各系列燃气发电机组

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与燃煤电厂相比，天然气联合循环电厂具有投资少、对环境污染小、整体循环效率高、调 峰性能好、占地少、建设周期短、厂用电率低、耗水少、可用率高等优点。缺点是对燃料要求 较高， 上网电价偏高。 当今， 在世界范围内， 燃气轮机及其联合循环发电的市场份额在40%~60%。 1.1 天然气联合循环的基本理论 自二十世纪50年代开始，国外的蒸汽轮机技术是与燃气轮机发电技术同步发展的。随着各 自热力参数的提高， 蒸汽轮机和燃气轮机的单机容量和供电效率都已获得了巨大的发展。 表2-1 中给出了我国蒸汽轮机发电机组的技术参数。从中可以看出，随着主蒸汽参数的提高，其供电 效率和供电煤耗的改善，从而实现国民经济的可持续性发展。 日兴科技公司以多年的市场经验，为客户提供最好的天燃气发电方案，使沼气价值达到最大化。 天燃气发电机组参数
机组型号 RX-20 RX-30 RX-40 RX-60 RX-65 RX-80 RX-90 RX-100 RX-120 RX-140 RX-150 RX-300 RX-400 RX-500 机组额定功率 KW 20KW 30KW 40KW 50KW 65KW 80KW 90KW 100KW 120KW 140KW 150KW 300KW 400KW 500KW 持续功率 KW 17KW 26KW 32KW 40KW 50KW 68KW 76KW 85KW 102KW 120KW 125KW 240KW 320KW 400KW 发动机型号 CW4105-2 CW4105 CW4135-2 CW4135 CW6135-2 CW6135-1 CW6135-3 CW6135 CW12V135-2 CW12V135-3 CW12V135 CW6190 G12V190ZLDT-2 G12V190ZLDT 电压/频率 V/HZ 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50 400/50
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会低于27400MW。 而烧油和烧天然气的燃气轮机及其联合循环的装机容量则已高达4亿KW。 目前， 全世界每年增长的发电容量中，有35%~36%系采用天然气联合循环机组，而美国则为48%。应该 说：在今后世界电力工业的发展历程中，燃气轮机及其联合循环的发电机组必将成为一个重要 的组成部分，它的作用也将日益增升。 1.2 天然气联合循环的分类 燃气蒸汽联合循环就是在进一步提高发电效率、降低煤耗，减少 污染、改善环境的背景下提出来的一种发电设备。 按照所用燃料的不同，天然气联合循环系统分为两类：一类是烧液（气）体燃料，也就是 烧油或者是烧天然气。这种类型的燃气蒸汽联合系统中，有一种是采用无补燃的余热锅炉系统 方案，另一种是带补燃的余热锅炉系统方案，再一个是增压锅炉型的方案，这三种属于常规的 燃气蒸汽联合循环系统。第二类是烧煤的天然气联合循环系统。在它发展的过程当中，经过理 论分析和实际检验，到目前为止，最具有竞争力的三种方案是：第一种叫做IGCC，即整体煤气 化联合循环；第二种是PFBC，即增压流化床燃烧型的联合系统，这里又分为第一代PFBCCC，第 二代PFBCCC，第三代AFBC常压流化床燃烧型的联合系统。由于烧煤的天然气联合循环系统受比 投资及技术的限制，目前尚不能被广泛的应用。下面将对常规的余热锅炉型天然气联合循环的 系统进行简单介绍。
燃气轮机是一种应用广泛的动力机械，其吸热平均温度T1较高。近年来随着材料和 冷却技术的发展，燃气轮机初温（进口温度）t3在不断提高，大约每年增加10℃~20℃， 发电用大型地面燃气轮机初温已达1280℃，这种简单燃气轮机装置热效率约为33%~40%。 目前采用现代科学技术的气冷叶片可使燃气轮机初温提高到1370℃~1500℃， 使燃气轮机 循环热效率得到进一步提高大于40%。但是，燃气轮机的排气温度t4约有450℃~600℃，
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显然，联合循环的实质就是把燃气轮机的“布雷顿循环”与蒸汽轮机的“朗肯循环”叠置 在一起， 组合成为一个总的循环系统而已。 图2-2中的1-2-3-4-1表示燃气轮机的实际循环过程； 6-7-8-9-10-6表示蒸汽轮机的实际循环过程。在无补燃的余热锅炉型方案中，由燃气轮机排气 的冷却过程4-5释放出来的热能，被用来把蒸汽循环中的给水，从工况点6起始加热升温，经历 过程6-11-7-8-9，变为具有一定压力的过热蒸汽。在该方案中蒸汽的初温T9必然受到燃气轮机 温度T4的限制，即T9<T4，而且蒸汽量也是有限的，因而，机组的总输出功率是不可能很大的。 一般来说，蒸汽轮机的功率大约是燃气轮机功率的50%左右。在有燃料补充燃烧加热到T12，进 而被冷却降温到T5，由此释放出来的热能被子用来加热给水，使之也经历过程6-11-7-8-9，变 为压力和温度更高的过热蒸汽。在该方案中由于T12>T4，因而蒸汽的初温T9可以高于T4（即蒸 汽初温不受燃气轮机排气温T4的限制），而蒸汽量可以大幅度地增加。显然，那时蒸汽轮机发 出的功率可以剧增，它能比燃气轮机的功率高2~6倍左右。在增压锅炉型方案中，燃气轮机的 燃烧室是与蒸汽循环中的增压锅炉合二为一的，因而由压气机送来的温度为T2的空气，着先在 增压锅炉中被加热到T13，进而经放热过程13-3释放出来的热能被用来加热给水，使其经历过 程11-7-8-9变成过热蒸汽，供蒸汽轮机使用。至于增压锅炉中的燃气在温度降低到T3后，将被 送到燃气轮机中去膨胀作功。当然，燃气透平的排气在T4温度下被用来加热给水，使其沿过程 线6-11升温。这就是燃气蒸汽联合循环热力过程的大致情况。 自二十世纪50年代初开始实现上述燃气蒸汽联合循环方案以来，余热锅炉型的联合循环获 得了突飞猛进的发展，特别是近几年来，发展的趋势更加明显。表2-3中给出了某些联合循环 发电机组的性能参数。 从表2-3中可以看出，联合循环的单机功率已达到350MW，供电效率则已超过54.8%（近期 内有望提高到58%），远远领先于任何形式的发电设备，并能装备成为承担基本负荷的大功率 电站。加上这种设备的投资费用比较低、设备简单、占地面积小、建设周期短，因而更加具有 广泛使用的潜力。据不完全统计，到1990年底，全世界已经投入运行的烧天然气的联合循环发 电机组的总功率为14019MW，1991年到1996年之间，估计投入运行的这种新机组容量的总和不
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大量的热能随着燃气排入大气，又由于初温受到材料耐温的限制而使简单燃气轮机循环 的热效率不可能达到很高的数值。而对于纯蒸汽动力循环来说，由于材料耐温耐压程度 的限制，汽轮机进汽温 度不可能很高， 目前， 一般为540℃~560℃。 但是， 纯蒸汽动力循环具有一个明显的优点， 即其循环放热平均温度T2很低，一般为30℃~38℃。近几十年来，蒸汽动力循环采取了回 热再热等措施，使其循环热效率有了较大幅度的提高，但目前，其装置热效率一般也不 超过41%。可见由于吸热平均温度T1不高，故要期待 纯蒸汽动力循环装置的热效率有大幅度提高是不可能的。 怎样才能进一步提高循环热效率呢？我们利用简单燃气轮机循环吸热平均温度高和 纯蒸汽轮机循环平均温度低的特点，各取所长，把这两种循环联合起来组成天然气联合 循环，此循环具有较高的吸热平均温度和较低的放热平均温度，根据热力学原理，其循 环热效率就会很高，这就是天然气联合循环。 燃气-蒸气联合循环型式很多，有无补燃型联合循环、有补燃型联合循环和增压锅炉 型联合循环等。图2-1所示为最基本联合循环形式。其基本过程是燃气轮机排气送入余热 锅炉用以产生水蒸汽，水蒸汽引入汽轮机中做功，汽轮机排汽再进入凝汽器中放热。这 样即增回了总输出功率，又利用了燃气轮机和蒸汽轮机各自的优点，使整个循环的热效 率得以提高。图2-2中给出了三种典型联合循环方 案的温熵图。
天然气发电技术研究
一、 发电技术概况
天然气发电的流程和使用的设备与燃煤电厂不同,燃煤电厂生产流程是:
天然气发电生产流程为:
燃气轮机排气温度可高达430℃以上, 通过废热锅炉产生的蒸汽既进一步用来发电, 也可 用来供热, 提高了热效率。世界上利用天然气发电普遍采用燃气—蒸汽联合电厂(CCGT ) 电厂 的形式。天然气发电热效率较高, 燃煤电厂的热效率仅为35%～ 38% , 而燃气—蒸汽联合循环 电厂的热效率则高达50%～ 60%。现有火电厂可改用天然气做燃料。燃煤电厂改造为燃气电厂, 在环保、节省人力、运输及工业用水费用等方面均有显著效益。 天然气联合循环发电及其热经济性 天然气联合循环发电机组自二十世纪90年代开始在我国逐步应用与推广， 现已积累了一定 的建设和使用经验。由于天然气联合循环电厂的一些独特优势，从环境保护、提高能源效率出 发，发展天然气联合循环机组是合理的。
表2-2中则给出了国外某些燃气轮机发电机组的技术参数。从中可以看出：目前，燃气轮机发 电机组的单机容量已经达到200MW以上，其供电效率也已提高到35%~41.57%，它不仅能作为调 峰机组使用，而且也能承担基本负荷。 从表2-1和表2-2中可以发现： 目前， 蒸汽轮机和燃气轮机发电机组的供电效率都已达到40% 左右的水平。为了进一步提高发电机组的效率，可以发展超临界参数（30MPa/600℃/600℃以 上）的蒸汽轮机技术，但这对效率的显著提高作用也是有限的。而将蒸汽轮机循环与燃气轮机 循环彼此结合起来，就可以创造出效率更高的发电设备。 这种可能性确实是存在的。从热力学基本定律可知，热力循环的理想热效率只取决于循环 的吸热平均温度T1和放热平均温度T2，提高T1和降低T2都可以提高循环的热效率。理想热机的 循环热效率可表达为
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产品描述：
目前产生沼气的主要行业有城市污水处理、垃圾填埋场、酒精生产、柠檬酸生产、淀粉生产、造纸、养殖场 等。仅根据上述行业的废水和平残渣产生的沼气来估算，我国每年可生产沼气 100 亿Nm3 以上。沼气发电不仅具有 较好的经济效益，而且具有较好的社会效益：目前我国存在较大范围的电力短缺，沼气发电可以在一定程度上弥 补当地电力不足，缓解局部电力短缺的局面；CH₄的温室效应作用比CO₂在二十多倍，对沼气的综合利用也是环境 保护的需要，同时也能创造非常高的经济效益。日兴科技天燃气发电机的余热利用分为两部分，一是烟气的余热 利用，二是发电机缸套水热量的利用。余热利用有以下几种利用方式： （1）热水型。利用发电机的余热可以产生 90℃甚至更高温度的热水。这种方式主要给厌氧发酵池保温或是供生 活热水，在北方地区使用比较普遍。 （2）烟气型。利用烟气的余热配合吸收式制冷机组，给商务住宅楼制冷。 （3）蒸汽型。利用烟气的余热可以产生饱和蒸汽或者过热蒸汽。一般，一台 1MW的沼气发电机组，可以产生 1.0 吨左右，蒸汽压力为 0.6MPa的饱和蒸汽，作为蒸汽使用。 （4）发电型。利用发电机余热，配合螺杆膨胀动力机发电。一台 1MW 的天燃气发电机，利用排烟余热，可以配置 一台 70KW 的螺杆膨胀动力机发电。 目前，我国大规模的养殖场一般建在农村比较偏远的地方，周围没有热、汽用户，冷源用户也非常少，因此 用第一种方式比较多，提供高温热水，给厌氧发酵池保温，可以节省燃煤或者燃气费用。 日兴科技安排专业的工程师对现场发电机组余热进行研究考察，使发电机组和余热利用装置成套撬装，整体 感强，占地面积小，移动方便，整套沼气发电及余热利用系统是为养殖场沼气发电项目量身打造，现在已经在多 个养殖场应用，受到一致好评。 随着经济发展和人民生活水平的提高，全国各地的畜禽养殖业得到了迅猛的发展。但由于畜禽养殖场产生的 粪污等污染物对环境的不利影响，使我国面临着经济增长与环境保护的双重压力。在不以牺牲环境质量为代价的 前提下，实现国民经济的快速增长，改变传统的能源生产方式和消费方式，利用畜禽粪水开发利用生物质产生清 洁的能源是最好的选择之一。利用厌氧消化技术处理畜禽养殖废水，制取清洁能源——天燃气，在治理污染的同