天然氣發電技術特點和應用前景研究

侯寶

摘 要：最近幾年，人們越來越重視環境保護問題，國家也相應出臺了諸多政策來對環境污染進行防治。因此，人們便開始探索在發電行業中占據重要地位的天然氣發電技術。許多地區建立起了燃煤電廠，作為一種低污染以及高效率的發電方式，天然氣發電迎來了新的發展機遇。基于此，本文探討天然氣發電技術的特點和應用前景。

關鍵詞：天然氣發電技術；特點；應用前景

中圖分類號：TM611.2 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）02-0134-02

Research on the Characteristics and Application Prospect of

Natural Gas Power Generation Technology

HOU Bao

（Beijing Jingqiao Cogeneration Limited Liability Company，Beijing 100067）

Abstract： In recent years， people have paid more and more attention to environmental protection， and the state has also issued a number of policies to prevent and control environmental pollution. Therefore， people begin to explore the natural gas power generation technology which occupy an important position in the power generation industry. In many areas， coal-fired power plants have been set up. As a low pollution and efficient way of generating electricity， natural gas generation has a new opportunity for development. Based on this， the characteristics and application prospects of natural gas generation technology were discussed in this paper.

Keywords： natural gas power generation technology；characteristics；application prospect

我國已經開始應用氣體燃料進行發電，立足全面建設小康社會的背景，天然氣燃料發電設備必須要具備較高的可靠性及可用性，而對于天然氣燃料發電技術的探討也必須落實到位。本文立足天然氣發電技術特點講述天然氣發電應用前景，順應大規模的天然氣發電熱潮。

1 國內天然氣發電簡述

燃氣發電技術也被稱為蒸汽聯合循環發電技術，此類發電技術具有效率高以及污染少的特點，并且兼具投資少、暫停和開啟方便、建設時間比較短的優勢。燃氣電廠還具備了占地面積比較小的特點，僅僅占據普通燃煤電廠的一半左右。最為突出的是，燃氣電廠所排出的污染物的量比較少，不同于傳統火力發電廠，其排放的氮氧化物僅僅占據1/5左右，二氧化碳排放量僅僅占據2/5左右，可吸入顆粒物排放量僅僅占據1/20左右，因此所需投資較小[1]。同時，燃氣電廠也不會產生較大的噪聲污染，就現階段國內技術而言，距離設備1m處的F級燃氣輪機機組的噪聲聲壓級為80～90dB（A）。此外，燃氣電廠的啟動速度也比較快，只要18～20min便可以發出2/3的功率，不到80min便可以全功率輸出。如果將天然氣電廠建設在城市用電負荷中心，那么便可以就地供電并維持穩定運行。不過，需要關注的是，天然氣發電并不具備較高的經濟性，尤其是其電價更是持續增高，因此，在2014年，國家便頒布了有關天然氣發電規范的相關文件，之后各個地區天然氣電價便降低了，天然氣電價機制也得到了相應改變，每一個地區也正在出臺管理辦法來改善天然氣發電技術的經濟性。在所有天然氣發電機組之中，燃料費所占的比例較大，天然氣價格也已經成為阻礙天然氣發電經濟性提升的關鍵因素。不過，2015年之后，我國天然氣價格已經大幅度下降，發電企業的實際成本也隨之降低。然而，在部分用氣高峰時期，天然氣電廠還是或多或少會存在供氣風險。我國的天然氣發電主要分為兩大類：一類是調峰電廠，另一類是熱電聯產。但是，氣源的短缺卻使天然氣電廠發電量停滯不前，這就影響了天然氣發電廠的盈利能力。我國的天然氣發電需求量十分巨大[2]。除傳統火力發電之外，不管是僅僅具有有限容量的核電、供應極度不穩定的風電，還是受季節枯汛支配程度十分大的水電，都逐漸被天然氣發電方式所替代。

2 天然氣機組發電簡介

經過了長期的發展之后，至今為止，世界上已經開始廣泛使用天然氣發電技術，此類方式能夠顯著提升天然氣發電熱效率。相較于傳統火力發電熱效率，天然氣發電的熱效率獲得了顯著提高。天然氣發電技術的實質就是使用各類輪機達到整體循環發電的最終目的。

2.1 燃氣輪機

燃氣輪機的主要運行步驟有兩方面。第一，一旦壓縮機中滲入了空氣并且空氣受到壓氣機壓縮后，空氣便會直接到達燃燒室。在燃燒室里面，空氣會混合天然氣并在經過燃燒后變成具有極高溫度的燃氣。第二，一旦高溫燃氣達到燃氣透平里面，那么做功步驟便開始了，這樣一來，燃氣透平葉輪的轉動就引發了發電，并且高溫氣體會進入余熱鍋爐中進行再次利用，正在轉動的燃氣透平葉輪不僅能夠帶動發電機旋轉開始發電，而且還會使壓氣機發生轉動[3]。需要注意的是，在燃氣輪機啟動的時候，必須進行起動機旋轉，直到獨立運行后方可脫開。

2.2 蒸汽輪機

總體而言，蒸汽輪機實現了蒸汽熱能變為機械能。在噴嘴中，過熱蒸汽會膨脹，從而在壓力下降的同時將實現熱能到動能的基本過渡。氣流會致使葉輪開始旋轉，并實現氣流動能到機械能的再一次飛躍，促使發電機轉換為轉動發電狀態。而在汽輪機中，蒸汽進行能量轉換千奇百怪，但無疑都是依據一定的工作原理來完成工作的能量轉換。

2.3 余熱鍋爐

余熱鍋爐一般包括6大部分：一是蒸發器，二是省煤器，三是過熱器，四是汽包等換熱管組，五是聯箱，六是容器。如果要進行蒸汽循環的話，就會多一部分，即再熱器。燃氣輪機排放高溫氣體之后，氣體會經過煙道直到余熱鍋爐入口，最后再次流經5個部分：一是再熱器，二是過熱器，三是蒸發器，四是省煤器，五是給水預熱器。每次流經一個部位會降低一次溫度，直到最后才會從煙囪直接排出。一般而言，燃氣輪機氣體溫度、余熱鍋爐排煙溫度分別是600℃、200℃以內，高溫煙氣溫度降低至排煙溫度所釋放的熱量會讓水轉化成蒸汽。

3 天然氣發電技術的應用前景

3.1 位差卸車法

一般而言，電廠所使用的卸車工藝主要是位差卸車法，使用的是容器之間的位置差來開展卸車工作。此類工藝技術流程較為簡單，不過必須要保證容器之間存在足夠的位置高差才可以使用。需要注意的是，在卸車的時候，必須要確保槽車以及儲罐的氣相管、液相管處于連接狀態。此類方式適合地下儲罐卸車、半地下儲罐卸車的使用，不過卸車速度比較慢，而且很難卸干凈，所以很少采用。

3.2 壓縮機加壓卸車技術

壓縮機加壓卸車技術是把壓縮氣體傳輸到槽車罐中，從而使罐內壓力逐漸升高。待到壓縮機抽出罐內氣體壓之后，罐內的壓力將會降低，這樣槽車罐內壓力將會出現壓力差并完成卸車。而液泵卸車則使用液泵來將槽車中的天然氣經過管道傳輸至儲罐中[4]。這種方法需要連接液泵氣相管以及儲罐氣相管以確保兩者壓力是平衡的。

3.3 加壓及氣化升溫技術

加壓及氣化升溫技術采用輸液烴泵對液態天然氣進行加壓，直到天然氣能夠滿足燃氣輪機的具體供氣壓力要求為止，之后再經過氣化器來加熱氣化，直到滿足燃機的具體進口溫度要求為止。一般來說，氣化器會選用水浴式氣化器來對天然氣冷進行充分利用。在氣化之后，天然氣溫度便會超過天然氣烴露點。

4 結語

隨著我國經濟高速度發展，能源結構得以改變，天然氣燃料也得到了更加廣泛的運用。尤其是在西部大開發戰略的背景下，“西氣東輸”工程已經開始實施，我國在研究天然氣技術的過程中也開始全面發展天然氣項目以及管道氣項目。

參考文獻：

[1]王震，薛慶.充分發揮天然氣在我國現代能源體系構建中的主力作用——對《天然氣發展“十三五”規劃》的解讀[J].天然氣工業，2017（3）：1-8.

[2]范小猛，肖曉琴，許啟榮，等.燃氣-蒸汽聯合循環發電工程職業危害辨識及防護措施探究[J].職業衛生與應急救援，2017（1）：67-69.

[3]宋國輝，唐璐，姜武，等.2×200MW級某天然氣熱電聯產項目的生命周期環境影響評價[J].中國電力，2014（12）：149-155.

[4]何旭波.補貼政策與排放限制下陜西可再生能源發展預測——基于MARKAL模型的情景分析[J].暨南學報（哲學社會科學版），2013（12）：1-8，157.