中国燃气轮机发电技术市场扫描
2017-03-29 11:51:47
摘要：燃气轮机以气体连续活动为制冷剂，将燃料化学能转化为内燃机动力机械和机械能，是一种旋转式热机。燃气轮机的安装主要由压缩机、燃烧室和涡轮三部分组成。
燃气轮机以气体连续活动为制冷剂，将燃料化学能转化为内燃机动力机械和机械能，是一种旋转式热机。燃气轮机的安装主要由压缩机、燃烧室和涡轮三部分组成。从外部环境压缩机吸入空气，并逐步收紧;压缩空气送至焚烧炉和燃料喷射燃烧，高温燃气和燃气进入涡轮膨胀机排气工作;可以直接排放到大气中，对外界环境的热能，也可通过热交换器回收热量发布使用。制冷剂的顺序由吸入压缩，加热，燃烧和排气热膨胀工作四个工作过程的热力循环，能量转换。
在一般情况下，燃气轮机压缩机，它是由一个燃气涡轮机驱动，它是涡轮负荷，在这个周期内，涡轮发动机可以1/2至2/3来驱动空气压缩机，另一个是约用于驱动发电机的机械能的。
(文章来源：微信公众号“能源情报”作者：罗瑞君大唐山东烟台电力开发有限公司)
燃气轮机发电机组
燃气涡轮发电机由燃气涡轮发电机驱动。现在，使用最广泛和最有用的热功率是燃气和蒸汽的联合循环。燃气轮机循环，均匀吸热温度制冷剂非常高，气体温度在1300℃-1500℃，均匀放热温度较高，在500度摄氏600度的一般燃气轮机排气温度，所以加热功率燃气轮机单独很难达到一个更高的价值。
在汽轮机循环中，工作流体的均匀放热温度达到较低值，但工作流体的均匀吸热温度不高，使汽轮发电机组的热力难以达到较高的值。这两种循环的热功率仅为40%以上。如果燃气与蒸汽相结合循环，已成为发动机温度很高，均匀吸热放热温度低，循环功率较高，最高的热功率已达到60%以上。如果基于空气冷却9h级燃气轮机联合循环发电约61%轮机技术公司，西门子的总内部空气冷却H级燃气轮机联合循环发电超过60%。
2.1纯余热锅炉型联合循环发电机组
燃气侧和蒸汽侧两个循环的组合为余热锅炉。将燃气轮机转化为给水，加热蒸汽到余热锅炉，汽轮机带动动力，这是一个基于规划的联合循环燃气轮机。燃料燃烧，不参与废热锅炉和蒸汽参数和汽轮机容量取决于燃气轮机的排气参数和流量在燃气轮机排气蒸汽参数，在一般的涡轮机容量的温度和压力约30%燃气轮机容量-50%。
这种组合式大功率循环，技术娴熟，系统简单，成本低，启停快，应用最为广泛。如果在燃气轮机的排气部分中设置有旁通堆，则当涡轮停止时，燃气轮机可以独立运行，但当燃气轮机停止时，涡轮机不能单独工作。
2.2排汽补燃型联合循环发电机组
废气和燃烧方式的联合循环有两种方案：在余热锅炉中加入烟气，余热锅炉中使用一定量的燃料，烟气中的残余氧用于燃烧。由于加力燃烧，锅炉蒸发量增加，提高汽轮机蒸汽参数、输出功率提高;负载的变化，输出功率较大的变化范围内，恒定的燃气轮机的条件下，只改变加力燃油，以改变蒸汽动力改变联合循环发电输出性能变量单位改进高功率负载一些;如果整个燃油锅炉设备用风机、空气预热器、燃气轮机和蒸汽轮机可以分开单独操作。这种联合循环，在蒸汽循环燃烧的燃料，不使用联合循环、能量梯级因此简单，只有纯余热锅炉型联合循环蒸汽参数而不是由汽轮机高功率参数有限，排气燃烧联合循环可以结合纯循环废热锅炉优于能量梯级的简单的使用。
2.3增压锅炉型联合循环发电机组
在增压锅炉型联合循环蒸汽发生器在气侧和燃气轮机燃烧室后，而不是一个风扇的锅炉和燃气轮机燃烧室结合燃气轮机、锅炉是燃气轮机的工作压力和热烧伤，构成一个高压锅炉的燃烧。这种联合循环燃气轮机排气温度低，蒸汽参数和流量不受约束，那么功率达到一个更大的容量和更高;由于锅炉是在较高的压力和传热燃烧，增加传热系数和强度的焚烧，所以体积小增压锅炉超过常压锅炉，所以设备和安装成本降低了成本;但燃气和蒸汽轮机可以单独操作。本实用新型的增压锅炉型高功率的优点，当气体的初始温度是零下1100℃至1050℃，和余热锅炉型权力高于余热锅炉型当温度高于1100°C。
2.4给水加热型联合循环发电机组
这种联合循环将燃气轮机的排气用于加热蒸汽循环系统给水。由于锅炉给水加热的温度不高，燃气轮机排气热量利用的程度较差，使得联合循环的效率提高较少。因此一般在用燃气轮机来改造和扩建蒸汽轮机机组时才会采用。
2.5注蒸汽燃气轮机循环发电机组
这种联合循环中，燃气轮机的排气通入余热锅炉加热给水产生蒸汽，但蒸汽不是送到蒸汽轮机中去作功，而是供到燃气轮机燃烧室中，与压气机供来的空气一起被加热到燃气透平的初温后，燃气蒸汽共同进人燃气透平膨胀作功，也可以将一部分低压蒸汽不经燃烧室加热而直接进入燃气透平的低压部分作功。在这种循环中，由于燃气轮机中同时有燃气和蒸汽两种工质做功，所以又称为双工质燃气轮机循环。
这种循环的燃气循环和蒸汽循环并行地通过燃气轮机实现，所以又被称为并联型联合循环。与余热锅炉型联合循环相比，该循环省去了蒸汽轮机及其系统，这使蒸汽循环的系统大幅度简化、设备大幅度减小、尺寸大幅度减小、投资大幅度减少;由于蒸汽注人燃烧室降低了火焰温度，所以NOx排放量低;含有水蒸气的烟气的传热系数高，所以余热锅炉的换热效果好、效率高。由于有大量蒸汽排向大气，所以需要消耗大量经过严格处理的补充水，耗水量要比余热锅炉型联合循环多38%左右，这需要庞大的水处理设备，而且浪费水资源。
燃气轮机发电的优点
与常规燃煤发电相比，燃气轮机发电具有以下优点：
①燃气轮机发电机组设备、系统简单，结构紧凑，体积小，重量轻。因此，制造、运输、安装、维修方便;造价低，投资省。
②燃气-蒸汽联合循环电厂供电效率高，大大超过常规燃煤电厂。
③污染排放量小，无论燃用油气优质燃料，还是燃用合成煤气，都能满足最严格的环保标准要求。由于燃气轮机的燃烧效率很高，排气干净，未燃烧的碳氢化合物、CO、S0x等排放量低，再结合应用注水或注蒸汽抑制燃烧、干式低NOx燃烧室，或者在排气管路中安装脱销安装等技术措施，可使NOx的排放满足环保要求。
④用地较少。燃气轮机发电机组设备、系统简单，结构紧凑，体积小，占地少;燃气和燃油的燃机电厂无需煤场、输煤系统、除灰渣系统等，所以厂区占地面积比常规燃煤电厂小得多，联合循环电厂占地只有同容量常规燃煤电厂的30%-40%，建筑面积也只有常规燃煤电厂的20%。
⑤用水量较少。燃气轮机不需大量冷却水，一般燃气轮机只需常规燃煤电厂的2%-10%的用水量，联合循环也只需同容量常规燃煤电厂的1/3左右。
⑥启动迅速，运行自动化程度高，每天都能启停。燃气轮机从启动到带满负荷运行，一般不到20min，快速启动时更短。因而燃机电厂是城市备用或调峰机组的最佳选择。
⑦建厂周期短，可分期投产。先进的燃气轮机已普遍应用模块化结构，运输、安装、维修和更换都比较方便。还可分单循环和联合循环两期建设，建厂周期短。
4面对未来市场的建议
燃机是典型的高投高产高效益的高科技工业产品，在没有完全掌握燃机发电核心技术的情况下，源源不断地国家政策帮扶和平稳的市场需求保障是必不可少的。面对机遇与挑战并存的广阔未来市场，笔者有如下意见。
①积极开拓发展思路。如何满足用户一体化的能源使用需求，实现节约能源大前提下的燃机运行最优化，是每个燃机电站和全行业不得不破除的思维禁锢。
②合理挑选燃机产品。在选择产品时一定要从实际需求出发，做到资源利用最大化。
③松紧有序的政策支持。尽管国家补贴力度大，但现状是部分燃机电站仍处于亏损状态，扶持燃机产业，要在政策上暂时放松燃机减排要求，帮助降低燃机电站运营成本，扭转亏损运营的局面。
综上所述，我国燃机产业无论从制造技术还是运营水平上均落后于国际先进水平，鉴于燃机对经济和社会发展的突出意义，我国必将全面协调各方要素，统筹各类资源，帮助燃机产业实现良好的未来发展。（能源情报）
