燃气轮机重要维护

目前，燃气轮机发电技术已普及我国各大热电厂。但是，燃气轮机在使用过程中必须面对的维护问题并不乐观。由于天然气的洁净程度未必得到有效控制，天然气中的杂质很容易在压气室积聚，甚至腐蚀基体金属。很多时候使用厂家在引入燃气轮机燃烧前必须经过过滤工序。尽管经过过滤，压气室依然存在杂质积聚和基体金属腐蚀的现象。因此，燃气轮机必须定期清洗。否则，燃气轮机的效率会逐渐降低，同时影响使用寿命。然而，传统的高压气体和高压水冲洗效果并不显著。在很长一段时间里，这种情况是无可奈何的。然而，最近世界化学品供应商巨头CHEMETALL研发出针对燃气轮机的压气机清洗剂可以在不腐蚀基体金属不拆卸的前提下进行有效清洗。据说，国外的电厂有部分已经使用，而且效果显著。

中文名

燃气轮机发电

外文名

Gas turbine power generation

特点

高温气体为工质

对象

世界各大热电厂, 液化天然气工厂

技术简介

以高温气体为工质，按照等压力加热循环工作燃料中的化学能转变为机械能和电能的工厂。燃气轮机发电厂用液体和气体燃料通过燃气轮机转变为机械能，然后带动发电机发电。燃气轮机的绝热压缩、等压。

过程

加热、绝热膨胀和等压放热等四个过程分别在压气室、燃烧室、燃气透平和回热器或大气中完成。大型燃气轮机的压气机为多级轴流式，中小型的为离心式。燃气透平一般为轴流式，在小型机组中有用向心式的。燃气透平带动压气和发电机。燃气轮机组单机容量小的约为10~20kW，最大的已达140MW。热效率30%~34%，最高达38%。燃气轮机结构有重型和轻型两种，后者主要由航空发动机改装。由于体积小、重量轻、启动快、安装快，用水少或不用水，能使用多种液体和气体燃料，在发电上多用于调峰。此外，燃气轮机在油气开采输送、交通、冶金、化工、舰船等领域也得到广泛应用。

原理

一种双燃气轮机发电机组，它由两台并联的燃气轮机作为动力源，两台燃气轮机通过两个叠片式联轴器与超越离合式并车机构联接，超越离合式并车机构再通过叠片式联轴器与发电机联接，并车机构与发电机间的叠片联轴器、发电机等核心部件，置于具有隔声装置的集装箱体内，构成了主机舱，主机舱内各主要设备及隔声箱体安装在机组整体式底盘上，本实用新型实现了用一种型号燃气轮机配套较高额定发电功率燃气轮机发电机组及根据用户用电情况选择单台或双燃气轮机工作达到提高机组发电效率、节约燃料的目的，适用于各级城市的大中型电信局、大型企、事业单位、宾馆、饭店及要害部门在停电时作为备用应急电源，可广泛推广应用。

主要形式

简单循环发电：

由燃气轮机和发电机独立组成的循环系统，也称为开式循环。其优点是装机快、起停灵活，多用于电网调峰和交通、工业动力系统。目前的最高效率的开式循环系统是GE公司LM6000PC轻型燃气轮机，效率为43%。

前置循环热电联产或发电：

由燃气轮机及发电机与余热锅炉共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收，转换为蒸汽或热水加以利用。主要用于热电联产，也有将余热锅炉的蒸汽回注入燃气轮机提高燃气轮机出力和效率。最高效率的前置回注循环系统是GE公司LM5000-STIG120轻型燃气轮机，效率为43.3%。前置循环热电联产时的总效率一般均超过80%。为提高供热的灵活性，大多前置循环热电联产机组采用余热锅炉补燃技术，补燃时的总效率超过90%。

联合循环发电或热电联产：

燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机或供热式蒸汽轮机（抽汽式或背压式）共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电，或将部分发电作功后的乏汽用于供热。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。主要用于发电和热电联产，发电时的最高效率的联合循环系统是ABB公司GT26-1，效率为58.5%。

整体化循环：

由煤气发生炉、燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机共同组成的循环系统，也称为IGCC。主要解决使用低廉的固体化石燃料代替燃气轮机使用气体、液体燃料，提高煤炭利用效率，降低污染物排放。可作为城市煤气、电力、集中供热和集中制冷、以及建材、化工原料综合供应系统。目前，GE公司使用MS7001F技术组成的整体循环系统发电效率可达到42%。

核燃联合循环：

由燃气轮机、余热锅炉和核反应堆、蒸汽轮机共同组成的发电循环系统。通过燃气轮机排出的烟气再热核反应堆输出的蒸汽，主要为提高核反应堆蒸汽的温度、压力，提高蒸汽轮机效率，降低蒸汽轮机部分的工程造价。目前处于尝试阶段。

燃机辅助循环：

在以煤、油等为燃料的后置循环发电汽轮机组中，使用小型燃气轮机作为电站辅助循环系统，为锅炉预热、鼓风，改善燃烧，提高效率，并将动力直接用于驱动给水泵。1947年美国第一台工业用途燃气轮机就是采用该种方式参与发电循环系统运行的。

燃气烟气联合循环：

由燃气轮机和烟气轮机组成的循环系统，利用燃气轮机排放烟气中的剩余压力和热焓进一步推动烟气轮机发电。该系统与燃气蒸汽联合循环系统比较可完全不用水，但烟气轮机造价较高，还未能广泛使用。

燃气热泵联合循环：

由燃气轮机和烟气热泵，燃气轮机、烟气轮机和烟气热泵，或燃气轮机、余热锅炉、蒸汽热泵，以及燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和蒸汽（烟气）热泵组成的能源利用系统。该系统在燃气轮机、烟气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机等设备完成能量利用循环后，进一步利用热泵对烟气、蒸汽、热水和冷却水中的余热进行深度回收利用，或将动力直接推动热泵。这一工艺可用作热电联产、热电冷联产、热冷联产、电冷联产、直接供热或直接制冷使用，该系统热效率极高，如果用于直接供热，热效率可达150%，是未来能源利用的主要趋势之一。

燃料电池

——燃气轮机联合循环：

美国能源部近日宣布开发出了世界第一个将燃料电池和燃气涡轮机结合在一起的发电设备，这种设备能更有效地产生电力并大大减少环境污染。据了解，这一设备的燃料电池由1152个陶瓷管构成，每个陶瓷管就像一块电池。电池以天然气为燃料，能放出高温高压的废气流，燃气涡轮机则用燃料电池产生的热废气流制第二轮电力。由于燃料电池中没有燃烧过程，只是通过化学分解天然气燃料来产生电力，因此可以大幅度减少污染。设备不会产生二氧化硫，其反应产物中的氮氧化物含量不及目前天然气发电设备的2%，二氧化碳排放量则减少了15%。而且，只要有天然气和空气存在，燃料电池就能工作。新型发电设备的发电功率为220千瓦，能为200户人家提供电力。其发电效率达到55%，这意味着来自天然气燃料的能量中有55%转化成了电能，远远高于燃煤发电设备的35%发电效率，也高于燃气涡轮机50%的发电效率。