燃氣輪機聯合循環發電機組

根據有關資料統計，截止到1996年底，我國已安裝燃氣輪機總量為4100MW，聯合循環發電機組的容量占490MW。1997～1998年期間新增加燃氣輪機22台，其中聯合循環發電機組為18台，新增容量為1607MW。2003年起我國與GE、三菱、SIEMENS等工業巨頭簽訂了進口十三台9F級民用燃氣輪機的協定，其中杭州半山天然氣發電工程為國內首個9F級單輪燃氣輪機聯合循環發電機組。必須說明的是民用燃機在結構和布置上都不如軍用燃機，燃機本身的效率和動力較軍用也略遜一籌。目前美國已發展出9H級燃機，其聯合循環機組效率可達58%左右。

燃氣輪機聯合循環發電機組發展概況及特點

由於燃氣輪機聯合循環發電機組是燃氣輪機、發電機與餘熱鍋爐、蒸汽輪機（凝汽式）或供熱式蒸汽輪機(抽汽式或背壓式)共同組成的循環系統，它是將燃氣輪機作功後排出的高溫乏煙氣通過餘熱鍋爐回收轉換為蒸汽，送人蒸汽輪機發電，或者將部分發電作功後的乏汽用於供熱。常見形式有燃氣輪機、蒸汽輪機同軸推動一台發電機的單軸聯合循環，也有燃氣輪機、蒸汽輪機各分別與發電機組合的多軸聯合循環。主要用於發電和熱電聯產，燃氣輪機聯合循環機組具有以下獨特的優點：①發電效率高：由於燃氣輪機利用了布朗和朗肯二個循環，原理和結構先進，熱耗小，所以，聯合循環發電效率近57-58%，而燃煤電廠(0.75～1000)MW機組發電效率僅20%～48%。②環境保護好：燃煤電廠鍋爐排放灰塵很多，二氧化硫多，氮氧化物為200PPM，必須加裝脫硫（效率90%左右）、脫硝（效率（90%左右）及電除塵後（經脫硫、脫硝裝置進一步除塵後每立方米含塵小於30豪克，比在家裡的灰塵還少）使排放物除二氧化碳外均高於一般環境標準。燃機電廠餘熱鍋爐排放無灰塵，二氧化硫極少，氮氧化物為(10～25)PPM。⑧運行方式靈活：燃煤電廠啟停時間長，適合作為基本負荷運行，調峰性能差。燃機電廠，不僅能作為基本負荷運行，還可以作為調峰電廠運行；燃機為雙燃料(油和天燃氣)時，還可以對天然氣進行調峰。④消耗水量少：燃氣一蒸汽聯合循環電廠的蒸汽輪機僅占總容量的1/3，所以用水量一般為燃煤火電的1/3，由於凝汽負壓部分的發電量在全系統中十分有限，國際上已廣泛採用空氣冷卻方式，用水量近乎為零。此外，甲烷(CH4)中的氫和空氣中的氧燃燒還原成二氧化碳和水，每燃燒1m3天然氣理論可回收約1.53kg水，每公斤可回收2.2kg水，足以滿足電廠自身的用水。⑧占地面積少：由於沒有了煤和灰的堆放，又可使用空冷系統，電廠占地大大節省，占地僅為燃煤火電廠的10%～30%，節約了大量的土地資源，這對地少人多的中國非常重要。⑥建設周期短：燃氣輪機系統發電的建設周期為8～10個月，聯合循環系統發電的建設周期為16～20個月，而燃煤火電廠需要24～36個月，回收快。燃機所需燃料一般為液體或氣機，燃料價格高，除非用於調峰，否則從經濟性角度來講不適用於帶基本負荷。目前全世界正在發展整體煤氣化發電技術（簡稱IGCC），也就是將煤磨粉後不完全燃燒變成煤氣後除塵進燃氣輪機燃燒發電的技術，但煤粉氣化裝置造價高，布袋除塵器運行費用高，目前該技術正轉向套用階段，國內的華電、神華等集團正在申請IGCC項目。從中國燃料分布及擁有上，及機組效率上看發展該技術有發展前景，但該機組每千瓦造價要遠高於1000MW超超臨界機組，投資成為瓶井。

中國燃氣發電廠分布圖

聯合循環技術還可用於太陽能熱力發電技術、核電站聯合循環技術（DT聯合循環），用於提高該類發電技術的蒸汽參數，從而提高效率，減少熱污染。

天然氣在燃氣輪機聯合循環發電機組的套用

天然氣是被世界公認的清潔的能源，2000年我國天然氣產量已經超過250億m3。利用天然氣發電對於環境保護具有極大的優越性，其主要表現在以下幾個方面：④占地面積小，一般可為燃煤電廠的54%。②耗水量小，一般僅為燃煤電廠的1/3。③不需要為環保而追加新的投資。④不會引起水電建設造成的施工廢水、棄碴的排放、料廠的占地、森林植被的受淹及移民等引發環境保護問題。⑤同火電廠相比，污染物的排放量低。

世界上利用天然氣發電普遍採用燃氣蒸汽聯合循環電廠的形式，尤其是以天然氣作為燃料的燃氣蒸汽聯合循環發電技術更為世界眾多國家所重視。天然氣電站運行靈活，機組啟動快，啟動成功率高，即可帶基荷又可用於調峰，且宜於接近負荷中心。另外，燃氣輪機發電機組電廠可在25(30)%～100%出力下可靠運行，利於提高電網的經濟運行水平，燃天然氣電站的可用率較高，約為90%～95%，高於燃煤電廠。可大大改善煤電機組的運行工況，以及降低煤耗，對於提高電網的運行質量、解決其運行存在的矛盾，不失為一有利的選擇。

同時天然氣燃燒過程中，所產生的影響人類呼吸系統健康的氮化物、一氧化碳、可吸人懸浮微粒極少，幾乎不產生導致酸雨的二氧化硫，而產生導致地球溫室效應的二氧化碳的排放為煤的40%左右，燃燒之後也沒有廢渣、廢水。天然氣有轉換效率高，環境代價低，投資省和建設周期短等優勢，積極開發利用天然氣資源已成為全世界能源工業的主要潮流，目前全世界已開發國家，與燃煤電廠總安裝容量已接近1:1，並大有超過趨勢，我國政府也積極鼓勵發展燃氣輪機聯合循環熱電聯供、推動燃氣輪機電廠的發展。