我国应适度发展燃气轮机电厂及其热电厂

电力18讯：    我国应适度发展燃气轮机电厂及其热电厂

(210018)东南大学工程设计研究院    钟史明

摘要  燃气蒸汽联合循环电厂与常规燃煤电厂的比较，燃气蒸汽联合循环热电厂与常规燃煤蒸汽电厂的比较，燃机发电是21世纪的主要发电方式，在一些特定场合下应选用燃气蒸汽联合循环热电厂。

关键词  燃气轮机  联合循环  热电联产

1前言

热电联产具有节约能源、改善环境、提供电力、提高供热质量、减轻分散锅炉房工人劳动强度和节省宝贵的城建用地等优点，已被越来越多的人所认识，并受到各级领导特别是能 源系统领导的重视。我国热电联产还是以燃煤的蒸汽轮机为主。

自改革开放以来，我国沿海经济较发达地区，大部分都缺能源，而且远离我国煤炭和石油能源基地，为了社会经济的发展和人民生活水平的提高，自80年代开始除了建设高效、大容量 燃煤机 组外，对燃气蒸汽联合循环发电已逐步应用和推广，已建成约1000万千瓦容量(含香港)的燃机电厂和联合循环电厂，积累了一定的建设和使用经验，有的建起了燃气蒸汽联合循环热电 厂。本文结合我国实际对其在热电厂中的地位和发展提出了一些建议，供参考。

2燃气蒸汽联合循环发电的热力学原理

从热力学基本定律可知，热力循环的理想热效率只取决于循环的吸热平均温度T1和降低放 热 平均温度T2，提高T1和降低T2都可以提高循环的热效率。理想热机的循环热效率可表达为：


燃气轮机是一种应用广泛的动力机械，其吸热平均温度T1较高。近年来随着材料和冷却技 术的发展，燃气轮机初温(进口温度)t3在不断提高，大约每年增加10～20℃，发电用大型 地面燃气轮机初温现已达1280℃，这种简单燃气轮机装置热效率约为33%～40%。目前采用现代科学技术的气冷叶片和水冷叶片可使燃气轮机初温提高到1370℃和1500℃，使燃气轮机循 热效率得到进一步提高大于40%。但是，燃气轮机的排气温度t4约有450～600℃，大量的 热 能随着高温燃气排入大气，又由于初温受到材料耐温的限制故简单燃气轮机循环的热效率不可能达到很高的数值。而对于纯蒸汽动力循环来说，由于材料耐温耐压程度的限制，汽轮机 进汽温度不可能很高，目前，一般为540～560℃。但是，纯蒸汽动力循环具有一个明显的优 点，即其循环放热平均温度T2很低，一般为30～38℃。近几十年来，蒸汽动力循环采取了 回热再热等措施，使其循环热效率有了较大幅度的提高，但目前，其装置热效率一般也不超过41%。可见由于吸热平均温度T1不高，故要期待纯蒸汽动力循环装置的热效率有大幅度 提高是不可能的。

怎样才能进一步提高循环热效率呢?我们利用简单燃气轮机循环吸热平均温度高和纯蒸 汽轮机循环放热平均温度低的特点，各取所长，把这两种循环联合起来组成燃气--蒸汽联 合循环，此循环具有较高的吸热平均温度和较低的放热平均温度，根据热力学原理，其循环热效率就会很高。

燃气--蒸汽联合循环型式很多，图1(a)所示为最基本的型式，图1(b)为该联合循环在T- s图上的表示。把燃气轮机排气送入余热锅炉用以产生水蒸汽，水蒸汽引入汽轮机中做功，汽轮机排汽再进入凝汽器中放热。这样既增加了总输出功率，又利用了燃气轮机和蒸汽轮机 各自的优点，使整个循环的热效率得以提高。这是燃气--蒸汽联合循环发电的最基本原理。