燃气电厂节能减排研究

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摘要：燃气发电具有节能、减排、提高供能安全性的优点，是实现节能减排和能源供应可持续发展的必由之路，在世界范围内迅速发展。随着环境问题的日益严峻，与传统能源一样，燃气发电同样面临着节能降耗的压力。文章在充分分析国内外燃气发电的发展现状，结合自身实际工作经验，从燃气轮机、给水泵以及余热锅炉的经济运行等方面进行节能减排。

关键词：燃气发电厂；节能减排；运行方式优化

天然气具有污染小、燃烧热值高的优点，以天然气取代传统的煤炭、石油等化石燃料进行发电具有良好的经济效益和环境效益，符合可持续发展的理念。与发达国家相比，我国的天然气发电起步较晚，由于燃料政策以及工业基础薄弱的限制，从20世纪50年代开始发展十分缓慢，一直到80年代，改革开放之后，随着我国经济发展对于电能的需求不断增加，天然气发电规模才快速扩大。当前，我国的燃气发电装机主要分布在油气资源相对充足的内陆边远地区和沿海经济发达地区，为我国的油气开发以及经济特区的建设做出了十分重大的贡献。到了21世纪，国家开始重视环境污染，开始优化能源结构，我国燃气发电进入了快速发展阶段。随着一批大型燃气-蒸汽联合循环发电厂建成投产，标志着我国燃气发电进入国际先进技术水平。

一、燃气电厂节能减排的意义

（一）降低企业生产成本，向节能降耗要效益

由于常规煤炭发电污染物排放给环境带来的巨大污染，世界各国都十分重视燃气发电建设。在我国，由于天然气价格一直居高不下，天然气的输送无法完全满足企业发电的需求，这给企业带来了巨大的生产成本，燃气发电厂的燃料成本要远远高于燃煤发电厂。很多燃气发电厂只能依靠国家政策性的财政补贴维持运转，根本谈不上盈利。因此，在燃气电厂中开展节能减排，降低企业运行成本，提高企业的经济效益。

（二）充分发掘节能潜力，应对电力行业改革

电力行业由于需要消耗大量的能源，因此，本身具有巨大的节能潜力。随着电力行业改革的不断深化发展，发电企业将面临着竞价上网的局面，因此发电企业要想生存下去，就需要不断的降低自身的发电成本，提升效益，只有这样才能够在激烈的市场竞争当中站住脚跟。燃气电厂通过引进新技术、新装备，开展技术改良，优化运行环节，强化检修管理等多种手段来提高效率，降低成本。对于燃气电厂来说，坚持不懈地做好节能减排的工作，够有效的挖掘企业的节能潜力，实现效益的最大化，积极电力行业改革带来的冲击。

（三）响应国家号召，创建资源节约型企业

长期以来，由于我国天然气资源的短缺以及勘探和开采技术落后，严重的制约了我国天然气发电的发展，造成我国天然气发电起步相对较晚，与国外发达工业国家相比，我们还有很长一段路要走。即使现在，我国仍然需要大量进口天然气，才能满足国内的需求。当前，能源短缺是一个世界性的问题，作为一个经济迅速发展的国家，我国的能源问题尤其严峻。节能减排作为一项长期的战略决策，需要企业贯彻执行。为了相应国家的号召，各个发电企业纷纷开展创建节约型企业的活动，在活动中发现自身存在的问题和不足，进而加强运行管理、检修管理、物资管理以及办公生活区的节能管理,广泛使用节能新技术产品,对辅机进行变频改造等一系列节能办法的实施,降低了厂用电率,避免了浪费,减少了物料消耗,实实在在地降低了电厂的运营成本。

二、燃气轮机的经济运行

（一）燃气轮机的定期水洗

燃气轮机运行过程中,压气机吸入的空气中可能含有灰尘、砂土、昆虫和碳氧化合物,这些杂质的大部分污染物可由压气机入口的进气滤网过滤掉,那些未被进气滤网过滤掉的杂质如碳氢化合物等,会粘附并聚集在压气机叶片等内部部件上,将会使压气机叶片结板腐蚀或堵塞压气机内部通道,影响压气机正常工作,导致燃气轮机的出力性能下降,运行效率降低,主要表现在有功的减少和热耗的增加。通过对燃机的定期清洗可以去除压气机叶片等内部部件上的积垢,恢复燃机的出力,提高燃机的效率。

（二）压气机入口空气冷却技术

燃气机的性能在很大程度上受到入口空气温度的影响。随着入口温度的不断升高，空气的流量和质量都会持续下降，导致压气机的功耗不断增大，这时燃气轮机的出力和效率都会收到影响。燃气轮机的发电能力和发电效率与环境温度息息相关，温度越高，发电能力和效率就会越低。而夏季的环境温度较高，此时正是用电的高峰，这就造成了用电高峰的时候，燃气轮机效率处于低谷的矛盾，导致燃气轮机发电的经济性受到很大的影响。针对这一问题，可以对压气机的入口空气进行冷却降温，从而有效的提升燃气轮机的性能。根据制冷驱动源的不同,入口空气冷却方式可分为蒸发冷却、电制冷机冷却、吸收机制冷及蓄能冷却等。水的蒸发能够迅速带走大量的热量，蒸发冷却正是采用这一原理，向压气机的入口喷射水雾，从而确保压气机入口保持在较低的温度。实践经验表明，在发电容量一定的前提下，通过加装冷却系统来降低压气机入口温度具有较高的经济性。因此，燃气电厂应该根据自身的实际情况对现有设备进行技术改造和升级，从而实现提高效率，节能减排。

（三）压气机进气滤网反吹扫

在压气机的入口都安装了进气过滤系统，从而防止杂物被吸入，保证空气的纯净。当入口的滤网由于长期杂物污染或者在冬季结霜时，就会导致进气不足，压气机压力降低，燃气轮机的出力和效率会受到很大损失。为了确保压气机进气通常，应该定期通过脉冲空气自动反吹扫系统对进气滤网表面进行清理。根据实践经验，定期对压气机进气口滤网进行清理，能够有效降低气压损失，确保燃气轮机的出力和效率维持在正常水平。对于维护燃机的性能,脉冲空气自动反吹扫系统不可缺少,其重要性是显而易见的。

三、给水泵的经济运行

作为燃气发电厂中最大的辅机之一，给水泵的能耗十分巨大。发电机组容量越高，给水泵的能耗也随之提高。根据相关调查显示，当前国内燃气电厂在很大程度上存在给水泵能耗高和效率低的问题，对电厂的经济效益产生负面影响。因此，要实现燃气电厂的节能减排，必须采取相应的措施提升给水泵的运行效率。当前，燃气电厂主要使用定速泵和调速泵两种锅炉给水泵。定速泵在机组满负荷时具有较高的效率，在机组低负荷运转的时候，需要降低锅炉的给水压力，从而确保锅炉内部给水量和蒸汽量的平衡。由于定速泵出水压力不会发生变化，因此需要在管道上增加节流阀或旁路运行以降低母管压力。对于调速泵来说，可以通过调整转速来改变出水口的压力大小。实践表明：相对于定速泵来说，调速泵在水流量降低到原来的一半时，对于电能的消耗也相应的减少50%。在燃气电厂的实际生产过程当中，一般同时采用定速泵和调速泵相结合的方式，从而达到最佳的运行效率。

（一）定速泵的经济运行

1）选用合适的流量裕量和水泵扬程。定速泵采用过大的裕量是没有益处的，对于多级泵的过大裕量，可以考虑拆除多余的叶轮级。2）选用额定功率匹配的电动机。电动机的选择对于运行效率具有直接的影响。应该根据发电运行的实际情况选择功率合适的电动机，从而保证电机的输出功率达到最佳，从而最大限度避免电能的浪费。3）水泵运行时长的控制。在联合循环机组冷启动的过程当中，有相当长的一个阶段之内由于锅炉水受热膨胀导致水位上涨，这个时候没有必要给水。因此在适当的时候启动水泵对锅炉进行补水能够有效节省电能。

（二）液耦式调速泵的经济运行

液力耦合器在水泵的经济运行当中发挥着十分重要的作用，能够根据机组负荷的大小及时调整水泵的出力大小，当机组运行负荷降低时可以使水泵出力明显降低，从而达到节能减排的作用。在实际使用过程当中应该保证给水量足够的前天之下，使水泵能够较长的时间运行在低功率状态，从而实现良好的节能效果。

四、余热锅炉的经济运行

顾名思义，余热锅炉就是将工业生产过程当中产生的废气、废液中的余热以及其它可燃物质燃烧后产生的热量用于水的加热，通过对工业过程余热的回收，生产热水或者蒸汽供给其它工业过程使用，也被称为热回收蒸汽发生器。燃气———蒸汽联合循环发电技术是目前世界上最先进的发电技术之一，作为燃气-蒸汽联合循环的重要组成部分，随着燃机余热锅炉,英文简写为HRSG,技术的不断成熟和完善，其在节能和环保方面具有优势不断凸显，被公认为21世纪最有前途的发电技术之一。其主要工作原理是通过布置大量的换热管来吸收燃机排气的余热,产生蒸汽供汽轮机发电或作为供热及其他工业用汽。通过对锅炉工艺流程的设计,使之产生多个压力级的蒸汽,实现余热的梯级利用,尽可能的降低烟囱排烟温度，将废气中的热量充分利用，尽可能的提高余热锅炉的运行效率。

作者:吴主辉 单位:浙江大唐国际江山新城热电有限责任公司发电部

参考文献：

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