燃氣電廠

燃氣電廠是一種利用燃氣輪機及發電機與餘熱鍋爐、蒸汽輪機共同組成的循環系統，它將燃氣輪機排出的功後高溫乏煙氣通過餘熱鍋爐回收轉換為蒸汽，再將蒸汽注入蒸汽輪機進行發電的電廠。 隨著燃機技術的發展，以及國家能源結構的變化和對環保要求的提高，燃機電廠的發展勢必會大大加速。詳細介紹了燃氣電廠內的燃氣輪機、餘熱鍋爐、燃氣電廠的優點、發展趨勢、對環境保護的貢獻以及燃氣電廠實例等。

基本介紹

• 中文名：燃氣電廠
• 外文名：Gas power plant
• 特點：清潔、節能
• 類型：新能源發電
• 領域：能源
• 學科：電氣工程

基本情況

聯合循環發電：燃氣輪機及發電機與餘熱鍋爐、蒸汽輪機共同組成的循環系統，它將燃氣輪機排出的功後高溫乏煙氣通過餘熱鍋爐回收轉換為蒸汽，再將蒸汽注入蒸汽輪機發電。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、蒸汽輪機各自推動各自發電機的多軸聯合循環。

燃氣輪機

介紹

燃氣輪機是一種以空氣及燃氣為工質的旋轉式熱力發動機，它的結構與飛機噴氣式發動機一致，也類似蒸汽輪機。主要結構有三部分：

1、燃氣輪機（透平或動力渦輪）；

2、壓氣機（空氣壓縮機）；

3、燃燒室。

工作原理

其工作原理為：葉輪式壓縮機從外部吸收空氣，壓縮後送入燃燒室，同時燃料（氣體或液體燃料）也噴入燃燒室與高溫壓縮空氣混合，在定壓下進行燃燒。生成的高溫高壓煙氣進入燃氣輪機膨脹作工，推動動力葉片高速旋轉，乏氣排入大氣中或再加利用。
燃氣輪機具有效率高、功率大、體積小、投資省、運行成本低和壽命周期較長等優點。主要用於發電、交通和工業動力。燃氣輪機分為輕型燃氣輪機和重型燃氣輪機，輕型燃氣輪機為航空發動機的轉型，其優勢在於裝機快、體積小、啟動快、簡單循環效率高，主要用於電力調峰、船舶動力。重型燃氣輪機為工業型燃機，其優勢為運行可靠、排煙溫度高、聯合循環組合效率高，主要用於聯合循環發電、熱電聯產。埕島電廠採用的MS9001E燃氣輪發電機組是50Hz，3000轉/分，直接傳動的發電機。該型燃氣輪發電機組最早於1987年投入商業運行，基本負荷燃用天然氣時的功率為123.4MW，熱效率為33.79%，排氣溫度539℃，排氣量1476×103公斤/小時，壓比為12.3，燃氣初溫為1124℃，機組為全自動化及遙控，從啟動到滿載正常時間為約20分鐘，機組使用MARKⅤ控制和保護系統.

輔機部分

1.潤滑油系統

概述本系統在機組起動、正常運行及停機過程中，向燃氣輪機和發電機的軸承、透平的輔助齒輪箱提供數量充足，溫度和壓力適當的、清潔的潤滑油，從而防止軸承燒毀，軸承的過熱造成彎曲而引起震動，潤滑油也供給起動變扭器作為液壓流體及潤滑用。除此之外，一部分潤滑油分離出來，經過過濾後用作液壓控制油，或用作液壓控制裝置的液壓流體。

主要有主潤滑油泵,輔助潤滑油泵,事故油泵.,油霧抽取裝置

2.起動系統

燃氣輪機在正常運行時，透平功率的三分之二用來拖動壓氣機，其餘三分之一功率為輸出功率。顯然，在燃機起動過程中，必須由外部動力來拖動機組的轉子，起動之後再把外部動力設備脫開。同時，由於機組轉子在靜止狀況下，慣性和摩擦力很大，為減小外部動力設備的功率，要藉助盤車機構的搬動來實現對靜止轉子的起動。我們把起動燃機用的外部動力設備及其附屬檔案系統稱為起動系統。起動系統的第二個功能是作為停機後的冷機盤車設備。避免轉子因受熱和冷卻不均勻而產生彎曲變形。

主要有盤車電機,起動電機,注油泵。

3。液壓油系統
液壓油系統用於向機組的液壓執行機構提供液壓油。主液壓泵由輔助齒輪箱帶動，輔助液壓泵由電動機帶動。
主要有輔助液壓泵,主液壓泵。

4.霧化空氣系統

在使用液體燃料的燃氣輪機組中，為使液體燃料更好的霧化，提高燃燒效率，要配備加壓霧化空氣系統。霧化空氣系統向燃料噴嘴的霧化空氣腔內提供足夠壓力的空氣，霧化空氣由加工在噴嘴上的內部管路和噴口按一定的方式噴入燃燒室，撞擊噴油嘴噴射出來的燃油，使燃油油滴破碎成油霧，解決了油與空氣混合不好的問題。在點火、暖機、升速及機組的整個試運期間，霧化空氣系統自始至終都在工作。

.5.冷卻和密封空氣系統

該系統利用必要流量的壓氣機抽氣給燃氣輪機轉子和靜子的其它部分用於冷卻。以防止機組正常運行期間產生的高溫。安裝在機組外的離心式壓縮機從大氣中抽取空氣去冷卻透平排氣框。

6.通風和加熱系統

輪機間和輔機間是兩個密封的倉室。他們的四壁和頂壁由隔熱材料扳裝配而成。在倉室的前壁裝有加熱器，以便控制倉室的空氣溫度和維持倉式的設計溫度。為保證運行中室溫不過高，在輪機間、輔機間、負荷軸間設定了通風口及電動機驅動的通風風機。

冷卻空氣從輔機間兩側壁的通風口引入，被頂部的通風風機排到大氣中。風機裝有重力作用的逆風擋板，風機停運，擋板關閉。風機電動機帶有加熱器，以控制停機期間的濕度。輔機間裝有兩組加熱器，一組控制機組不運行時輔機間的濕度；一組是機組不運行時輔機間防冰凍用，帶有電動機驅動的風機。兩組加熱器均由溫度開關自動控制。

輪機間頂壁上裝有電動機驅動的箱裝式離心式風機，它使輪機間熱空氣通過垂直進口，水平出口排到大氣中，風機裝有緊急關閉擋板和逆風擋板。風機啟停由溫度開關控制。停機時，主通風機失電退出，為防止輪機間內危險氣體的積聚，一台低容量的通風機起動，直到手動停止或機組重新啟動為止。
輪機間裝有三組加熱器，一組控制機組不運行時輪機間的濕度；兩組是機組不運行時輪機間防冰凍用，帶有電動機驅動的風機。三組加熱器均由溫度開關自動控制。

負荷連軸器間的通風由裝於頂壁的電動機驅動的風機承擔，此電動機裝有加熱器。

7.冷卻水系統

冷卻水系統的任務是完成潤滑油系統、霧化空氣系統、主燃油泵冷卻器、發電機空冷器、透平支撐和火焰監測器安裝底座的散熱要求。

8.壓氣機和透平水清洗系統

在機組運行期間，污染物在內部零件上的沉積會造成燃氣輪機性能損失。空氣中的污染物、燃燒重油的殘渣，都會對壓氣機、透平造成損傷，因此必須通過含有洗滌劑的水溶液將污染物清除.

餘熱鍋爐

強制循環燃機餘熱鍋爐為露天布置，採用國際上流行的塔式懸吊結構。該類型鍋爐結構先進合理。適於與燃用天然氣、輕油及劣質重油的燃氣輪機相配套，特別適應於快速啟停。對燃機負荷適應性強，占地面積小，運行性能穩定，操作方便，可確保聯合循環發電機組的長期安全、可靠、高效、經濟運行。強制循環餘熱鍋爐多為立式布置。鍋爐的煙氣流程：煙氣經人口煙道、三通煙道和過渡煙道進入受熱面管箱後自下而上，先後依次沖刷高低溫過熱器、高壓蒸發器、高壓省煤器和低壓蒸發器。最後經主煙囪直接排空。鍋爐的汽水流程為給水由高壓省煤器人口集箱進入省煤器管屏加熱後流入高壓鍋筒個通過鍋筒下部的集中下降管進入高壓蒸發器管屏。吸熱後上升進入鍋筒進行汽水分離。分離後飽和水再進入集中下降管，而飽和蒸汽從鍋筒上部引至高壓過熱器，經過熱管屏吸熱後由出日集箱引出鍋爐。在兩級過熱器之間布置噴水減溫裝置，從而可有效地保證出日過熱蒸汽溫度。雙壓餘熱鍋爐的另一路給水直接進入低壓鍋筒，由下降管引入低壓蒸發器管屏，蒸發吸熱後上升進入低壓鍋筒進行汽水分離，分離後飽和水回下降管，低壓蒸汽由低壓鍋筒上部引出、經減壓後進入除氧器用於除氧。但高、低壓下降管均設有兩套強制循環泵（一用一備）。高低壓蒸發器內本循環動力由強制循環泵提供，確保水循環安全可靠。這類爐型的低壓鍋筒也可兼作除氧水箱，並安置於鍋爐鋼架上，可簡化管路系統，減少占地面積。
強制循環餘熱鍋爐受熱面按部件製成管箱形式出廠，管箱由穿過數塊管板的水平錯列布置的螺旋鰭片管及進出口集箱組成，在廠內組裝成大型箱體，現場整體安裝。

優點

電廠的整體循環效率高

常規燃煤電廠由於其循環及設備的限制，它的熱效率已很難有突破性的提高。依據統計，1998年我國6000KW以上火電機組的平均供電標煤耗每千瓦時為406克，折算的平均供電效率為30.3%。目前我國最大的超臨界600MW的火電機組，其供電效率約40%左右。而聯合循環發電的熱效率則遠高於這一數據。埕島電廠採用的MS9001E燃氣輪發電機組基本負荷燃用天然氣時的功率為123.4MW，熱效率為33.79%，配置餘熱鍋爐和汽輪發電機組成180MW等級的聯合循環，其熱效率為47%-49%。

對環境污染極小

在各種型式的發電裝置中，聯合循環電廠的另一個主要優點是它能適應環保要求，被稱為“清潔電廠”。因它採用油或天燃氣為燃料，燃燒產物沒灰渣，不用灰渣排放；燃燒效率高(供電效率高)能完全燃燒，由於節約燃料燃燒產物CO2少。當今，我國對發電廠污染物的排放量的要求日益嚴格，常規火電為了滿足國家環保規定，採用煙氣脫硫設備，其投資約占發電廠總投資1/4～1/3，運行費高達每度電增加3～5分。

單位(比)投資較低

在同等條件下，單位(比)投資較低。根據國內建設不同容量燃煤電廠和聯合循環電廠的有代表性的實際投資綜合分析，按燃煤電廠機組的系列容量折算，單位投資比燃氣蒸汽聯合循環電廠貴；而且燃機目前國內僅能生產36MW級度以下的設備，若按我國目前進口設備政策，燃氣機組能返包10%～30%給國內廠家生產，其價格將更低。

調峰性能好

啟停快捷。燃機從啟動到帶滿負荷運行，一般不到20分鐘，快速啟動時，時間可更短。若以50MW電廠為例：聯合循環電廠啟動熱態為60分，溫態為90分，冷態為120分鐘可帶滿負荷。而汽輪機電廠啟動至滿負荷為：熱態90分，溫態180分，冷態為300分。因而燃機電廠是城市備用或調峰機組的最佳選擇。

占地少

燃機電廠由於無需煤場，輸煤系統，除灰渣系統以及除塵、脫硫、系統……等等，所以廠區占地面積比燃煤電廠所占廠區小得多。比同容量燃煤電廠相比，燃機電廠占地面積只有燃煤電廠的面積30～40%，且電廠建築面積也只燃煤電廠的面積20%。

耗水量少

燃機電廠不需要大量冷卻水，可減少冷卻水的供應，這對於乾旱缺水地區建電廠尤為重要。一般比同容量燃煤電廠少得多，簡單循環只需2～10%火電廠的用水量，聯合循環也只有火電廠的1/3左右。

建廠周期短

且可分段投產由於製造廠內完成了最大的可能裝配且分部調試後直接集裝運往現場，安裝在預製好的現場基礎上，施工安裝簡便，建廠周期短，投產快

運行人員少由於燃機電廠自動化程度高，採用先進的集散式控制系統，控制人員可以大減少。一般情況占同容量燃煤電廠的人員的20～25%，就足夠了。

廠用電率低

燃機電廠一般廠用率不到2%，而燃煤電廠大機組用電率都在5～6%。

發展趨勢

我國是個產煤大國，石油與天然氣資源相對比較貧乏。這一因素長期制約著我國燃機發電的發展，近來，在經濟發達的東南沿海地區，開始起步進口液化天然氣(LNG)和液化石油氣(LPG)。另外，我國沿海大陸架及陝北、新疆等地油氣田建設已有實質性進展，輸氣管線已與西安、北京等大城市接通，將來可接通南京、上海，為採用燃機聯合循環解決調峰、熱電聯產及環保問題創造了條件。
隨著燃機技術的發展，以及國家能源結構的變化和對環保要求的提高，燃機電廠的發展勢必會大大加速，時不我待，我們應充分抓住之這一機遇，大力開拓燃機電廠建設這一市場，為公司的發展注入新的活力。

環境保護貢獻

燃氣電廠占地面積小，一般為燃煤電廠的54%；耗水量小，僅為燃煤電廠的1/3；燃氣電廠不需要為環保追加新的投資；不會引發水電建設造成的施工廢水、棄渣排放、料廠占地、森林植被受淹及移民等諸多問題。此外，燃氣電廠污染物的排放量較低，以500MW燃氣電廠為例，其二氧化硫排放幾乎為零；與同容量的燃煤電廠相比，氮氧化物排放量為後者的19%；二氧化碳為42%；可吸入顆粒物僅為5%。

由於燃氣電廠在占地面積、用水量、環保等方面均比其他電廠小得多，這就使得在負荷中心建設電廠，實現就地供電成為可能。由此可以減輕電網輸電和電網建設的壓力，提高電網運行的穩定性。

燃氣電廠實例

京豐燃氣發電有限責任公司

地址：豐臺區雲岡西路15號

北京京豐燃氣發電有限責任公司是由北京京能清潔能源電力股份有限公司100%控股，以清潔能源—天然氣為發電燃料的新型發電企業。公司成立於2003年9月10日，註冊資本32577萬元，#1燃氣蒸汽聯合循環機組於2004年3月18日開工建設，於2006年1月1日正式移交生產，2006年5月1日投入商業化運營。
京豐#1機組是國內首批建設的9F型大容量燃氣-蒸汽聯合循環發電機組之一，燃機型號為日本三菱公司M701F，機組採用“1+1+1+1”單軸配置型式，即安裝1台燃氣輪機、1台餘熱鍋爐、1台蒸汽輪機和1台發電機，其中燃氣輪機、蒸汽輪機和發電機布置在一根軸上。燃氣輪機、蒸汽輪機為日本三菱重工業株式會社製造，發電機為三菱電機株式會社製造，其中燃機的型號為M701F，形式為單軸、重型（工業型），額定功率270MW；蒸汽輪機型號為TC2F-35.4，為雙缸、單軸、雙排汽凝結、再熱式，額定功率138MW；發電機功率409.7MW，額定電壓20KV，功率因數0.85,額定轉速3000r/min，額定頻率50Hz。機組控制部分為單元制，採用爐、機、電熱集中控制方式，其中燃機及汽機本體採用日本三菱公司DIASYSNetmation系統，機組餘熱鍋爐，電氣及其他輔助系統的控制系統為上海福克斯波羅公司I’Aseries系統。

北京京能太陽宮熱電廠

地址：朝陽區太陽宮地區

北京奧運會重要配套項目，市重點工程，建設規模為2×350兆瓦級燃氣蒸汽聯合循環發電機組，年發電量34億千瓦時，供熱面積1000萬平方米，供熱區域40平方公里，占地9公頃。電廠直接承擔向奧運場館及其周邊地區供熱的重任，同時為首都北京電網提供重要的支撐電源，為確保首都城市能源安全運行體系具有重要作用。

華電（北京）熱電有限公司鄭常莊燃氣熱電

地址：北京市豐臺區盧溝橋鄉鄭常莊村。
工程總規模為2×254MW燃氣－蒸汽聯合循環供熱機組和3台116MW燃氣熱水爐。華電（北京）熱電有限公司
地址：北京市宣武區蓮花池東路16號，郵政編碼：100055

四大熱電中心

東南熱電中心

位於朝陽區王四營鄉，在華能北京熱電廠一期工程基礎上擴建而成，主要包括華能二期、三期工程。二期工程新建兩台35萬千瓦級燃氣熱電機組，新增發電能力90萬千瓦，新增供熱面積1300萬平方米。計畫於2011年採暖季前建成投產。三期工程視未來發展情況，擬在2016-2020年間建設，為CBD東擴創造有利條件。

東北熱電中心
可綜合各種資源實現熱源集約利用，建設規模為4台35萬千瓦級燃氣熱電機組，供熱能力2400萬平方米，計畫於2012年採暖季前建成投產。北京東北熱電中心（高安屯）京能燃氣熱電廠工程項目北京京能高安屯燃氣熱電有限責任公司。公司所在地：北京市朝陽區東四環中路41號嘉泰國際A座

西南熱電中心------北京草橋燃氣聯合循環熱電廠
廠址位於北京市南四環路北側、草橋東路西側，廠址用地屬市政公用設施用地。在現狀草橋供熱廠基礎上擴建而成，主要包括草橋二期、三期工程。二期工程新建2台35萬千瓦級燃氣熱電機組，新增供熱能力1200萬平方米，計畫於2012年建成投產，草橋三期擴建視未來發展情況，擬在2016年至2020年間建設。

西北熱電中心------2012年)

統籌考慮高井電廠和石景山電廠的燃煤機組搬遷改造，建設6台35萬千瓦級燃氣熱電機組，供熱能力3600萬平方米，計畫於2014年採暖季前全部建成投產。
根據《北京城市總體規劃》提出的能源建設原則，北京“十二五”規劃中明確提出，構建安全高效清潔的“‘1+4+N’+X”供熱體系。“1”是指北京中心城區的供熱大網；“4”是按照兩擴兩遷、先建後拆的原則建設東南西北四大燃氣熱電中心，形成對中心大網主力熱源支撐；“N”是指利用中心城區現狀燃煤鍋爐房改造的空間資源，按照與熱電廠基荷1：1配比建設燃氣尖峰鍋爐，作為輔助熱源；X是不與中心大網連線的、滿足區域供熱需求的獨立供熱系統。同時將進一步推進區域能源站和分散式能源系統的建設，構建X個滿足多種能源需求的能源供應系統。
目前，四個為中心大網提供支撐的熱電中心，已經全部落地。去年運營的東南熱電中心位於五環路內高碑店，有2台35萬千瓦級燃氣熱電機組和尖峰鍋爐，能夠覆蓋周圍1200萬平方米的供熱。今年剛投入使用的西南熱電中心位於豐臺區草橋村，有著和東南熱電中心相同的供熱能力。已經於今年9月開工的東北熱電中心位於朝陽區高安屯，建設規模為4台35萬千瓦級燃氣熱電機組，供熱能力2500萬平方米。西北熱電中心選址在石景山區高井地區，建設規模為6台35萬千瓦級燃氣熱電機組，供熱能力3600萬平方米，為四大熱電中心中對中心大網支援最多的項目。在北京市四大熱電中心全部建成投運後，將增加首都8400萬平方米的燃氣供熱面積，其中將有6000萬平方米為代替現有燃煤發電廠的供熱面積。每年電廠燃煤總量減少約640萬噸。伴隨著系統不斷整合，到“十二五”末期，北京裝機規模將達到960萬千瓦，供熱能力覆蓋1．5億平方米。屆時燃煤總量每年約減少800萬噸，燃氣供熱占城區供熱比例從2008年的60%左右增長到95%以上。預計2015年全市供熱總面積將達到8.5億平方米，2020年將達到10億平方米，年均新增供熱面積約3000萬平方米至4000萬平方米。