王政允

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國(guó)蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在不斷發(fā)展，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，有效提高了人們的生活質(zhì)量。文章圍繞蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀和展望進(jìn)行了闡述，值得同行相關(guān)技術(shù)人員借鑒。

關(guān)鍵詞：燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)；清潔能源；發(fā)電技術(shù)；天然氣發(fā)電；余熱鍋爐 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TK47 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0194-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.095

在當(dāng)代社會(huì)中，能源、環(huán)境危機(jī)的不斷加劇，促使清潔能源發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展起來(lái)，而燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)作為清潔能源發(fā)電技術(shù)的一種，也得到了快速的發(fā)展?；诖耍疚囊浴痘诂F(xiàn)狀分析燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及展望》為題，進(jìn)行了以下幾方面的分析與探討。

1 系統(tǒng)介紹

聯(lián)合循環(huán)是將兩個(gè)獨(dú)立的動(dòng)力循環(huán)進(jìn)行聯(lián)合，在這樣的情況下，兩者會(huì)產(chǎn)生能量，這時(shí)能量會(huì)出現(xiàn)相互交換的情況，從而形成一個(gè)新的循環(huán)。根據(jù)熱力學(xué)原理，理想的熱力循環(huán)又稱(chēng)卡諾循環(huán)，該公式顯示，當(dāng)熱源的溫度不斷升高時(shí)，冷源的溫度不斷降低，循環(huán)的效率不斷提高。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)里的高溫?zé)嵩礈囟容^高，超過(guò)了蒸汽循環(huán)產(chǎn)生的蒸汽溫度，而且燃?xì)鈫窝h(huán)產(chǎn)生的排氣溫度要超過(guò)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)中的溫冷源溫度，因此燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)能夠有效實(shí)現(xiàn)高溫?zé)嵩次鼰嵝Ч?。所以，?duì)于普通的循環(huán)熱效率而言，必須低于聯(lián)合循環(huán)產(chǎn)生的熱效率。為了有效改善聯(lián)合循環(huán)效率的效果，在對(duì)聯(lián)合循環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，技術(shù)人員必須考慮效率與功率的相關(guān)條件，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)符合設(shè)計(jì)內(nèi)容后，企業(yè)決策者還需要從成本角度和循環(huán)效率方面來(lái)看，汽輪機(jī)與余熱鍋爐的系統(tǒng)形式是否在配置規(guī)范方面存在問(wèn)題。因此，為了提高循環(huán)聯(lián)合效率，技術(shù)人員需要選擇透平初溫相對(duì)高的燃?xì)廨啓C(jī)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)的初溫不斷提高時(shí)，聯(lián)合循環(huán)的效率也會(huì)得到明顯提高，這時(shí)聯(lián)合循環(huán)的效率會(huì)超過(guò)簡(jiǎn)單循環(huán)的效率。

在當(dāng)代社會(huì)中，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)發(fā)展得越來(lái)越快。通常情況下，燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)的原理為：空氣進(jìn)入到壓氣機(jī)內(nèi)，壓氣機(jī)會(huì)向空氣施加壓力，進(jìn)而將空氣壓縮成一定氣壓，而后將氣壓送往燃燒室中與燃料混合進(jìn)行燃燒，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生高溫燃?xì)?，這些高溫燃?xì)庖坏┻M(jìn)入到膨脹機(jī)后，會(huì)進(jìn)入做功的狀態(tài)，壓氣機(jī)在透平轉(zhuǎn)子的作用下會(huì)進(jìn)行不斷旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行做功，從而產(chǎn)生電能。對(duì)于燃?xì)鈾C(jī)釋放的尾氣而言，其較高的溫度會(huì)存在很多劣勢(shì)，當(dāng)排入大氣后，會(huì)導(dǎo)致熱能不斷損失，在很大程度上降低了機(jī)組的熱效率。因此，技術(shù)人員必須注意這一點(diǎn)，充分發(fā)揮循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的作用。一般情況下，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)會(huì)通過(guò)某個(gè)特定的方式組合燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)與蒸汽輪機(jī)循環(huán)。形成綜合性質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)，屬于當(dāng)代社會(huì)中的新型發(fā)電技術(shù)，能夠有效降低煤耗，不斷提升熱效率，保護(hù)環(huán)境。一般情況下，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主要具有以下特點(diǎn)：對(duì)于建設(shè)投資而言，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)具有建設(shè)周期短的特點(diǎn)，投資回收時(shí)限短，使資金的利用率高；對(duì)于發(fā)電效率而言，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的供電效率高，已經(jīng)大于燃煤的蒸汽輪機(jī)發(fā)電

機(jī)組。

不同于燃煤電廠，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)能夠有效降低環(huán)境污染，大量減少碳排放量，不會(huì)排放出有害物質(zhì)，對(duì)于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)而言，由于其具有自動(dòng)化的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，所以從管理方面來(lái)看，能夠通過(guò)在線監(jiān)控實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。由于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)具有響應(yīng)效率高的特點(diǎn)，所以從運(yùn)行方面來(lái)看，能夠有效提高電網(wǎng)調(diào)峰能力，進(jìn)一步改善電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，確保電網(wǎng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。不難發(fā)現(xiàn)，采用燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)有助于提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主要涉及兩個(gè)方面，即蒸汽發(fā)電系統(tǒng)、燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)。蒸汽發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、余熱鍋爐、汽輪機(jī)。燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)主要包括以下方面：透平、發(fā)電機(jī)、壓氣機(jī)、燃燒室。

2 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

2.1 研究天然氣發(fā)電技術(shù)的工作

對(duì)于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)方面而言，我國(guó)仍與國(guó)際方面存在很多差距，原因如下：由于我國(guó)研究在燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的時(shí)間較晚，然而近年來(lái)我國(guó)在很多方面取得了一定的進(jìn)步，例如優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)能耗分析、設(shè)備研發(fā)等。在當(dāng)代社會(huì)中，我國(guó)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在以下方面：世界天然氣消費(fèi)量在不斷增長(zhǎng)，對(duì)于當(dāng)代世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)而言，天然氣消費(fèi)量屬于三大主力之一。在當(dāng)代社會(huì)中，國(guó)際能源界的很多學(xué)者認(rèn)為，世界天然氣產(chǎn)量、消費(fèi)量會(huì)不斷增長(zhǎng)，幾年后將超越石油、煤，因此天然氣屬于當(dāng)代世界的重要能源。在國(guó)際社會(huì)中，應(yīng)用最為廣泛的發(fā)電技術(shù)主要有熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)循環(huán)系統(tǒng)

對(duì)于聯(lián)合循環(huán)的設(shè)計(jì)而言，燃?xì)廨啓C(jī)的效率不是越高越好。技術(shù)人員在選擇燃?xì)廨啓C(jī)的過(guò)程中，應(yīng)盡量選擇設(shè)計(jì)良好的燃?xì)廨啓C(jī)。對(duì)于不補(bǔ)燃的聯(lián)合循環(huán)而言，由于蒸汽循環(huán)的參數(shù)會(huì)受到排氣溫度的限制，蒸汽循環(huán)的效率與燃?xì)庋h(huán)具有密切的聯(lián)系。對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)的效率而言，在提高的狀態(tài)下，蒸汽循環(huán)效率具有很多優(yōu)勢(shì)，該方式屬于積極影響的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。在聯(lián)合循環(huán)過(guò)程中，最合理的聯(lián)合循環(huán)效率并不意味著選擇燃?xì)廨啓C(jī)的效率最大值，當(dāng)燃?xì)獬鯗卮_定后，值得技術(shù)人員注意的是，由于燃?xì)廨啓C(jī)的效率雖然高，余熱鍋爐的循環(huán)效率、蒸汽參數(shù)處于低狀態(tài)。同時(shí)，低壓比的燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度高，正氣循環(huán)通過(guò)采用再熱技術(shù)并且發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，能獲取較佳的蒸汽部分效率。

對(duì)于聯(lián)合循環(huán)而言，將燃?xì)廨啓C(jī)排出的“廢氣”直接引入余熱鍋爐，隨后加熱水會(huì)產(chǎn)生出高溫高壓的蒸汽，最終推動(dòng)汽輪機(jī)做功。因此，汽輪機(jī)的朗肯循環(huán)與燃?xì)廨啓C(jī)的布雷頓循環(huán)通過(guò)結(jié)合，能有效形成能源梯級(jí)的利用總能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)較高的熱效率，該方式屬于聯(lián)合循環(huán)，大多數(shù)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電行業(yè)。