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燃气轮机联合循环发电机组的应用

北极星电力网技术频道    作者:3   2007/12/21 13:02:57   

  所属频道:  火力发电    关键词:  燃气轮机 发电机 电机

(1)燃气轮机联合循环发电机组发展概况及特点
根据有关资料统计,截止到1996年底,我国已安装燃气轮机总量为4100MW,联合循环发电机组的容量占490MW。1997~1998年期间新增加燃气轮机22台,其中联合循环发电机组为18台,新增容量为1607MW。
由于燃气轮机联合循环发电机组是燃气轮机、发电机与余热锅炉、蒸汽轮机或供热式蒸汽轮机(抽汽式或背压式)共同组成的循环系统,它是将燃气轮机作功后排出的高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽,送人蒸汽轮机发电,或者将部分发电作功后的乏汽用于供热。常见形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环,也有燃气轮机、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。主要用于发电和热电联产,燃气轮机联合循环机组具有以下独特的优点:①发电效率高:由于燃气轮机利用了布朗和朗肯二个循环,原理和结构先进,热耗小,所以,联合循环发电效率高达60%,而燃煤电厂(0.75~600)MW机组发电效率仅20%~42%。②环境保护好:燃煤电厂锅炉排放灰尘很多,二氧化硫多,氮氧化物为200PPM。燃机电厂余热锅炉排放无灰尘,二氧化硫极少,氮氧化物为(10~25)PPM。⑧运行方式灵活:燃煤电厂,仅只能作为基本负荷运行,不能作为调峰电厂运行。燃机电厂,不仅能作为基本负荷运行,还可以作为调峰电厂运行;燃机为双燃料(油和天燃气)时,还可以对天然气进行调峰。④消耗水量少:燃气一蒸汽联合循环电厂的蒸汽轮机仅占总容量的1/3,所以用水量一般为燃煤火电的1/3,由于凝汽负压部分的发电量在全系统中十分有限,国际上已广泛采用空气冷却方式,用水量近乎为零。此外,甲烷(CH4)中的氢和空气中的氧燃烧还原成二氧化碳和水,每燃烧1m3天然气理论可回收约1.53kg水,每公斤可回收2.2kg水,足以满足电厂自身的用水。⑧占地面积少:由于没有了煤和灰的堆放,又可使用空冷系统,电厂占地大大节省,占地仅为燃煤火电厂的10%~30%,节约了大量的土地资源,这对地少人多的中国非常重要。⑥建设周期短:燃气轮机系统发电的建设周期为8~10个月,联合循环系统发电的建设周期为16~20个月,而燃煤火电厂需要24~36个月,回收快。
(2)天然气在燃气轮机联合循环发电机组的应用
天然气是被世界公认的清洁的能源,2000年我国天然气产量已经超过250亿m3。利用天然气发电对于环境保护具有极大的优越性,其主要表现在以下几个方面:④占地面积小,一般可为燃煤电厂的54%。②耗水量小,一般仅为燃煤电厂的1/3。③不需要为环保而追加新的投资。④不会引起水电建设造成的施工废水、弃碴的排放、料厂的占地、森林植被的受淹及移民等引发环境保护问题。⑤同火电厂相比,污染物的排放量低。
世界上利用天然气发电普遍采用燃气蒸汽联合循环电厂的形式,尤其是以天然气作为燃料的燃气蒸汽联合循环发电技术更为世界众多国家所重视。天然气电站运行灵活,机组启动快,启动成功率高,即可带基荷又可用于调峰,且宜于接近负荷中心。另外,燃气轮机发电机组电厂可在25(30)%~100%出力下可靠运行,利于提高电网的经济运行水平,燃天然气电站的可用率较高,约为90%~95%,高于燃煤电厂。可大大改善煤电机组的运行工况,以及降低煤耗,对于提高电网的运行质量、解决其运行存在的矛盾,不失为一有利的选择。
同时天然气燃烧过程中,所产生的影响人类呼吸系统健康的氮化物、一氧化碳、可吸人悬浮微粒极少,几乎不产生导致酸雨的二氧化硫,而产生导致地球温室效应的二氧化碳的排放为煤的40%左右,燃烧之后也没有废渣、废水。天然气有转换效率高,环境代价低,投资省和建设周期短等优势,积极开发利用天然气资源已成为全世界能源工业的主要潮流,目前全世界发达国家,燃气轮机电厂与燃煤电厂总安装容量已接近1:1,并大有超过趋势,我国政府也积极鼓励发展燃气轮机联合循环热电联供、推动燃气轮机电厂的发展。

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