燃气-蒸汽联合循环机组循环效率的分析

发表时间：2018-11-13T20:31:59.670Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：张志响

[导读] 摘要：最近几年，我国经济可以说是快速发展，而经济发展离不开能源，在我国，电力是能源利用的主要方式，我国70%以上的电力都是来源于以煤炭燃烧的火力发电。

（河北华电石家庄热电有限公司 050041）

摘要：最近几年，我国经济可以说是快速发展，而经济发展离不开能源，在我国，电力是能源利用的主要方式，我国70%以上的电力都是来源于以煤炭燃烧的火力发电。但是，大量的煤炭燃烧造成了气候变暖、空气质量变差、雾霾严重等一系列的环境问题。燃气-蒸汽联合循环机组的出现，使这种状况得到了解决，燃气-蒸汽联合循环机组在发电过程中使煤得到了更充分的燃烧，减少了污染物的排放，使环境污染问题得到了改善。本文对燃气-蒸汽联合循环机组进行了研究，并分析了影响循环机组效率的因素。

关键词：燃气-蒸汽联合循环机组；发电；效率

1、燃气-蒸汽联合循环机组概述

燃气-蒸汽联合循环机组是一种节能型机组，能够最大程度上使煤得到洁净燃烧，不但可以减少环境污染，还能提高发电效率。燃气-蒸汽联合循环机组是上个世纪90年代才出现并开始发展的，它是通过气体动力循环和蒸汽动力循环来完成工作。气体动力循环是压气机将空气压进燃烧室，空气与燃烧室内的燃料进行燃烧，使温度升高，气体进行膨胀，烟气在膨胀的过程中进行做功，使热能转换成机械能推动燃气轮机进行发电。做完功的烟气温度还很高，会进入到余热锅炉进行热能的回收，加大蒸汽的压强和温度，使蒸汽进行做功，并把能量转换成机械能进行发电。这样，就完成了燃气-蒸汽联合循环。

2、燃气-蒸汽联合循环机组配置的型式

燃气-蒸汽联合循环机组的配置设备一般包括燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉、发电机和其他硬件配置等。根据硬件配置的不同通常分为单轴循环机组和多轴循环机组。下面针对这两种型式进行简单分析：

单轴燃气-蒸汽循环机组的硬件配置是比较简单的，燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和发电机组是同轴转动，在整个发电运作过程中依靠一个轴进行工作。这是出现比较早的循环机组，配置和运作都比较简单，在工作效率上也有欠缺的地方，能源无法实现洁净燃烧，无法进行完全利用。所以，这种型式的循环机组也逐渐被更先进的型式所取代。

多轴燃气-蒸汽循环机组的硬件配置相对单轴型式来说比较复杂。燃气轮机和蒸汽轮机都有一个自己的发电机组，它们分别带动发电机进行联合循环。这种型式对设备的要求比较高，对于相关管道的设计和布置也比较复杂，整体的运行成本也要比单轴的高很多。但是，这种型式实现了联合循环，可以更充分的进行能源的利用，大大提高了循环机组的工作效率，符合现在经济发展的需求。

3、燃气-蒸汽联合循环机组的优点

3.1热效率高

联合循环机在运作时，压气机会把空气和煤气进行压缩，之后两种气体会一起进入燃烧室，在1000多摄氏度的环境下进行燃烧，膨胀做功。而膨胀后的气体温度依然可达500多摄氏度，这些气体则会进入到余热锅炉进行热量的回收，这种模式充分提高了机组的热效率。例如，350MW级联合循环机组的效率可达58%，比一般的机组效率高出很多。

3.2污染物的排放少

燃气-蒸汽联合循环机组是将空气与天然气或液体燃料进行燃烧，使气体膨胀进行做功来进行发电。这种方式与传统的燃煤机组的方式相比，燃烧释放的气体中，二氧化碳的排放量是传统方式排放的一半，氮氧化物的排放量没有超过传统方式排放的五分之一，二氧化硫的排放量几乎可以忽略。燃气-蒸汽联合循环机组运作过程中，污染物的排放更少，这种方式更适合现在环保的需求。

3.3占地和耗水量比较少

使用燃气-蒸汽循环机的电厂与同容量的传统火力电厂相比，占地面积不到传统电厂的一半，极大的节约了土地。而且，联合循环机组中燃气轮机的运作不需要大量的水来进行冷却，与同容量的火电厂比较更加节水。

4、影响燃气-蒸汽联合循环机组效率的因素

4.1环境温度

周围大气的温度会影响到机组燃气轮机的效率。当环境温度比较高时，压气机就需要消耗更多的功率进行空气的压缩，燃气轮机输出的功率就会下降；当环境温度比较低时，会使压气机的进口导叶片结冰，需要将压气机出口的高温空气导入进口，来提高进口空气的温度，这样也会降低燃气轮机的功率。所以，联合循环机组的功率受到环境温度的影响。

4.2煤气进口的温度

联合循环机组在运行过程中对进口处煤气的温度也是有要求的。如果压缩机进口煤气的温度比较高，则气体的比容就会比较大，压缩同样质量的气体，温度越高，压缩机所需要耗费的功率就越大。而且也会限制到煤气的流量，影响到燃气轮机的效率，进而影响整个燃气-蒸汽联合循环机组的效率。

4.3机组负荷

经过相关的实验验证，燃气轮机的效率与机组的输出效率成正比。当机组发电机最后输出的功率越高时，燃气轮机的功率也会越高。所以，机组负荷的大小也会影响到本身的功率输出。

总之，燃气-蒸汽联合循环机组对于我国的电力业的发展影响重大，不仅提高了发电厂的热效率，还使我国的环境污染问题得到了缓解，是一种节能、清洁生产的技术，更加符合当下经济效益和社会效益的需求。

参考文献

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