浅谈新型航改燃气轮机技术在发电中的应用

余文棽

（浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司浙江江山324100）

浅谈新型航改燃气轮机技术在发电中的应用

余文棽

（浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司浙江江山324100）

随着我国社会经济，以及科学技术的不断发展，对于生态环境的保护逐渐重视；其中能源结构的调整，为我国第二产业的发展奠定了良好的基础；尤其是轻型燃气轮机，在小型冷热电厂的应用，不仅越来越广泛，且为航改燃气轮机分布式能源系统的完善，提供了一定的依据；对此本文就新型航改燃气轮机技术在地面发电中应用，结合航改燃气轮机发电的优势等内容进行分析，希望对于我国航改燃气轮机发电新技术的发展，起着积极促进的意义。

航改燃气轮机；地面发电

电力供应不足、人均发电量较低、电能分布不均等问题，是我国电力行业的主要问题；为了更好的改善此方面的问题，促进电力行业的可持续发展，就要综合其经济性、设备污染性、燃料资源等方面进行分析，而燃气轮机电站的应用，满足其经济、技术方面的问题，因此被广泛的应用。与此同时,美国已将航空发动机技术转移到重型燃气轮机上,打开了这方面研究的大门,因此加强此方面的研究完善我国航改燃气轮机技术的应用，是尤为重要的。

1 航改燃气轮机发电的特点

航改燃气轮机，与一般的燃气轮机比，要具有更高的效率；航改燃气轮机，机组效率在40%左右。该机组的燃气发生器，具有体积小的特点；电站的建设，可以综合其他因素，合理的选择独立式、箱装体式等方式，一般建设成本较低、工期较短；在寒冷的气候条件下，或是机组没电时，完全可以通过动力设备等，实现黑启动；借助电子控制保护系统，实现偏远区域的远程监控，不受环境的限制；燃料油及天然气等燃料能够燃烧完全且符合低排放的国家环境保护政策；机组具有的非常高的可靠性，后期的维护管理便利且使用寿命周期较长，建设运营的成本较低，即可获得较高的经济利益。

2 航改燃气轮机发电新技术

2.1 间冷式航改燃气轮机

新型航改燃气轮机技术在地面发电中应用,最常见的是间冷技术。间冷循环燃气轮机一般来说，主要由高、低压压气机、间冷器、燃烧室、涡轮等部件组成。该机型提高了功率，降低了油耗。新型间冷技术中，应用到的航改燃气轮机，循环输出功率、效率分别为100 MW～125MW、45%～47%，单位功率成本，是以往设备的2/ 3,存在运行灵活、维护简易等特征。航空发电机，自身具有一定的优势，使其间冷技术相对优越，照比传统的装置，其在进行多次程序开启、关闭操作时，具有极低的灵敏度。冷却装置可以使温度更低，从而更好的保证燃气轮机，以指定的高进口温度稳定运作；航改燃气轮机的效率，在60 MW～140MW之间，市场份额占据在20%以上。

图1 燃气—蒸气联合循环系统示意图

针对于间冷式航改燃气轮机的研究，研发的重点，在于干式低排放NOx燃烧室技术的研发。该技术主要是指燃气轮机，将其NOx、CO排放，控制在指定范围，除此之外，透平进口温度，还要相对较高，从而更好的保证燃气轮机的稳定运行。航改燃机轮机，又以航空发动机作为自身性能评判的关键因素，在进行设计时，不会调整其高压压气机，重点研究压气机间冷回热等方面的问题和改善。采取降低压气机做功，提高其燃气轮机的质量流量，降低其压气机的出口温度，从而高压涡轮动叶、静叶、燃烧室温度，得到大大的降低；该间冷技术的应用，使其机组的循环功能、冷却效率等，得到了有效的改善，有效的提高了机组的点火温度，使其燃料燃烧的更加完全，完全符合我国低排放的发展政策。

2.2 燃气—蒸气联合循环

该循环系统主要包括压气机、燃烧室、冷凝器、泵、燃气轮机、发电机、蒸汽轮机等，其组合结构如图1所示。

首先压气机将空气，输入到燃烧室中，此时燃气轮机，排出的烟气进入到余热锅炉中进行回收，锅炉将水转化成蒸气，进入到蒸汽轮机中。蒸汽轮机推动发电机进行动作发电。燃气轮机、蒸汽轮机的共同循环，会大大的增加作业效率，一般的发电效率，会达到60%左右，从而更好的推动了发电站的可持续发展。

2.3 冷热电联产系统

冷热电联产系统CCHP，主要由压气机、燃烧室、燃气轮机、余热锅炉、吸收式空调组成；是分布式能源系统未来发展的主要趋势，其中分布式能源系统，主要是指将其系统，分散在建筑物周围，使其保护居民的正常用电，而CCHP是以往能源系统的升级，使其应用规模、场合等，得到有效的优化。CCHP系统，主要在用户端附近分散，使其能源的传输更加的精准、过程简单，从而更好的降低能量损害。CCHP与集中式系统相比，冷热电联产系统不仅规模小、布置灵活，直接面向用户实时的根据用户的需求进行调整，且使其性能得到有效的发挥。其次，电联产系统，采取梯级能量应用的方法，提高了分产系统的性能，降低了燃料的消耗、以及污染物的；可以用于可再生清洁能源燃料，符合我国生态环境保护的政策，从而更好的推动发电行业的可持续发展。针对冷热电联产系统流程的设计，还是要根据实际的用户需求等情况进行合理的设计，更好的保证运行方案的优化和科学性，从而有效的促进航改燃气轮机发电新技术的发展。

2.4 机组循环技术

常见的航改燃气轮机组合循环技术，包括汽冷联合循环、IRSTIG、HAT循环等；在目前的研究阶段，正在研发一种将航改型燃气轮机、重型燃气轮机机组，通过组合形成联合循环系统，该系统中的不对称装置,能够对其加载调整，从而更好的实现负荷特性、效率最优化。自身具有一定优势，如当其运行负荷在60%左右时，低负荷热耗率，比照F级装置，要低8%左右。其次当其排放荷载，与30%的设计荷载对比，当其循环负荷功能率为80%MW、效率为20%时,该系统的排放，不会超过规定范围。当其冷态启动，在10 min之内,其机组的输出功率，就会达到满100 MW；在启动后的0.5h内，其机组的输出功率，就会达到满422 MW。

而HAT循环技术，是以间冷技术为基础，利用饱和器，将其高压压气机的出口气流进行加湿处理，并利用回热器对其进行加热处理，利用饱和塔对其进行升温；该循环技术具有效率高、成本低、污染低以及变工况性能良好等优点，对比联合循环系统，自身的热效率要高出其8%左右。

而汽冷联合循环技术，是利用联合循环装置作用，使其蒸气对其涡轮叶片进行冷却处理，使其空气冷却达到指定标准的同时，显著的提升冷却效率，从而更好的提高机组的进口温度。

3 结语

综上所述，通过对于新型航改燃气轮机技术在地面发电中应用的分析，发现航改燃气轮机，在技术方面、经济方面、效果方面，都要比传统机组优化；尤其联产装置的应用，不仅能够根据用户的实际需求进行布置安装，同时后期的检查维护等，都是比较方便的，最重要的是能量损失较小、排放较低，使航改燃气轮机这一动力设备，在今后的第二产业发展中，发挥广泛的作用，创造更多的经济利益。

[1]陈玉洁.新型航改燃气轮机技术在地面发电中的应用[J].燃气涡轮试验与研究,2012,S1:52-54.

[2]潘文林.21世纪的澎湃动力从新型水面舰艇看舰用燃气轮机的发展[J].舰载武器,2010,02:47-72.

[3]李孝堂,梁春华.世界航改舰船用燃气轮机的发展趋势[J].航空科学技术,2011,06:4-7.

[4]李崇.燃气轮机辅机控制系统设计[D].东北大学,2012.

[5]马建军.燃气轮机发电技术在城市中的应用[J].科技尚品, 2015(11).

[6]高建华,黄映云,余又红,贺星.考虑环境温度变化时燃气轮机控制策略优化选择[J].燃气涡轮试验与研究,2012(01).