渠海峰
广东省东莞市东城区东莞中电新能源热电有限公司
摘要：本文集合了燃气发电厂的实际情况，阐述了燃气发电的背景与意义、燃气发电在国内的发展现状、节能降耗的意义与现状、燃气发电与联合循环及燃气轮机的经济运行。重点的分析了燃气发电中燃气轮机的经济运行。
关键词：燃气发电厂；燃气轮机；经济运行
引言：随着我国的节能环保形势日益严峻，代表着清洁能源利用为优先方向的燃气发电方面在世界范围中经历着蓬勃迅速的发展，它在能源界跟其他传统的能源一样，面临着节能降耗的压力。燃气轮机作为燃气发电中重要的部分，应该值得我们加倍重视和利用，使得燃气发电厂在运营成本的降低和能源技术利用等方面得以广泛适用与推广。
一、燃气发电的背景和意义
天然气，作为一种高热值的清洁燃料，以天然气作为燃料蒸汽的联合循环发电是当今世界先进的发电方式，它具有长远良好的经济效益及发展前景。我国的经济发展离不开电力支撑的，但是在仍然以煤炭作为主要一次能源的形势下，燃煤发电会带来严重的环境污染，而天然气发电因为污染物的排放少而在环境保护方面有着明显的优越性，这是解决发电厂环境污染重要的出路。随着我国经济的发展，电网的容量越来越大，电力负荷季节性变化也越来越大，昼夜电负荷峰谷差越来越大；电网的调峰任务十分严峻，利用天然气发电具有调度灵活、启停迅速的特点，比起常规的燃煤发电和水力发电都更为适合调峰机组，尤其是在缺少水电的北方。代表着当今燃煤发电先进技术水平的超临界机组发电效率约，然而最新型燃气蒸汽联合循环机组其发电效率已经提到以上，因此可见燃气发电有着巨大的优势。
二、我国燃气发电的发展现状
我国的天然气发电开始于上个世纪50年代末期，受限于工业基础和燃料政策等原因很长的时间内发展相当缓慢。80年代后，随着我国经济的快速发展，天然气发电也得到了较大规模的应用，而燃气发电装机主要是分布在内陆远地区及东南沿海地区，这为我国油气的开发及沿海的经济特区发展做出了很大贡献。21世纪初，为优化能源结构和改善环境污染，国家决定大力地发展燃气发电来增加清洁能源的比重，于是一批具有国际先进技术水平的大型燃气蒸汽联合循环的发电厂投产建成，我国的天然气发电进入了一个崭新的发展期。随着环保形势的日趋严峻，天然气资源得到不断开发及引进，以及IGCC（整体煤气化联合循环）的发电技术逐渐成熟，基于燃气轮机的联合循环发电在我国的电力结构中比重不断增大。
三、节能降耗的意义和现状
节能降耗可谓发电企业的立足之基和生存之本，如果企业的每一位员工都能够严格地遵守节能降耗相关的制度，自觉地投入到节能降耗各项活动中去，坚持不懈地做好节能降耗工作，树立起一种“点点滴滴降成本，分分秒秒增效益”的节能意识，那么企业实现节能降耗和创造效益就能得到最大的保证。
相较西方的工业发达国家，我国的天然气发电方面发展还是比较落后的，正是处于一个追赶的过程，然而由于我国的天然气储量不大、早期的勘探开采技术落后，使得天然气发电的发展受限，即使是现在，我国仍然需要从国外引进大量的天然气才能够满足国内的需要。世界能源的紧缺，中国尤为严重。自从1998年以来，政府开始了在全国范围内做出计划，逐步地关停旧式的小型燃煤火电厂，淘汰一大批较为落后的产能。在2007年10月，政府颁布实施了《清洁生产促进法》，接着在2009年的1月又颁布实施了《循环经济促进法》，这一系列与节能降耗相关的国家法律法规相继出台，节能降耗被当作一项战略决策贯彻执行起来。为响应国家创建资源节约型企业要求，各地的发电厂积极地参与到行业内的指标评比竞赛活动中，比较之下发现差距，从而进行管理方法的改进。加强办公生活区的节能管理、运行管理、物资管理及检修管理，广泛地使用节能新技术产品，对辅机开展变频改造等一系列的节能办法，降低了厂用电率，从而避免浪费，减少了物料的消耗，实实在在地达到了降低电厂运营成本的目的。
四、燃气发电与联合循环
图1-1 燃气蒸汽联合循环机组作流程图
图1-1所示为燃气蒸汽联合循环机组的工作流程，经增压的燃气及压缩空气混合后进到燃烧室燃烧，所产生的高温烟气在燃气轮机中做功，其一部分的热能转变成为高品位的电能，燃气轮机烟中的余热再在余热锅炉中产生蒸汽带动蒸汽轮机更进一步地发出部分屯能，同时制冷和供热，从而实现能源的高效梯级利用，降低燃气发电供热的成本。
五、燃气发电厂燃气轮机的经济运行
1、燃气轮机的结构和工作原理
燃气轮机一般是由一台多级轴流式压气机、一套由多个燃烧器环形分布组成的燃烧系统、控制系统、燃气透平和辅助设备组成。轴流式压气机的转子及透平的转子是由法兰刚性连接的，采用两个支持轴承进行支撑，如图2-1所示。
图2-1 GE 9FA型燃气轮机本体剖视图
燃气轮机是一种以连续流动的气体为工质，将热能转换成为机械功的旋转式动力机械。在燃气和空气的主要流程中，只有压气机、燃气透平和燃烧室这三大部件组成的燃气轮机的循环，通称为简单循环。
2、燃气轮机的性能维护
（1）燃气轮机的定期水洗。燃气轮机在运行过程中，其压气机吸入的空气中很可能会含有昆虫、砂土、灰尘及碳氧化合物等杂质，这些杂质大部分可以由压气机入口处的进气滤网过滤掉，而那些未能被滤网过滤掉的杂质，如碳氢化合物等，便会粘附并且聚集在压气机的叶片等内部部件上，就会导致压气机的叶片坂腐烛或者游塞压气机的内部通道，从而影响到压气机的正常工作，导致燃气轮机出力性能下降，其运行效率降低，主要会表现在热耗的增加和有功的减少上。通过定期对燃机进行清洗可去除压气机的叶片等内部部件上的积垢，使燃机恢复出力，提高其效率。
（2）压气机的入口空气冷却技术。对压气机入口空气采用冷却技术进行冷却，可改善燃机的性能，这是目前解决该问题最主要的办法。根据制冷驱动源不同，入口空气的冷却方式可以分为吸收机制冷、电制冷机冷却、蒸发冷却以及蓄能冷却等。
（3）压气机的进气滤网反吹扫。为使燃机在运行时压气机的入口压力不会下降，需要对压气机的进气滤网表面进行在线清除，这个方式主要是通过一套脉冲的空气自动反吹扫系统去实现。实践证明，进气滤网在经过吹扫清洁后，压气机的入口压力将很快恢复正常，燃机的效率和出力都能相应的恢复到原来的水平。对燃机性能的维护，脉冲空气自动反吹扫是系统不可缺少的。
（4）燃机的排气背压控制。依照以往工程的经验，燃机的正常运行其排气背压值通常在3.0-4.0kpa之间，其排气背压每升高1kpa，则其功率就下降0.6-0.7%，其热耗率就增大0.6-0.7%，联合循环机组的总效率随之下降。因此，机组在运行中应该加强对燃气排气背压的监控，一旦该压力出现持续性的缓慢上涨现象，就需要分析燃机排气损失或者锅炉烟道积灰或者烟挡板是否关小等引起的，并且及时做出相应的处理，使燃机的性能和出力得到保证。
3、燃气轮机的负荷控制
大量的理论及实践都证明了，燃气轮机在运行负荷比较大时（在额定的负荷以上）热效率最高，其经济性最好。因此，在实际的生产中条件允许的话，应该尽可能地让燃机带高符合运行，避免其带低负荷进行长时间运行。
4、燃机性能加热器的节能改造
燃机燃料的温度是系统的安全经济运行重要的保证，性能加热器通过取自余热锅炉中的热水将天然气进行加热到一定的温度，然后再送人燃机透平燃烧做功，这些对于提高天然气在燃机透平内其燃烧稳定性和燃烧效率有重要的作用。
5、燃气品质的监测
天然气的成分变化，将可能导致燃机燃烧异常，甚至可能导致燃机事故发生，因此，加强天然气的成分监测，对机组的安全运行是非常重要的。我们通过对天然气的成分监测，不但可以计算出天然气发热量，根据发热量衡量机组效率及环保指标，更加可以作为燃料的结算依据。低品质的天然气如果含有较大非正常的氮气或者二氧化碳，其单位的发热量小，这必然会导致机组的发电效率降低；当低品质的天然气如果含有比较多的硫化氢时，其燃烧后将会产生较多的SDX等污染物，从而增大电厂的环保压力。
六、结束语：
本文介绍了燃气发电厂中燃气轮机的结构和工作原理，并且从燃气轮机的性能维护、性能加热器改造、负荷控制、燃气品质监测等方面分析了燃机节能降耗方法和经验，结合了燃气发电厂的生产实际情况，论证了燃机在节能改造和运行方式优化后能够得到良好的效益。
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论文作者:渠海峰
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/30
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