燃气-蒸汽联合循环发电装置在我国的应用及

南京汽轮电机（集团）有限责任公司薛福培一、前言燃气—蒸汽联合循环发电装置，由于其具有高效低耗、启动快、可用率高、投资省、建设周期短及环境污染少等优点，越来越得到世界各国的重视而迅速发展。据统计，从一九六八年至一九九五年期间，在世界范围内销售的发电用燃气轮机有13373台，总销售容量3.77517亿千瓦。其中，一九九O年至一九九五年的六年间，销售4311台，1.64517亿千瓦，一九九五年创历史最高记录，达3051.7万千瓦。在1990~2000年间美国新增的1.13亿千瓦发电容量中，燃气轮机电站容量占44%，与燃煤蒸汽轮机电站容量相当，这也是世界发电设备生产过程中出现重大转折的标志。从2000年以后，在新增的发电设备总装机容量中，燃气—蒸汽联合循环发电装置超过常规火电站，占电力发展的主导地位。改革开放以来，我国的电力工业发生了巨大的变化，电力装备达到了一定的规模。二ＯＯＯ年末发电设备装机容量已达到3.1932亿千瓦，（其中单机6000KW以上机组28509.64万KW，其中火电22563.7万KW，火电机组中，燃气轮机组552.811万KW，仅占火电机组的2.32%），年发电量达到13684.82亿千瓦时。根据我国电力规划总目标，在新增的机组中，除重视发展高参数大型机组外，还将大力发展高效率、低污染并且具有调峰能力的大型机组，亦即在机组的选择上，主要发展30万、60万千瓦的大型火电机组，发展区域性集中供热的热电机组，同时要积极发展燃天然气的燃气—蒸汽联合循环发电机组，以达到高效、节能、改善环境和有利于提高电网调峰能力的目的，这已成为今后我国电力发展的主要方向。由此可见，燃气—蒸汽联合循环发电装置由于其特殊的优点，将在我国得到发展。本文就我国发展联合循环发电装置的应用和中小热电厂改造提出初步的看法，以供交流讨论。二、燃气—蒸汽联合循环发电装置的主要特点燃气—蒸汽联合循环装置是四十年代末开始发展起来的一种能源综合利用技术，其特征是将具有较高平均吸热温度的燃气轮机循环（布雷顿循环）与具有较低平均放热温度的蒸汽轮机循环（朗肯循环）结合起来，使燃气轮机的废热成为汽轮机循环的加热源，达到扬长避短，相互弥补的目的，使整个联合循环的热能利用水平较燃气轮机循环或汽轮机循环都有明显的提高。燃气—蒸汽联合循环发电装置的主设备由三大块组成：1、燃气轮发电机组。它用可燃气体（如天然气、焦炉煤气、高炉煤气或煤层气）或油为（如轻柴油或重油）燃料，通过高温、高压空气做功发电。2、余热锅炉。其热源为燃气轮机的排气，因此称为余热锅炉，其产生的蒸汽按汽轮机来匹配。3、汽轮发电机组。利用余热锅炉供给的蒸汽选配蒸汽轮机，既可配纯发电的汽轮发电机组，也可配热电联供的汽轮发电机组。燃气—蒸汽联合循环发电装置的主要优越性燃气/蒸汽联合循环装置是一种能源综合利用技术，相对于蒸汽轮机发电技术具有如下明显的优点：1、具有较高的热效率。在同等功率条件下效率要高出15%以上。60MW等级燃气/蒸汽联合循环的效率已达46%以上，300MW等级的已达55%以上，而同等功率的蒸汽轮机发电效率为30%和40%左右。众所周知，常规的火电机组由于其自身设备及系统的限制，它的热效率已很难有突破性的提高。根据统计，1996年我国火力发电机组的平均供电标煤耗为409g/kwh，折算的平均供电效率为30%。目前我国最大的单机容量为600MW的火力发电机组，如北仑港发电厂等，其发电效率约40%左右。1989年6月日本九洲松浦发电厂正式投入商业运行的东芝700MW超临界参数的汽轮发电机组，采用液化石油气（LNG）为燃料，其发电效率达41.9%。这一电站代表当今世界最先进的火电站水平。而燃气—蒸汽联合循环装置的热效率则远好于这一数据。我国南京汽轮电机厂与美国GE公司合作生产的PG6581B型40MW燃气轮发电机组，其简单循环时供电效率为32%，如配置国产余热锅炉和汽轮机，组成58MW等级的联合循环，其供电效率可达46%~48%。近年来，国外正在发展具有更大容量、效率更高的先进型燃气轮机，透平前温从1100℃级提高到1300℃级，使燃气轮机的热效率大大提高，如美国GE公司的MS9001F/FA，燃气轮机单机容量226MW，供电效率35%，其联合循环S—109FA，容量348MW，供电效率55%；ABB公司的GT26型燃气轮机，单机功率240MW，供电效率37%，其联合循环KA26—1，容量为362MW，供电效率为57%；西门子公司的V94.3A型燃气轮机，单机容量为240MW，供电效率为38%，其联合循环GVDIS94.3A，容量为354MW，供电效率为57%。目前各大公司即将推出或正在研制的“G”级和“H”级燃气轮机，燃气初温达到1427℃，简单循环单机容量为280MW，联合循环单机容量达500MW左右，供电效率将超过60%。管表一僚铅拿劣厘禾掀筛1信00峰MW窑等级贵电站谊效率层比较尊（%升）之电站向类别城联合眉循环爽电站富蒸汽算轮机但电站致电站引类型兔常规纤型晚煤气邀化（仗IG镜CC肺）离33新36混~4粉0忍40铺~4朗2录一般笋水平张43搜~4奋8担40矛~4刑2父先进慌水平霉52渠42征~4艳6会发展晌水平羽55特~5把8摄46夹~5玉0奥美若2、苏环保鼠性能报好，椅对环架境的丛污染继少。洒燃气坊—说蒸汽肢联合谜循环令发电鱼装置袄CO坡、N挡ox页排放刻少，挡称之储为嗽“剂清洁代电厂续”糕。由鸟于这候种发俩电装轮置采亿用油区或天程然气花为燃惠料，肆燃烧燥生成乔产物定没有图灰渣绕，无听需灰幸渣排巨放；井加上挺燃烧寿完全汪，燃凭烧生林成产扭物中母虽亦隙有一柜定量怠的N卫ox率存在贡，但演可以薄采用栏注水还、注棒汽、说DL耽N、泪SC阴T等局方法能，将需No窄x的袖含量岗降低邮到国葡家排依放标演准以夺下。妖当前盛，国醉家对绑发电蓝厂污床染物塑排放速量要奏求日个益严逆格，研常规援火电涉站为番了满调足国积家环述保规途定，彻需花舟费大招量资光金、伐场地属，用李于环秧保治寺理，悬如烟闲气脱态硫装叫置等思。据狡统计碌，大续型火资电厂右用于恐烟气油脱硫策、脱渔销的痕费用雨，将咸占发亲电厂舌总投饭资的逼1/蝴4~烂1/扩3。研在这视一方益面，各燃气歪—殊蒸汽狼联合帮循环接发电唯装置茎是有众其明虎显的赢优点避。络主集燃气蔽轮机南、余石热锅零炉是买一种雅户外拜布置捞的动支力设荷备，遭通过钥将机菜组装勉在有概隔音衡设施孟的罩与壳内蜜，阻艘止了芒运行咸时噪站声外订传，厌同时庙采用妨在排宰气道铲装设辛高效熟消音纠器等练措施炎，使饿机组馒噪音捷水平却能达江到国谎家标慌准的歇规定必。筑表二睬婆兼庄燃气点轮机阴有害滑物排晋放量绝及噪本音参岛考数芝据姜测量战项目哭实测渴结果仔国家脉有关泽规定端No备x（违mg皇/m润3米）舌<0蔽.1刃12院0.签15思/0漫.1恒0升SO篇2(晒mg美/m天3卧)灶<0疤.0蚁56醉0.琴50兆/0剪.1歪5钳远场啄噪声聋（d熔BA街）消56芽.8周60秆去夫3、衡投资借省，御目前往每千炒瓦的某投资怀费用塘仅4貌00张0~嫌50回00跟元/径KW楼左右纳，甚祝至更池低，澡而蒸位汽轮农机发饼电站旨投资吐目前我高达肺80防00嫩~1铜10圾00正元/晨KW蜓左右充。跨懒悼4、消建设搬周期尽短，斑由于喇土建烟少，陈又可终以分川阶段型建设饥，首燥先建钞设燃旗机电剖站，巧再建周联合稳循环叉电站兽，从帖而使伏资金宁最大暂效率肥化。走楚境5、燃占地协少、匠用水女少。眼一般级仅常敢规蒸跌汽轮租机电迅站的伞三分浑之一架左右势。覆撞蜜6、虑运行赶可靠硬，高灵度自资动化范，运肆行人答员可疮大大兆减少宝。6陆0M极W规奔模电论厂人盟员约粒50是余人炼。以渣天津晕滨海光燃气婚电厂租为例叙，投员运以顿来，徒年运捉行小衫时数做达7语50铃0小爸时以床上，泽非常箱可靠旺。贯洒敞7、久运行汁方式床灵活羊，既也可以渴作为德基本叉负荷洲运行筹，也宽可以祖调峰宇运行腔。起寿动快铃，燃位机快煮速起随动只漠要十垦多分权钟，附就可屿达到辣满负坟荷，生包括秧蒸汽添轮机茎在内旦的联径合循螺环，货蒸汽沫轮机如冷起暴动也任仅1名.5仁小时联以内荒。圣陷时8、碗可燃键用多愉种燃巩料：亲a）唯天然皂气；露b）拆轻柴垂油；逮c）式重油妈；d龄）高惕炉煤欢气（帐掺少烧量焦船炉煤遇气或那天然偷气）政；e汤）焦获炉煤翻气、垄转炉煤煤气单；f冶）煤路层气慎、煤想层气部化气紫、煤案制气非；g雪）也掠可油煌、气蠢混烧援。饿炒镇联合勉循环吃电厂渠占地政、建裳筑面誓积、同用水挥量、见定员名及一戏次投壶资费移用与代同类圆火电参厂相司比，敲其所弟占比秘例大除致为四：表三味比较荒内容丙占同节等规财模火框电厂短的比霞例%桐占地身面积朽30灵~4帐0寸电厂纳建筑侵面积甚20佳简单诸循环秧用水竖量鸦5~长10令联合打循环肌用水志量抓30杠工厂愉定员滥20悔~2睛5赶一次樱投资丢65租~7众0录表四钻亩回基们电滴站启耐动时速间比雪较络钻巩飘摄垒轮相单位是：分高钟报启动柄方式找燃机荐电站模联合伍循环收电站抹蒸汽猾轮机耐电站检正常爱启动秧14列~1兵6刃快速繁启动傻9~治10脊冷态绵启动伏12亭0杏30摸0崇温态切启动顾90冰18净0迈热态豪启动兔60补90遵膊蜓注：趣上述慰数据菜以5通7M哪W电洋站为书例想三、洪燃气私—颠蒸汽疾联合社循环酒发电坏装置套的应壶用棋螺务燃气盐轮发糖电机虎组的杜用途躁非常订广泛叔，以懒用户按为例垒，主婆要是映以下蚕几个归方面般：汁述煤1、丧基本桨负荷闭运行疲。由矩于燃管气/筹蒸汽哑联合踏循环翠具有晓非常讲高的涛效率异，且甲重型杆燃机步具有态很长燕的寿盟命，荐因此躺完全闻适合有带基魄本负个荷运懂行。避如：喇天津渐滨海液电力痰有限符公司荒、深部圳南筑山热依电有训限公戴司、效深圳访美视则光电殿有限逗公司涨等。卡松弱2、巧调峰香运行凶。由皱于燃蓬机的碰起、染停时孩间很徒短，像且可横在额沈定负疮荷的币10处%~拥10硬0%帽范围良内稳送定运喘行，拼因此减适合吓用于碰电网疼调峰调。如押：常辆州常嫩亚发打电有差限公搏司、膨浙江臣绍兴哥电力关有限钳公司贱。容漫津3、右城市栋供热葵电站射。燃梅气/盛蒸汽追联合援循环找可配膨置供下热蒸灯汽轮筛机给庄城市尺区域得供热枯，也猛可配瞧置低摔参数哀的余祥热锅棍炉直洞接供昼热。握由于稳燃机抓污染宇排放权低，舍环保歼性能处好，杨且占葡地少喝，布棍置灵屿活，担因此冰特别捆适合艳城市柿热电失站，卸以满献足城储市环排保要鹅求。等如：乐建于解陕西滚省杨午凌企煮业示魂范区估的杨珠凌燃援机热义电厂跟。岩肌肺4、瓣老电筋厂技上术改弯造。怒用燃金气轮步机排鞠气余残热配宋置的贯余热祸锅炉彩替代率原有旁锅炉伏，余润热锅块炉产票汽送谢到原拜有的幅汽轮遥发电哥机组腰，这持样大讯大提数高了蔬电厂献热效巩率，称降低切了成嚷本，燕减少笨了环睛境污萄染，重又增脱加了池电厂仁的容浙量。衣如：床大连僻发电红总厂刮，该碑厂是授位于甘市区阳的供镜热电纤厂，乳为了摩增加洁电厂跟的容麦量，丹提高记效率姑，减艺少污母染的尝排放银，该偿厂用膊2套训MS狭60裤01盒B燃肃气轮娱发电仓机组暖、2堤套余建热锅耍炉部外分替缸代原孝有锅势炉，器利用磨原有轿的汽坡轮发惯电机僚组，归进行报了老移电厂宜改造模。随单着更“摔西气该东输晕”淹的实双施，菠输气哥管线安沿线害城市公的热悲电厂陆均可影以采纸用这介种改敢造模原式来徐改造摩热电狠厂。锁升浆5、飘废气扰回收觉利用腾。通标过多嚼年努辞力，奥南汽喂和G间E公伟司联娇合开连发了冈PG泥65渗61译B-赌L型久49奇.3寸5M遥W低血热值悟气体芽燃料赢燃气恐轮机棕，将高首先避应用目于通趟化钢忠铁集浴团有席限责缝任公年司和敬济南糠钢铁斤公司苹，利沉用该煎公司监对空佩排放隐的高炮炉煤惹气，道掺混经少量毙的焦纵炉煤宿气，净当然沉也可逗混入寺更少菠量的剥天然挣气，片通过坝燃气议/蒸票汽联锣合循浇环发玩电，揭又供税工业呈生活闯用热痰，经皮济效绸益显淋著。穷该燃虾气轮弟机还些可广塑泛用奏于焦倾炉煤干气、渠转炉掩煤气稿、煤蚁矿的陶煤层屈气的挪回收岁利用析，也弱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