淺談新型航改燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)在發(fā)電中的應(yīng)用

余文棽

（浙江大唐國(guó)際江山新城熱電有限責(zé)任公司浙江江山324100）

淺談新型航改燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)在發(fā)電中的應(yīng)用

余文棽

（浙江大唐國(guó)際江山新城熱電有限責(zé)任公司浙江江山324100）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)，以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)逐漸重視；其中能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，為我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)；尤其是輕型燃?xì)廨啓C(jī)，在小型冷熱電廠的應(yīng)用，不僅越來越廣泛，且為航改燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源系統(tǒng)的完善，提供了一定的依據(jù)；對(duì)此本文就新型航改燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)在地面發(fā)電中應(yīng)用，結(jié)合航改燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的優(yōu)勢(shì)等內(nèi)容進(jìn)行分析，希望對(duì)于我國(guó)航改燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電新技術(shù)的發(fā)展，起著積極促進(jìn)的意義。

航改燃?xì)廨啓C(jī)；地面發(fā)電

電力供應(yīng)不足、人均發(fā)電量較低、電能分布不均等問題，是我國(guó)電力行業(yè)的主要問題；為了更好的改善此方面的問題，促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，就要綜合其經(jīng)濟(jì)性、設(shè)備污染性、燃料資源等方面進(jìn)行分析，而燃?xì)廨啓C(jī)電站的應(yīng)用，滿足其經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面的問題，因此被廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí),美國(guó)已將航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)移到重型燃?xì)廨啓C(jī)上,打開了這方面研究的大門,因此加強(qiáng)此方面的研究完善我國(guó)航改燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的應(yīng)用，是尤為重要的。

1 航改燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的特點(diǎn)

航改燃?xì)廨啓C(jī)，與一般的燃?xì)廨啓C(jī)比，要具有更高的效率；航改燃?xì)廨啓C(jī)，機(jī)組效率在40%左右。該機(jī)組的燃?xì)獍l(fā)生器，具有體積小的特點(diǎn)；電站的建設(shè)，可以綜合其他因素，合理的選擇獨(dú)立式、箱裝體式等方式，一般建設(shè)成本較低、工期較短；在寒冷的氣候條件下，或是機(jī)組沒電時(shí)，完全可以通過動(dòng)力設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)；借助電子控制保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)偏遠(yuǎn)區(qū)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控，不受環(huán)境的限制；燃料油及天然氣等燃料能夠燃燒完全且符合低排放的國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策；機(jī)組具有的非常高的可靠性，后期的維護(hù)管理便利且使用壽命周期較長(zhǎng)，建設(shè)運(yùn)營(yíng)的成本較低，即可獲得較高的經(jīng)濟(jì)利益。

2 航改燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電新技術(shù)

2.1 間冷式航改燃?xì)廨啓C(jī)

新型航改燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)在地面發(fā)電中應(yīng)用,最常見的是間冷技術(shù)。間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)一般來說，主要由高、低壓壓氣機(jī)、間冷器、燃燒室、渦輪等部件組成。該機(jī)型提高了功率，降低了油耗。新型間冷技術(shù)中，應(yīng)用到的航改燃?xì)廨啓C(jī)，循環(huán)輸出功率、效率分別為100 MW～125MW、45%～47%，單位功率成本，是以往設(shè)備的2/ 3,存在運(yùn)行靈活、維護(hù)簡(jiǎn)易等特征。航空發(fā)電機(jī)，自身具有一定的優(yōu)勢(shì)，使其間冷技術(shù)相對(duì)優(yōu)越，照比傳統(tǒng)的裝置，其在進(jìn)行多次程序開啟、關(guān)閉操作時(shí)，具有極低的靈敏度。冷卻裝置可以使溫度更低，從而更好的保證燃?xì)廨啓C(jī)，以指定的高進(jìn)口溫度穩(wěn)定運(yùn)作；航改燃?xì)廨啓C(jī)的效率，在60 MW～140MW之間，市場(chǎng)份額占據(jù)在20%以上。

圖1 燃?xì)狻魵饴?lián)合循環(huán)系統(tǒng)示意圖

針對(duì)于間冷式航改燃?xì)廨啓C(jī)的研究，研發(fā)的重點(diǎn)，在于干式低排放NOx燃燒室技術(shù)的研發(fā)。該技術(shù)主要是指燃?xì)廨啓C(jī)，將其NOx、CO排放，控制在指定范圍，除此之外，透平進(jìn)口溫度，還要相對(duì)較高，從而更好的保證燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。航改燃機(jī)輪機(jī)，又以航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為自身性能評(píng)判的關(guān)鍵因素，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不會(huì)調(diào)整其高壓壓氣機(jī)，重點(diǎn)研究壓氣機(jī)間冷回?zé)岬确矫娴膯栴}和改善。采取降低壓氣機(jī)做功，提高其燃?xì)廨啓C(jī)的質(zhì)量流量，降低其壓氣機(jī)的出口溫度，從而高壓渦輪動(dòng)葉、靜葉、燃燒室溫度，得到大大的降低；該間冷技術(shù)的應(yīng)用，使其機(jī)組的循環(huán)功能、冷卻效率等，得到了有效的改善，有效的提高了機(jī)組的點(diǎn)火溫度，使其燃料燃燒的更加完全，完全符合我國(guó)低排放的發(fā)展政策。

2.2 燃?xì)狻魵饴?lián)合循環(huán)

該循環(huán)系統(tǒng)主要包括壓氣機(jī)、燃燒室、冷凝器、泵、燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)、蒸汽輪機(jī)等，其組合結(jié)構(gòu)如圖1所示。

首先壓氣機(jī)將空氣，輸入到燃燒室中，此時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)，排出的煙氣進(jìn)入到余熱鍋爐中進(jìn)行回收，鍋爐將水轉(zhuǎn)化成蒸氣，進(jìn)入到蒸汽輪機(jī)中。蒸汽輪機(jī)推動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)的共同循環(huán)，會(huì)大大的增加作業(yè)效率，一般的發(fā)電效率，會(huì)達(dá)到60%左右，從而更好的推動(dòng)了發(fā)電站的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)CCHP，主要由壓氣機(jī)、燃燒室、燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、吸收式空調(diào)組成；是分布式能源系統(tǒng)未來發(fā)展的主要趨勢(shì)，其中分布式能源系統(tǒng)，主要是指將其系統(tǒng)，分散在建筑物周圍，使其保護(hù)居民的正常用電，而CCHP是以往能源系統(tǒng)的升級(jí)，使其應(yīng)用規(guī)模、場(chǎng)合等，得到有效的優(yōu)化。CCHP系統(tǒng)，主要在用戶端附近分散，使其能源的傳輸更加的精準(zhǔn)、過程簡(jiǎn)單，從而更好的降低能量損害。CCHP與集中式系統(tǒng)相比，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不僅規(guī)模小、布置靈活，直接面向用戶實(shí)時(shí)的根據(jù)用戶的需求進(jìn)行調(diào)整，且使其性能得到有效的發(fā)揮。其次，電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，采取梯級(jí)能量應(yīng)用的方法，提高了分產(chǎn)系統(tǒng)的性能，降低了燃料的消耗、以及污染物的；可以用于可再生清潔能源燃料，符合我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的政策，從而更好的推動(dòng)發(fā)電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。針對(duì)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程的設(shè)計(jì)，還是要根據(jù)實(shí)際的用戶需求等情況進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，更好的保證運(yùn)行方案的優(yōu)化和科學(xué)性，從而有效的促進(jìn)航改燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電新技術(shù)的發(fā)展。

2.4 機(jī)組循環(huán)技術(shù)

常見的航改燃?xì)廨啓C(jī)組合循環(huán)技術(shù)，包括汽冷聯(lián)合循環(huán)、IRSTIG、HAT循環(huán)等；在目前的研究階段，正在研發(fā)一種將航改型燃?xì)廨啓C(jī)、重型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，通過組合形成聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的不對(duì)稱裝置,能夠?qū)ζ浼虞d調(diào)整，從而更好的實(shí)現(xiàn)負(fù)荷特性、效率最優(yōu)化。自身具有一定優(yōu)勢(shì)，如當(dāng)其運(yùn)行負(fù)荷在60%左右時(shí)，低負(fù)荷熱耗率，比照F級(jí)裝置，要低8%左右。其次當(dāng)其排放荷載，與30%的設(shè)計(jì)荷載對(duì)比，當(dāng)其循環(huán)負(fù)荷功能率為80%MW、效率為20%時(shí),該系統(tǒng)的排放，不會(huì)超過規(guī)定范圍。當(dāng)其冷態(tài)啟動(dòng)，在10 min之內(nèi),其機(jī)組的輸出功率，就會(huì)達(dá)到滿100 MW；在啟動(dòng)后的0.5h內(nèi)，其機(jī)組的輸出功率，就會(huì)達(dá)到滿422 MW。

而HAT循環(huán)技術(shù)，是以間冷技術(shù)為基礎(chǔ)，利用飽和器，將其高壓壓氣機(jī)的出口氣流進(jìn)行加濕處理，并利用回?zé)崞鲗?duì)其進(jìn)行加熱處理，利用飽和塔對(duì)其進(jìn)行升溫；該循環(huán)技術(shù)具有效率高、成本低、污染低以及變工況性能良好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)比聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，自身的熱效率要高出其8%左右。

而汽冷聯(lián)合循環(huán)技術(shù)，是利用聯(lián)合循環(huán)裝置作用，使其蒸氣對(duì)其渦輪葉片進(jìn)行冷卻處理，使其空氣冷卻達(dá)到指定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，顯著的提升冷卻效率，從而更好的提高機(jī)組的進(jìn)口溫度。

3 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)于新型航改燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)在地面發(fā)電中應(yīng)用的分析，發(fā)現(xiàn)航改燃?xì)廨啓C(jī)，在技術(shù)方面、經(jīng)濟(jì)方面、效果方面，都要比傳統(tǒng)機(jī)組優(yōu)化；尤其聯(lián)產(chǎn)裝置的應(yīng)用，不僅能夠根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行布置安裝，同時(shí)后期的檢查維護(hù)等，都是比較方便的，最重要的是能量損失較小、排放較低，使航改燃?xì)廨啓C(jī)這一動(dòng)力設(shè)備，在今后的第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，發(fā)揮廣泛的作用，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)利益。

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