走近燃气蒸汽联合循环(CCGT)优化电力能源结构1

大力发展燃气燃机机组

及时优化电力能源结构

孟浩

（苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司，江苏〃苏州 215126）

[内容摘要] 燃气蒸汽联合循环（CCGT）是由燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。

[关键词] 汽动给水泵 9E燃气联合循环节能

引言

燃气蒸汽联合循环（CCGT）是由燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司采用的是美国GE公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。

一、联合循环燃气轮发电厂的优点联合循环发电与常规燃煤循环发电相比，其主要优点有：

1、电厂的整体循环效率高

常规燃煤电厂由于其循环及设备的限制，它的热效率已很难有突破性的提高。依据统计，1998年我国6000KW以上火电机组的平均供电标煤耗每千瓦时为406克，折算的平均供电效率为30.3%。目前我国最大的超临界600MW的火电机组，其供电效率约40%左右。而联合循环发电的热效率则远高于这一数据。苏州工业园区蓝天燃气热电有限公司采用的MS9001E燃气轮发电机组基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，配置余热锅炉和汽轮发电机组成180MW等级的联合循环，其热效率为47%-49%。

2、对环境污染极小

电力工业是污染物排放较多的行业，其中火电厂的环境问题尤为突出。目前存在的主要问题是：火电厂二氧化硫尚未得到有效控制，在酸雨问题突出和污染负荷集中的城市和地区已成为电力发展的制约因素；一些位于城市附近的老机组，设备陈旧，煤耗高，除尘设备落后，烟尘排放超标量大。全国6000千瓦以上电厂1991年到1995年的烟尘排放量分别为363.85、384.63、377.25、397.7和395万吨；二氧化硫排放量分别为459.79、487.32、522.88、583.24和630万吨。按2000年及2010年发电用煤测算，2000年、2010年二氧化硫排放量将分别达到1000万吨和2300万吨，如不采取脱硫措施，环境容量将难以承受，特别是珠江三角洲、长江三角洲等地区环保问题会更为突出。到2010年如按30％容量的电厂配置脱硫设施，则需投资350亿元（1993年基础价），如国家出台更加严格的法律和标准，脱硫投资还将相应增加。另外，还会造成氮氧化物排放量1000万吨，灰渣2.9亿吨，需储灰场占地

面积100万亩，废水排放27.3亿吨。环境问题已成为电力发展的主要制约因素之一

表1 污染物排放对比表

在各种型式的发电装置中，联合循环电厂的另一个主要优点是它能适应环保要求，被称为“清洁电厂”。因它采用油或天燃气为燃料，燃烧产物没灰渣，不用灰渣排放；燃烧效率高(供电效率高)能完全燃烧，由于节约燃料燃烧产物CO2少。当今，我国对发电厂污染物的排放量的要求日益严格，常规火电为了满足国家环保规定，采用烟气脱硫设备，其投资约占发电厂总投资1/4～1/3，运行费高达每度电增加3～5分。

3、在同等条件下，单位(比)投资较低

根据国内建设不同容量燃煤电厂和联合循环电厂的有代表性的实际投资综合分析，按燃煤电厂机组的系列容量折算，单位投资比燃气蒸汽联合循环电厂贵；而且燃机目前国内仅能生产120MW级度以下的设备，若按我国目前进口设备政策，燃气机组能返包10%～30%给国内厂家生产，其价格将更低。

4、调峰性能好，启停快捷

燃机从启动到带满负荷运行，一般不到 20分钟，快速启动时，时间可更短。若以180MW 的9Ｅ燃机电厂为例：联合循环电厂启动热态为60分，温态为90分，冷态为120分钟可带满负荷。而汽轮机电厂启动至满负荷为：热态90分，温态180分，冷态为300分。因而燃机电厂是城市备用或调峰机组的最佳选择。

5、占地少

燃机电厂由于无需煤场，输煤系统，除灰渣系统以及除尘、脱硫、系统……等等，所以厂区占地面积比燃煤电厂所占厂区小得多。比同容量燃煤电厂相比，燃机电厂占地面积只有燃煤电厂的面积30 ～40%，且电厂建筑面积也只燃煤电厂的面积20%。

6、耗水量少

燃机电厂不需要大量冷却水，可减少冷却水的供应，这对于干旱缺水地区建电厂尤为重要。一般比同容量燃煤电厂少得多，简单循环只需2～10%火电厂的用水量，联合循环也只有火电厂的1/3左右。

7、建厂周期短

可分段投产由于制造厂内完成了最大的可能装配且分部调试后直接集装运往现场，安

装在预制好的现场基础上，施工安装简便，建厂周期短，投产快

3.8运行人员少由于燃机电厂自动化程度高，采用先进的集散式控制系统，控制人员可以大减少。一般情况占同容量燃煤电厂的人员的20～25%，就足够了。

3.9厂用电率低。燃机电厂一般厂用率不到2%，而燃煤电厂大机组用电率都在 5～6%。

二、联合循环燃气轮发电厂发展趋势

我国是个产煤大国，石油与天然气资源相对比较贫乏。这一因素长期制约着我国燃机发电的发展，近来，在经济发达的东南沿海地区，开始起步进口液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)。另外，我国沿海大陆架及陕北、新疆等地油气田建设已有实质性进展，输气管线已与西安、北京等大城市接通，西气东输工程直接贯通长三角和大上海，为采用燃机联合循环解决调峰、热电联产及环保问题创造了条件。

1、世界燃料供需及价格分析

1990～1994年世界煤炭消费量分别为2239.3、2169.2、2159.6、2142.9和2153.2百万吨油当量，石油消费量分别为3136.6、3129．4、3152.5、3120.6和3172.4百万吨油当量；1990年和1994年天然气的消费量为1596和2300百万吨油当量。1990～1994年煤炭的消费量以0.98％的速度下降，而与此同时，石油、天然气的消费量却以0.28％和9.6％的速度增长。另外，由上述分析可见，北美及西欧等经济发达国家在解决一次燃料问题上主要是大量进口石油及天然气，以此调整与优化本国的能源结构。而我国与此相反，立足于国内能源的供应。

世界某机构对世界一次能源消费量进行了预测，其结果如下表所述（括号内数字为所占份额）：