燃氣輪機發電技術分析

王新

摘要：社會發展的過程中經歷了一次次的革新，每一次的革新都標志著社會的進步。可以說十八世紀末蒸汽機的出現是人類社會科技發展的一次飛躍。通過對石油資源的開發利用，人們實現了現代化的生產與生活，并推動了內燃機與燃氣輪機的研發、利用與發展，同時也加速了電氣化及交通方面的發展。燃氣輪機裝置中的結構等不同于汽輪機與蒸汽機。在使用燃氣輪機時應對其結構、原理等進行深入的研究，并對結構間的關系進行充分的了解，發揮出燃氣輪機的作用，提升其使用效率。

關鍵詞：燃氣輪機;發電技術

1我國燃氣輪機發電技術發展概述

1.1萌芽階段

二十世紀五十年代燃氣輪機被我國所引入，并將其應用到我國油田生產中。直到二十世紀六十年代后我國才開始構建起燃氣輪機發電機組，并在我國南方地區建立了研發基地。雖然與國外相比我國燃氣輪機發電技術還存在一定的差距，但是基本可以滿足基礎功能使用需求。

1.2技術引進階段

上世紀八十年代中期，我國再一次進行燃氣輪機生產，并從荷蘭引進更加專業的燃氣輪機機組及配套設備與西門子汽輪機。我國第一套燃氣輪機發電設備投入使用后得到了非常好的使用效果。因此全國范圍內也開始了生產燃氣輪機的熱潮，可以說這是我國燃氣輪機發展的重要轉折點，為后期發展奠定了基礎。

1.3全面發展階段

隨著我國大力加強天然氣的開發與利用，尤其是重點工程項目如西氣東輸工程、近海天然氣開發工程的啟動等項目，都說明我國在提供天然氣使用過程中時，對燃氣輪機的發展也越來越重視。特別是在“十五”期間，我國相繼引進了54套國際上較為先進的燃氣輪機組，并在建設完成后，整個燃氣機組的容量超過了20000MW。以中國航空航天為例，其集團下屬的相關單位在燃氣輪機發電技術方面所獲得的可喜成績，以及市場的廣泛使用更是標志了我國燃氣輪機發電機組跨越式的發展。但需要面對的問題是，我國燃氣機組由于起步晚，在一些自主研發、知識產權等方面的問題，尤其是在重型燃氣輪機方面存在一定缺陷。所以，未來我國燃氣輪機發電還有待于進一步提升和發展。

2燃氣輪機發電技術主要優勢

2.1具有較高的發電效率

與國際燃氣輪機發電技術相比雖然我國起步較晚，但是通過長時間的發展也取得了較好的成績;但與發達國家相比還具有一定的差距，所以在未來發展時應嚴格控制溫度，并通過此來提升發電效率。

2.2符合環保要求

隨著我國環境保護工作逐漸深入，在這樣的發展環境下對燃氣輪機發電裝置的污染排放要求也越來越嚴格。為了成為清潔電廠工程，堯對完全燃燒的煤渣進行嚴格的處理，并對燃燒過程中可以能給環境帶來污染的物質，利用注水方式來降低污染程度，確保其符合環保排放標準。

2.3具有較高的運行性能

聯合循環發電技術是燃氣輪機發電技術的主要方向，通常情況下可以將燃氣輪機的作業時間縮短，20min左右就可以啟動進行負荷作業。可見其啟動速度是較快的并且可以為燃氣輪機循環提供保障，以此來降低操作難度。

2.4占地面積較小

與火力發電廠相比燃氣輪機占地面積相對較小，構建燃氣輪機發電廠時不需要單獨建設儲煤場及煤炭輸送系統，這樣不僅可以節約使用空間同時其自身帶有脫硫系統及除塵系統，這樣也起到了環保作用。

2.5啟動速度快并具有較高的自動化，可以做到每日啟停

燃氣輪機在啟動后可以在20min內實現滿負荷運行。將燃氣輪機發電廠應用到城市中可以對用電高峰期起到調節作用。

3燃氣輪機用于發電的主要形式

3.1簡單循環

簡單循環模式也可以稱之為開放式循環模式，是由燃氣輪機和發電機獨立系統構成的。其優勢在于可以進行快速的整機安裝和使用，特別是在電網高峰期和交通、工業動力系統方面有著重要意義。

3.2前置循環熱電聯產或發電

由燃氣輪機及發電機與余熱鍋爐共同組成的循環系統，它將燃氣輪機排出的高溫煙氣通過余熱鍋爐回收，轉換為蒸汽或熱水加以利用。主要用于熱電聯產，也有將余熱鍋爐的蒸汽回注入燃氣輪機提高燃氣輪機出力和效率。前置循環熱電聯產時的總效率一般均超過80%。為提高供熱的靈活性，大多前置循環熱電聯產機組采用余熱鍋爐補燃技術，補燃時的總效率超過90%。

3.3聯合循環發電或熱電聯產

燃氣輪機及發電機與余熱鍋爐、蒸汽輪機或供熱式蒸汽輪機（抽汽式或背壓式）共同組成的循環系統，它將燃氣輪機排出的功后高溫乏煙氣，通過余熱鍋爐回收轉換為蒸汽，再將蒸汽注入蒸汽輪機發電，或將部分發電作功后的乏汽用于供熱。形式有燃氣輪機、蒸汽輪機同軸推動一臺發電機的單軸聯合循環，也有燃氣輪機、蒸汽輪機各自推動各自發電機的多軸聯合循環。

3.4整體化循環

由煤氣發生爐、燃氣輪機、余熱鍋爐和蒸汽輪機共同組成的循環系統，也稱為IGCC。主要解決使用低廉的固體化石燃料代替燃氣輪機使用氣體、液體燃料，提高煤炭利用效率，降低污染物排放。可作為城市煤氣、電力、集中供熱和集中制冷、以及建材、化工原料綜合供應系統。

3.5核燃聯合循環

目前這種循環裝置正處于嘗試階段，并沒有正式在推廣使用。主要是由燃氣輪機、余熱鍋爐和核反應堆、蒸汽輪機共同組成。通過燃氣輪機排出的煙氣通過熱核反應輸出蒸汽，主要為提高核反應堆蒸汽的溫度、壓力，提高蒸汽輪機效率，降低蒸汽輪機部分的工程造價。

3.6燃機輔助循環

燃機輔助循環系統多數被應用于小型燃氣輪機作業中，輔助其完成鍋爐預熱、鼓風、燃燒等環節存在的不足，進而提升效率，在進行動力循環的過程中可以直接用水泵進行驅動。

3.7燃氣煙氣聯合循環

燃氣輪機和煙氣輪機循環系統是比較常見的一種，在發展過程中對煙氣排放的改善有著重要意義。從某種意義上來講，該系統的組合方式也大大提高了內循環的工作效率，但是由于煙氣輪機組造價比較昂貴，對此并沒有廣泛使用。

3.8燃氣熱泵聯合循環

由燃氣輪機和煙氣熱泵，燃氣輪機、煙氣輪機和煙氣熱泵，或燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽熱泵，以及燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機和蒸汽（煙氣）熱泵組成的能源利用系統。該系統在燃氣輪機、煙氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機等設備完成能量利用循環后，進一步利用熱泵對煙氣、蒸汽、熱水和冷卻水中的余熱進行深度回收利用，或將動力直接推動熱泵。這一工藝可用作熱電聯產、熱電冷聯產、熱冷聯產、電冷聯產、直接供熱或直接制冷使用，該系統熱效率極高，如果用于直接供熱，熱效率可達150%，是未來能源利用的主要趨勢之一。

4結束語

與核能發電相比，燃氣輪機發電技術優勢更加明顯，并可以對資源及環境進行有效的保護，同時可以將人們原有的生產生活方式進行改變。因此，我國也將燃氣輪機發電技術作為國家級重點項目，相關人員應進行更加深入的研究，正確認識燃氣輪機裝置，并與國外先進技術進行結合，對我國燃氣輪機發電技術進行創新與優化，以此來提升燃氣輪機發展速度，確立我國燃氣輪機在國際上的地位。