燃气轮机发电技术分析

燃气轮机发电技术分析

臧淮北

中电（四会）热电有限责任公司 广东肇庆 526000

摘要：随着社会经济的发展，石油资源得到了广泛的开发利用。当石油资源被开发利用后人们实现了现代化的生产与生活，并推动了内燃机与燃气轮机的研发、利用与发展，同时也加速了电气化及交通方面的发展。燃气轮机装置中的结构等不同于汽轮机与蒸汽机。燃气轮机的主要装置包括压气机、燃机轮机及燃烧室。因此，在使用燃气轮机时应对其结构、原理等进行深入的研究，并对结构间的关系进行充分的了解，发挥出燃气轮机的作用，提升其使用效率。

关键词：燃气轮机；发电技术

引言

燃气轮机从20世纪50年代开始出现在发电工业领域，由于其相对于常规燃煤火电厂具有效率高（联合循环供电）、造价低、建设周期短、用地用水少、可以快速启动、可用率高、污染物排放低等多项优势，在全球发电领域取得了长足的发展，近年来，随着节能环保的要求日益增强，许多企业都在努力研发燃气轮机发电设备的制造及应用技术，取得了可喜的成果。

1燃气轮机与汽轮机相比的优势

在可靠性上，汽轮机需要大型且复杂的供应体系，燃气轮机通常采用批量技术生产，零件的互换性较好，部件和模具这些生产厂商都可以提供，其所需要的零部件总数是相对较少的。另外，对于现阶段的需求而言，更加需要简化零件的保养程序，降低运行成本，而这正是燃气轮机的优势所在。在工质上，燃气轮机的工质为高温燃气，形态上更加接近理想气体，并且工作初温相对较高，制造燃气轮机的材料通常为耐热合金或者耐热钢材；汽轮机的工质为过热蒸汽，会在排口出现液化现象。在燃料消耗上，重型燃气轮机装置通常燃用重质燃油，比燃料消耗更低，而在功率偏离指标时，燃气轮机的比燃料消耗值会迅速增加，汽轮机则是以相当小的速率增加。如何克服燃气轮机的这一缺点呢？现阶段是采用燃气—蒸汽联合循环等措施。

2影响燃气轮机热效率的主要因素

发电燃气轮机使用期间，影响其热效率的因素多种多样，如大气温度、压力、空气的相对湿度、海拔的高度以及燃料类型等都可能会导致热效率出现变化。下面，笔者将对其具体影响进行探索和分析。一是大气温度的影响。在多种影响因素中，大气温度对于燃气轮机及其联合循环系统性能的影响力是比较大的，在大气温度升高的情况下，空气的比容也将会不断增大，吸入压缩机的空气同等质量的流量就将减少，这样也就造成了燃气轮机和联合循环的出力大幅度减少，通俗来说，就是燃气轮机的动力不足，这种情况下，即便是机组的运转速度以及燃气透平之前的燃气初始温度在一个相对比较稳定的范围之内，也依然难以阻止压气机的压缩比进一步下降，燃气透平的做功量也将随之而不断减少，但是排气温度还在持续加大，这样燃气轮机和其联合循环的出力以及热量消耗就会发生变化，这对于燃气轮机的热效率实际上是产生了较大影响的。针对这种情况，许多研究者认为应当重点从最大限度减少大气温度对燃气轮机热效率的影响上入手。二是大气压力的影响。在大气压力比较低的高海拔地区，同等质量的空气进入到压缩机之后，压缩机的流量会增大许多，最终对燃气机的热效率及产生影响，但是这种影响还是有限的，其远低于大气温度的影响。三是空气湿度的影响。由于同等空气的湿度会存在有一定的差异，因此会使得空气的比容随之出现变化，燃气轮机的热效率也将会因此而出现新的变化。

3燃气轮机发电技术主要形式

3.1远程监测与故障诊断

燃气轮机远程监测与故障诊断是指采集燃机运行过程中所产生的实时数据，通过数据传输、存储以及管理，再经过监测及诊断系统对数据的内在价值进行挖掘，预测机组性能衰退及未来运行状况，并基于运行状态提供解决方案。这种基于状态的维护方式被普遍认为是未来燃气轮机维护技术的发展方向，可以有效地避免“维修过剩”和“维修不足”的情况，降低燃气轮机全寿命周期的维护费用，提高燃气轮机的运行稳定性。

3.2完善可靠性统计信息分析

当前，燃气轮机发电可靠性评价只是局限于可靠性指标体系的统计，这种统计方式容易出现事后问题，同时还可能会存在有指标体系不健全的现象，其无法提前做好前瞻性的预测工作，一定程度上降低了可靠性管理工作对生产的指导作用，无法实现对机组运行监控状态的监控。因此，笔者建议在提高发电燃气轮机效率时，要进一步完善可靠性统计信息分析工作，如可以将计划停运、非计划停运、等效降低出力时间系数对等效可用系数的影响额度等纳入到可靠性统计信息之中。在发电燃气轮机运行期间，要尽早找出事件的规律性或者是特殊性，可以尝试从第一次发生非计划停运的间隔、同类型机组的运行情况，对设备运行效率不佳的原因进行全方位、系统化的分析。同时，在发电燃气轮机应用期间，还可以坚持以可靠性为中心，将状态维修技术应用到各项设备的运行与维修管理工作之中，以便有效的解决设备运行中存在的不足与问题，保证设备作用更好的发挥。

3.3联合循环发电或热电联产

燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机或供热式蒸汽轮机（抽汽式或背压式）共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电，或将部分发电作功后的乏汽用于供热。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，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。

4运维发展思考

近年来，在国家技术引进以及市场换技术方针的引导下，我国燃机产业在设计生产、安装调试和运行维护等方面已经取得了较大的发展，燃机部件的国产化率也在不断提高。但是与发达国家相比，我国燃气轮机基础研究水平、核心技术能力以及专业人才储备依然比较薄弱，燃机自主创新的国产化道路还很漫长。下面就我国燃机运维服务自主化发展提几点个人的思考。1）目前国内燃气轮机机组以GE、西门子、三菱重工、安萨尔多四大制造商的机型为主，因此可以建立不同厂家不同型号燃机的信息数据库，将燃机全生命周期的设计图纸、运行规程、检修记录等资料统一归纳管理，以备对比研究。2）依托燃机的信息数据库，针对现有的备品备件供应模式，开发备品备件联合储备与协调管理系统，对同类型机组备品备件统一采购、统一调配，降低备件的库存成本，提高备件周转速度和使用灵活性。3）及时总结燃气轮机运维过程中的检修工艺和方法，逐步建立检修标准和规范，形成检修成果科学考核管理机制。同时加强对检修队伍专业技能的培养，形成一套完善的技能鉴定模式，培养一支高素养的燃气轮机运维团队。

结语

总之，燃气轮机具有发电效率高、节能、体积小等多重优势，因此当前其被广泛的应用在航空和轮船舰艇等设备的动力系统之上，在应用发电燃气轮机时如何有效的提升其运行效率，一直以来都是人们极为关注的内容之一，只有做好这方面的工作才能更好的保证设备作用的发挥。

参考文献

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