天然气发电的原理 (1修正版)

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500℃, 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。

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。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情况。

表2-2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。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。

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。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。

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。