天然气发电技术特点和应用前景研究

天然气发电技术特点和应用前景研究

施文

（浙江省国华余姚燃气发电有限责任公司浙江宁波315000）

摘要：近年来，人们越来越重视环境问题，国家也相应出台了诸多政策来对环境污染进行防治。因此，人们便开始探索在发电行业中占据重要地位的天然气发电技术。许多地区建立起了天然气电厂，作为一种低污染以及高效率的发电方式，天然气发电迎来了新的发展机遇。基于此，本文探讨天然气发电技术的特点和应用前景。

关键词：天然气发电技术；特点；应用前景

Abstract：Inrecentyears，peoplehavepaidmoreandmoreattentiontoenvironmentalproblems.Therefore，peoplebegantoexplorethegaspowergenerationtechnologythatoccupiesanimportantpositioninthepowergenerationindustry.Naturalgaspowerplantshavebeensetupinmanyareas.Asalow-pollutionandefficientpowergenerationmethod，naturalgaspowergenerationhasusheredinnewdevelopmentopportunities.Basedonthis，thispaperdiscussesthecharacteristicsandapplicationprospectsofnaturalgaspowergenerationtechnology.

引言

与煤炭及燃料油相比，天然气具有燃烧完全、燃烧热值高、碳排放低、有害物质排放少等特点，有利于改善空气质量。而且天然气资源丰富，生产成本低，开采出来后经适度处理就可以直接作为燃料使用，属于廉价易得的清洁型燃料。目前各大城市为改善空气质量，已开始采用燃气发电与供热。尤其是近期国际油气价格的持续走低，全球油气产能的过剩对燃气发电项目的实施与发展都非常有利。目前天然气发电已作为一项新兴技术产业得到迅速发展，并且在多个领域得到推广应用，同时也带动了燃气轮机和燃气发动机等燃气动力设备的发展。

1国内天然气发电简述

燃气发电技术也被称为燃气-蒸汽联合循环循环发电技术，此类发电技术具有效率高以及污染少的特点，并且兼具投资少、启动和停运方便、建设时间比较短的优势。燃气电厂还具备了占地面积比较小的特点，仅仅占据普通燃煤电厂的一半左右。最为突出的是，燃气电厂所排出的污染物的量比较少，不同于传统火力发电厂，其排放的氮氧化物仅仅占据1/5左右，二氧化碳排放量仅仅占据2/5左右，可吸入颗粒物排放量仅仅占据1/20左右，因此所需投资较小。同时，燃气电厂也不会产生较大的噪声污染，就现阶段国内技术而言，距离设备1m处的F级燃气轮机机组的噪声声压级为80～90dB（A）。此外，燃气电厂的启动速度也比较快，只要18～20min便可以发出2/3的功率，不到80min便可以全功率输出。如果将天然气电厂建设在城市用电负荷中心，那么便可以就地供电并维持稳定运行。不过，需要关注的是，天然气发电并不具备较高的经济性，尤其是其电价更是持续增高，因此，在2014年，国家便颁布了有关天然气发电规范的相关文件，之后各个地区天然气电价便降低了，天然气电价机制也得到了相应改变，每一个地区也正在出台管理办法来改善天然气发电技术的经济性。在所有天然气发电机组之中，燃料费所占的比例较大，天然气价格也已经成为阻碍天然气发电经济性提升的关键因素。不过，2015年之后，我国天然气价格已经大幅度下降，发电企业的实际成本也随之降低。然而，在部分用气高峰时期，天然气电厂还是或多或少会存在供气风险。我国的天然气发电主要分为两大类：一类是调峰电厂，另一类是热电联产。但是，气源的短缺却使天然气电厂发电量停滞不前，这就影响了天然气发电厂的盈利能力。我国的天然气发电需求量十分巨大。除传统火力发电之外，不管是仅仅具有有限容量的核电、供应极度不稳定的风电，还是受季节枯汛支配程度十分大的水电，都逐渐被天然气发电方式所替代。

2天然气机组发电简介

2.1燃气轮机

燃气轮机的特点是结构简单，功率大，转速高，热能利用率高，适用燃料范围广，气体燃料与液体燃料几乎都可使用，而且无需使用冷却液，余热可以得到利用。一般来讲，燃气轮机是10MW以上发电容量的首选燃气发电技术，主要针对集中式发电，但随着新兴技术的发展，出现了适用于5MW以下的微型燃气轮机发电技术，可以部分替代柴油发电机和燃气内燃发电机，用于分布式发电。燃气轮机做功后的尾气仍具有很高的温度，可以二次利用来加热水产生水蒸汽进一步发电，即燃气-蒸汽联合循环发电，热能利用率得到进一步的提高，可达60%，已成为集中式天然气发电的主流。燃气余热也可用于供热，形成热电联产。

2.2蒸汽轮机

在喷嘴中，过热蒸汽会膨胀，从而在压力下降的同时将实现热能到动能的基本过渡。气流会致使叶轮开始旋转，并实现气流动能到机械能的再一次飞跃，促使发电机转换为转动发电状态。而在汽轮机中，蒸汽进行能量转换，但无疑都是依据一定的工作原理来完成工作的能量转换。

2.3余热锅炉

余热锅炉一般包括6大部分：一是蒸发器，二是省煤器，三是过热器，四是汽包等换热管组，五是联箱，六是容器。如果要进行蒸汽循环的话，就会多一部分，即再热器。燃气轮机排放高温气体之后，气体会经过烟道直到余热锅炉入口，最后再次流经5个部分：一是过热器，二是再热器，三是蒸发器，四是省煤器，五是给水预热器。每次流经一个部位会降低一次温度，直到最后才会从烟囱直接排出。一般而言，燃气轮机气体温度、余热锅炉排烟温度分别是600℃、200℃以内，高温烟气温度降低至排烟温度所释放的热量会让水转化成蒸汽。

3天然气发电技术的应用前景

3.1位差卸车法

此类工艺技术流程较为简单，不过必须要保证容器之间存在足够的位置高差才可以使用。需要注意的是，在卸车的时候，必须要确保槽车以及储罐的气相管、液相管处于连接状态。此类方式适合地下储罐卸车、半地下储罐卸车的使用，不过卸车速度比较慢，而且很难卸干净，所以很少采用。

3.2压缩机加压卸车技术

压缩机加压卸车技术是把压缩气体传输到槽车罐中，从而使罐内压力逐渐升高。待到压缩机抽出罐内气体压之后，罐内的压力将会降低，这样槽车罐内压力将会出现压力差并完成卸车。而液泵卸车则使用液泵来将槽车中的天然气经过管道传输至储罐中。这种方法需要连接液泵气相管以及储罐气相管以确保两者压力是平衡的。

3.3加压及气化升温技术

加压及气化升温技术采用输液烃泵对液态天然气进行加压，直到天然气能够满足燃气轮机的具体供气压力要求为止，之后再经过气化器来加热气化，直到满足燃机的具体进口温度要求为止。一般来说，气化器会选用水浴式气化器来对天然气冷进行充分利用。在气化之后，天然气温度便会超过天然气烃露点。

4天然气来源的保障

从目前的勘探情况来看，国内天然气已探明储量约为3.8×1013m3，而且随着勘探技术的进步新增探明储量还在不断增加。进口天然气也在持续增长，俄罗斯、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦和蒙古等陆地邻国都有着丰富的天然气资源，而且修建了中俄与中吉乌油气管道，尤其是当前欧美国家对俄罗斯进行制裁，欧盟国家减少了对俄罗斯天然气进口的依赖，迫使俄罗斯天然气出口由西向东转移，使中国进一步扩大了进口天然气来源。液化天然气LNG的进口量也在持续增加，卡塔尔、澳大利亚和印尼等LNG的主要出口国在当前经济不景气的情况下产能已严重饱和，使中国市场成为LNG需求新的增长点。另外非常规天然气，如煤层气、页岩气及可燃冰等，经勘探表明储量较常规天然气更为丰富，一旦开采技术取得突破，天然气有望超过煤炭成为第一大能源。由此可见，天然气的来源十分丰富，发展前景广阔。

结语

随着我国经济高速度发展，能源结构得以改变，天然气燃料也得到了更加广泛的运用。尤其是在西部大开发战略的背景下，“西气东输”工程已经开始实施，我国在研究天然气技术的过程中也开始全面发展天然气项目以及管道气项目。

参考文献：

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