摘要:燃煤电厂所用设备有很多,其中包括锅炉、发电机、 汽轮机以及凝汽器等,汽轮机是在蒸汽作用下,将产生 的热能转变成机械能的重要设备,因此汽轮机的利用状 况对燃煤电厂的能源消耗有着非常重要的影响。提高汽 轮机工作效率,将有效减少能源消耗。
关键词:燃气轮机;汽轮机;能源消耗
引言
燃气轮机是一种以空气为和燃气为介质,空气通过压气机送往燃烧室和燃料喷嘴喷入的燃气混合燃烧,形成高温,高压的燃气。通过透平喷嘴和动叶膨胀做功,推动透平转子带动压气机和发电机转子一起高速旋转,实现了气体燃料的化学能转化为机械功,并输出电功。做功后燃气轮机排气可以引入余热锅炉,由余热锅炉产生的蒸汽带动汽轮机进行发电和供热,实现能源的高效、综合利用。
1我国重型燃气轮机的发展趋势
燃气轮机的研究是一项投资大、周期长的过程,每一代的燃气轮机都需要经过很长一段时间的反复试验改进,这就需要政府的大力支持以及大量资金和技术人员的支持。目前中国市场上比较成熟的项目为E、F级重型燃气轮机,更高一级的H、J级燃气轮机也正在研发当中,但以目前的研究水平而言,国内基本还是停留在E、F级重型燃气轮机的研究上,与国外相比相差不少,并且尚未掌握核心技术。另外,修理零部件与更换核心部件时大多都需要直接向国外采购,不少国外企业因此赚取了相当大的一笔利润。我国的燃气轮机技术起步较晚,所以在研究水平、相关人才、核心技术储备上都相当薄弱,为实现与国际接轨,我国重型燃气轮机的发展必须将基础研究与产业建设相结合,构建符合我国国情的燃气轮机产业体系,提高我国自主研发能力,提高国际竞争力。通过研究其他国家重型燃气轮机的发展历程,可以清晰地了解到,只有在基础研究上取得成绩,才能进一步掌握核心技术,掌握核心技术之后才能进行新产品的开发。要想研制自主品牌的重型燃气轮机,就要从国际成熟技术出发,科学合理地制定基础研究计划,确保得到基础研究成果,从而为下一步技术开发提供人才保证和技术支持,最终有所突破。
2汽轮机转速控制模式下的节能研究
2.1汽轮机启动暖机阶段节能技术
机组启动阶段节能技术就是保证机组安全情况下,在启动暖机阶段使能源消耗最少,同时尽可能缩短启动时间。汽轮机暖机效果与进入汽缸的蒸汽量和加热时间有关,现有技术主要采用降低汽轮机进汽参数、提高机组真空等方法,降低汽轮机有效焓降ΔH,增大机组进汽量D。该方法虽可缩短一定的暖机时间,但增加进汽量D也增大了能源消耗量,同时此类方法参数调整复杂,操作人员劳动强度大且难以实现机组自动化。
2.2运维发展思考
近年来,在国家技术引进以及市场换技术方针的引导下,我国燃机产业在设计生产、安装调试和运行维护等方面已经取得了较大的发展,燃机部件的国产化率也在不断提高。但是与发达国家相比,我国燃气轮机基础研究水平、核心技术能力以及专业人才储备依然比较薄弱,燃机自主创新的国产化道路还很漫长。下面就我国燃机运维服务自主化发展提几点个人的思考。1)目前国内燃气轮机机组以GE、西门子、三菱重工三大制造商的机型为主,因此可以建立不同厂家不同型号燃机的信息数据库,将燃机全生命周期的设计图纸、运行规程、检修记录等资料统一归纳管理,以备对比研究。2)依托燃机的信息数据库,针对现有的备品备件供应模式,开发备品备件联合储备与协调管理系统,对同类型机组备品备件统一采购、统一调配,降低备件的库存成本,提高备件周转速度和使用灵活性。
3微型燃气轮机系统在分布式发电中的运用前景
分布式发电是目前电力供应行业中非常重要的技术,弥补了传统电力生产和供应方面的不足。例如热电联供以及冷、热、电联产系统中,整体系统以微型燃气轮机为主要动力设备,采用天然气、瓦斯(甲烷)等作为主要燃烧燃料,通过机械做功之后,产生的高压气体作为主要动力能源,用来进行设备的供热、制冷等。系统产生的热损耗较少,能够提升资源的利用效果,联合循环效率最高可达到80%。这一技术将发电、供热、制冷三个方面从过去单一分离的状况进行结合统一,集中到一个技术系统中,极大的提升了资源利用率和能源产能率,同时也实现了环境保护的基本目标。由此可见,微型燃气轮机在分布式发电中的运用在未来很长一段时间都具有比较好的发展和运用前景。另外,微型燃气轮机-燃料电池联合发电系统也是目前应用非常广泛的一种清洁发电技术,同样具有非常好的运用前景。
4舰用航改燃气轮机的未来发展趋势
舰用航改燃气轮机今后一段时间内的发展趋势将不会将重点放在新机型的开发,而是专注于两个方面:一是对现有机型进行技术改造,降低排放物和信号特征,不断改善其可靠性和可用性;二是在简单循环燃气轮机基础上发展回热或间冷回热循环燃气轮机,从而提高单机的功率和效率,二者间尤以后者为重。间冷回热循环(ICR)是在压气机的低压段和高压段之间布设中间冷却器,并加上回收排气余热的回热器的循环方式。通过中间冷却器将从低压压气机进入高压压气机的空气进口温度降到接近环境温度,从而使驱动压气机的功率大幅降低。在空气进入燃烧室之前又经回热器将其加热以充分节省燃料。以此既提高了热利用率,又降低了排气温度、红外辐射及排气噪声。
5分布式发电的发展现状与运用分析
分布式发电技术目前有非常大的发展空间。目前我国正处于经济快速发展阶段,对电力能源的要求量逐渐增大,一些大城市和特大城市的用电压力持续增长,再加上环境保护意识的提升,使传统燃煤汽轮机供电方式正在被清洁能源供电方式所取代。电力供应安全稳定性问题一直是电力企业研究的课题,尤其对于一些自然环境条件比较恶劣的地区,电力供应问题一直比较突出。在自然环境条件较差的偏远山区、深山村镇、偏远农牧区等位置,想要实现规模化集体供电难度较大,不仅要投入更多的建设资金,电力供应稳定性也难以有效保障。这样就制约了这些区域的经济发展,给当地的建设发展和人们日常生活带来一定影响。而将微型燃气轮机系统与分布式发电技术相结合,能够有效的解决这一发展性技术课题。通过这项技术,能够实现电力资源的“自产自用,余额分销”的方式,既保证了地区的电力能源使用问题,带动了地区经济和基础建设的快速发展,同时将产出的多余电能分销到用电压力大的区域,能够从整体上缓解用电压力,也实现了环境保护的目标。
结束语
重型燃气轮机技术是我国建设现代化道路上不可或缺的一项技术,目前全球已然进入重型燃气轮机大发展的时代,我国企业应多汲取国外公司的先进经验,实施、推动燃机产业的国产化。
参考文献
[1]马帅杰,林文胜.利用燃气轮机烟气余热的复合有机朗肯循环系统优化分析[J].制冷学报,2019,40(06):39-45.
[2]阎福华,武文杰.燃气轮机电厂氮氧化物排放与性能优化的研究[J].燃气轮机技术,2019,32(04):47-51.
[3]伍赛特.燃气轮机的应用可行性研究综述[J].轻工科技,2019,35(12):52-54.
[4]林蔚.重型燃气轮机发展现状及招标管理[J].科技创新导报,2019,16(30):160+162.
[5]王浩.燃气轮机发电技术分析[J].科技创新与应用,2019(24):170-171.
[6]刘培军,李辉全,张凤梅,谷思宇,李顺勇.我国航改型燃气轮机发展现状及建议[J].燃气轮机技术,2019,32(02):8-13.