摘要：众所周知，燃气－蒸汽联合循环发电已成为当前火力发电的主要发展方向之一。本文主要阐述了燃气-蒸汽联合循环发电装置的特点及应用，仅供参考。
关键词：燃气-蒸汽联合循环发电装置；特点；应用
1燃气一蒸汽联合循环的概念
一般来说燃气一蒸汽联合循环发电机组的核心设备包括：①燃气轮机；②余热锅炉；③汽轮机；④发电机；⑤凝汽器。在燃气轮机运转时，压气机在外部吸进空气，并将空气进行压缩，空气温度也随之增加，再把空气输入到燃烧室和喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气，输入燃气轮机内进行作功，进而带动发电机予以发电。燃气轮机的排气导入余热锅炉，进而产生高温高压，再利用蒸汽带动汽轮机进行发电。汽轮机排汽再输入至凝汽器内进行放热，凝结水又输送到余热锅炉，进而推动蒸汽动力循环。这样不仅提高了总输出功率，同时还利用了燃气轮机以及汽轮机的特性，促使循环的热效率增加。
2燃气-蒸汽联合循环发电原理
燃气-蒸汽联合循环发电系统是由燃气轮机发电系统和锅炉-蒸汽轮机发电系统所组成。燃气轮机发电系统是燃气在燃气涡轮机中经绝热膨胀作功的过程，这种热力循环又称布雷顿循环，它是由压气机将空气加压进入燃烧室，与燃料混合燃烧产生的高温高压烟气在透平中膨胀作功，将高温高压烟气的能量（通常烟气压力0.5～1.0MPa，温度1000～1300℃）转换成机械能，推动燃气轮机发电机发电。经燃气透平做功后的烟气温度降至500℃左右，进入燃气余热锅炉回收热能。锅炉-蒸汽轮机发电系统是利用燃气余热锅炉产生的高（中）压过热蒸汽（通常蒸汽压力为3.82～16.70MPa，温度450～550℃）在汽轮机中作功，将蒸汽的能量转换成机械能，推动蒸汽轮机发电机发电，完成联合循环过程。燃气-蒸汽联合循环充分利用这两种热力循环的特点，把它们结合在一起，组成联合循环。
热力循环的理想热效率只取决于循环的吸热平均温度T1和放热平均温度T2，理想热机的循环热效率η可表达为：η=1-（T2/T1）
由上式可见，提高吸热平均温度T1和降低放热平均温度T2都可以提高循环的热效率。对同一种工质来说，较高的吸热平均温度T1和较低的放热平均温度T2是不可兼得的。但采用多种工质组成的联合循环装置则可以达到高的吸热平均温度和低的放热平均温度。
热力循环过程中燃气轮机循环吸热平均温度高，可高达1300℃。纯蒸汽动力循环由于蒸汽的热物理性质限制了汽轮机的进汽温度，通常最高进汽温度为450～550℃。但其循环放热平均温度很低，一般为30～38℃。把这两种循环联合起来组成燃气-蒸汽联合循环可以显著提高循环热效率。一般来说，纯燃气轮机循环发电或纯蒸汽动力循环发电热效率仅能达到33%～38%，而联合循环发电热效率可达50%以上。
3燃气一蒸汽联合循环发电装置的优点
3.1环境污染较少
燃气一蒸汽联合循环发电利用油或者天然气为燃烧原料，所以在燃烧的过程中不会产生过多的污染排放物。即使需要用到煤，也会经过煤气化和脱硫处理，不会产生灰渣的排放，可以有效减少传统发电对环境的污染。进入21世纪以来，环境问题已经成为困扰各国经济发展的主要问题，特别是在火力发电这方面，各国纷纷采取各种错似乎减少火力发电排放的污染物。我国是火力发电的大国，每年有大量的煤通过燃烧转化为电能，这个过程产生了很多污染物，使我国的环境持续恶化。因此，扩大燃气一蒸汽联合循环发电装置在国家电网中的应用，可以有效地缓解环境压力。
3.2经济性较高
1)热效率高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在燃气一蒸汽联合循环发电系统中，压力机可以从外界吸收空气，然后进行压缩，使空气的温度提升，这些升温的气体可以为发电机提供机械能。而燃气机产生的热量又可以作为加热气体的能量来源，进而形成～个有效的循环。燃气一蒸汽联合循环发电系统把蒸汽循环和热量循环很好地结合在了一起，提高了发电的输出功率，使整个系统的热效率大幅度提升。
2)燃料利用率高。燃气一蒸汽联合循环发电系统可以将燃料燃烧产生的热量充分利用起来，把多余的热量转化为加热空气的能量，然后再注入到发电机中作为机械能的来源。在以往的发电系统中，多余的热量往往直接散发到空气中，无法有效利用，这在一定程度上增加了发电的成本。但是采用燃气一蒸汽联合循环发电系统后，对燃料燃烧的能量利用更加充分，进而直接体现在发电的经济性上。
3.3前期投资较少
燃气一蒸汽联合循环发电系统的主要设备属于户外布置，因此可以在原本电网设备上进行改造就可以。我国国家电网的相应改造只需要较少的投资就可以实现。而且，该系统的建设周期也较短，从实际情况来看，只需要4～5个月就可以完成，和燃气一蒸汽联合循环发电系统的收益相比，其前期的投资并不大。在20世纪60年代，我国的经济还并不是很发达，对火力发电的改造也没有较多的资金提供，但正由于燃气一蒸汽联合循环发电装置的前期投资较少，所以才能够在较短的时间内完成国家电网的改造。
3.4其它
1)运行较为灵活。燃气一蒸汽联合循环发电机组的启动时间较短，一般不超过20min。所以很多城市用该系统作为高峰用电的备用选择，可以有效实现电能的调节。而且，燃气一蒸汽联合循环发电系统还可以单独运作，这充分体现了其运行的灵活性。
2)无需过多的冷却水。燃气一蒸汽联合循环发电系统不需要太多的冷却水，可以有效解决传统发电站的水源问题。从实际情况来看，燃气一蒸汽联合循环发电站的用水量仅为同等规模传统发电厂的一半。
4燃气-蒸汽联合循环发电装置的应用
进入21世纪以来，人们意识到了保护环境的重要性。而火力发电作为主要的环境污染来源必须要进行相应的改革。因此，这时候燃气一蒸汽联合循环发电装置更多的是用在国家电网中。具体应用方向如下：①对传统发电厂的改造。在上文的分析中提到，燃气一蒸汽联合循环发电装置对于原本电厂并不会有太大的影响，其主要的设备都属于户外装置。因此，我国在运用燃气一蒸汽联合循环发电装置的时候，更多的是对传统发电厂的改造，针对性地增加了循环系统，以此来利用燃烧过程中的能量。②坑口电站的建设。坑口电站的建设较为困难，因为很难解决冷却水的问题。传统的火力发电站需要大量的冷却水，所以会受到建设地点的影响。而燃气一蒸汽联合循环发电系统却可以很好地解决这一问题，它在运行的过程中不会耗费大量的冷却水，可以适应缺水的地区。
我国当前的燃气一蒸汽联合循环系统主要用于老电厂的改造和电网等行业，也应用于冶金和化工等。特别是对于东南沿海地区而言，当地有丰富的天然气资源，人们对发电等行业的环境要求也较高，因此燃气一蒸汽联合循环发电系统，可以很好地发挥其作用。随着科学技术的不断发展，燃气一蒸汽联合循环发电装置的应用一定会越来越广泛，给我国经济的发展提供强有力的帮助，同时协调经济的发展与环境保护的问题。
结语
总之，燃气一蒸汽联合循环发电装置是对传统电网的一项重大改革，它可以减少发电过程中的环境污染，同时提高燃料的利用率，有着很大的发展前景。
参考文献
[1]谢宏波.浅谈燃气轮机电厂的检修管理[J].中小企业管理与科技旬刊，2015.
[2]赵楠.发电厂燃气轮机的检修及运行策略[J].华东科技：学术版，2015.
作者简介
孙英文（1984.5-），男，山东临沂人，中南大学热能与动力工程学士，工程师，单位：国核电力规划设计研究院有限公司
论文作者:孙英文,陈雯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
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