重型燃?xì)廨啓C(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

何彬

摘 要：本文針對(duì)重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行剖析，結(jié)合重型燃?xì)廨啓C(jī)總能系統(tǒng)、壓氣機(jī)技術(shù)、燃燒技術(shù)、透平冷卻技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，研究重型燃?xì)廨啓C(jī)核心技術(shù)，目的在于提升重型燃?xì)廨啓C(jī)的工作效率、實(shí)現(xiàn)低排放，通過余熱鍋爐和汽輪機(jī)的利用、電氣自動(dòng)系統(tǒng)、輔助設(shè)備的穩(wěn)定保證，提升效率、保護(hù)環(huán)境是未來發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)行業(yè)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：重型燃?xì)廨啓C(jī)；總能系統(tǒng)；壓氣機(jī)技術(shù)

重型燃?xì)廨啓C(jī)是以非常高速度旋轉(zhuǎn)的葉輪機(jī)械裝置，在具體工作中，該裝置主要經(jīng)過壓縮空氣和加熱燃料、氣體膨脹、熱量釋放四個(gè)過程。而具體操作過程中，該裝置主要由燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)、燃燒室、透平、排氣擴(kuò)散段等裝置組成，增加余熱鍋爐、汽輪機(jī)是利用燃?xì)廨啓C(jī)高溫排氣的延續(xù)。隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出，人們對(duì)資源利用率有了新的要求，通過提升重型燃?xì)廨啓C(jī)的工作效率，對(duì)促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展有著非常積極的意義。

1重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

重型燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)時(shí)間相對(duì)較早，在上世紀(jì)中葉，重型燃?xì)廨啓C(jī)正式服務(wù)于電力行業(yè)。但是在最初的應(yīng)用階段，因?yàn)橹匦腿細(xì)廨啓C(jī)的容量較小，工作效率低下，所以該設(shè)備在最初的應(yīng)用階段只用作緊急電源來使用。但是自從電網(wǎng)事故發(fā)生過后，人們開始認(rèn)識(shí)到重型燃?xì)廨啓C(jī)的重要性，開始在正常運(yùn)作系統(tǒng)中添加重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備，并且與其相關(guān)的設(shè)備也開始逐漸完善，尤其是進(jìn)入上世紀(jì)八十年代，技術(shù)進(jìn)入新的研發(fā)階段，重型燃?xì)廨啓C(jī)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，工作效率和設(shè)備容量得到了顯著提升。相比于國(guó)際發(fā)展而言，我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)起步時(shí)間相對(duì)來說較晚一些，從上世紀(jì)中葉一直到七十年代，我國(guó)先后成立了多家汽輪機(jī)廠，并且成功研發(fā)符合我國(guó)國(guó)情發(fā)展需求的重型燃?xì)廨啓C(jī)，但是與國(guó)際發(fā)展水平來講還是有一定差距。并且在國(guó)家資源政策調(diào)整的背景下，整體市場(chǎng)進(jìn)入了短暫的儲(chǔ)備期，很多廠家紛紛停業(yè)，調(diào)整整體的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，一定程度上限制了重型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展。但是后續(xù)人們重新認(rèn)識(shí)到重型燃?xì)廨啓C(jī)使用的重要性，開始重新調(diào)整生產(chǎn)技術(shù)結(jié)構(gòu)，為重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)[1]。

2重型燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1總能系統(tǒng)

現(xiàn)階段國(guó)際上正在致力于研究以重型燃?xì)廨啓C(jī)為核心的總能系統(tǒng)。總能系統(tǒng)是以重型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)精準(zhǔn)控制的運(yùn)行系統(tǒng)。根據(jù)其應(yīng)用功能性，總能系統(tǒng)可以分為濕空氣透平循環(huán)系統(tǒng)、磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)、化學(xué)排熱回收燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)等。濕空氣透平循環(huán)系統(tǒng)是對(duì)工作環(huán)境的濕度進(jìn)行控制的系統(tǒng)，通過合理調(diào)配空氣濕度，能夠有效防止系統(tǒng)由于靜電干擾引發(fā)安全隱患。磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是進(jìn)行磁流體情況調(diào)整的系統(tǒng)，能夠有效降低電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電磁干擾。化學(xué)排熱回收燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)是用于能量重復(fù)利用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效提升資源的利用效率。在未來發(fā)展過程中，此類系統(tǒng)都擁有非常良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景[2]。

2.2壓氣機(jī)技術(shù)

壓氣機(jī)技術(shù)是對(duì)空氣進(jìn)行壓縮升溫及空氣合理分配的技術(shù)。因?yàn)樵谌剂先紵^程中，需要送入適量的空氣，尤其是在高密度工作條件下，壓氣機(jī)的供氣能力直接影響燃燒室的燃燒情況。在具體應(yīng)用過程中，技術(shù)人員需要重點(diǎn)關(guān)注高性能壓氣機(jī)的研發(fā)工作，完成基礎(chǔ)測(cè)試之后，可以借助相關(guān)模擬設(shè)備對(duì)該裝置運(yùn)行情況進(jìn)行模擬運(yùn)行，根據(jù)模擬運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行裝置調(diào)試，如借助先進(jìn)的可控?cái)U(kuò)壓的亞音速及跨音速設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)試，進(jìn)而提升系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性[3]。

2.3透平冷卻技術(shù)

透平冷卻技術(shù)是提升重型燃?xì)廨啓C(jī)初始溫度的重要技術(shù)支撐。因?yàn)樵趯?shí)際運(yùn)行過程中，提高透平進(jìn)口溫度是提高燃?xì)廨啓C(jī)性能的有效措施，但這在很大程度上卻要受到透平部件（特別是葉片）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，若不能對(duì)其進(jìn)行有效控制，不僅會(huì)降低資源利用效率，而且因?yàn)闇囟炔豢煽兀€會(huì)危害透平部件的壽命，增加安全隱患發(fā)生概率。因此，冷卻技術(shù)的應(yīng)用能夠有效避免這一情況的發(fā)生，在提升裝置冷卻的同時(shí)，還能維持工作狀態(tài)下的初始溫度，保證透平安全穩(wěn)定。

2.4燃燒技術(shù)

為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，世界各大重型燃?xì)廨啓C(jī)制造商都發(fā)展了各自的控制污染排放的技術(shù)。對(duì)于低污染燃燒室的基本要求是：燃料的適應(yīng)性好、燃燒穩(wěn)定性好、滿足環(huán)保要求。適應(yīng)性是指燃料可以滿足大部分工作條件，可塑性較強(qiáng)。穩(wěn)定性是燃料選擇的基本要求，由最早時(shí)期的擴(kuò)散燃燒模式，經(jīng)過DLN1.0燃燒模式，慢慢發(fā)展到今天的DLN2.6燃燒模式，以及西門子的環(huán)形燃燒模式，目前DLN2.6和環(huán)形燃燒是最高級(jí)別的燃燒模式。

3重型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展趨勢(shì)

3.1燃?xì)廨啓C(jī)

常規(guī)的燃?xì)廨啓C(jī)以天然氣和輕質(zhì)液體燃料為燃料。由于資源和經(jīng)濟(jì)上的各種原因，某些用戶要求重型燃?xì)廨啓C(jī)燃用渣油、原油或低熱值煤氣，在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）電站中的燃?xì)廨啓C(jī)需燃燒由煤氣化凈化后獲得的中、低熱值合成煤氣。為了滿足市場(chǎng)的上述要求，各大公司均相繼進(jìn)行了重型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒渣油或重油時(shí)的技術(shù)研究工作，包括燃燒室的改型設(shè)計(jì)，燃?xì)馔钙饺~片材料的處理，燃料及燃料控制系統(tǒng)、有關(guān)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行規(guī)則的制訂等工作。

3.2余熱鍋爐和汽輪機(jī)

余熱鍋爐和汽輪機(jī)在重型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)作系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色。根據(jù)能量守恒定律可得，燃?xì)廨啓C(jī)工作過程中產(chǎn)生的熱量也能夠進(jìn)行利用。余熱鍋爐就是在實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)剩余熱量進(jìn)行利用的設(shè)備裝置，在未來發(fā)展過程中，余熱鍋爐的研發(fā)方向就是能量轉(zhuǎn)換效率，可以在余熱鍋爐中添加輔助燃燒裝置，可以對(duì)余熱鍋爐增加蒸汽流量和提高溫度，將應(yīng)用效率提升15%到20%。汽輪機(jī)是進(jìn)行蒸汽能量轉(zhuǎn)換的裝置，在未來發(fā)展過程中，技術(shù)人員需要著手減少冷源損失的技術(shù)研究，進(jìn)而提升汽輪機(jī)的效率。

3.3電氣自動(dòng)化系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)在重型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)中屬于非常基礎(chǔ)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。但是也是保持重型燃?xì)廨啓C(jī)正常工作的重要保障。目前隨著機(jī)械化模式的逐步推廣，電氣系統(tǒng)也開始轉(zhuǎn)向自動(dòng)化發(fā)展模式。自動(dòng)化發(fā)展模式最大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)就是可以減少人為操作失誤，提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。結(jié)合現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來看，未來電氣系統(tǒng)會(huì)沿著智能化方向發(fā)展，相比于自動(dòng)化應(yīng)用模式，智能化運(yùn)行模式是在原模式基礎(chǔ)上增加了智能調(diào)配。通過相關(guān)程序語言，能夠?qū)δ壳安僮鳡顟B(tài)進(jìn)行精確控制，進(jìn)而提升整體系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.4環(huán)保系統(tǒng)

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，進(jìn)行物質(zhì)燃燒，勢(shì)必產(chǎn)生排放，雖然天然氣是潔凈的能源，但是并不是不會(huì)生成影響環(huán)境的污染物（主要成分CO、NOX、粉塵），這些污染物會(huì)影響環(huán)境，不利于未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在未來發(fā)展過程中，環(huán)保系統(tǒng)的首要任務(wù)就是保證污染物的排放，提升系統(tǒng)的燃燒性能，提高運(yùn)行品質(zhì)；有時(shí)候如果操作不當(dāng)將會(huì)引起較大的環(huán)境污染，威脅生產(chǎn)的安全性。因此未來發(fā)展中，節(jié)能環(huán)保性是需要重點(diǎn)考量的因素，在確保系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保性的基礎(chǔ)上，再提升整體環(huán)保系統(tǒng)的其他功能性特征。

3.5輔助設(shè)備

輔助設(shè)備是提升重型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性的相關(guān)設(shè)施。在未來發(fā)展過程中，輔助設(shè)備的發(fā)展方向就是精細(xì)化和功能化。精細(xì)化是根據(jù)重型燃?xì)廨喗M的發(fā)展特點(diǎn)，設(shè)計(jì)針對(duì)性較高的輔助設(shè)備，該類設(shè)備能夠有效提升各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行的可靠性，確保機(jī)組運(yùn)行的安全性。功能化是在資源結(jié)構(gòu)調(diào)整背景下，輔助設(shè)備需要具備更多的功能化運(yùn)行特征，使其可以更好地契合發(fā)展模式，提升整體系統(tǒng)發(fā)展的可靠性。

結(jié)束語

綜上所述，相較于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)還有很大的發(fā)展空間，為了快速追趕上其他先進(jìn)國(guó)家，幫助我國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)中搶占有利位置，我們需要認(rèn)清目前我國(guó)和其他國(guó)家的真實(shí)差距。針對(duì)目前發(fā)展中遇到的問題制定針對(duì)性解決建議，對(duì)加快我國(guó)行業(yè)技術(shù)發(fā)展速度，促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展有著非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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