉換成為電能進行輸出。

發(fā)動機一般有幾個氣缸組成，每一個氣缸的工作循環(huán)，都是由吸氣、壓縮、做功和排氣這四個沖程組成。做功的同時，帶動了活塞進行往復運動，活塞連接著發(fā)電機曲軸，從而帶動著電機運行。

發(fā)動機與發(fā)電機是同軸，內(nèi)部的可燃氣體一般是天然氣、或者液化石油氣、沼氣等。燃氣發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組相比，其充分燃燒后產(chǎn)生的氣體極少含有有害成分，極大地降低了對環(huán)境的污染，是一種滿足當前環(huán)保法規(guī)和積極響應國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的環(huán)保節(jié)能性的發(fā)電機。

3燃氣發(fā)電機組的能耗分析

為了探討燃氣發(fā)電機的節(jié)能技術，必須首先要對燃氣發(fā)電機組在工作中的能源消耗進行分析。通過了解每個步驟的動作原理、能量是如何轉換等問題的深入探究，找到能量釋放過剩的環(huán)節(jié)，并對該環(huán)節(jié)實行節(jié)能減排技術。對于燃氣發(fā)電機組而言，能源的消耗主要體現(xiàn)在燃氣消耗、發(fā)電量的生成、燃料的燃燒是否充足、尾氣排放、處理和回收、整個機組運行的效率等幾個方面。

燃氣發(fā)電機組投入使用后，做好每次燃氣的投入量和發(fā)電機發(fā)電量進行統(tǒng)計，并記錄好機組各設備的運行狀態(tài)，為機組運行能耗和效率的分析提供最直觀的數(shù)據(jù)。比如按照月來算，一個月當中共計投入多少燃氣，共產(chǎn)生電量多少，每一個月的統(tǒng)計結果進行橫向對比，分析每一個燃燒過程，對熱機的效率進行計算，探討效率低下的環(huán)節(jié)，并有針對性的進行技術改進，不僅能提高燃料的轉換率，對于節(jié)能減排的實施也起到了促進的作用。

4 燃氣發(fā)電機組的節(jié)能技術以及管理

節(jié)能環(huán)保是當前社會工業(yè)進程中的重要課題。從人類的居住環(huán)境的改善和自然資源來看，節(jié)能環(huán)保也必將是一項需要長期保持和不斷深入研究的技術。它不僅僅可以延長地球上有限資源的使用壽命，也促進著我們的生存環(huán)境向著可持續(xù)方向發(fā)展。在工業(yè)制造中，節(jié)能的技術代表著企業(yè)先進生產(chǎn)力水平的高低，燃氣發(fā)電技術同樣也是如此。如何在不影響燃氣發(fā)電機組效率和保障其正常安全生產(chǎn)的前提下，實現(xiàn)其節(jié)能減排，是一個值得深入研究的課題。

4.1燃氣發(fā)電機組的節(jié)能技術，我們主要從以下三個方面進行探討：

4.1.1對燃氣發(fā)電機組的源頭進行節(jié)能控制

燃氣發(fā)電機組使用的燃料一般是天然氣或者沼氣等可燃氣氣體，目前以天然氣為燃燒原料的居多。由于天然氣蘊藏在地下巖層或者煤層中，除了主要含有烷烴類等可燃性氣體外，也會還有部分泥沙、巖石顆粒、硫化亞鐵等固體雜質和硫化氫、二氧化碳等氣體雜質。在開采的過程中，雖然有去除雜質的過濾裝置，但是還會有些雜質隨同天然氣一起進入開采系統(tǒng)，在燃氣發(fā)電機的燃燒裝置中，雜質的存在，勢必會影響到天然氣的燃燒質量和能量轉換效率。因此，我們需要對天然氣中的雜質進行過濾，以提高燃燒效率。比如，使用天然氣過濾器，脫出天然氣中攜帶的油、游離水和泥沙等氣態(tài)或固態(tài)的雜質，提高天然氣的燃燒質量，最終，達到減少初始天然氣的投入量目的，從使用源頭進行了節(jié)能。

4.1.2 對燃氣發(fā)電機組運行過程中的節(jié)能技術進行改造

一些正在運行的機組，由于其建設和投入比較早，鑒于當時技術的限制，沒有考慮到節(jié)能設備的投入和使用。在當前節(jié)能技術日趨成熟、設備也逐漸完善的背景下，可以綜合考慮，對機組進行節(jié)能改造。目前，在我國各燃氣電廠中節(jié)能改造的項目也已經(jīng)成功實施了很多，比較成熟的節(jié)能技術有真空泵改造、高效水泵改造等項目。以某燃氣發(fā)電廠的給水泵電機改造為例，2臺S109FA機組每臺機組設計2臺高壓給水泵，采用變頻電機對兩臺機組的給水泵電機進行改造，實現(xiàn)了給水泵電機軟起動，達到節(jié)能降耗的目標。通過改造后，給泵電耗率由工頻運行時的0.65%下降到變頻運行的0.45%，全年按照5000h運行時間來計算的話，與工頻運行時相比，變頻運行下全年約節(jié)約了450萬千瓦時電量，節(jié)能的效果非常顯著。

4.1.3 對燃氣發(fā)電機組的余熱加以利用

機組運行停止后，仍然有部分余熱，隨著時間的推移，余熱會慢慢散發(fā)至空氣中，若對余熱加以利用，也是一項比較有意義的節(jié)能活動。余熱的利用，包括對尾氣和冷卻水的利用。尾氣的利用，和汽車的渦輪增壓技術有些相似，其工作原理是是，供水管中的水經(jīng)過水泵加壓后，通過過濾器到軟水的處理單元，由給水泵抽入到余熱鍋爐中。廢氣中含有大量的余熱，通過余熱的能量散發(fā)，將余熱鍋爐中的水進行加熱至沸騰，產(chǎn)生的蒸汽被輸送到汽缸中。當氣缸內(nèi)的壓力達到出口壓力是，飽和蒸汽被分離出送至終端用戶。余熱利用的應運范圍比較廣泛，比如冬天的制熱、采暖、洗浴等。經(jīng)過余熱的系統(tǒng)的能量回收利用，讓原本排到大氣中浪費的能量得到了轉換，有效利用和節(jié)約了能源。

4.2 燃氣發(fā)電機組的節(jié)能安全管理

與傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電機組相比，燃氣發(fā)電機組由于其燃料的特殊狀態(tài)，機組的結構比較復雜，設備上也相差比較大，比如，燃氣的各種設備、尾氣的排放裝置等。燃氣設備中氣體的防泄漏等非常重要，若處置不當，很容易造爆炸等成安全事故。由于燃氣發(fā)電機組的投入使用較傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電機組相比，時間較晚，技術上還存在一些待改善的課題，相關的配套設備等也不是很完善，因此，需要制定一套與燃煤發(fā)電機組不同的方案進行安全上的管理，并不斷完善。

對于燃氣發(fā)電機組而言，其工作環(huán)境、生產(chǎn)的工藝等對發(fā)電的影響比較大。因此，強化生產(chǎn)環(huán)境的管理，優(yōu)化工藝，排除不安全的生產(chǎn)因素。同時，做好節(jié)能減排的推進，將安全生產(chǎn)和節(jié)能減排有效結合，真正實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結語

隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的節(jié)能減排技術和設備會被開發(fā)并投入生產(chǎn)使用。企業(yè)管理人員也應該時刻要保持憂患意識，認識到節(jié)能減排對于國家乃至全球發(fā)展的重要意義。節(jié)能減排不是一段時間的工作，也不是一代人的努力，而是要靠世世代代不斷的研究和完善，只有將節(jié)能的工作做到位，才能更好的促進能源的循環(huán)利用。

參考文獻

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（作者單位：廣州協(xié)鑫藍天燃氣熱電有限公司）