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[摘 要]我国是一个能源消耗大国，经济发展与环境保护相矛盾，现有的资源利用模式越来越不能满足不断增加的人口需求，尤其是随着人民生活水平的提高，能源需求越来越大，且我国能源利用程度不高， 倘若继续按照粗放的经济模式的发展，我国经济发展会陷入低谷，因此，我们要达到经济可持续发展的目标，就必须找到提高能源利用效率的方法，燃气-蒸汽联合循环发电是一种以天然气为燃料的高效发电技术，又具有环保功能，本文将简析 燃气-蒸汽联合循环发电效率。
[关键词]燃气-蒸汽联合循环 发电效率 热电转换率
中图分类号：TM611.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0148-02
0 引言
西气东输是燃气-蒸汽联合循环发电发展的推动力，我国西部天然气资源丰富，而东部资源需求量大，西气东输可以使我国资源得到充分利用，在这个过程中，倘若将天然气以简单粗放的方式燃烧，其为国民经济提供的推动力将大为减少。且NOX污染排放物高，燃气-蒸汽联合循环发电能够减少环境污染，且效率高，我们应大力提倡，同时，使用燃气-蒸汽联合循环发电的电厂有着建设成本小，耗材少，用地面积小，工作速度快的优点。从发展趋势来看，燃机及联合循环发电的市场份额会越来越高。
一 联合循环发电的简介
1.1 联合循环发电技术的含义
联合循环发电技术的使用装置设备有蒸汽轮机和燃气轮机，与用普通的燃气炉相比，清洁高效许多。从国外来讲，联合循环发电以其高效率，低污染而受到欢迎，发展迅速。从一些数据就可以看出，发达国家的联合循环发电量每年占总发电量的比例超过40%，国际上的生产发电的大企业，使用联合循环技术的发电量占总发电量的超过了50%。就效率来讲，联合循环发电已高达60%。联合循环发电技术始于上世纪九十年代中后期，主要是在船、车和发电用上用，之后几十年内，便发明了燃气轮机主要在高海拔的铁路和输气管线上使用，这是通过多次的实验才取得的成果，在发展技术的同时还训练了一批技术人才。
在我国，联合循环发电近些年才得以发展，与国外相比，差距较大。大部分的机器设备要从国外进口，使用联合循环发电的发电量占总电量的比例低，意味着我国仍然主要使用水和煤炭发电，技术使用不成熟，我们需要加快改进的步伐。联合循环发电的使用最主要的是靠燃气轮机的运行，然而，现实是我国燃气轮机制造技术处于开发研究阶段，制造出来的燃气轮机功率小，发电效果不尽人意，希望我国的制造企业在这方面的不断努力，我国的经济建设将会有一个巨大的飞跃。
二 提高燃气-蒸汽联合循环发电效率的分析
2.1 我国远期的目标效率
由朗肯循环演变而来的燃气-蒸汽联合循环T-S图（图1）知，要想提高能量的转换效率，就要提高燃气初温T3。？目前运行最大的西门子SGT5-8000H超重型燃气轮机为例，其燃烧初温度T3能够达1500℃，新设计和新技术会使透平冷却，一般的燃气轮机用空气来使它冷却，H型燃气轮机联合循环只有第三级透平是用相同的手段，但第一二级是用使用蒸汽来达到冷却的效果[1]。它的闭路蒸汽冷却系统是一个三压再热的蒸汽循环，蒸汽在经过余热锅炉后变成高压后膨胀，然后高压会分成两个路径，一个重新返到余热锅炉里，另一个则去冷却透平的温度很高的部件，随后，将其加温到原来的温度，再回到蒸汽循环的部分，原来的在余热锅炉里的蒸汽汇合后，传送到低压或者中压的区段.一般地，采用H型燃气轮机发电系统会使效率超过60%。相信不久我国就会引进该类型机组。
2.2 近期的目标效率
我国目前最先进的燃气轮机大都为F型，F型燃气轮机的制造技术十分优秀，全世界共有200多台F型燃气轮机被使用，F型不仅进气温度和排气温度较高，其上限为1288℃和589℃，并且排放的废气少，，GE推出简单循环出力达212MW，效率达35%的9F型燃气轮机。随着材料的材质影响着燃气轮机入口的燃气温度，就现时状况来看，高温材料的性能不断增加，其耐热上限每年都会增加，与此同时，我们的冷却手段也在不断进步，其新的技术都用在改进型的燃气轮机上。当然，在选择材料时，我们要考虑其价格是否合理。.现以FB型燃气轮机为例，在ISO标准环境条件下，9FB燃机（03版）简单循环机组出力为291WM，热耗8，880BTU/kWh（9，369kJ/kWh），效率38.4%，109FB联合循环机组出力可达444MW，热耗5，778BTU/kWh（6，096kJ/kWh），在基本负荷下效率为59.1%。现我国已有发电企业引进了该类型的机组。
2.3 改进目前E型机组热电转换率的措施
除了设备本身的原因外，主要是以下几个因素影响着发电效率：工序的运行模式不适合，发电负荷低，开机衔接不合理；某些机组以城市燃气为气源，燃气的加压消耗高以及不同机组的开始停止切换的次数过多。可以采取来改善管理办法或使用先进技术来弥补发电负荷的不足。或根据现有的资源，来对各机组进行合理的分配，改变机组的运行模式使其效率提高。
2.3.1对燃气轮机运行的模式进行改进
（1）将备用机组的作用发挥出来，使用时要考虑到系统性和整体性，成套运行时，机械的使用天数能够持续更久，产量更大。
（2）尽量使用多套燃机工作的模式。为避免在运行过程中出现意外，出现故障或者不能及时修好，可转变模式，如将“4+2”运行检修模式抛弃，变成为“5+3”模式，以提高机运行组可靠性。
2.3.2提高每个机组的发电量
（1）利用技术改变发电量。可以考虑天气的因素，根据气温的改变，使用特有的设备装置，如燃机雾化，就算温度很高也能增加其负荷能力。
（2）将上网电量进行转移。#1燃机电网电价是低于#2燃机的，大约低1.6分/度，可以采取的办法是：#1机的上网电量若是不足时，把#2机的电量转移过来，先要保证#1机的正常运行。实施效果：假如单台燃机发电负荷提高3000kW，上网率和汽电转换率得以提高。燃电一期多上网效益测算，会获得更大的利润。
2.3.3改进汽轮机的发电效率
每年进入5月份后，随着气温逐步升高，循环水温度高，冷却的效果会下降，汽轮机真空度降低，最终造成燃气发电甲站系统两台汽轮发电机组效率下降的后果，甲站机组发电负荷偏低。
改进措施：甲站发电循环水系统增开一台循环泵，并及时在线加药清洗和置换，保证循环水压力和冷却效果，最大限度提高汽机带负荷能力，甲站单台汽机发电负荷增加3000kW。
2.3.4煤压机出口压力过高，需要降低
针对煤压机出口压力偏高，煤压机自耗电偏高的问题，我们需要修改燃气轮机的程序，使燃电甲站和乙站煤压机出口压力2.35MPa降低至2.2MPa，虽说幅度不大，但实际上每台煤压机可降低自耗电500kW左右。
2.3.5节约开机时间
燃气轮机的开机过长，需要将开机顺序进行优化，方法如下：1、燃机开机即点火后开启煤压机，燃气轮机并网后再开启热力锅炉。按照这种方法，煤压机电耗减少1.6kWh，每年可减少发电量损失约200万kWh左右。2、加强运行人员的操作技能培训，提高开机熟练程度，减小开机时间，达到减少启停机过程中的热损耗。
2.3.6积极完成国家制定的低氮改造目标
燃气轮机投产较早的机组由于以重油为燃料，在08年大都改为改为天然气，但是其以扩散型燃烧，为了达到环保要求借用喷水的方法，虽增加了功率，但降低了整体联合循环的效率，且对机组的伤害大，改成干式低氮（DLN）燃烧后，排放NOX排放明显减小，燃机的热效率也有所提高，在相同环境下功率增加1～2千kW。
三 结语
总而言之，我国的天然气的發电模式应向燃气-蒸汽联合循环发电的方向发展，我国人口众多，用电量数字庞大，采用以煤为主的火力发电，燃烧产生的气体对环境污染严重，若是燃气-蒸汽联合循环发电能够普及，我们的环境将能够得到巨大改善。
参考文献
[1] 中国机械工业教育协会组.可编程序控制器及其应用[M].北京：机械工业出社，2002
[2] 中国电力年鉴编委会.中国电力年鉴[M].北京：电力出版社，1993～2000各年度.
[关键词]燃气-蒸汽联合循环 发电效率 热电转换率
中图分类号：TM611.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0148-02
0 引言
西气东输是燃气-蒸汽联合循环发电发展的推动力，我国西部天然气资源丰富，而东部资源需求量大，西气东输可以使我国资源得到充分利用，在这个过程中，倘若将天然气以简单粗放的方式燃烧，其为国民经济提供的推动力将大为减少。且NOX污染排放物高，燃气-蒸汽联合循环发电能够减少环境污染，且效率高，我们应大力提倡，同时，使用燃气-蒸汽联合循环发电的电厂有着建设成本小，耗材少，用地面积小，工作速度快的优点。从发展趋势来看，燃机及联合循环发电的市场份额会越来越高。
一 联合循环发电的简介
1.1 联合循环发电技术的含义
联合循环发电技术的使用装置设备有蒸汽轮机和燃气轮机，与用普通的燃气炉相比，清洁高效许多。从国外来讲，联合循环发电以其高效率，低污染而受到欢迎，发展迅速。从一些数据就可以看出，发达国家的联合循环发电量每年占总发电量的比例超过40%，国际上的生产发电的大企业，使用联合循环技术的发电量占总发电量的超过了50%。就效率来讲，联合循环发电已高达60%。联合循环发电技术始于上世纪九十年代中后期，主要是在船、车和发电用上用，之后几十年内，便发明了燃气轮机主要在高海拔的铁路和输气管线上使用，这是通过多次的实验才取得的成果，在发展技术的同时还训练了一批技术人才。
在我国，联合循环发电近些年才得以发展，与国外相比，差距较大。大部分的机器设备要从国外进口，使用联合循环发电的发电量占总电量的比例低，意味着我国仍然主要使用水和煤炭发电，技术使用不成熟，我们需要加快改进的步伐。联合循环发电的使用最主要的是靠燃气轮机的运行，然而，现实是我国燃气轮机制造技术处于开发研究阶段，制造出来的燃气轮机功率小，发电效果不尽人意，希望我国的制造企业在这方面的不断努力，我国的经济建设将会有一个巨大的飞跃。
二 提高燃气-蒸汽联合循环发电效率的分析
2.1 我国远期的目标效率
由朗肯循环演变而来的燃气-蒸汽联合循环T-S图（图1）知，要想提高能量的转换效率，就要提高燃气初温T3。？目前运行最大的西门子SGT5-8000H超重型燃气轮机为例，其燃烧初温度T3能够达1500℃，新设计和新技术会使透平冷却，一般的燃气轮机用空气来使它冷却，H型燃气轮机联合循环只有第三级透平是用相同的手段，但第一二级是用使用蒸汽来达到冷却的效果[1]。它的闭路蒸汽冷却系统是一个三压再热的蒸汽循环，蒸汽在经过余热锅炉后变成高压后膨胀，然后高压会分成两个路径，一个重新返到余热锅炉里，另一个则去冷却透平的温度很高的部件，随后，将其加温到原来的温度，再回到蒸汽循环的部分，原来的在余热锅炉里的蒸汽汇合后，传送到低压或者中压的区段.一般地，采用H型燃气轮机发电系统会使效率超过60%。相信不久我国就会引进该类型机组。
2.2 近期的目标效率
我国目前最先进的燃气轮机大都为F型，F型燃气轮机的制造技术十分优秀，全世界共有200多台F型燃气轮机被使用，F型不仅进气温度和排气温度较高，其上限为1288℃和589℃，并且排放的废气少，，GE推出简单循环出力达212MW，效率达35%的9F型燃气轮机。随着材料的材质影响着燃气轮机入口的燃气温度，就现时状况来看，高温材料的性能不断增加，其耐热上限每年都会增加，与此同时，我们的冷却手段也在不断进步，其新的技术都用在改进型的燃气轮机上。当然，在选择材料时，我们要考虑其价格是否合理。.现以FB型燃气轮机为例，在ISO标准环境条件下，9FB燃机（03版）简单循环机组出力为291WM，热耗8，880BTU/kWh（9，369kJ/kWh），效率38.4%，109FB联合循环机组出力可达444MW，热耗5，778BTU/kWh（6，096kJ/kWh），在基本负荷下效率为59.1%。现我国已有发电企业引进了该类型的机组。
2.3 改进目前E型机组热电转换率的措施
除了设备本身的原因外，主要是以下几个因素影响着发电效率：工序的运行模式不适合，发电负荷低，开机衔接不合理；某些机组以城市燃气为气源，燃气的加压消耗高以及不同机组的开始停止切换的次数过多。可以采取来改善管理办法或使用先进技术来弥补发电负荷的不足。或根据现有的资源，来对各机组进行合理的分配，改变机组的运行模式使其效率提高。
2.3.1对燃气轮机运行的模式进行改进
（1）将备用机组的作用发挥出来，使用时要考虑到系统性和整体性，成套运行时，机械的使用天数能够持续更久，产量更大。
（2）尽量使用多套燃机工作的模式。为避免在运行过程中出现意外，出现故障或者不能及时修好，可转变模式，如将“4+2”运行检修模式抛弃，变成为“5+3”模式，以提高机运行组可靠性。
2.3.2提高每个机组的发电量
（1）利用技术改变发电量。可以考虑天气的因素，根据气温的改变，使用特有的设备装置，如燃机雾化，就算温度很高也能增加其负荷能力。
（2）将上网电量进行转移。#1燃机电网电价是低于#2燃机的，大约低1.6分/度，可以采取的办法是：#1机的上网电量若是不足时，把#2机的电量转移过来，先要保证#1机的正常运行。实施效果：假如单台燃机发电负荷提高3000kW，上网率和汽电转换率得以提高。燃电一期多上网效益测算，会获得更大的利润。
2.3.3改进汽轮机的发电效率
每年进入5月份后，随着气温逐步升高，循环水温度高，冷却的效果会下降，汽轮机真空度降低，最终造成燃气发电甲站系统两台汽轮发电机组效率下降的后果，甲站机组发电负荷偏低。
改进措施：甲站发电循环水系统增开一台循环泵，并及时在线加药清洗和置换，保证循环水压力和冷却效果，最大限度提高汽机带负荷能力，甲站单台汽机发电负荷增加3000kW。
2.3.4煤压机出口压力过高，需要降低
针对煤压机出口压力偏高，煤压机自耗电偏高的问题，我们需要修改燃气轮机的程序，使燃电甲站和乙站煤压机出口压力2.35MPa降低至2.2MPa，虽说幅度不大，但实际上每台煤压机可降低自耗电500kW左右。
2.3.5节约开机时间
燃气轮机的开机过长，需要将开机顺序进行优化，方法如下：1、燃机开机即点火后开启煤压机，燃气轮机并网后再开启热力锅炉。按照这种方法，煤压机电耗减少1.6kWh，每年可减少发电量损失约200万kWh左右。2、加强运行人员的操作技能培训，提高开机熟练程度，减小开机时间，达到减少启停机过程中的热损耗。
2.3.6积极完成国家制定的低氮改造目标
燃气轮机投产较早的机组由于以重油为燃料，在08年大都改为改为天然气，但是其以扩散型燃烧，为了达到环保要求借用喷水的方法，虽增加了功率，但降低了整体联合循环的效率，且对机组的伤害大，改成干式低氮（DLN）燃烧后，排放NOX排放明显减小，燃机的热效率也有所提高，在相同环境下功率增加1～2千kW。
三 结语
总而言之，我国的天然气的發电模式应向燃气-蒸汽联合循环发电的方向发展，我国人口众多，用电量数字庞大，采用以煤为主的火力发电，燃烧产生的气体对环境污染严重，若是燃气-蒸汽联合循环发电能够普及，我们的环境将能够得到巨大改善。
参考文献
[1] 中国机械工业教育协会组.可编程序控制器及其应用[M].北京：机械工业出社，2002
[2] 中国电力年鉴编委会.中国电力年鉴[M].北京：电力出版社，1993～2000各年度.