摘要：本文以燃气蒸汽联合循环发电机组为例进行介绍，通过企业生产过程中产生的富余焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用先进技术、效率高，实现了将放散的煤气全部回收进行发电，解决了能源浪费和环境污染问题。
关键词：燃气轮机；蒸汽轮机；联合循环；发电技术
引言
随着能源发电技术的不断发展，人们环保意识的日益增强，燃气发电技术得到了快速的发展。常规简单循环的燃气发电系统主要是通过空气经过压气机压缩到一定的气压后，然后进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，形成高温燃气后进入透平膨胀机做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，并带动发电机做功，输出电能。因此当燃气机温度较高时，就会导致热能损失，降低循环的热效率。
一、燃气蒸汽联合循环的意义
根据我国当前的用电情况，为了满足社会用电需求及能源消耗增多等情况，对于对节能发电模式的期望越来越高。为了能同时满足这两方面的需求，热电厂在制定电能生产工艺时，需对传统发电模式进行改造，采用先进的电力生产技术，合理利用煤燃料燃烧生产热能、电能。联合循环技术的运用对热电厂发电发热有着重要的意义。
1、解决能源问题
能源作为社会经济的发展的主要因素，热电厂采用传统发电模式不仅无法获得理想的生产效率，也导致煤燃料资源的浪费。联合循环技术用于热电厂发电，既能实现“煤的洁净燃烧”，也能提高热电厂的发电效率。联合循环技术对燃气轮机循环、蒸汽轮机循环进行 优化改进，把两者组合到一起构成综合性的热力循环。不仅科学利用煤燃料发电，也促进了机组运行效率、机组功率的提高。
2、合理利用燃气
煤燃料燃烧后产生燃气，若发电厂能充分利用燃气也可将其作为发电的燃料。对煤燃烧产生的燃气利用率较低，降低了电能生产的产量。联合循环技术对燃烧锅炉、汽轮机组等设备的连接进行改进，设置了循环控制系统以及时集中燃气加以燃烧，提高了热电厂发电的效率。如联合循环技术里燃气轮机能充分燃烧气化炉产生的中、低热值煤气，保证了燃气的合理运用。
3、降低电厂成本
联合循环技术能显著降低发电厂的生产成本，如煤的洁净燃烧降低了燃料的浪费，减少了煤燃料的采购成本；对燃气的循环利用减小了汽轮机组及锅炉设备的故障发生率，降低了发电厂生产期间的维修或维护费用。
二、燃气蒸汽联合循环系统组成
燃气－蒸汽联合循环发电系统实质是把燃气轮机循环和蒸汽轮机循环以一定的方式组合成一个综合的发电系统，是在建设资源节约型和生态友好型社会的背景下提出的一种发电技术，其目的是提高热效率，降低煤耗，减少污染，改善环境。一般而言，燃气－蒸汽联合循环发电系统的特点可以从以下几个方面进行分析：第一，在发电效率方面。燃气－蒸汽联合循环发电系统的供电效率可达到50%以上，远高于燃煤的蒸汽轮机发电机组；第二，在建设投资方面。燃气－蒸汽联合循环发电系统建设周期短，资金的利用率高，投资回收时限短；第三，在管理方面。燃气－蒸汽联合循环发电系统的运行高度自动化，可间接实现无人值守和远程管理；第四，在运行方面。燃气－蒸汽联合循环发电系统响应速度快，可有效提高电网调峰能力，改善电网运行质量；第五，与燃煤电厂相比，环境污染大大降低，碳排放量减少50%，基本不产生二氧化硫和粉尘，因此，燃气－蒸汽联合循环发电系统具有良好的社会效益和环境效益。
三、CCPP系统设计
1、技术原理
CCPP（燃气蒸汽联合循环发电机组）技术，主要是利用热值比较低的燃料气体，还具有开、停机快，运行负荷调节幅度大速度快等特点，可用于用于回收其 高炉、焦炉生产过程中产生的大量气体燃料副产品（高炉煤气、焦炉煤气）进行发电，提高了发电效率，又能很好地满足煤气动态平衡的需要，减少放散。从而发挥CCPP技术的优势。由于燃气轮机循环吸热平均温度高，纯蒸汽动力循环放热平均温度低，把这两种循环联合起来组成燃气－蒸汽联合循环显然可以提高循环热效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据各种煤气平衡富余情况，按照高炉煤气和焦炉煤气以4∶1的比例进行混合为低热值煤气作为燃机的燃料，一是提高高炉煤气的热值，二是全部回收低热值的高炉煤气。
2、工艺流程
主要是从高炉煤气经除尘加压后与加压的空气混合进入燃烧室燃烧，所产生的高温高压 燃气进入燃气透平机组膨胀做功，燃气轮机通过减速齿轮传递到汽轮发电机组发电；燃气轮机做功后的排气进入余热锅炉，锅炉换热产生的蒸汽进入蒸汽轮机做功，带动发电机组发电。
3、装机方案
燃气轮机是通过压气机涡轮将空气压缩，高压空气在燃烧室与燃料混合燃烧，使空气急剧膨胀做功，推动动力涡轮旋转做功驱动发电机发电。燃气轮机自身的发电效率不算很高，一般在30%～35%，但是其产生的废热烟气温度高达450℃～550℃，可以通过余热锅炉再次回收热能转换蒸汽，驱动蒸汽轮机再发一次电，从而形成燃气 轮机-蒸汽轮机联合循环发电，发电效率可以达到45%～50%，一些大型机组甚至可以超过55%。为提高联合循环效率，从燃机排气中尽可能回收热量，采用三压余热锅炉，参数提高为次高压，产生的次高压过热蒸汽和低压过热蒸汽进入汽轮机做功，带动发电机发电，同时余热锅炉还产生低压除氧饱和蒸汽作为除氧器除氧用汽。蒸汽轮机为次高压参数的单缸、冲动、凝汽式汽轮机，带补汽。
4、循环系统的优化设计
根据热力系统的工作流程，将系统进行模块化动态建模，通过改变燃气轮机负载工况，获得稳态热力数据，并对影响系统运行的效率进行全面的分析，得出了一系列的丰硕成果；实际系统分析侧重于根 据电厂建设或者改造的实际情况，选择最优的设备参数和运行条件，其中包括发电机的配置方式、燃气轮机组的选型和经济性评估，余热锅炉的配置方式，厂房内设备的安装方式等。
四、煤气净化系统的应用
燃气—蒸汽联合循环发电的燃料为焦炉煤气和高炉煤气，燃机的稳定运行关键因素是煤气的净化质量，因此煤气净化非常重要。
1、焦炉煤气净化
焦炉煤气净化的功能主要是降低煤气中的萘和焦油含量。在焦炉煤气净化过程中，要充分考虑蒸氨塔脱酸蒸氨过程中蒸汽减少带来的影响，蒸氨塔蒸氨过程中酚水量减少，且蒸氨过程产生的废水中含氨量的减少，能有效降低蒸氨过程对设备造成的损失，这就使得焦化厂在焦炉煤气净化过程中经济效益得到大大提高。焦化厂在焦炉煤 气净化过程中还要重视对侧线NH3•H2O的合理利用，当脱氨塔内部的温度在100℃左右时，脱氨塔内富液中的挥发铵盐就会被分解掉，焦炉煤气中有害物质就会被分解出来，这个过程可称作焦炉煤气净化中的吸解过程，焦炉煤气净化中吸解过程所需热能主要由侧线 NH3•H2O的提供，这种设计使得焦化厂的焦炉煤气净化过程节省了大量蒸汽消耗，在一定程度上优化了焦炉煤气净化工艺。且在此过程中要设置科学合理的换热器设备，对焦炉煤气净化过程中产生的热效率进行回收，从而达到节约能源的目的。
2、高炉煤气净化
高炉煤气净化站的主要功能是降低煤气的含尘量。首先，由于高炉煤气的热值较低，燃烧不稳定，在设计时采用大功率双旋流高炉煤气燃烧器，通过旋流叶片，加强高炉煤气与助燃风的混合，炉膛采用束腰结构、燃烧区敷设未燃带，以提高炉膛的热强度；其次，煤粉炉相比，锅炉燃烧煤气产生的烟气量增大，对流吸热所占比例增加。设计时采用沸腾度达20%的高沸腾度省煤器，以协调辐射受热面和对流受热面的比例关系；最后，设计采用分离式热管换热器预热煤气，提高煤气入炉温度，增强燃烧稳定性。
结束语
采用高效率的燃气—蒸汽联合循环发电机组实施发电的项目。用于电力生产可使其得到充分、合理、高效的综合利用，有利于降低济钢的生产成本、增强企业产品的市场竞争力，同时可减少煤气排放对周围环境的污染，符合国家能源、经济和环保政策，具有良好的经济效益和环境效益。为了适应社会主义科学发展观的要求，采用燃气蒸汽联合技术是电力行业改革发展的必然趋势，企业应积极推广这类新型的产业技术，促进电力行业的改革发展。
参考文献：
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[3]马庆涛．燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用[J]．通用机械，2016（2）
论文作者:甘泽林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
标签：煤气论文; 蒸汽论文; 燃气论文; 焦炉论文; 高炉论文; 燃气轮机论文; 燃料论文; 《基层建设》2017年第15期论文;