燃气—蒸汽联合循环机组在热电联产中的应用

程伟

摘  要：简要介绍了蒸汽轮机循环、燃气-蒸汽联合循环与燃气轮机循环的不同之处，并在此基础上，阐述了蒸汽轮机热电联产与联合循环热电联产的区别。介绍了燃气-蒸汽联合循环设备，阐述了燃气-蒸汽联合循环在热电联产中的应用和联合循环热电联产的优点，以期为今后燃气-蒸汽联合循环机组的有效应用提供一定的参考。

关键词：燃气-蒸汽联合循环;热电联产;节能技术;循环设备

中图分类号：TM611.31           文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.067

目前，热电联产已经成为了国际公认的最节能技术，因此，该项工作受到了我国相关部门的高度重视。燃气-蒸汽联合循环机组作为热电联产中的一种能源综合利用技术，不仅能够降低能源消耗，还能够二次利用废弃的能源。为此，本文着重介绍了该技术在热电联产中的应用，以期为今后工作的开展提供一定的借鉴。

1  不同循环设备的应用比较

1.1  蒸汽轮机循环

此类循环设备主要包括4部分，即锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵，如图1所示。蒸汽轮机循环工作有4个步骤：①利用给水泵将凝结水的压力提高并送入锅炉;②凝结水在锅炉中加热一段时间后，会由最初的未饱和水变为过热蒸汽;③加热过后的凝结水在汽轮机中膨胀并对外作功，在汽轮机出口，当工质达到了低压下湿蒸汽的状态，便成为了乏汽;④在凝汽器中，乏汽对冷却水放热，凝结成了饱和水。

1.2  燃气轮机循环

燃气轮机循环同样是由4部分构成的，如图2所示。在燃气轮机循环设备运行的过程中，需要通过4个步骤实现1个封闭的循环，分别为定熵压缩过程、定压吸热过程、定嫡膨胀过程和定压放热过程。由于该循环设备的运行成本较高，因此，在热电联产电厂中的应用并不是十分广泛。

1.3  燃气-蒸汽联合循环

图2是燃气-蒸汽联合循环的构成图。从图2中可以看出，该设备主要是将蒸汽轮机循环和燃气轮机循环有效结合在一起，实现二者的联合循环。其效果与前者相比，更加实用，而且成本较低、能源消耗小，被广泛应用于国内热电联产电厂中。

图2  燃气-蒸汽联合循环的构成

2  蒸汽轮机与联合循环的比较

2.1  蒸汽轮机热电联产

在过去，蒸汽轮机热电联产是最主要的热电联产形式，其

优点是能够有效避免冷源的损失，但是，它不能根据实际需求单独调节热电。在整个设备运行的过程中，其涉及到的供热参数几乎是一成不变的，灵活性较差。

2.2  联合循环热电联产

联合循环热电联产是对蒸汽轮机热电联产的优化和完善。这种方式是利用燃气轮机代替燃煤锅炉，后部的汽轮机发电机组则与蒸汽轮机特电联产基本相同。联合循环热电联产的优点主要有5点：①循环效率高;②环境污染少;③调峰能力好;④投资成本低;⑤建设周期短，可用率高。正是因为联合循环热电联产有诸多优点，所以，受到了诸多热电联产电厂的高度重视。

3  燃气-蒸汽联合循环设备介绍

3.1  燃气轮机

目前，燃气轮机主要由三大部件构成，即压气机、燃烧室和燃气透平。其中，燃气机的作用主要是完成对空气的压缩，以此不断地向燃烧室内提供高压空气。燃烧室是用高温金属材料制作，位于压气机和燃气透平之间，是一种加热工质的燃烧设备。该设备的主要功能是有效燃烧压缩空间，并有效控制NOx的生成，使透平的排气符合环保标准的要求。根据设备结构的不同，可以将燃烧室分为圆筒型燃烧室、分管型燃烧室、环管型燃烧室和环型燃烧室。热电联产电厂可以根据自身的实际情况，选用合理的形式，最大限度地发挥燃烧室的作用。燃气透平也是燃气轮机中的重要部件之一，它的作用是把来自燃烧室、蕴储在高温高压燃气中的能量转化成为机械功。其中，一部分用来带动压气机工作，剩余部分则作为燃气轮机的有效功输出，以此带动外界的各种负荷。

3.2  余热锅炉

在整个循环系统中，余热锅炉的主要作用是回收燃气轮机的排气余热，并将其利用起来，推动蒸汽轮机发电所需要的换热设备工作。余热锅炉主要是由蒸发器、集箱、容器和省煤器等几部分构成的。根据电厂的实际情况和需求，可以为余热锅炉设计不同的循环方式。目前，最常用的两种方式是强制循环和自然循环。

3.3  蒸汽轮机

从燃气-蒸汽联合循环设备的运行情况来看，蒸汽轮机要适应快速启动的要求。当采用燃气轮机、蒸汽轮机串联在1根轴上，并共用1台发电机的单轴布局关系时，就是为了适应设备快速启动的要求。为了适应联合循环工作的需要，特别是为了满足效率高、启动快的要求，必须要合理地选择蒸汽轮机的蒸汽参数，并探索其结构设计中存在的问题。

4  结束语

综上所述，随着我国社会经济的不断发展，各行业对电力

的需求也越来越大。燃气-蒸汽联合循环机组在热电联产中占有重要的位置，它不仅能够提高能源的利用率，还对提升我国的经济效益有重要意义。因此，在未来，国家相关部门必须提高对热电联产工作的重视程度，不断优化与完善其相关技术。

参考文献

[1]忻炜.燃气-蒸汽联合循环电厂热电联产的优化配置[D].上海：上海交通大学，2007.

[2]崔合群.迁钢燃气蒸汽联合循环冷热电联产应用探讨[J].冶金动力，2012（04）.

[3]郝相俊.燃气-蒸汽联合循环热电联产发电机组的设计特点[J].华电技术，2013（03）.

〔编辑：白洁〕

Application of Gas - steam Combined Cycle Unit in a Cogeneration

Cheng Wei

Abstract： This paper briefly introduces the steam turbine cycle， gas - steam combined cycle gas turbine cycle with difference， and on this basis， elaborated the difference between the steam turbine cogeneration and combined cycle cogeneration. Introduces the gas steam combined cycle device， describes the advantages and combined cycle cogeneration gas steam combined cycle in the cogeneration of heat and power in the future， in order for the effective application of gas steam combined cycle units to provide certain reference.

Key words： gas - steam combined cycle; cogeneration; energy saving technology; recycling equipment