蒸汽联合循环-天然气发电机组在热电联产中的应用

蒸汽轮机循环、天然气发电机组-蒸汽联合循环与燃气轮机循环的不同之处，并在此基础上，阐述了蒸汽轮机热电联产与联合循环热电联产的区别。

介绍了燃气-蒸汽联合循环设备，阐述了燃气－蒸汽联合循环在热电联产中的应用和联合循环热电联产的优点。
目前，热电联产已经成为了国际公认的最节能技术，因此，该项工作受到了我国相关部门的高度重视。燃气-蒸汽联合循环机组作为热电联产中的一种能源综合利用技术，不仅能够降低能源消耗，还能够二次利用废弃的能源。为此，本文着重介绍了该技术在热电联产中的应用，以期为今后工作的开展提供一定的借鉴。


1、不同循环设备的应用比较
1.1 蒸汽轮机循环
此类循环设备主要包括4部分，即锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵，如图1所示。蒸汽轮机循环工作有4个步骤：
利用给水泵将凝结水的压力提高并送入锅炉；
凝结水在锅炉中加热一段时间后，会由最初的未饱和水变为过热蒸汽；
加热过后的凝结水在汽轮机中膨胀并对外作功，在汽轮机出口，当工质达到了低压下湿蒸汽的状态，便成为了乏汽；
在凝汽器中，乏汽对冷却水放热，凝结成了饱和水。
1.2 燃气轮机循环
燃气轮机循环同样是由4部分构成的，如图2所示。在燃气轮机循环设备运行的过程中，需要通过4个步骤实现1个封闭的循环，分别为定熵压缩过程、定压吸热过程、定嫡膨胀过程和定压放热过程。由于该循环设备的运行成本较高，因此，在热电联产电厂中的应用并不是十分广泛。
1.3 燃气-蒸汽联合循环
图2是燃气-蒸汽联合循环的构成图。从图2中可以看出，该设备主要是将蒸汽轮机循环和燃气轮机循环有效结合在一起，实现二者的联合循环。其效果与前者相比，更加实用，而且成本较低、能源消耗小，被广泛应用于国内热电联产电厂中。
2、蒸汽轮机与联合循环的比较
2.1 蒸汽轮机热电联产
在过去，蒸汽轮机热电联产是最主要的热电联产形式，其优点是能够有效避免冷源的损失，但是，它不能根据实际需求单独调节热电。在整个设备运行的过程中，其涉及到的供热参数几乎是一成不变的，灵活性较差。
2.2 联合循环热电联产
联合循环热电联产是对蒸汽轮机热电联产的优化和完善。这种方式是利用燃气轮机代替燃煤锅炉，后部的汽轮机发电机组则与蒸汽轮机特电联产基本相同。联合循环热电联产的优点主要有5点：
循环效率高；
环境污染少；
调峰能力好；
投资成本低；
建设周期短，可用率高。正是因为联合循环热电联产有诸多优点，所以，受到了诸多热电联产电厂的高度重视。
3 燃气-蒸汽联合循环设备介绍
3.1 燃气轮机
目前，燃气轮机主要由三大部件构成，即压气机、燃烧室和燃气透平。其中，燃气机的作用主要是完成对空气的压缩，以此不断地向燃烧室内提供高压空气。燃烧室是用高温金属材料制作，位于压气机和燃气透平之间，是一种加热工质的燃烧设备。该设备的主要功能是有效燃烧压缩空间，并有效控制NOx的生成，使透平的排气符合环保标准的要求。根据设备结构的不同，可以将燃烧室分为圆筒型燃烧室、分管型燃烧室、环管型燃烧室和环型燃烧室。热电联产电厂可以根据自身的实际情况，选用合理的形式，最大限度地发挥燃烧室的作用。燃气透平也是燃气轮机中的重要部件之一，它的作用是把来自燃烧室、蕴储在高温高压燃气中的能量转化成为机械功。其中，一部分用来带动压气机工作，剩余部分则作为燃气轮机的有效功输出，以此带动外界的各种负荷。
3.2 余热锅炉
在整个循环系统中，余热锅炉的主要作用是回收燃气轮机的排气余热，并将其利用起来，推动蒸汽轮机发电所需要的换热设备工作。余热锅炉主要是由蒸发器、集箱、容器和省煤器等几部分构成的。根据电厂的实际情况和需求，可以为余热锅炉设计不同的循环方式。目前，最常用的两种方式是强制循环和自然循环。
3.3 蒸汽轮机
从燃气-蒸汽联合循环设备的运行情况来看，蒸汽轮机要适应快速启动的要求。当采用燃气轮机、蒸汽轮机串联在1根轴上，并共用1台发电机的单轴布局关系时，就是为了适应设备快速启动的要求。为了适应联合循环工作的需要，特别是为了满足效率高、启动快的要求，必须要合理地选择蒸汽轮机的蒸汽参数，并探索其结构设计中存在的问题。
4 结束语
综上所述，随着我国社会经济的不断发展，各行业对电力的需求也越来越大。燃气-蒸汽联合循环机组在热电联产中占有重要的位置，它不仅能够提高能源的利用率，还对提升我国的经济效益有重要意义。因此，在未来，国家相关部门必须提高对热电联产工作的重视程度，不断优化与完善其相关技术。