1 燃?xì)廨啓C(jī)安裝的工作過(guò)程

燃?xì)廨啓C(jī)以氣體連續(xù)活動(dòng)為制冷劑，將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力機(jī)械和機(jī)械能，是一種旋轉(zhuǎn)式熱機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的安裝主要由壓縮機(jī)、燃燒室和渦輪三部分組成。從外部環(huán)境壓縮機(jī)吸入空氣，并逐步收緊;壓縮空氣送至焚燒爐和燃料噴射燃燒，高溫燃?xì)夂腿細(xì)膺M(jìn)入渦輪膨脹機(jī)排氣工作;可以直接排放到大氣中，對(duì)外界環(huán)境的熱能，也可通過(guò)熱交換器回收熱量發(fā)布使用。制冷劑的順序由吸入壓縮，加熱，燃燒和排氣熱膨脹工作四個(gè)工作過(guò)程的熱力循環(huán)，能量轉(zhuǎn)換。

在一般情況下，燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)，它是由一個(gè)燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，它是渦輪負(fù)荷，在這個(gè)周期內(nèi)，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以 1 / 2至 2 / 3 來(lái)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)，另一個(gè)是約用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的機(jī)械能的。

(文章來(lái)源：微信公眾號(hào)“能源情報(bào)” 作者：羅瑞君 大唐山東煙臺(tái)電力開發(fā)有限公司)

2 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組

燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)由燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)在，使用最廣泛和最有用的熱功率是燃?xì)夂驼羝穆?lián)合循環(huán)。燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，均勻吸熱溫度制冷劑非常高，氣體溫度在 1300℃-1500℃，均勻放熱溫度較高，在 500 度攝氏 600 度的一般燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度，所以加熱功率燃?xì)廨啓C(jī)單獨(dú)很難達(dá)到一個(gè)更高的價(jià)值。

在汽輪機(jī)循環(huán)中，工作流體的均勻放熱溫度達(dá)到較低值，但工作流體的均勻吸熱溫度不高，使汽輪發(fā)電機(jī)組的熱力難以達(dá)到較高的值。這兩種循環(huán)的熱功率僅為 40%以上。如果燃?xì)馀c蒸汽相結(jié)合循環(huán)，已成為發(fā)動(dòng)機(jī)溫度很高，均勻吸熱放熱溫度低，循環(huán)功率較高，最高的熱功率已達(dá)到60%以上。如果基于空氣冷卻 9h級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電約61%輪機(jī)技術(shù)公司，西門子的總內(nèi)部空氣冷卻 H 級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電超過(guò) 60%。

2.1 純余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組

燃?xì)鈧?cè)和蒸汽側(cè)兩個(gè)循環(huán)的組合為余熱鍋爐。將燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)化為給水，加熱蒸汽到余熱鍋爐，汽輪機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力，這是一個(gè)基于規(guī)劃的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。燃料燃燒，不參與廢熱鍋爐和蒸汽參數(shù)和汽輪機(jī)容量取決于燃?xì)廨啓C(jī)的排氣參數(shù)和流量在燃?xì)廨啓C(jī)排氣蒸汽參數(shù)，在一般的渦輪機(jī)容量的溫度和壓力約 30%燃?xì)廨啓C(jī)容量- 50%。

這種組合式大功率循環(huán)，技術(shù)嫻熟，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低，啟停快，應(yīng)用最為廣泛。如果在燃?xì)廨啓C(jī)的排氣部分中設(shè)置有旁通堆，則當(dāng)渦輪停止時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)可以獨(dú)立運(yùn)行，但當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)停止時(shí)，渦輪機(jī)不能單獨(dú)工作。

2.2 排汽補(bǔ)燃型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組

廢氣和燃燒方式的聯(lián)合循環(huán)有兩種方案：在余熱鍋爐中加入煙氣，余熱鍋爐中使用一定量的燃料，煙氣中的殘余氧用于燃燒。由于加力燃燒，鍋爐蒸發(fā)量增加，提高汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)、輸出功率提高;負(fù)載的變化，輸出功率較大的變化范圍內(nèi)，恒定的燃?xì)廨啓C(jī)的條件下，只改變加力燃油，以改變蒸汽動(dòng)力改變聯(lián)合循環(huán)發(fā)電輸出性能變量單位改進(jìn)高功率負(fù)載一些;如果整個(gè)燃油鍋爐設(shè)備用風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器、燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)可以分開單獨(dú)操作。這種聯(lián)合循環(huán)，在蒸汽循環(huán)燃燒的燃料，不使用聯(lián)合循環(huán)、能量梯級(jí)因此簡(jiǎn)單，只有純余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)蒸汽參數(shù)而不是由汽輪機(jī)高功率參數(shù)有限，排氣燃燒聯(lián)合循環(huán)可以結(jié)合純循環(huán)廢熱鍋爐優(yōu)于能量梯級(jí)的簡(jiǎn)單的使用。

2.3 增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組

在增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)蒸汽發(fā)生器在氣側(cè)和燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室后，而不是一個(gè)風(fēng)扇的鍋爐和燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐是燃?xì)廨啓C(jī)的工作壓力和熱燒傷，構(gòu)成一個(gè)高壓鍋爐的燃燒。這種聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度低，蒸汽參數(shù)和流量不受約束，那么功率達(dá)到一個(gè)更大的容量和更高;由于鍋爐是在較高的壓力和傳熱燃燒，增加傳熱系數(shù)和強(qiáng)度的焚燒，所以體積小增壓鍋爐超過(guò)常壓鍋爐，所以設(shè)備和安裝成本降低了成本;但燃?xì)夂驼羝啓C(jī)可以單獨(dú)操作。本實(shí)用新型的增壓鍋爐型高功率的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)氣體的初始溫度是零下 1100℃至 1050℃，和余熱鍋爐型權(quán)力高于余熱鍋爐型當(dāng)溫度高于 1100°C。

2.4 給水加熱型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組

這種聯(lián)合循環(huán)將燃?xì)廨啓C(jī)的排氣用于加熱蒸汽循環(huán)系統(tǒng)給水。由于鍋爐給水加熱的溫度不高，燃?xì)廨啓C(jī)排氣熱量利用的程度較差，使得聯(lián)合循環(huán)的效率提高較少。因此一般在用燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)改造和擴(kuò)建蒸汽輪機(jī)機(jī)組時(shí)才會(huì)采用。

2.5 注蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)發(fā)電機(jī)組

這種聯(lián)合循環(huán)中，燃?xì)廨啓C(jī)的排氣通入余熱鍋爐加熱給水產(chǎn)生蒸汽，但蒸汽不是送到蒸汽輪機(jī)中去作功，而是供到燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中，與壓氣機(jī)供來(lái)的空氣一起被加熱到燃?xì)馔钙降某鯗睾螅細(xì)庹羝餐M(jìn)人燃?xì)馔钙脚蛎涀鞴Γ部梢詫⒁徊糠值蛪赫羝唤?jīng)燃燒室加熱而直接進(jìn)入燃?xì)馔钙降牡蛪翰糠肿鞴ΑＴ谶@種循環(huán)中，由于燃?xì)廨啓C(jī)中同時(shí)有燃?xì)夂驼羝麅煞N工質(zhì)做功，所以又稱為雙工質(zhì)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)。

這種循環(huán)的燃?xì)庋h(huán)和蒸汽循環(huán)并行地通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)現(xiàn)，所以又被稱為并聯(lián)型聯(lián)合循環(huán)。與余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)相比，該循環(huán)省去了蒸汽輪機(jī)及其系統(tǒng)，這使蒸汽循環(huán)的系統(tǒng)大幅度簡(jiǎn)化、設(shè)備大幅度減小、尺寸大幅度減小、投資大幅度減少;由于蒸汽注人燃燒室降低了火焰溫度，所以 NOx 排放量低;含有水蒸氣的煙氣的傳熱系數(shù)高，所以余熱鍋爐的換熱效果好、效率高。由于有大量蒸汽排向大氣，所以需要消耗大量經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理的補(bǔ)充水，耗水量要比余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)多 38%左右，這需要龐大的水處理設(shè)備，而且浪費(fèi)水資源。

3 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)燃煤發(fā)電相比，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組設(shè)備、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕。因此，制造、運(yùn)輸、安裝、維修方便;造價(jià)低，投資省。

②燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠供電效率高，大大超過(guò)常規(guī)燃煤電廠。

③污染排放量小，無(wú)論燃用油氣優(yōu)質(zhì)燃料，還是燃用合成煤氣，都能滿足最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。由于燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒效率很高，排氣干凈，未燃燒的碳?xì)浠衔铩O、S0x 等排放量低，再結(jié)合應(yīng)用注水或注蒸汽抑制燃燒、干式低 NOx 燃燒室，或者在排氣管路中安裝脫銷安裝等技術(shù)措施，可使 NOx 的排放滿足環(huán)保要求。

④用地較少。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組設(shè)備、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地少;燃?xì)夂腿加偷娜紮C(jī)電廠無(wú)需煤場(chǎng)、輸煤系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)等，所以廠區(qū)占地面積比常規(guī)燃煤電廠小得多，聯(lián)合循環(huán)電廠占地只有同容量常規(guī)燃煤電廠的 30%-40%，建筑面積也只有常規(guī)燃煤電廠的 20%。

⑤用水量較少。燃?xì)廨啓C(jī)不需大量冷卻水，一般燃?xì)廨啓C(jī)只需常規(guī)燃煤電廠的 2%-10%的用水量，聯(lián)合循環(huán)也只需同容量常規(guī)燃煤電廠的 1/3 左右。

⑥啟動(dòng)迅速，運(yùn)行自動(dòng)化程度高，每天都能啟停。燃?xì)廨啓C(jī)從啟動(dòng)到帶滿負(fù)荷運(yùn)行，一般不到 20min，快速啟動(dòng)時(shí)更短。因而燃機(jī)電廠是城市備用或調(diào)峰機(jī)組的最佳選擇。

⑦建廠周期短，可分期投產(chǎn)。先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)已普遍應(yīng)用模塊化結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸、安裝、維修和更換都比較方便。還可分單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)兩期建設(shè)，建廠周期短。

4 面對(duì)未來(lái)市場(chǎng)的建議

燃機(jī)是典型的高投高產(chǎn)高效益的高科技工業(yè)產(chǎn)品，在沒有完全掌握燃機(jī)發(fā)電核心技術(shù)的情況下，源源不斷地國(guó)家政策幫扶和平穩(wěn)的市場(chǎng)需求保障是必不可少的。面對(duì)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的廣闊未來(lái)市場(chǎng)，筆者有如下意見。

①積極開拓發(fā)展思路。如何滿足用戶一體化的能源使用需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源大前提下的燃機(jī)運(yùn)行最優(yōu)化，是每個(gè)燃機(jī)電站和全行業(yè)不得不破除的思維禁錮。

②合理挑選燃機(jī)產(chǎn)品。在選擇產(chǎn)品時(shí)一定要從實(shí)際需求出發(fā)，做到資源利用最大化。

③松緊有序的政策支持。盡管國(guó)家補(bǔ)貼力度大，但現(xiàn)狀是部分燃機(jī)電站仍處于虧損狀態(tài)，扶持燃機(jī)產(chǎn)業(yè)，要在政策上暫時(shí)放松燃機(jī)減排要求，幫助降低燃機(jī)電站運(yùn)營(yíng)成本， 扭轉(zhuǎn)虧損運(yùn)營(yíng)的局面。

綜上所述，我國(guó)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)無(wú)論從制造技術(shù)還是運(yùn)營(yíng)水平上均落后于國(guó)際先進(jìn)水平，鑒于燃機(jī)對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的突出意義，我國(guó)必將全面協(xié)調(diào)各方要素，統(tǒng)籌各類資源，幫助燃機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)良好的未來(lái)發(fā)展。