提高燃机发电效率的研究与应用探讨

提高燃机发电效率的研究与应用探讨

许鑫

江苏国信高邮热电有限责任公司225600

摘要：文章对燃机发电效率的影响因素和存在的问题进行分析，并针对这些问题分别提出了相应的技术改造措施，在不增加投资的情况下对上述问题进行改善，并提高了燃机效率和机组运行的稳定性，以供参考。

关键词：燃机发电效率；现状；技术特点；措施

1引言

近年来我国的经济得到了快速发展，使得我国社会的用电负荷不断增加，加之目前全球资源紧缺和环境恶化问题的不断加剧，我国在加大开发和利用可再生能源的力度以及在扩大发电企业规模以及增大装机容量的同时，也在积极采取燃气-蒸汽联合循环发电模式来提高能源的利用效率，降低对环境的污染。但是此模式所采用的燃气发电系统具有较为复杂的结构和较高的技术含量，加之目前的应用经验较为缺乏，所以需要在燃气发电系统的运行中不断探索提高其发电效率的有效措施，针对提高其发电效率过程中的技术难点进行研究和突破。

2燃机发电效率现状分析

2.1燃机发电效率的影响因素

目前的燃气发电系统设计中，其各个参数的设计和确定都是围绕燃气轮机的运行效率来进行确定的，而且对这些参数的控制要求较高，且对整个燃气发电系统的运行稳定性和效率具有重要作用。在燃气发电系统的实际运行中可以发现，影响燃机发电效率的主要因素包括环境温度、压气机叶片结垢情况、天然气发热量、环境气压。

2.2燃气轮机生产和使用现状

目前，世界上能设计和生产重型燃气轮机的主导工厂只有3家，即美国的GE公司、德国的Siemens公司、和日本的三菱公司。继F型燃气轮机之后GE公司和西门子公司相继开发了单机功率已达292～334MW，热效率已达39.5%。目前H型机组渐趋商业化，订货和投运台数已超过55台。由H型燃气轮机组成的联合循环的单机功率则达660MW，热效率为58.7%。由H型燃气轮机组成的联合循环机组的热效率则能达到60%。由此可以看到燃气轮机及其联合循环发电技术的发展潜力和前景。

3提高燃机发电效率的措施

(1)燃气轮机循环的温比（透平进口燃气温度与环境温度的热力学温比）高低将影响其效率。从实际应用而言，燃气轮机在相同负荷下冬季运行效率高，夏季运行效率低。主要是由于环境温度高，工质的密度小比容大，相同体积工质的质量流量小，其出力小效率低；环境温度低，相同体积工质的密度大比容小，工质的质量流量大，其出力大效率高。据研究表明环境温度与燃气轮机单循环出力、联合循环机组出力成线性关系，环境温度每升高10℃，单循环出力下降约6.2%，联合循环出力下降约4.5%。当环境温度升高时，压气机单位工质耗功增加，使燃气轮机效率下降，燃气轮机排气温度升高。为了降低环境温度对燃机效率的影响，可以在压气机入口加装降温装置，采用联合循环电厂自身发出的电力，来驱动氨基压缩式的制冷机产生低温水，再通过闭式循环回路而送到燃气轮机的进气道的鳍片管换热器中，同表面制冷达到一样的效果，来降低燃气轮机温度。另外，目前在联合循环电厂采用较多的是在燃气轮机的进口空气过滤器的下游侧的空气通道中，安装上湿膜蒸发冷却器，将冷水喷洒在它上面，通过水分蒸发来冷却进气。

(2)压气机叶片积垢也对燃机效率有一定的影响，污垢对性能的影响主要反映在透平和压气机的通道上，由于燃料中含有的杂质燃烧之后在燃气透平中形成灰垢堆积在透平的热流通道部件上、同样空气中也有灰尘经过进气滤网后仍然有少量的灰尘进入压气机，一部分堆积在压气机流道叶片上，被污垢堆积后使流道的叶片形状发生变化，气流流动损失增大使压气机耗功增大效率下降，燃机作功效率下降，机组整体出力和效率下降而影响机组热力性能。我国燃气轮机使用燃料以燃气为主、轻质柴油位辅，且燃烧空气进口设置根据压差更换的过滤器，因此透平叶片的积垢和磨损以及压气机叶片磨损影响效率的问题较小，关键还是压气机叶片积垢对效率有较大的影响。因此，我们运行中，根据机组的运行小时数、压气机出口压力值得变化，及时进行压气机的在线水洗或者离线水洗，机组停运后离线水洗效果更佳。

(3)燃料对燃气轮机效率的影响在于燃料发热值得变化影响效率的计算和测定。在使用天然气燃料时，由于天然气的生产和供应特性，其热值始终在一定范围内波动且无法实时跟踪，因此计算燃气轮机的效率时只能取均值或者某一测定值。使用柴油燃料时，由于相同的原因，效率的计算和测定也有一定的困难。但对于同一批次的柴油，其热值相对稳定，可以通过化验和实验测得，这就是燃气轮机的效率测定和设备验收均以柴油的运行数据为准的原因。我国绝大部分燃机以天然气为主，可以添加某些催化剂来促进天然气的完全燃烧，提高燃机效率，目前在往这方面研究。

(4)环境气压对燃气轮机的影响较小，只有在气压变化较大时才有所体现。一般气压降低，燃气轮机效率减小；气压升高，燃气轮机效率增大。就确定地点而言，气压变化不足以引起效率的变化，只有当机组由海拔较低的平原移至高原时，才会发生由于气压引起的效率降低，这就是由于燃气轮机压气机进口压力降低造成的。目前我国绝大部分都在平原地区，故气压对燃机效率影响不大。

4相关技术特点及难点分析

在目前我国燃气轮机都是以进口为主，缺乏对核心技术的掌握，燃气发电系统的结构较为复杂和具有较高的技术含量，加之缺乏相应的控制程序改编经验，所以增加了对其控制程序进行改编的难度，需要在燃机运行过程中不断积累经验并通过所以在具体的应用中，需要根据现场实际情况对所用燃气轮机发电机组的结构和运行原理进行深入研究和充分了解，然后在燃机运行过程中不断进行经验的积累，对所提出的优化和改进方案进行修改和调整，主要是对相关参数的调节和发电系统的优化改善，对实现发电量和上网量的增加，以及发电量损耗的降低发挥着重要作用。

5结语

综上所述，影响燃气轮机效率的因素除上文提及的以外，还有一些因素会对燃气轮机效率产生影响，如：压气机和透平的工作效率、燃烧室效率、压气机的进气、透平排气压力损失、传动的机械损失等，这些因素都将降低燃气轮机的效率。但对于我们已经安装运行的机组来说，主要还是受到运行负荷、环境温度和压气机积垢的影响。但为了提高我们运行的燃气轮机效率，在运行管理中要尽可能地以高负荷运行，合理安排设备的维护保养和检修，定期根据需要进行水洗。

虽然燃机复杂，但是只要我们潜心研究，科学运用就一定能找到更好的方法提高燃气轮机的热效率，并通过各种手段达到提高燃气轮机热效率的目的。相信随着科学的发展，一个提高燃气轮机热效率的更有效的方法与手段会被广泛应用，从而大大提高燃气轮机的热效率。

参考文献：

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