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燃氣輪機發電
鎖定
燃氣輪機重要維護
燃氣輪機發電技術已普及我國各大熱電廠。但是，燃氣輪機在使用過程中必須面對的維護問題並不樂觀。由於天然氣的潔淨程度未必得到有效控制，天然氣中的雜質很容易在壓氣室積聚，甚至腐蝕基體金屬。很多時候使用廠家在引入燃氣輪機燃燒前必須經過過濾工序。儘管經過過濾，壓氣室依然存在雜質積聚和基體金屬腐蝕的現象。因此，燃氣輪機必須定期清洗。否則，燃氣輪機的效率會逐漸降低，同時影響使用壽命。然而，傳統的高壓氣體和高壓水沖洗效果並不顯著。在很長一段時間裏，這種情況是無可奈何的。然而，最近世界化學品供應商巨頭CHEMETALL研發出針對燃氣輪機的壓氣機清洗劑可以在不腐蝕基體金屬不拆卸的前提下進行有效清洗。據説，國外的電廠有部分已經使用，而且效果顯著。
- 中文名
- 燃氣輪機發電
- 外文名
- Gas turbine power generation
- 對 象
- 世界各大熱電廠, 液化天然氣工廠
- 特 點
- 高温氣體為工質
燃氣輪機發電技術簡介
燃氣輪機發電過程
加熱、絕熱膨脹和等壓放熱等四個過程分別在壓氣室、燃燒室、燃氣透平和回熱器或大氣中完成。大型燃氣輪機的壓氣機為多級軸流式，中小型的為離心式。燃氣透平一般為軸流式，在小型機組中有用向心式的。燃氣透平帶動壓氣和發電機。燃氣輪機組單機容量小的約為10~20kW，最大的已達140MW。熱效率30%~34%，最高達38%。燃氣輪機結構有重型和輕型兩種，後者主要由航空發動機改裝。由於體積小、重量輕、啓動快、安裝快，用水少或不用水，能使用多種液體和氣體燃料，在發電上多用於調峯。此外，燃氣輪機在油氣開採輸送、交通、冶金、化工、艦船等領域也得到廣泛應用。
燃氣輪機發電原理
一種雙燃氣輪機發電機組，它由兩台並聯的燃氣輪機作為動力源，兩台燃氣輪機通過兩個疊片式聯軸器與超越離合式並車機構聯接，超越離合式並車機構再通過疊片式聯軸器與發電機聯接，並車機構與發電機間的疊片聯軸器、發電機等核心部件，置於具有隔聲裝置的集裝箱體內，構成了主機艙，主機艙內各主要設備及隔聲箱體安裝在機組整體式底盤上，本實用新型實現了用一種型號燃氣輪機配套較高額定發電功率燃氣輪機發電機組及根據用户用電情況選擇單台或雙燃氣輪機工作達到提高機組發電效率、節約燃料的目的，適用於各級城市的大中型電信局、大型企、事業單位、賓館、飯店及要害部門在停電時作為備用應急電源，可廣泛推廣應用。
燃氣輪機發電主要形式
簡單循環發電：
由燃氣輪機和發電機獨立組成的循環系統，也稱為開式循環。其優點是裝機快、起停靈活，多用於電網調峯和交通、工業動力系統。最高效率的開式循環系統是GE公司LM6000PC 輕型燃氣輪機，效率為43%。
前置循環熱電聯產或發電：
由燃氣輪機及發電機與餘熱鍋爐共同組成的循環系統，它將燃氣輪機排出的功後高温乏煙氣通過餘熱鍋爐回收，轉換為蒸汽或熱水加以利用。主要用於熱電聯產，也有將餘熱鍋爐的蒸汽回注入燃氣輪機提高燃氣輪機出力和效率。最高效率的前置回注循環系統是GE公司LM5000-STIG120 輕型燃氣輪機，效率為43.3%。前置循環熱電聯產時的總效率一般均超過80%。為提高供熱的靈活性，大多前置循環熱電聯產機組採用餘熱鍋爐補燃技術，補燃時的總效率超過90%。
聯合循環發電或熱電聯產：
燃氣輪機及發電機與餘熱鍋爐、蒸汽輪機或供熱式蒸汽輪機（抽汽式或背壓式）共同組成的循環系統，它將燃氣輪機排出的功後高温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，或將部分發電作功後的乏汽用於供熱。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。主要用於發電和熱電聯產，發電時的最高效率的聯合循環系統是ABB公司GT26-1，效率為58.5%。
整體化循環：
由煤氣發生爐、燃氣輪機、餘熱鍋爐和蒸汽輪機共同組成的循環系統，也稱為IGCC。主要解決使用低廉的固體化石燃料代替燃氣輪機使用氣體、液體燃料，提高煤炭利用效率，降低污染物排放。可作為城市煤氣、電力、集中供熱和集中製冷、以及建材、化工原料綜合供應系統。GE公司使用 MS7001F技術組成的整體循環系統發電效率可達到42%
核燃聯合循環：
由燃氣輪機、餘熱鍋爐和核反應堆、蒸汽輪機共同組成的發電循環系統。通過燃氣輪機排出的煙氣再熱核反應堆輸出的蒸汽，主要為提高核反應堆蒸汽的温度、壓力，提高蒸汽輪機效率，降低蒸汽輪機部分的工程造價。處於嘗試階段。
燃機輔助循環：
在以煤、油等為燃料的後置循環發電汽輪機組中，使用小型燃氣輪機作為電站輔助循環系統，為鍋爐預熱、鼓風，改善燃燒，提高效率，並將動力直接用於驅動給水泵。1947年美國第一台工業用途燃氣輪機就是採用該種方式參與發電循環系統運行的。
燃氣煙氣聯合循環：
由燃氣輪機和煙氣輪機組成的循環系統，利用燃氣輪機排放煙氣中的剩餘壓力和熱焓進一步推動煙氣輪機發電。該系統與燃氣蒸汽聯合循環系統比較可完全不用水，但煙氣輪機造價較高，還未能廣泛使用。
燃氣熱泵聯合循環：
由燃氣輪機和煙氣熱泵，燃氣輪機、煙氣輪機和煙氣熱泵，或燃氣輪機、餘熱鍋爐、蒸汽熱泵，以及燃氣輪機、餘熱鍋爐、蒸汽輪機和蒸汽（煙氣）熱泵組成的能源利用系統。該系統在燃氣輪機、煙氣輪機、餘熱鍋爐、蒸汽輪機等設備完成能量利用循環後，進一步利用熱泵對煙氣、蒸汽、熱水和冷卻水中的餘熱進行深度回收利用，或將動力直接推動熱泵。這一工藝可用作熱電聯產、熱電冷聯產、熱冷聯產、電冷聯產、直接供熱或直接製冷使用，該系統熱效率極高，如果用於直接供熱，熱效率可達150%，是未來能源利用的主要趨勢之一。
燃料電池——燃氣輪機聯合循環：
美國能源部近日宣佈開發出了世界第一個將燃料電池和燃氣渦輪機結合在一起的發電設備，這種設備能更有效地產生電力並大大減少環境污染。據瞭解，這一設備的燃料電池由1152個陶瓷管構成，每個陶瓷管就像一塊電池。電池以天然氣為燃料，能放出高温高壓的廢氣流，燃氣渦輪機則用燃料電池產生的熱廢氣流制第二輪電力。由於燃料電池中沒有燃燒過程，只是通過化學分解天然氣燃料來產生電力，因此可以大幅度減少污染。設備不會產生二氧化硫，其反應產物中的氮氧化物含量不及天然氣發電設備的2%，二氧化碳排放量則減少了15%。而且，只要有天然氣和空氣存在，燃料電池就能工作。新型發電設備的發電功率為220千瓦，能為200户人家提供電力。其發電效率達到55%，這意味着來自天然氣燃料的能量中有55%轉化成了電能，遠遠高於燃煤發電設備的35%發電效率，也高於燃氣渦輪機50%的發電效率。
