荷兰小乳牛
一、选题的背景及研究的目的和意义 选题背景 我国是一个能源生产和消费大国，经济的快速发展导致能源需求的快速增长[1]。据国家统计局2014年2月22日发布的《中华人民共和国2013年国民经济和社会发展统计公报》，我国2013年全年能源消费总量亿吨标准煤，比上年增长。煤炭消费量增长;原油消费量增长;天然气消费量增长;电力消费量增长。这表明，我国己成为世界上煤炭一次性能源等消耗的国家，是世界上能源消耗的第二大国。因此，合理利用能源，节约能源，降低排放己经成为我国可持续发展的战略方针之一[2]。 目前，火电厂综合效率低下的原因之一就是将机组中做完功的乏汽排入凝结器后，其热量被循环水带走，然后通过冷却塔排入大气或随循环水排入江河，低温余热被大量浪费，造成非常大的冷源损失[3]，随低温水排放掉的乏热约占总损失的55 %一60 %[4]。我国能源利用率仅为33%，节能空间和潜力很大[5]。能源利用效率的低下，意味着我国经济和社会的快速发展必然以消耗大量的一次性能源作为代价，使得我国本就十分严峻的石化能源形势更加雪上加霜，也不符合可持续发展战略的要求，并且大量的能源消耗以及较低的能源利用效率，必将造成巨大的热排放与热污染，粉尘、硫氧化物和氮氧化物的排放会造成空气污染加剧，二氧化碳的排放会造成温室效应等。根据我国“十二五”发展规划，燃煤火电机组新开工容量估计为3亿kW ,2015年发电总装机容量将达到14. 36亿kW，其中火电装机容量将到达9. 33亿kW。在这些机组中，除了北方部分非常缺水的地区使用空冷，多数机组都是采用循环水冷却排汽。在燃煤火电机组装机容量增添的进程中，碳排放总量也会随之增添，二氧化硫等污染物的排放量也将有较大幅度的增添，如果能对循环水中热量加以利用，提高能源综合利用效率，必定会节省石化能源的使用量，做到环境、经济、能源等多赢的局面[6]。 由于正常情况下循环水的温度比较低(一般冬季20-35℃)，达不到直接供热的要求，要用其供热，必须想办法适当提高其温度。中小型凝汽式汽轮机可以通过降低排汽缸真空从而提高循环水温度(60-80℃)的方法进行供热，即低真空运行循环水供热，该技术在理论上可以实现很高的能源利用效率，国内外都有很多研究和成功运行的实例，技术已很成熟，特别在我国一些北方城市得到了广泛的应用与推广。但传统的低真空运行机组类似于热电厂中的背压机组，其通过的蒸汽量决定于用户热负荷的大小，所以发电功率受用户热负荷的制约，不能分别地独立进行调节，即其运行也是‘以热定电’，因而只适用于用户热负荷比较稳定的供热系统。另外，机组低真空运行须对机组结构进行相应的改造，仅适应于小型机组和少数中型机组，对现代大型机组则是完全不允许的。在具有中间再热式汽轮机组的大型热电联产系统中，凝汽压力过高会使机组的末级出口蒸汽温度过高，且蒸汽的容积流量过小，从而引起机组的强烈振动，危及运行安全。大型汽轮机组的循环冷却水进口温度一般要求不超过33℃(相应的出口温度在40℃左右)，如果供热温度在此范围之内，则机组结构不需作任何改动，且适应于任何容量和类型的机组。但目前适应于该温度范围的供热装置只有地板低温辐射采暖，因此其应用范围受到比较大的限制[7]。 提高电厂循环水温度用于供热的另一个方法是采用热泵技术，即以电厂循环冷却水 为低位热源、利用热泵技术提取其热量后向用户供热。电厂循环水与目前常用的热泵热源相比，具有热量巨大、温度适中而稳定、水质好、安全环保等优点，是一种优质的热泵热源。以电厂循环水作为热泵低位热源进行供热，可以方便灵活的实现供热量与用户需求之间的质”与量”的匹配，也不会对发电厂原热力系统产生较大影响[8]。利用热泵装置回收循环冷却水余热返回热力系统中用于加热凝结水，可以减少相应低压加热器的抽汽消耗量，从而增加电厂的发电量，降低电厂的发电煤耗值，提高电厂运行的经济性。因此电厂循环水水源热泵是回收利用电厂循环水余热进行供热的一种较理想方式。 研究目的和意义 为了利用电厂中产生的大量温度高于环境温度10度左右的低温循环冷却水，从提高系统热力学完善性出发，选用第一类吸收式热泵，分析其循环机理，在此基础上以300MW机组为例，进行热力计算，分析其经济性。 通过采用热泵技术，部分的利用冷却系统的工艺循环冷却水，提取冷却水的余热，降低冷却水的温度，实现对余热的回收利用，将余热能源转换为可有效利用的能源，节约工艺中蒸汽能源的消耗，在实现节能减排，保护环境的同时，为企业创造直接的经济效益[9]。 二、本选题研究领域国内外的研究动态及发展趋势 国外研究动态及发展趋势 欧美、日木在余热回收方面的研究己经有很长的历史，自1973年的能源危以来各国对能源问题都给予了高度重视。 1976 年，美国.(Battele Columber Labs)就提出概念并进行市场预测，确信利用吸收式热泵回收余热技术技术有实用价值[10]。美国费城郊区，面积为407亩的Crozer-Chester医疗中心有25栋大楼，安装了一套能源转换系统。此系统的一部分利用一台工业热泵将来自该医疗中心的空调机房的废热转移到洗衣房用的热水中，单独此一设施在十年内将节省超过50万美元[11]。美国宾夕法尼亚州Bell电话公司的一座电话转换中心利用热泵吸取来自270冷吨的空调系统的冷却装置所聚集的废热，在10年的分析周期内将每年节省27000万美元[12]。日本三洋公司1981年以来就已经为日本和世界各地建立了20多套2000- 5OOOkW规模的AHT装置，大多用于回收石化企业蒸馏塔顶有机蒸汽的热量[13]。至今为止，先期建立的装置己经成功运转十多年。他们利用溟化铿/水单级热泵回收工业废热，将锅炉给水由93℃升高到117℃，且己经成功应用于工业领域，其应用装置总数占世界一半以上[14]。 近年来，热泵的发展取得长足的进步。Vander Pal[15]等人研发了一种压缩/吸收混合式热泵机组，将低于100℃的工业废热进行提升，对混合式热泵建立模拟计算模型并进行实测验证，结果显示当压缩机位于蒸发器和吸附反应器之间时，其对机组能效的影响显著大于压缩机位于吸附反应器和冷凝器之间时，后者与纯粹热驱动机组相比能效几乎相同，充分证明了研究系统内各部件之间相互影响的重要性。Miyazaki[16]等人提出了一种双蒸发器吸收式制冷机，这一新型制冷机由2个蒸发器、1个冷凝器和3个吸收器组成，蒸发和吸收同时在2个不同的压力下进行，可以扩大浓缩和稀释过程中吸附质的浓度变化范围。实验结果表明在给定条件下双蒸发器吸收式机组的性能系数是普通机组的倍。Christian Keil[17] 等研究了吸收式热泵在低温集中供热系统中的应用。 国内研究动态及发展趋势 我国的余热回收发展较国外要晚一些，回收利用的余热主要是烟气的显热和生产过程中排放的可燃气，低温余热利用还处于起步阶段。而且我国在余热(特别是低品位的余热)回收方面，还主要是采用压缩式热泵的方式。在吸收式热泵应用方面还很落后。近几年来，有不少人对利用吸收式热泵技术回收余热进行了大量的研究。 大连三洋制冷有限公司的肖永勤[18]提出利用溴化锂吸收式热泵回收地热尾水余废热为油田作业区提供采暖水方案，用一台溴化锂吸收式热泵机组取代原3台蒸汽锅炉，投入使用2个采暖季后，节约燃气费用121万元，节能率达原系统能耗的46%。 东北电力大学的周振起[19]对用热泵装置回收循环冷却水余热再加热锅炉进风进行研究，可以减少辅助蒸汽用量，也可减少抽汽消耗量，从而提高电厂的热经济性。 华电电力科学研究院的周崇波[20]等人对已经投产的125MW等级火电厂以及300MW等级火电厂采用大型吸收式热泵回收循环水余热用于城市集中供热的余热回收利用系统进行性能测试，得出热网水回水温度升高，驱动蒸汽压力减少等造成的劣行影响大于相应参数反方向变化带来的良性影响，且驱动蒸汽对制热量及回收余热量的影响要大于热网水与余热水的影响。 河北省电力研究院的郭江龙[21]利用电能的换热系数来讨论压缩式热泵和吸收式热泵两种系统的经济性，对于指导热泵选型具有重要意义。 吕太、刘玲玲[22]根据大唐第三热电厂的实际情况，对将工业抽汽、工业抽汽与采暖抽汽、采暖抽汽作为驱动热源这三种情况进行分析，进行热经济性计算。 吴星[23]等人研究发现循环水供热由于供回水温差较小(10-15℃)，同样供热负荷下较城市热网需要更大的管网投资和水泵电耗。因此，循环水供热的适用范围为电厂周边半径3-5km。 西安交通大学的孙志新[24]建立了电厂循环水水源热泵的数学模型，分析了凝汽器温度对热泵蒸发温度和制热系数等主要参数的影响，并计算得到热泵供热优于抽汽供热的临界参数。 华电电力科学研究院的王宝玉[25]根据热泵系统的冷凝器取代低压加热器的循环方式，以3台额定负荷分别为200MW,300MW,600MW机组为例，进行节能分析，该方式能够简化电厂加热系统，是系统优化和节能的重要途径。 清华大学基于吸收式热泵回收循环水余热的供热技术先后在内蒙古赤峰及山西大同等电厂实施，大大提高了其供热能力[26]。北京、山西等地的多家电厂采用吸收式热泵机组吸取循环水余热用于供热的实践工程已经取得了良好的企业效益和社会效益，在节能与环保方面率先垂范，如大同某电厂的余热利用项目年节水效益万元，年节约标煤万吨，年二氧化碳减排17万吨[27]。 中油辽河公司的金树梅[28]结合工程实例，比较了锅炉供暖与吸收式热泵供热系统的经济性，得出热泵系统的经济性更优于前者。 叶学民[29]以超临界660WM机组为例，利用等效焓降法计算分析吸收式热泵的经济性。 西山煤电集团刘振宇[30]根据燃煤电厂热电联厂集中供热中存在利用率低的现状，分别讨论了几种不同的乏汽余热回收供热的技术路线。 三、本选题拟主要研究的内容及采取的研究方案、技术路线 研究的主要内容 (1)根据吸收式热泵的理论循环过程，找出循环过程中各典型状态点，通过查阅资料，分析热泵实际循环中的影响因素; (2)以热泵系统各换热器为关键部件，建立吸收式热泵回收循环水余热的分析与计算模型; (3)以300MW供热机组为例，对机组的系统能效进行计算与分析; 研究方案 吸收式热泵可以分为输出热的温度低于驱动热源的第一类吸收式热泵(增热型)和输出热的温度高于驱动热源的第二类吸收式热泵(升温型)，在热电厂循环水余热利用时，适合采用第一类吸收式热泵。本选题以溴化锂吸收式热泵为对象，通过了解工质的性质，分析吸收式热泵系统的循环过程，假设整个系统处于热平衡和稳定流动流动状态，蒸发器和冷凝器出口工质为饱和状态，吸收器发生器出口的溴化锂溶液为饱和溶液，不计换热器换热损失，节流阀内为绝热节流过程，不计热网水物性参数变化，对系统建立数学模型，求出各换热器的换热量以及系统的热力系数，并且在机组供热量情况下，分别从机组供热能力充足和供热能力不足两方面讨论热泵系统的经济性。 技术路线 (1)根据溴化锂溶液的焓-浓度图或溴化锂水溶液的比焓值计算方程，确定热泵系统各典型状态点的焓值; (2)以热泵系统各换热器为关键部件，建立吸收式热泵回收循环水余热的模型，根据热平衡列出各换热器的热负荷方程，由各状态点的焓值，求得各具体换热部件的换热负荷，再由整个系统的热平衡方程式求出系统的热力系数; (3)在供热负荷和蒸汽初终参数不变的情况下，求出供暖抽汽量和热泵驱动热源抽汽量，在供热不足的情况下直接以热泵回收的循环水余热量讨论经济性，在机组供热充足的情况下，计算出安装热泵系统所节省的抽汽量，求出机组增加的功率，算出节省煤量，得出其节能收益; 四、本选题在研究过程中可能遇到的困难和问题，提出解决的初步设想 可能遇到的困难和问题：热泵的实际运行过程中会受到很多因素的影响，使得模型的建立与计算十分困难。分析节能效益时，单纯的从热量角度出发，得到的结果可能与实际收益相差太大，能否找到一种相对准确的评判其经济性的方法。 解决的初步设想：首先要熟悉并了解溴化锂溶液的性质及溴化锂吸收式热泵的工作原理，在对热泵系统进行建模时，忽略一些影响因素，做出一些理想假设。对于其节能效益的分析时，从供热能力或供热需求方面进行探讨。在遇到具体问题要仔细查阅相关资料，向学长和老师请教。 五、本选题研究的进度安排及预期达到的目标 研究的进度安排 (1) 了解课题，查阅资料，撰写开题报告; (2) 完成开题报告，开始着手对热泵系统建立模型; (3) 对模型进行计算并进行经济性分析，完成小论文; (4) 中期答辩; (5) 撰写毕业论文，准备毕业答辩。 预期达到的目标 (1)通过学习了解热泵的原理和在电厂中的应用; (2)研究热泵系统各部件换热，对其进行热负荷计算并完成经济性分析; (3)发表2-3篇较高水平论文; (4)顺利完成硕士研究生论文。 六、参考文献 [1] 王振铭.热电联厂分布式能源与能源节约[J]. 节能,2005，(5)：4-9 [2] 顾鑫，鹿娜，邵雁鹏.浅析火力发电厂节能减排的现实意义及措施[J].科技天地，2008，(15)：178 [3] 李增平.31-25-1型汽轮机组循环水供热改造[J].四川电力技术，2006，(1)：31-32 [4] F Moser,H pumps in industry[M].Amsterdam Qxford:Elsevier,1985 [5] 刘颖超.基于循环经济理念的电厂余热利用空调系统研究[D].保定：华北电力大学，2008 [6] 刘剑涛，马晓程，尤坤坤等.火电厂循环水余热利用方式的研究[J].节能，2012,(9):49-52 [7] 季杰，刘可亮，裴刚等.以电厂循环水为热源利用热泵区域供热的可行性分析[J].暖通空调，2005，35(2):104-107 [8] 赵斌，杨玉华，钟晓晖，邬志红.循环水吸收式热泵供热联产机组性能分析[J].汽轮机技术，2013,55(6)：454-457 [9] 张理论，赵金辉，张力隽.电厂冷凝水余热回收系统设计与应用[J].节能，2013，(3)：38-41 [10] 李荣生.浅析吸收式热泵技术[J].应用能源技术，2007,117(9)：40-42 [11] Goldstick RT.余热回收手册[M].谢帮新等译.长沙：中南工业大学出版社，1986,12-13 [12] Y,Schaefer L,Hartkopf and exerrgy analysis of double effect(parallel andseriesflow)absorptionchillersystems[C]//10th IEA Heat Pump [13] Talbi. 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shaohongxing
随着我国经济建设的飞跃，电力工业有了飞速的发展，全国装机容量和发电量居世界第二。据调查数据显示，2000年全国装机容量31932万kW，年发电量13685亿kWh；2005年预计4．3亿kW，27000亿kWh；安全、经济指标逐年提高，全国平均供电标煤耗6MW及以上机组电厂；1990年429g/kWh， 1998年404g/kWh，1999年399g/kWh，2000年392g/kWh，2001年降至385g/kWh，2002年为381g/kWh，上年为377g/kWh。大型电站热电联产化将是未来大型火电站发展的一种趋势。大型电站热电联产化在保持蒸汽与发电的高效与大容量的基础上，能提供满足工业锅炉负荷的需求，取代工业锅炉，并可以保持热力供应的高效性。大型热电联产电站产生的蒸汽在发电后，还可满足各种热负荷，甚至还可作为吸收式制冷机的工作蒸汽，生产6～8℃冷水用于空调或工艺冷却。西方国家发展热电联产已达较高水平，其热负荷的用途已经扩张到冷热利用以及海水淡化等领域，大大扩展了热电联产的热利用范围。统计来看，西方国家热电厂装机容量占电力总装机容量的30%，用途大约为工业生产和分区集中供暖各占一半。在工业生产中，造纸、钢铁和化学工业都是热电联产的主要用户。随着热电联产行业竞争的不断加剧，国内优秀的热电联产生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的热电联产品牌迅速崛起，逐渐成为热电联产行业中的翘楚!《中国热电联产行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》 分析认为，“十一五”期间，全国新增供热机组装机容量约6000万千瓦，2011年我国热电联产装机规模为，到2012年供热机组装机总容量达到，约占同期全国火电机组装机总容量的。到2012年底，我国6000千瓦及以上热电联产装机已超过亿千瓦，达22075万千瓦，占同口径火电装机容量的，占全国发电机组总容量的。
梦朦胧6620
轮机工程技术论文范文篇二 燃气轮机在热电联产工程中的应用状况分析 摘要： 燃气轮机是21世纪乃至更长时间内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备.介绍了燃气轮机的发展现状及其在热电联产工程中的应用，简述了联合循环和简单循环燃气轮机电厂的基本组合方式，并列举了目前应用在热电联产工程中的几种主要的燃气轮机.阐述了燃气轮机相对于常规火电机组的优点，分析了影响燃气轮机在热电联产工程中推广的因素，并对我国燃气轮机的发展前景进行了展望. 关键词： 燃气轮机; 联合循环电厂; 热电联产 中图分类号： TK 479文献标志码： A Analysis of the application of gas turbines in heat and power cogeneration projects SUN Peifeng， JIANG Zhiqiang (1. China United Engineering Corporation， Hangzhou 310022， China; 2. China Huadian Corporation， Beijing 100031， China) Abstract： The gas turbine is the core equipment of highefficiency clean energy systems in the 21st century and even longer period of time. The current situation of gas turbine development and its application in heat and power cogeneration projects were showed in this paper. Two types of application of gas turbines in heat and power cogeneration projects were briefly introduced， namely， the simple cycle gas turbine power plant and the combined cycle power plant， and gas turbines widely used at present in heat and power cogeneration plants were enumerated. The advantages of the gas turbine plant compared with conventional coalfired power units were described and factors which could influence the application of the gas turbine were analyzed. In addition， the prospects for the development of gas turbines in China were evaluated. Key words： gas turbine; combined cycle power plant; heat and power cogeneration 燃气轮机由压气机、燃烧室、透平、控制系统和辅助设备组成.燃气轮机的设计是基于布莱顿循环.压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气送入燃烧室，与喷入的天然气混合，并点火燃烧;燃烧后产生的高温烟气随即流入燃气透平中膨胀做功，推动透平带动压气机叶轮一起旋转.加热后的高温燃气的做功能力显著提高，因此，透平在带动压气机的同时，还有余功作为燃气轮机的输出功输出. 由于燃气轮机的工质是高温烟气而不是水蒸气，故可省去锅炉、冷凝器、给水处理等大型设备.因此，燃气轮机电厂附属设备较少，系统简单，占地面积较少. 燃气轮机可分为重型燃气轮机、工业型燃气轮机和航改型燃气轮机三类.重型燃气轮机的零件较为厚重，大修周期长，寿命可在10万h以上，主要用于满足城市公用电网需求，例如日立的H25和H80系列燃气轮机、通用电气的F级燃气轮机、西门子的SGT-8000系列燃气轮机、三菱的M701系列燃气轮机和阿尔斯通的GT系列重型燃气轮机等.工业型燃气轮机的结构紧凑，所用材料一般较好，燃气轮机的效率较高，例如索拉的T130燃气轮机和西门子SGT-800燃气轮机，常用于热电联产工程.航改型燃气轮机是由航空发动机改装而成的燃气轮机，在航空领域运用较多，但也有应用于发电及相关工业领域，例如通用电气的 LM 系列航改型燃气轮机等.航改型燃气轮机的结构最紧凑，最轻巧，效率最高，但寿命较短[1-2]. 燃气轮机自上世纪30年代诞生以来发展迅速.当今国际上最新型的G型燃气轮机和H型燃气轮机，单机功率已达到292～334 MW，发电热效率已达到.其中，由G型燃气轮机组成的联合循环单机功率可达489 MW，发电热效率可达;由H型燃气轮机组成的联合循环机组的发电热效率可达60%[3-5].H型燃气轮机组成的联合循环机组是目前已掌握的热-功循环效率最高的大规模商业化发电方式.不仅如此，燃气轮机与以煤为燃料的蒸汽轮机相比，它具有重量轻、体积小、效率高、污染少、启停灵活等优点.燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速启动，机动性好.在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用电源，还能携带中间负荷，能较好地保障电网的安全运行，所以得到广泛应用[6]. 国内外科技界与产业界已经认识到燃气轮机将是21世纪乃至更长时期内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备. 1燃气轮机在热电联产工程中的应用方式 燃气轮机在热电联产工程中的应用形式主要有两种：一种是燃气轮机联合循环热电厂;另一种是燃气轮机简单循环热电厂. 燃气轮机联合循环热电厂由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机(背压式、抽背式或者抽凝式)和发电机共同组成.燃气轮机排出的做功后的高温烟气通过余热锅炉回收烟气中的热量而得到高温水蒸气，水蒸气注入蒸汽轮机发电.蒸汽轮机的排汽或者部分在蒸汽轮机中做功后的抽汽用于供热，形式有：燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环;燃气轮机、蒸汽轮机推动各自的发电机的多轴联合循环.单轴的燃气轮机联合循环电厂规模较大，例如通用电气的9F系列机组.而多轴的联合循环机组常见于中小型的燃气轮机联合循环电厂.因此，对于电厂规模相对较小的热电联产工程来说，常选择多轴的燃气轮机联合循环机组. 燃气轮机简单循环热电厂由燃气轮机和余热锅炉组成.该类型燃气轮机热电厂不配置蒸汽轮机，通过余热锅炉直接对外供热.因此该类型燃气轮机热电厂发电热效率相对联合循环燃气轮机热电厂较低，约为30%～35%之间;热电比和供热成本的指标方面，简单循环燃气轮机热电厂也低于联合循环燃气轮机热电厂[7]. 由此可见，燃气轮机联合循环可大大提高发电厂整体发电热效率.即使只有燃气轮机和余热锅炉组成的不配置蒸汽轮机的简单循环燃气轮机发电厂，其发电效率也高于常规的小型燃煤热电厂. 2热电联产工程中燃气轮机机型选择 热电联产工程遵循“以热定电”原则，首先满足外界对蒸汽负荷的需求，一般对发电量的需求相对较少.因此，对于热电联产工程来说，大功率的重型燃气轮机使用相对较少，常配置一些中小型的燃气轮机. 世界主要的中小型燃气轮机有：索拉的T130燃气轮机;日立的H25和H80燃气轮机;通用电气的6F和LM系列的航改型燃气轮机;西门子的SGT-800燃气轮机.各机型的主要技术参数如表1(见下页)所示(表中数据来自各个燃气轮机厂家产品宣传手册，且会因计算的天然气热值等参数变化而发生微小的变化). 表1各中小型燃气轮机相关性能参数 Performance parameters of some gas turbines 表1中，H25，H80 和6F为重型燃气轮机;SGT-800和T130为工业型燃气轮机;LM6000为航改型燃气轮机.从表1可知，工业型和航改型燃气轮机单机发电热效率相对重型燃气轮机的单机发电效率明显更高，但燃气轮机的排烟温度相对较低.由于排到余热锅炉的高温烟气所包含的热量相对较少，因此对于整个联合循环热电厂，工业型和航改型燃气轮机联合循环热电厂的整体发电热效率反而低些[8-9].简单循环的燃气轮机热电厂若选择工业型燃气轮机及航改型燃气轮机，其热电厂发电热效率会较高. 对于配置蒸汽轮机的燃气轮机联合循环，重型燃气轮机因其排烟温度较工业型燃气轮机和航改型燃气轮机高，排到余热锅炉的高温烟气所包含的热量相对较多，余热锅炉产出的供蒸汽轮机发电用的高温高压的蒸汽也更多.因此，重型燃气轮机联合循环整体发电热效率比工业型燃气轮机和航改型燃气轮机联合循环的发电热效率高.燃气轮机联合循环热电厂中大多选择重型燃气轮机. 从能量的充分利用和逐级利用角度讲，相比于燃气轮机简单循环热电厂，燃气轮机联合循环热电厂更具有优势.目前我国燃气轮机热电联产工程中，大多选择重型燃气轮机组成的联合循环燃气轮机热电厂，如浙江省的某热电厂，采用6F级燃气轮机匹配余热锅炉和蒸汽轮机组成燃气轮机联合循环机组对外供热供电，燃气轮机联合循环热电厂整体发电热效率约60%. 但是对于某些对占地面积有严格要求的场合，如海上油气平台井等，一般可选择结构紧凑、效率高的工业型燃气轮机或者航改型燃气轮机机. 具体燃气轮机机型的选择可根据各工程的实际情况进行分析、计算、确定，如热电厂的对外供热参数和供热量、装机容量、机组数量、占地面积、整体热效率等. 3燃气轮机联合循环热电联产工程相对于常规火力发电热电联产的优势[10] 相对于常规燃煤的小型火力发电的热电联产电厂，燃气轮机联合循环热电厂的优势主要有： (1) 高效：燃气轮机联合循环的发电热效率已经达到甚至突破60%，这是一般常规火电机组无法比拟的，甚至高于目前最先进的超超临界机组而稳居各类火电机组之首. (2) 单位造价低：燃气轮机联合循环机组单位容量造价约400美元·kW-1，而常规火电机组造价为600～1 000美元·kW-1;若我国国产燃气轮机的制造加工水平进一步提升，燃气轮机联合循环机组单位容量造价还有非常大的下降空间. (3) 低排放：燃气轮机联合循环不排放SO2以及飞灰和灰渣;NOx的排放量也非常低，一般都可以达到 mg·m-3以下，甚至可以根据需要达到小于 mg·m-3的水平，CO2的排放量可以做到 mg·m-3;环保性能居于现有各种火电机组之上. (4) 节水：燃气轮机联合循环机组以燃气轮机发电为主，燃气轮机发电机功率占总容量的70%，联合循环机组所需用水量约为常规燃煤机组的1/3.这在某些缺水的地区显得尤为重要.若选择燃气轮机和余热锅炉配置的简单循环，整个电厂对机组冷却水量的需求相对于常规火电厂的冷却水量更是大幅度减少. (5) 省地：燃气轮机联合循环机组因附属设备较少，无需储煤场、输煤设施，占地面积仅为加脱硫装置的常规火电厂的1/3.这在城市边缘及城区的供热电厂显得尤为重要. (6) 建设工期短：燃气轮机联合循环机组最适合模块化设计，燃气轮机各部件模块可工厂化生产，运至现场吊装，因而大大缩短了燃气轮机电厂的建设工期. (7) 调峰性能好：通过余热锅炉的旁路烟囱，不运行蒸汽轮机及发电机组的情况下，一般在20 min 内就能达到燃气轮机及发电机组的100%负荷，而燃气轮机及其发电机组负荷占整个燃气轮机联合循环电厂额定负荷的70%左右，这保证了燃气轮机联合循环的良好调控性能，实现机组的日启夜停和调峰功能. (8) 操作运行和维护人员少：因为燃气轮机联合循环电厂自动化程度高，采用先进的控制系统，电厂对员工数量的需求大幅下降.一般情况下占同容量常规燃煤电厂人员的20%～25%就足够了. 4影响燃气轮机在热电联产工程中推广的主要因素 燃气轮机联合循环电厂在国外已经得到了普遍发展，近几年已占据美国电力市场的重要地位，欧洲的燃气轮机联合循环电厂也获得了长足的发展.目前我国燃气轮机联合循环电厂能否获得大力推广和发展，主要受制于如下三个因素： (1) 我国能提供多少天然气资源供燃气轮机发电工业使用;当前国内已有部分燃气轮机联合循环电厂因受制于燃料供应，每年运行的时间远远少于常规燃煤机组. 2012年，随着“西气东输”二线最后几条干线的建成投产，整个输气管道实现每年输气300亿m3.未来中国甚至有可能规划修建“四线”或者“五线”，进一步便于西部地区的天然气输送到东部地区开发利用. 另外，海上(东海、南海)天然气的开发、沿海港口城市液化天然气(LNG)的进口，也为联合循环发电扩充了气源供应条件.国内已经探明了华北、东北、西北三大煤层气资源储量，并将逐步开采. 随着天然气来源渠道的扩大，燃气轮机联合循环电厂的应用范围将大大突破西气东输管网和海上天然气所能影响的地区. (2) 如何合理确定天然气价格，使燃气轮机联合循环发电成本能够与严重污染的以煤为燃料的常规火电相竞争. 必须指出，天然气的价格对燃气轮机及联合循环的运行成本有着决定性的影响.在燃气轮机三项发电成本的组成中(设备折旧成本、机组运行维护成本、燃料成本)，燃料成本的比例高达60%～65%，即使在天然气的产地，运输过程费用大为降低，天然气价格相对东南沿海地区更加便宜，其成本占燃气轮机发电成本的比例仍然是非常高的[4].在天然气价格居高不下的今天，燃料成本高已经成为制约燃气轮机发电大力推广的一个关键性因素. 当前，作为工业企业及城市基础设施的重要组成部分的许多中小型燃煤热电厂，通常地处城市之中或者城市郊区，因此不可避免地会对当地大气环境质量产生很大影响.中小型燃煤热电厂改造为燃气轮机联合循环热电厂，对当地环境质量的改善效果非常明显，也最容易得到人民群众的接受和支持. 热电厂的燃料从煤炭改造为天然气，虽然合理调整了能源结构，提高了能源利用效率，减少了煤炭运输环节的损失和浪费，但是对燃气轮机联合循环热电厂来说，燃料成本必然要增加，能源代价必然会提高，因此争取群众和企业的理解和参与，合理分担部分天然气成本因素，是解决天然气市场和成本关系的一条合理途径. 政府在制定燃气轮机联合循环热电厂上网电价和外供蒸汽价格时，应考虑到燃气轮机的环境效益，适当提高上网电价和外供蒸汽价格，这也是对天然气成本过高的一种消化. (3) 从长远的角度看，我国燃气轮机整体行业水平的提高是决定我国燃气轮机及联合循环电厂能否大力推广的一个重要因素. 燃气轮机的发展水平代表着一个国家的重大装备制造业的总体水平.当前我国的燃气轮机技术水平与世界先进水平之间的差距还很大，燃气轮机的核心部件依赖于进口，燃气轮机的每次大修花费很大.若某些燃气轮机的大修只能运回美国等发达国家进行，则其费用更大. 近年来，为了推动燃气轮机工业的发展，按照“市场换技术”的原则，我国对规划批量建设的燃气轮机发电站工程项目采取“打捆”式招标采购模式，由国外先进燃气轮机制造企业与国内制造企业相互结合组成联合体，进行燃气轮机联合循环电站工程项目的竞争投标，以吸收和引进国外先进技术.在这一过程中，我国同时引进了世界三大动力集团(通用电气、西门子、三菱)的F级重型燃气轮机.在实现燃气轮机设备制造本土化和国产燃气轮机技术开发方面都取得了良好的成果.在吸收和引进国外先进燃气轮机技术的基础上，逐步实现了燃气轮机联合循环电站设备研发和制造的国产化、本地化和知识产权自主化[11-12]. 2008年，我国具有完全自主知识产权的110 MW级R0110燃气轮机进行了点火及实验验证，其性能已经接近于目前国际上先进的F级燃气轮机，对我国的燃气轮机设计、制造和加工的整体水平是一个巨大的提升[13-14]. 目前，我国燃气轮机技术水平与国际先进水平之间的差距正在不断缩小，我国的燃气轮机自主研发、生产制造等方面取得了重大进展.2012年9月12日，上海市科委重大专项课题“高温合金叶片制造技术研究”通过专家验收，这标志着我国在燃气轮机核心部件国产化、自主化生产的道路上迈出了坚实的一步. 从制约燃气轮机联合循环电厂发展的三个因素及我国目前的相应情况可知，我国大力发展燃气轮机联合循环的条件已经具备，燃气轮机联合循环电厂的快速发展在近期将成为可能. 5总结 实现节能减排，提高能源利用率是我国能源结构调整的目标.随着我国天然气资源的开发、利用及液化天然气资源的引进，我国燃气轮机联合循环机组将不断增加.燃气轮机联合循环以其高效、清洁和灵活的特点，必将成为我国未来大力发展的电厂类型. 目前可用于热电联产的中小型燃气轮机容量和整个热电厂供热能力与我国广泛使用的蒸汽轮机热电机组的规格十分接近，因而可在不改变外部系统，不增加发电容量和不间断供热、发电的前提下，以较短的时间、较低的投资和较合理的电、热成本实现对热电厂以气代煤的改造.这也是燃气轮机联合循环热电厂可获得大力推广的现实条件. 总之，燃气轮机联合循环机组在我国电力工业中的作用将逐渐增强，发展燃气轮机联合循环热电厂任重而道远，但是前景是非常光明的. 参考文献： [1]李孝堂.燃气轮机的发展及中国的困局[J]，航空发动机，2011，37(3)：1-7. 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