燃气联合循环的新发展

电力18讯：    摘  要 从国内外能源结构的调整变化就我国和世界上采用燃气联合循环发电的情况以及能电共生新趋势作了一些介绍和看法，以供规划建设联合循环发电决策参考。
    关键词 联合循环；新发展；能电共生

1概述
联合循环指平均高温吸热的布朗顿循环和平均低温放热的朗肯循环相结合，用燃气轮机和蒸汽轮机联合实现之。目前燃气轮机初温已达1500℃左右。全球能源发展的大趋势，即“煤炭――石油――天然气――清洁煤气――生能源”。
  近年来许多发达国家在新增容量的能源规划中，燃气蒸汽联合循环(CCGT)发电已占了相当大的比例。我国也很在必要且也有条件发展这一事业。联合循环发电厂能适应多种燃料，如管道天然气、液化天然气、煤气化气、石油(含原油)等。我国天然气资源比较丰富，远景资源量达38亿m3，仅排在美国和俄罗斯之后，居世界第三位；而煤层气储量与天然气储量相当，排世界第一。我国石油产量也较多，远景储量920亿t，已探明可采储量190.68亿t，近期拟加大投入在内地及海上进行油和气的勘探。同时据有关报导还计划从俄罗斯和土库曼斯坦进口天然气，这对我国能源结构调整和优化配置将创造有利条件。
  目前我国在国际市场引进燃机设备的同时引进技术，用市场换技术，依靠科技进步，加大电力发展战略技术储备。
2燃气联合循环发电的优点
2.1热效率高
  能源资源的占有和利用标志着一个国家的经济实力和发展势头，而把一次能源转化为电能的转化率的高低视为一个国家的发达程度。所谓节约能源有两方面的含义：一是高能源利用率，降低单位产品的能耗，称直接节能，在能量转换过程中，采用高效设备和工艺方案同样应是重要的直接节能；二是调整产业结构减少原材料消耗和提高产品的质量称为间接节能。
  就一次能源转换为电能的过程而言，联合循环发电的热效率最高，还可节约大量用水。美国策划到2002年，把燃烧天然气的单循环燃气轮机的发电净效率，提高到45%～47%，使联合循环机组效率达到60%～62%。实际上现在德国Simmsen公司声称已达到了60%。其余即将生产的机组单循环的净效率为39%～40%，联合循环的供电效率60%。
  目前已运行的燃煤电厂中的亚临界参数电厂供电效率为38%左右，超临界为40%左右，即使正在研究开发的超超临界参数机组的供电效率也只在41%～45%的范围内。
  就自用电讲，一般发达国家天然气在能源结构中的比重为20%～30%，我国仅为2%，用于发电的比重也基本相当。目前世界已投运的燃气蒸汽联合循环发电厂的厂用电率约在3%，这也是能源转换效率高的表现。
  按我国电力工业规划目标到2010年发电量要达25 000亿kW・h，每kW・h的标煤耗全国平均按350g计，如果热效率提高1%则年节约标准煤可达1 500万t以上。据“能源管理”杂志介绍，我国的发电效率比某些发达国家要低6%～7%，照此计算，每年将比他们多耗1亿t左右的标准煤。又如100万千瓦的煤发电厂和联合循环电厂相比，年耗标准煤相差50万吨左右。
  我国已决定在山东建设一台容量为300MW或4000MW的IGCC(整体煤气化燃气蒸汽联合循环)示范电站，该项目建议书已上报国家计委，四川省也有方案酝酿。
  目前IGCC发电净效率可达40%～50%，以后可望提高到50%以上，脱硫效率可达98%以上，NOX污染物仅为20～30PPM，是很有发展前途的发电装置之一。
2.2造价低
  燃汽蒸汽联合循环电厂，从工艺系统角度比燃煤电厂减少了燃料输送和灰渣系统两大部分，同时循环水系统也有一定减少，与之相匹配的其它方面均有适当降低，从而使电厂总造价必然降低，估算至少比燃煤电厂降低10%以上。费用的构成也与燃煤电厂的投资费用构成不同。见表。







可以看出，大机组的燃煤电厂，单位造价均在6 000元/kW以上，机组越小单位造价越高；而燃气蒸汽联合循环电厂的单位造价都在5 000元/kW以下，且未考虑建设工期短带来的有效利用资金问题。
2.3污染小
  众所周知，联合循环电厂无粉尘排放，而所排出的废气中SOX、NOX以及CO2的含量远比燃煤电厂少，这是因为它用的燃料都是经过脱硫处理的，同时由于采用了低氮燃烧器等新技术或其它的有效措施，致使NOX排放大大减少。目前世界上所有燃机制造商均称其产品排出的NOX量小于25PPM，美国在2000年时就把发电用的燃气蒸汽联合循环机组的废气排放中NOX减少到5PPM。
  在燃煤电厂采用脱硫措施除了费用要增加总投资的20%外，后处理事情很麻烦，运行成本也很高。至于NOX，目前根本无法控制，任其排放，如要提上议事日程，更是一大难题。一些发达国家还提出要控制CO2的排放。表4列举了两种类型电厂和几种燃料燃烧的废气排放情况。
    联合循环电厂可采用多种燃料，如管道天然气、液化