燃氣—蒸汽聯合循環發電系統的現狀分析及展望

王政允

摘要：隨著社會的發展和科技的進步，我國蒸汽聯合循環發電系統在不斷發展，成為國民經濟的重要組成部分，有效提高了人們的生活質量。文章圍繞蒸汽聯合循環發電系統的現狀和展望進行了闡述，值得同行相關技術人員借鑒。

關鍵詞：燃氣-蒸汽聯合循環發電系統；清潔能源；發電技術；天然氣發電；余熱鍋爐 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK47 文章編號：1009-2374（2017）08-0194-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.095

在當代社會中，能源、環境危機的不斷加劇，促使清潔能源發電技術快速發展起來，而燃氣-蒸汽聯合循環發電系統作為清潔能源發電技術的一種，也得到了快速的發展。基于此，本文以《基于現狀分析燃氣-蒸汽聯合循環發電系統及展望》為題，進行了以下幾方面的分析與探討。

1 系統介紹

聯合循環是將兩個獨立的動力循環進行聯合，在這樣的情況下，兩者會產生能量，這時能量會出現相互交換的情況，從而形成一個新的循環。根據熱力學原理，理想的熱力循環又稱卡諾循環，該公式顯示，當熱源的溫度不斷升高時，冷源的溫度不斷降低，循環的效率不斷提高。燃氣-蒸汽聯合循環里的高溫熱源溫度較高，超過了蒸汽循環產生的蒸汽溫度，而且燃氣單循環產生的排氣溫度要超過燃氣-蒸汽聯合循環中的溫冷源溫度，因此燃氣-蒸汽聯合循環能夠有效實現高溫熱源吸熱效果。所以，對于普通的循環熱效率而言，必須低于聯合循環產生的熱效率。為了有效改善聯合循環效率的效果，在對聯合循環進行設計的過程中，技術人員必須考慮效率與功率的相關條件，當燃氣輪機符合設計內容后，企業決策者還需要從成本角度和循環效率方面來看，汽輪機與余熱鍋爐的系統形式是否在配置規范方面存在問題。因此，為了提高循環聯合效率，技術人員需要選擇透平初溫相對高的燃氣輪機。根據相關數據調查顯示，當燃氣輪機的初溫不斷提高時，聯合循環的效率也會得到明顯提高，這時聯合循環的效率會超過簡單循環的效率。

在當代社會中，人們的環保意識不斷增強，燃氣發電技術發展得越來越快。通常情況下，燃氣發電系統的原理為：空氣進入到壓氣機內，壓氣機會向空氣施加壓力，進而將空氣壓縮成一定氣壓，而后將氣壓送往燃燒室中與燃料混合進行燃燒，進而會產生高溫燃氣，這些高溫燃氣一旦進入到膨脹機后，會進入做功的狀態，壓氣機在透平轉子的作用下會進行不斷旋轉，同時帶動發電機進行做功，從而產生電能。對于燃氣機釋放的尾氣而言，其較高的溫度會存在很多劣勢，當排入大氣后，會導致熱能不斷損失，在很大程度上降低了機組的熱效率。因此，技術人員必須注意這一點，充分發揮循環發電系統的作用。一般情況下，聯合循環發電系統會通過某個特定的方式組合燃氣輪機循環與蒸汽輪機循環。形成綜合性質的發電系統，屬于當代社會中的新型發電技術，能夠有效降低煤耗，不斷提升熱效率，保護環境。一般情況下，聯合循環發電系統主要具有以下特點：對于建設投資而言，燃氣-蒸汽聯合循環發電系統具有建設周期短的特點，投資回收時限短，使資金的利用率高；對于發電效率而言，燃氣-蒸汽聯合循環發電系統的供電效率高，已經大于燃煤的蒸汽輪機發電

機組。

不同于燃煤電廠，燃氣-蒸汽聯合循環發電系統能夠有效降低環境污染，大量減少碳排放量，不會排放出有害物質，對于燃氣-蒸汽聯合循環發電系統而言，由于其具有自動化的運行優勢，所以從管理方面來看，能夠通過在線監控實現遠程管理。由于燃氣-蒸汽聯合循環發電系統具有響應效率高的特點，所以從運行方面來看，能夠有效提高電網調峰能力，進一步改善電網運行質量，確保電網的正常、穩定運行。不難發現，采用燃氣-蒸汽聯合循環發電系統有助于提升企業的經濟效益與社會效益。

燃氣-蒸汽聯合循環發電系統主要涉及兩個方面，即蒸汽發電系統、燃氣發電系統。蒸汽發電系統包括發電機、余熱鍋爐、汽輪機。燃氣發電系統主要包括以下方面：透平、發電機、壓氣機、燃燒室。

2 燃氣-蒸汽聯合循環發電系統的現狀分析

2.1 研究天然氣發電技術的工作

對于燃氣-蒸汽聯合循環發電系統方面而言，我國仍與國際方面存在很多差距，原因如下：由于我國研究在燃氣-蒸汽聯合循環發電系統的時間較晚，然而近年來我國在很多方面取得了一定的進步，例如優化設計、系統能耗分析、設備研發等。在當代社會中，我國燃氣-蒸汽聯合循環發電系統不斷發展，我國對燃氣-蒸汽聯合循環發電系統的研究現狀主要體現在以下方面：世界天然氣消費量在不斷增長，對于當代世界能源消費結構而言，天然氣消費量屬于三大主力之一。在當代社會中，國際能源界的很多學者認為，世界天然氣產量、消費量會不斷增長，幾年后將超越石油、煤，因此天然氣屬于當代世界的重要能源。在國際社會中，應用最為廣泛的發電技術主要有熱電聯產發電。

2.2 優化設計循環系統

對于聯合循環的設計而言，燃氣輪機的效率不是越高越好。技術人員在選擇燃氣輪機的過程中，應盡量選擇設計良好的燃氣輪機。對于不補燃的聯合循環而言，由于蒸汽循環的參數會受到排氣溫度的限制，蒸汽循環的效率與燃氣循環具有密切的聯系。對于燃氣輪機的效率而言，在提高的狀態下，蒸汽循環效率具有很多優勢，該方式屬于積極影響的聯合循環系統。在聯合循環過程中，最合理的聯合循環效率并不意味著選擇燃氣輪機的效率最大值，當燃氣初溫確定后，值得技術人員注意的是，由于燃氣輪機的效率雖然高，余熱鍋爐的循環效率、蒸汽參數處于低狀態。同時，低壓比的燃氣輪機排氣溫度高，正氣循環通過采用再熱技術并且發揮其優勢，能獲取較佳的蒸汽部分效率。

對于聯合循環而言，將燃氣輪機排出的“廢氣”直接引入余熱鍋爐，隨后加熱水會產生出高溫高壓的蒸汽，最終推動汽輪機做功。因此，汽輪機的朗肯循環與燃氣輪機的布雷頓循環通過結合，能有效形成能源梯級的利用總能系統，實現較高的熱效率，該方式屬于聯合循環，大多數聯合循環系統應用于發電行業。