燃氣—蒸汽聯合循環機組在熱電聯產中的應用

程偉

摘??要：簡要介紹了蒸汽輪機循環、燃氣-蒸汽聯合循環與燃氣輪機循環的不同之處，并在此基礎上，闡述了蒸汽輪機熱電聯產與聯合循環熱電聯產的區別。介紹了燃氣-蒸汽聯合循環設備，闡述了燃氣-蒸汽聯合循環在熱電聯產中的應用和聯合循環熱電聯產的優點，以期為今后燃氣-蒸汽聯合循環機組的有效應用提供一定的參考。

關鍵詞：燃氣-蒸汽聯合循環;熱電聯產;節能技術;循環設備

中圖分類號：TM611.31???????????文獻標識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.067

目前，熱電聯產已經成為了國際公認的最節能技術，因此，該項工作受到了我國相關部門的高度重視。燃氣-蒸汽聯合循環機組作為熱電聯產中的一種能源綜合利用技術，不僅能夠降低能源消耗，還能夠二次利用廢棄的能源。為此，本文著重介紹了該技術在熱電聯產中的應用，以期為今后工作的開展提供一定的借鑒。

1??不同循環設備的應用比較

1.1??蒸汽輪機循環

此類循環設備主要包括4部分，即鍋爐、汽輪機、凝汽器和給水泵，如圖1所示。蒸汽輪機循環工作有4個步驟：①利用給水泵將凝結水的壓力提高并送入鍋爐;②凝結水在鍋爐中加熱一段時間后，會由最初的未飽和水變為過熱蒸汽;③加熱過后的凝結水在汽輪機中膨脹并對外作功，在汽輪機出口，當工質達到了低壓下濕蒸汽的狀態，便成為了乏汽;④在凝汽器中，乏汽對冷卻水放熱，凝結成了飽和水。

1.2??燃氣輪機循環

燃氣輪機循環同樣是由4部分構成的，如圖2所示。在燃氣輪機循環設備運行的過程中，需要通過4個步驟實現1個封閉的循環，分別為定熵壓縮過程、定壓吸熱過程、定嫡膨脹過程和定壓放熱過程。由于該循環設備的運行成本較高，因此，在熱電聯產電廠中的應用并不是十分廣泛。

1.3??燃氣-蒸汽聯合循環

圖2是燃氣-蒸汽聯合循環的構成圖。從圖2中可以看出，該設備主要是將蒸汽輪機循環和燃氣輪機循環有效結合在一起，實現二者的聯合循環。其效果與前者相比，更加實用，而且成本較低、能源消耗小，被廣泛應用于國內熱電聯產電廠中。

圖2??燃氣-蒸汽聯合循環的構成

2??蒸汽輪機與聯合循環的比較

2.1??蒸汽輪機熱電聯產

在過去，蒸汽輪機熱電聯產是最主要的熱電聯產形式，其

優點是能夠有效避免冷源的損失，但是，它不能根據實際需求單獨調節熱電。在整個設備運行的過程中，其涉及到的供熱參數幾乎是一成不變的，靈活性較差。

2.2??聯合循環熱電聯產

聯合循環熱電聯產是對蒸汽輪機熱電聯產的優化和完善。這種方式是利用燃氣輪機代替燃煤鍋爐，后部的汽輪機發電機組則與蒸汽輪機特電聯產基本相同。聯合循環熱電聯產的優點主要有5點：①循環效率高;②環境污染少;③調峰能力好;④投資成本低;⑤建設周期短，可用率高。正是因為聯合循環熱電聯產有諸多優點，所以，受到了諸多熱電聯產電廠的高度重視。

3??燃氣-蒸汽聯合循環設備介紹

3.1??燃氣輪機

目前，燃氣輪機主要由三大部件構成，即壓氣機、燃燒室和燃氣透平。其中，燃氣機的作用主要是完成對空氣的壓縮，以此不斷地向燃燒室內提供高壓空氣。燃燒室是用高溫金屬材料制作，位于壓氣機和燃氣透平之間，是一種加熱工質的燃燒設備。該設備的主要功能是有效燃燒壓縮空間，并有效控制NOx的生成，使透平的排氣符合環保標準的要求。根據設備結構的不同，可以將燃燒室分為圓筒型燃燒室、分管型燃燒室、環管型燃燒室和環型燃燒室。熱電聯產電廠可以根據自身的實際情況，選用合理的形式，最大限度地發揮燃燒室的作用。燃氣透平也是燃氣輪機中的重要部件之一，它的作用是把來自燃燒室、蘊儲在高溫高壓燃氣中的能量轉化成為機械功。其中，一部分用來帶動壓氣機工作，剩余部分則作為燃氣輪機的有效功輸出，以此帶動外界的各種負荷。

3.2??余熱鍋爐

在整個循環系統中，余熱鍋爐的主要作用是回收燃氣輪機的排氣余熱，并將其利用起來，推動蒸汽輪機發電所需要的換熱設備工作。余熱鍋爐主要是由蒸發器、集箱、容器和省煤器等幾部分構成的。根據電廠的實際情況和需求，可以為余熱鍋爐設計不同的循環方式。目前，最常用的兩種方式是強制循環和自然循環。

3.3??蒸汽輪機

從燃氣-蒸汽聯合循環設備的運行情況來看，蒸汽輪機要適應快速啟動的要求。當采用燃氣輪機、蒸汽輪機串聯在1根軸上，并共用1臺發電機的單軸布局關系時，就是為了適應設備快速啟動的要求。為了適應聯合循環工作的需要，特別是為了滿足效率高、啟動快的要求，必須要合理地選擇蒸汽輪機的蒸汽參數，并探索其結構設計中存在的問題。

4??結束語

綜上所述，隨著我國社會經濟的不斷發展，各行業對電力

的需求也越來越大。燃氣-蒸汽聯合循環機組在熱電聯產中占有重要的位置，它不僅能夠提高能源的利用率，還對提升我國的經濟效益有重要意義。因此，在未來，國家相關部門必須提高對熱電聯產工作的重視程度，不斷優化與完善其相關技術。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕

Application?of?Gas?-?steam?Combined?Cycle?Unit?in?a?Cogeneration

Cheng?Wei

Abstract：?This?paper?briefly?introduces?the?steam?turbine?cycle，?gas?-?steam?combined?cycle?gas?turbine?cycle?with?difference，?and?on?this?basis，?elaborated?the?difference?between?the?steam?turbine?cogeneration?and?combined?cycle?cogeneration.?Introduces?the?gas?steam?combined?cycle?device，?describes?the?advantages?and?combined?cycle?cogeneration?gas?steam?combined?cycle?in?the?cogeneration?of?heat?and?power?in?the?future，?in?order?for?the?effective?application?of?gas?steam?combined?cycle?units?to?provide?certain?reference.

Key?words：?gas?-?steam?combined?cycle;?cogeneration;?energy?saving?technology;?recycling?equipment