燃气—蒸汽联合循环发电系统的现状分析及展望

摘要：随着社会的发展和科技的进步，我国蒸汽联合循环发电系统在不断发展，成为国民经济的重要组成部分，有效提高了人们的生活质量。文章围绕蒸汽联合循环发电系统的现状和展望进行了阐述，值得同行相关技术人员借鉴。

关键词：燃气-蒸汽联合循环发电系统；清洁能源；发电技术；天然气发电；余热锅炉 文献标识码：A

中图分类号：TK47 文章编号：1009-2374（2017）08-0194-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.095

在当代社会中，能源、环境危机的不断加剧，促使清洁能源发电技术快速发展起来，而燃气-蒸汽联合循环发电系统作为清洁能源发电技术的一种，也得到了快速的發展。基于此，本文以《基于现状分析燃气-蒸汽联合循环发电系统及展望》为题，进行了以下几方面的分析与探讨。

1 系统介绍

联合循环是将两个独立的动力循环进行联合，在这样的情况下，两者会产生能量，这时能量会出现相互交换的情况，从而形成一个新的循环。根据热力学原理，理想的热力循环又称卡诺循环，该公式显示，当热源的温度不断升高时，冷源的温度不断降低，循环的效率不断提高。燃气-蒸汽联合循环里的高温热源温度较高，超过了蒸汽循环产生的蒸汽温度，而且燃气单循环产生的排气温度要超过燃气-蒸汽联合循环中的温冷源温度，因此燃气-蒸汽联合循环能够有效实现高温热源吸热效果。所以，对于普通的循环热效率而言，必须低于联合循环产生的热效率。为了有效改善联合循环效率的效果，在对联合循环进行设计的过程中，技术人员必须考虑效率与功率的相关条件，当燃气轮机符合设计内容后，企业决策者还需要从成本角度和循环效率方面来看，汽轮机与余热锅炉的系统形式是否在配置规范方面存在问题。因此，为了提高循环联合效率，技术人员需要选择透平初温相对高的燃气轮机。根据相关数据调查显示，当燃气轮机的初温不断提高时，联合循环的效率也会得到明显提高，这时联合循环的效率会超过简单循环的效率。

在当代社会中，人们的环保意识不断增强，燃气发电技术发展得越来越快。通常情况下，燃气发电系统的原理为：空气进入到压气机内，压气机会向空气施加压力，进而将空气压缩成一定气压，而后将气压送往燃烧室中与燃料混合进行燃烧，进而会产生高温燃气，这些高温燃气一旦进入到膨胀机后，会进入做功的状态，压气机在透平转子的作用下会进行不断旋转，同时带动发电机进行做功，从而产生电能。对于燃气机释放的尾气而言，其较高的温度会存在很多劣势，当排入大气后，会导致热能不断损失，在很大程度上降低了机组的热效率。因此，技术人员必须注意这一点，充分发挥循环发电系统的作用。一般情况下，联合循环发电系统会通过某个特定的方式组合燃气轮机循环与蒸汽轮机循环。形成综合性质的发电系统，属于当代社会中的新型发电技术，能够有效降低煤耗，不断提升热效率，保护环境。一般情况下，联合循环发电系统主要具有以下特点：对于建设投资而言，燃气-蒸汽联合循环发电系统具有建设周期短的特点，投资回收时限短，使资金的利用率高；对于发电效率而言，燃气-蒸汽联合循环发电系统的供电效率高，已经大于燃煤的蒸汽轮机发电

机组。

不同于燃煤电厂，燃气-蒸汽联合循环发电系统能够有效降低环境污染，大量减少碳排放量，不会排放出有害物质，对于燃气-蒸汽联合循环发电系统而言，由于其具有自动化的运行优势，所以从管理方面来看，能够通过在线监控实现远程管理。由于燃气-蒸汽联合循环发电系统具有响应效率高的特点，所以从运行方面来看，能够有效提高电网调峰能力，进一步改善电网运行质量，确保电网的正常、稳定运行。不难发现，采用燃气-蒸汽联合循环发电系统有助于提升企业的经济效益与社会效益。

燃气-蒸汽联合循环发电系统主要涉及两个方面，即蒸汽发电系统、燃气发电系统。蒸汽发电系统包括发电机、余热锅炉、汽轮机。燃气发电系统主要包括以下方面：透平、发电机、压气机、燃烧室。

2 燃气-蒸汽联合循环发电系统的现状分析

2.1 研究天然气发电技术的工作

对于燃气-蒸汽联合循环发电系统方面而言，我国仍与国际方面存在很多差距，原因如下：由于我国研究在燃气-蒸汽联合循环发电系统的时间较晚，然而近年来我国在很多方面取得了一定的进步，例如优化设计、系统能耗分析、设备研发等。在当代社会中，我国燃气-蒸汽联合循环发电系统不断发展，我国对燃气-蒸汽联合循环发电系统的研究现状主要体现在以下方面：世界天然气消费量在不断增长，对于当代世界能源消费结构而言，天然气消费量属于三大主力之一。在当代社会中，国际能源界的很多学者认为，世界天然气产量、消费量会不断增长，几年后将超越石油、煤，因此天然气属于当代世界的重要能源。在国际社会中，应用最为广泛的发电技术主要有热电联产发电。

2.2 优化设计循环系统

对于联合循环的设计而言，燃气轮机的效率不是越高越好。技术人员在选择燃气轮机的过程中，应尽量选择设计良好的燃气轮机。对于不补燃的联合循环而言，由于蒸汽循环的参数会受到排气温度的限制，蒸汽循环的效率与燃气循环具有密切的联系。对于燃气轮机的效率而言，在提高的状态下，蒸汽循环效率具有很多优势，该方式属于积极影响的联合循环系统。在联合循环过程中，最合理的联合循环效率并不意味着选择燃气轮机的效率最大值，当燃气初温确定后，值得技术人员注意的是，由于燃气轮机的效率虽然高，余热锅炉的循环效率、蒸汽参数处于低状态。同时，低压比的燃气轮机排气温度高，正气循环通过采用再热技术并且发挥其优势，能获取较佳的蒸汽部分效率。

对于联合循环而言，将燃气轮机排出的“废气”直接引入余热锅炉，随后加热水会产生出高温高压的蒸汽，最终推动汽轮机做功。因此，汽轮机的朗肯循环与燃气轮机的布雷顿循环通过结合，能有效形成能源梯级的利用总能系统，实现较高的热效率，该方式属于联合循环，大多数联合循环系统应用于发电行业。

优化设计过程中，技术人员在实际系统分析的基础上，需要加强理论的分析工作。对于理论分析而言，技术人员通过重视燃气-蒸汽联合循环的理论环节，在设计出一系列燃气-蒸汽联合循环发电系统的基础上，不断优化方案，并且依据热力系统实际情况，建立好模块化动态系统，同时技术人员通过改变燃气轮机负载工况，保障热力数据的稳定性，技术人员通过全面分析影响系统运行的效率，能够得出相应的数据信息。

2.3 设备研发

对于大容量高效率的燃气轮机而言，其设计工作非常重要。在国际环境中，设计大型燃气轮机的企业包括MITSUBISH、GE、ALSTHOM、SIEMENS等。大型燃气轮机具有以下特点：环效率高，同时具有灵活方便的优势，因此，技术人员需要充分发挥其单机容量大的特点。但值得注意的是，由于大型发电燃气轮机通过进口进入，浪费了工厂的资源，因此技术人员需要不断改进该环节。

3 展望

对于加装余热锅炉的技术里，技术人员在研究燃气透平尾气的余热过程中，通过不断发挥给水的作用，能够充分保障高压蒸汽快速推动，从而不断提高汽轮机的效率，使发电机发电的质量不断提高，在提升燃料化学能的过程中，技术人员需要落实好机械能的转化工作，保障余热锅炉型的燃气能够正常运行。通常情况下，燃气-蒸汽联合循环发电系统涉及多个能量循环，能量属于相对平衡的状态。根据相关数据调查显示，很多因素会影响整个燃气-蒸汽联合循环机组的效率，例如余热锅炉的效率、蒸汽轮机的效率、燃烧室的效率、燃气轮机的效率，从而保障联合循环充分发挥作用，技术人员根据实际情况，选择科学合理的高效率的燃气轮机，尽可能落实好排气温度等工作，充分发挥燃气循环的效率的优势，获取最大的联合循环效率。燃气-蒸汽联合循环发电系统具有很多种类，依据燃气轮机的容量，包含以下类型：微型、小型、中型、大型；依据余热锅炉的类型，包含以下类型：助燃锅炉联合循环、正压锅炉联合循环、余热锅炉联合循环、补燃余热锅炉联合循环；依据发电机的位置，主要包含以下类型：多軸配置系统等。由于单轴配置是汽轮机与气轮机联合运行下发挥作用的，因此多轴配置能够为汽轮机拖动不同发电机，从而进行正常的发电工作。

在当代社会中，由于我国环保问题越来越严峻，因此，企业必须改变传统落后的蒸汽轮机发电机组，例如发电环保成本高、污染排放严重等。企业应该优先选择建设周期短、投资费用低、供电效率高的燃气-蒸汽联合循环发电系统。值得注意的是，燃气-蒸汽联合循环发电系统建设过程中必须考虑以下内容：对于新建电厂选址而言，燃气-蒸汽联合循环发电系统应考虑以下特点：建设周期短、占地面积少、适用于用电极度紧张地区与负荷中心的电源建设。对于燃煤电厂的改造而言，大型燃煤电厂的设备更新过程中必须充分考虑燃气-蒸汽联合循环发电系统。通过以相关设备研制为角度，世界上的联合循环电厂效率越来越高。但是我国对大型燃气轮机的研究时间短，因此必须积极引入西方发达国家的先进设备，同时加大研究力度，尽快朝全套发电设备国产化目标前进。企业必须充分重视国家的执行内容、政策法规。通过相应国家环保鼓励的号召，不断提高企业自身建设燃气-蒸汽联合循环发电系统的力度。企业必须重视燃气的种类等条件。同时，燃气-蒸汽联合循环发电系统必须运行情况，从而选择较为科学的补给燃料，有效实现气源的本地化、多元化。

4 结语

综上所述，随着当代天然气资源的不断开发，燃气发电技术越来越成熟。为了不断提高我国的综合国力，我国必须重视燃气-蒸汽联合循环发电系统的优势，实现企业的可持续发展，从而促进社会的进步。

参考文献

[1] 康玉洁.燃气-蒸汽联合循环发电系统的现状和展望

[J].电气时代，2013，（6）.

[2] 孙喜春.关于发展燃气-蒸汽联合循环发电的探讨

[J].企业技术开发，2013，（14）.

作者简介：王政允（1982-），男，河北唐山人，中国大唐集团科技工程有限公司工程师，硕士，研究方向：燃气蒸汽联合循环、电厂烟气污染控制技术、风力发电。

（责任编辑：秦逊玉）

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