9E级燃气—蒸汽联合循环发电

9E级燃气—蒸汽联合循环发电

胡为民

东莞深燃天然气热电有限公司 广东东莞 523000

摘要：21世纪后，一系列的S109E级燃气-蒸汽联合循环机组（主要为燃烧重油与天然气的180MW），也就是9E级燃气发电机组。这一系列的机组很好地缓解了近几年用电紧张的状况，发挥了十分积极的作用。此类发电企业之所以能够取得显著的经济效益，主要得益于较低的燃料成本、电力供应的紧张状况以及供电的稳定性。

关键词：联合循环发电；节能；分析

前言

新世纪以来，能源问题日益成为制约我国经济发展的重要因素。国家的经济发展状况，很大程度上依赖于其能源状况，换言之，国家若出现能源短缺，必然无法满足国内的消费需求，从而对产业的发展产生重大的影响，从而导致重大的经济损失。国家的能源短缺，将极大地限制国家的经济发展，而能源短缺则会影响到各行各业的发展，从而影响到国家的强盛。所以，要确保经济的高速发展，就需要有充足的能源保障，这样才能为工业、农业等提供强有力的推动力。

1.天然气发电的优点及重要意义

1.1优点

（1）天然气发电具有很好的环境、经济效益

天然气发电既能充分利用天然气的热值，又能生成高温烟气，具有较高的设备利用率。由于具有较好的调峰功能，燃气轮机在世界范围内得到了广泛地应用。天然气发电能够改善我国电源结构单一的现状，有利于优化能源结构，促进电力的发展，同时提升电网安全运行水平。

（2）良好的调峰性能

由于其自身的特性，使得其具有较好的启动和停止能力，具有较大的灵活性，能够很好地解决工业发达地区用电峰值与用电低谷差较大所造成的电网问题。将天然气发电设在经济繁荣的商业区，能极大地缓解用电峰谷差异大的矛盾，对电网的安全运行起到良好的作用。

1.2重要意义

（1）大幅度提高天然气利用效率

我国受国家能源政策的影响，天然气主要应用于化工生产和民用领域。而欧美、日本等国，天然气发电已占据了相当大的比例，成为能源供给的重要组成部分。新世纪以来，我国对清洁能源的重视程度越来越高，但受技术水平的制约，其发展速度较慢，且受制于国外的制约。近年来，我国的天然气消费量一直在增长。我国目前的天然气使用方式严重制约着天然气的使用价值，使其利用率远未达到预期，也没有充分发挥其环境友好性。

（2）最低的环境污染排放

天然气作为一种清洁能源，其排放物中不包含二氧化硫，并且相较于煤炭，其二氧化碳排放量显著较低，在提供同等能量的情况下，煤炭所产生的二氧化碳排放量是天然气的两倍。采用天然气发电是一种较好的方法，能够有效地改善天然气的使用效率，达到节能的目的。

2.冷、热、电联产

冷热电联供（CCHP）是一种以天然气为发电为动力，利用余热锅炉进行余热回收，冬季供热，夏季供冷的一种新型能源供应，在建筑节能、工业等领域具有广泛的应用前景。冷－热－电联合生产的一种新技术，它既能满足热的需要，又能满足冷的需要。天然气－热-冷联合系统是迄今为止最理想的供暖模式。冷热电联供技术将由做功所得的热动力转换为操作经济，一次能量利用率可达到70%，同时还可降低二氧化碳排放，是一种新的分布式能源方式，已在国内外得到广泛应用。

2.1充足的天然气供应

我国因天然气资源地理位置较远，所以要依靠境外管线输入，迄今已有5个境外供气工程在进行中，部分工程已竣工，年进口约1300亿立方米。近年来，国家对燃气的需求不断加大，目前已有十多个燃气工程开工建设，这些工程竣工后，年输气能力可达400亿立方米。如果二者都以85%的比例来算，那么每年的天然气总量就会达到1445万亿立方米，基本能够保障天然气的供给。我国还将逐步形成西北、东北、西南和东南沿海4条重要的天然气战略输入渠道，从而达到多渠道、保障能源供给的目标。

2.2机组保障

9E机组冷热电联供系统的节能改造，主要是采用发电厂的低压废热蒸汽，为金融工业服务基地提供中央空调制冷及生活热水。某发电厂有两台同型号（N60-5.6/0.56/529/253型双压缩冷凝水），按照生产厂家的流量计算，可以在第6节后穿孔抽蒸汽，替换抽气口前后隔板，增加相应的调整装置，使机组改造成抽凝式。机组采取以热定电方式进行，即最大进汽量保持不变，而机组电负荷在一定范围内可随抽气量大小变动，抽汽压力在一定范围内也随机组电负荷和抽气量大小变动。

3.燃气轮机的节能运行

3.1天然气的预热

在国内，联合循环机组以调峰为主，其机组启停频繁，因此，应尽可能地降低开机、停机的数量，以保证系统的正常运转。燃气温场的波动直接关系到燃气轮机的燃烧及燃烧室的动力学行为，按照9E机组燃料系统的运行需求，以20℃为目标的燃气工作环境是合理的。通过对燃气锅炉进行供热，对燃气的温度进行调节，通过温控装置实现对燃气的低温启动、高温停机等操作，保证燃气的运行状态一直保持在一个比较理想的状态，以此来提升组合循环机组的安全和经济性能。热水锅炉所出的水为脱盐水，可以长期循环使用，不会造成排出液的浪费。热水锅炉采用了天然气的燃烧和供热，通过温度控制装置实现了对设备的启动和停止，从而达到了更好的节能效果。

3.2优化燃气轮机机组冷态启动时间

从机组的实际起动资料来看，机组以冷起动为主，从起动到全负荷运转约4个小时。然而，由于其自身的特点，其启动速度较慢，这与调峰机组对电网的迅速反应以及机组的经济性能有很大的关系。燃气涡轮具有启动快、运行稳定、负荷调整响应快等优点，然而，由于蒸汽涡轮及废热炉在加热过程中产生的应力和形变等问题，使得机组整体结构的启动时间受限。

3.3优化燃气轮机离线水洗周期

燃气轮机长期运行后热效率会逐渐下降。为了进一步提升涡轮的效率，在每个循环周期内对其进行一次性能测量，利用GE公司提供的换算式，对其实际气耗、真实效能、周期性负荷衰减等关键指标进行统计和分析。依据所提供的数据，对涡轮离线清洗周期进行科学合理地设定。采用此项技术，可使燃机的负载率降低1%～2%，从而达到了较好的发电效益。

3.4优化燃气轮机停机后的冷却循环方式

燃气轮机停机盘车时，燃气轮机和汽轮机润滑油系统中的油温较高，需要循环水进行冷却。按原计划，1台30kW的循环泵需长期打开以供循环冷却。经过对这些资料的分析，得出了当周围温度为1-

10℃时，可以使用内部冷水来进行油温的降温，而不必启动循环泵，从而降低了涡轮在低温状态下作为后备时所消耗的电能。如果按照燃气涡轮在冬天停止盘车运行的整个过程来算，可以节省发电成本16200度左右（2个循环泵×30kWh×90天×3小时）。

结束语：

综上所述，通过对9E燃气－蒸汽联合循环机组在节能降耗、减排方面的系统分析与研究，在实际操作中得到了进一步的改善与提升，在保证机组峰值发电安全的情况下，收到了很好的效果。事实表明，在电力系统中承担着峰值和调峰的特殊任务的情况下，燃气－蒸汽联合循环机组是一种具有更先进的技术和经济性能的系统，它可以通过持续的强化和改进来提升它的能量使用程度，从而达到最大限度地降低它的能耗，为提升公司的经济效益和达到节能减排的社会效益做出一定的贡献。

参考文献

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