天然氣發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用前景研究

侯寶

摘 要：最近幾年，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境保護(hù)問題，國(guó)家也相應(yīng)出臺(tái)了諸多政策來(lái)對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行防治。因此，人們便開始探索在發(fā)電行業(yè)中占據(jù)重要地位的天然氣發(fā)電技術(shù)。許多地區(qū)建立起了燃煤電廠，作為一種低污染以及高效率的發(fā)電方式，天然氣發(fā)電迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。基于此，本文探討天然氣發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：天然氣發(fā)電技術(shù)；特點(diǎn)；應(yīng)用前景

中圖分類號(hào)：TM611.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）02-0134-02

Research on the Characteristics and Application Prospect of

Natural Gas Power Generation Technology

HOU Bao

（Beijing Jingqiao Cogeneration Limited Liability Company，Beijing 100067）

Abstract： In recent years， people have paid more and more attention to environmental protection， and the state has also issued a number of policies to prevent and control environmental pollution. Therefore， people begin to explore the natural gas power generation technology which occupy an important position in the power generation industry. In many areas， coal-fired power plants have been set up. As a low pollution and efficient way of generating electricity， natural gas generation has a new opportunity for development. Based on this， the characteristics and application prospects of natural gas generation technology were discussed in this paper.

Keywords： natural gas power generation technology；characteristics；application prospect

我國(guó)已經(jīng)開始應(yīng)用氣體燃料進(jìn)行發(fā)電，立足全面建設(shè)小康社會(huì)的背景，天然氣燃料發(fā)電設(shè)備必須要具備較高的可靠性及可用性，而對(duì)于天然氣燃料發(fā)電技術(shù)的探討也必須落實(shí)到位。本文立足天然氣發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)講述天然氣發(fā)電應(yīng)用前景，順應(yīng)大規(guī)模的天然氣發(fā)電熱潮。

1 國(guó)內(nèi)天然氣發(fā)電簡(jiǎn)述

燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)也被稱為蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，此類發(fā)電技術(shù)具有效率高以及污染少的特點(diǎn)，并且兼具投資少、暫停和開啟方便、建設(shè)時(shí)間比較短的優(yōu)勢(shì)。燃?xì)怆姀S還具備了占地面積比較小的特點(diǎn)，僅僅占據(jù)普通燃煤電廠的一半左右。最為突出的是，燃?xì)怆姀S所排出的污染物的量比較少，不同于傳統(tǒng)火力發(fā)電廠，其排放的氮氧化物僅僅占據(jù)1/5左右，二氧化碳排放量?jī)H僅占據(jù)2/5左右，可吸入顆粒物排放量?jī)H僅占據(jù)1/20左右，因此所需投資較小[1]。同時(shí)，燃?xì)怆姀S也不會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲污染，就現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)技術(shù)而言，距離設(shè)備1m處的F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的噪聲聲壓級(jí)為80～90dB（A）。此外，燃?xì)怆姀S的啟動(dòng)速度也比較快，只要18～20min便可以發(fā)出2/3的功率，不到80min便可以全功率輸出。如果將天然氣電廠建設(shè)在城市用電負(fù)荷中心，那么便可以就地供電并維持穩(wěn)定運(yùn)行。不過，需要關(guān)注的是，天然氣發(fā)電并不具備較高的經(jīng)濟(jì)性，尤其是其電價(jià)更是持續(xù)增高，因此，在2014年，國(guó)家便頒布了有關(guān)天然氣發(fā)電規(guī)范的相關(guān)文件，之后各個(gè)地區(qū)天然氣電價(jià)便降低了，天然氣電價(jià)機(jī)制也得到了相應(yīng)改變，每一個(gè)地區(qū)也正在出臺(tái)管理辦法來(lái)改善天然氣發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。在所有天然氣發(fā)電機(jī)組之中，燃料費(fèi)所占的比例較大，天然氣價(jià)格也已經(jīng)成為阻礙天然氣發(fā)電經(jīng)濟(jì)性提升的關(guān)鍵因素。不過，2015年之后，我國(guó)天然氣價(jià)格已經(jīng)大幅度下降，發(fā)電企業(yè)的實(shí)際成本也隨之降低。然而，在部分用氣高峰時(shí)期，天然氣電廠還是或多或少會(huì)存在供氣風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)的天然氣發(fā)電主要分為兩大類：一類是調(diào)峰電廠，另一類是熱電聯(lián)產(chǎn)。但是，氣源的短缺卻使天然氣電廠發(fā)電量停滯不前，這就影響了天然氣發(fā)電廠的盈利能力。我國(guó)的天然氣發(fā)電需求量十分巨大[2]。除傳統(tǒng)火力發(fā)電之外，不管是僅僅具有有限容量的核電、供應(yīng)極度不穩(wěn)定的風(fēng)電，還是受季節(jié)枯汛支配程度十分大的水電，都逐漸被天然氣發(fā)電方式所替代。

2 天然氣機(jī)組發(fā)電簡(jiǎn)介

經(jīng)過了長(zhǎng)期的發(fā)展之后，至今為止，世界上已經(jīng)開始廣泛使用天然氣發(fā)電技術(shù)，此類方式能夠顯著提升天然氣發(fā)電熱效率。相較于傳統(tǒng)火力發(fā)電熱效率，天然氣發(fā)電的熱效率獲得了顯著提高。天然氣發(fā)電技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是使用各類輪機(jī)達(dá)到整體循環(huán)發(fā)電的最終目的。

2.1 燃?xì)廨啓C(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)的主要運(yùn)行步驟有兩方面。第一，一旦壓縮機(jī)中滲入了空氣并且空氣受到壓氣機(jī)壓縮后，空氣便會(huì)直接到達(dá)燃燒室。在燃燒室里面，空氣會(huì)混合天然氣并在經(jīng)過燃燒后變成具有極高溫度的燃?xì)?。第二，一旦高溫燃?xì)膺_(dá)到燃?xì)馔钙嚼锩?，那么做功步驟便開始了，這樣一來(lái)，燃?xì)馔钙饺~輪的轉(zhuǎn)動(dòng)就引發(fā)了發(fā)電，并且高溫氣體會(huì)進(jìn)入余熱鍋爐中進(jìn)行再次利用，正在轉(zhuǎn)動(dòng)的燃?xì)馔钙饺~輪不僅能夠帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)開始發(fā)電，而且還會(huì)使壓氣機(jī)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)[3]。需要注意的是，在燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，必須進(jìn)行起動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，直到獨(dú)立運(yùn)行后方可脫開。

2.2 蒸汽輪機(jī)

總體而言，蒸汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)了蒸汽熱能變?yōu)闄C(jī)械能。在噴嘴中，過熱蒸汽會(huì)膨脹，從而在壓力下降的同時(shí)將實(shí)現(xiàn)熱能到動(dòng)能的基本過渡。氣流會(huì)致使葉輪開始旋轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)氣流動(dòng)能到機(jī)械能的再一次飛躍，促使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電狀態(tài)。而在汽輪機(jī)中，蒸汽進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換千奇百怪，但無(wú)疑都是依據(jù)一定的工作原理來(lái)完成工作的能量轉(zhuǎn)換。

2.3 余熱鍋爐

余熱鍋爐一般包括6大部分：一是蒸發(fā)器，二是省煤器，三是過熱器，四是汽包等換熱管組，五是聯(lián)箱，六是容器。如果要進(jìn)行蒸汽循環(huán)的話，就會(huì)多一部分，即再熱器。燃?xì)廨啓C(jī)排放高溫氣體之后，氣體會(huì)經(jīng)過煙道直到余熱鍋爐入口，最后再次流經(jīng)5個(gè)部分：一是再熱器，二是過熱器，三是蒸發(fā)器，四是省煤器，五是給水預(yù)熱器。每次流經(jīng)一個(gè)部位會(huì)降低一次溫度，直到最后才會(huì)從煙囪直接排出。一般而言，燃?xì)廨啓C(jī)氣體溫度、余熱鍋爐排煙溫度分別是600℃、200℃以內(nèi)，高溫?zé)煔鉁囟冉档椭僚艧煖囟人尫诺臒崃繒?huì)讓水轉(zhuǎn)化成蒸汽。

3 天然氣發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景

3.1 位差卸車法

一般而言，電廠所使用的卸車工藝主要是位差卸車法，使用的是容器之間的位置差來(lái)開展卸車工作。此類工藝技術(shù)流程較為簡(jiǎn)單，不過必須要保證容器之間存在足夠的位置高差才可以使用。需要注意的是，在卸車的時(shí)候，必須要確保槽車以及儲(chǔ)罐的氣相管、液相管處于連接狀態(tài)。此類方式適合地下儲(chǔ)罐卸車、半地下儲(chǔ)罐卸車的使用，不過卸車速度比較慢，而且很難卸干凈，所以很少采用。

3.2 壓縮機(jī)加壓卸車技術(shù)

壓縮機(jī)加壓卸車技術(shù)是把壓縮氣體傳輸?shù)讲圮嚬拗?，從而使罐?nèi)壓力逐漸升高。待到壓縮機(jī)抽出罐內(nèi)氣體壓之后，罐內(nèi)的壓力將會(huì)降低，這樣槽車罐內(nèi)壓力將會(huì)出現(xiàn)壓力差并完成卸車。而液泵卸車則使用液泵來(lái)將槽車中的天然氣經(jīng)過管道傳輸至儲(chǔ)罐中[4]。這種方法需要連接液泵氣相管以及儲(chǔ)罐氣相管以確保兩者壓力是平衡的。

3.3 加壓及氣化升溫技術(shù)

加壓及氣化升溫技術(shù)采用輸液烴泵對(duì)液態(tài)天然氣進(jìn)行加壓，直到天然氣能夠滿足燃?xì)廨啓C(jī)的具體供氣壓力要求為止，之后再經(jīng)過氣化器來(lái)加熱氣化，直到滿足燃機(jī)的具體進(jìn)口溫度要求為止。一般來(lái)說(shuō)，氣化器會(huì)選用水浴式氣化器來(lái)對(duì)天然氣冷進(jìn)行充分利用。在氣化之后，天然氣溫度便會(huì)超過天然氣烴露點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速度發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)得以改變，天然氣燃料也得到了更加廣泛的運(yùn)用。尤其是在西部大開發(fā)戰(zhàn)略的背景下，“西氣東輸”工程已經(jīng)開始實(shí)施，我國(guó)在研究天然氣技術(shù)的過程中也開始全面發(fā)展天然氣項(xiàng)目以及管道氣項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)：

[1]王震，薛慶.充分發(fā)揮天然氣在我國(guó)現(xiàn)代能源體系構(gòu)建中的主力作用——對(duì)《天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的解讀[J].天然氣工業(yè)，2017（3）：1-8.

[2]范小猛，肖曉琴，許啟榮，等.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程職業(yè)危害辨識(shí)及防護(hù)措施探究[J].職業(yè)衛(wèi)生與應(yīng)急救援，2017（1）：67-69.

[3]宋國(guó)輝，唐璐，姜武，等.2×200MW級(jí)某天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)[J].中國(guó)電力，2014（12）：149-155.

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