燃氣電廠節能減排研究

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摘要：燃氣發電具有節能、減排、提高供能安全性的優點，是實現節能減排和能源供應可持續發展的必由之路，在世界范圍內迅速發展。隨著環境問題的日益嚴峻，與傳統能源一樣，燃氣發電同樣面臨著節能降耗的壓力。文章在充分分析國內外燃氣發電的發展現狀，結合自身實際工作經驗，從燃氣輪機、給水泵以及余熱鍋爐的經濟運行等方面進行節能減排。

關鍵詞：燃氣發電廠；節能減排；運行方式優化

天然氣具有污染小、燃燒熱值高的優點，以天然氣取代傳統的煤炭、石油等化石燃料進行發電具有良好的經濟效益和環境效益，符合可持續發展的理念。與發達國家相比，我國的天然氣發電起步較晚，由于燃料政策以及工業基礎薄弱的限制，從20世紀50年代開始發展十分緩慢，一直到80年代，改革開放之后，隨著我國經濟發展對于電能的需求不斷增加，天然氣發電規模才快速擴大。當前，我國的燃氣發電裝機主要分布在油氣資源相對充足的內陸邊遠地區和沿海經濟發達地區，為我國的油氣開發以及經濟特區的建設做出了十分重大的貢獻。到了21世紀，國家開始重視環境污染，開始優化能源結構，我國燃氣發電進入了快速發展階段。隨著一批大型燃氣-蒸汽聯合循環發電廠建成投產，標志著我國燃氣發電進入國際先進技術水平。

一、燃氣電廠節能減排的意義

（一）降低企業生產成本，向節能降耗要效益

由于常規煤炭發電污染物排放給環境帶來的巨大污染，世界各國都十分重視燃氣發電建設。在我國，由于天然氣價格一直居高不下，天然氣的輸送無法完全滿足企業發電的需求，這給企業帶來了巨大的生產成本，燃氣發電廠的燃料成本要遠遠高于燃煤發電廠。很多燃氣發電廠只能依靠國家政策性的財政補貼維持運轉，根本談不上盈利。因此，在燃氣電廠中開展節能減排，降低企業運行成本，提高企業的經濟效益。

（二）充分發掘節能潛力，應對電力行業改革

電力行業由于需要消耗大量的能源，因此，本身具有巨大的節能潛力。隨著電力行業改革的不斷深化發展，發電企業將面臨著競價上網的局面，因此發電企業要想生存下去，就需要不斷的降低自身的發電成本，提升效益，只有這樣才能夠在激烈的市場競爭當中站住腳跟。燃氣電廠通過引進新技術、新裝備，開展技術改良，優化運行環節，強化檢修管理等多種手段來提高效率，降低成本。對于燃氣電廠來說，堅持不懈地做好節能減排的工作，夠有效的挖掘企業的節能潛力，實現效益的最大化，積極電力行業改革帶來的沖擊。

（三）響應國家號召，創建資源節約型企業

長期以來，由于我國天然氣資源的短缺以及勘探和開采技術落后，嚴重的制約了我國天然氣發電的發展，造成我國天然氣發電起步相對較晚，與國外發達工業國家相比，我們還有很長一段路要走。即使現在，我國仍然需要大量進口天然氣，才能滿足國內的需求。當前，能源短缺是一個世界性的問題，作為一個經濟迅速發展的國家，我國的能源問題尤其嚴峻。節能減排作為一項長期的戰略決策，需要企業貫徹執行。為了相應國家的號召，各個發電企業紛紛開展創建節約型企業的活動，在活動中發現自身存在的問題和不足，進而加強運行管理、檢修管理、物資管理以及辦公生活區的節能管理,廣泛使用節能新技術產品,對輔機進行變頻改造等一系列節能辦法的實施,降低了廠用電率,避免了浪費,減少了物料消耗,實實在在地降低了電廠的運營成本。

二、燃氣輪機的經濟運行

（一）燃氣輪機的定期水洗

燃氣輪機運行過程中,壓氣機吸入的空氣中可能含有灰塵、砂土、昆蟲和碳氧化合物,這些雜質的大部分污染物可由壓氣機入口的進氣濾網過濾掉,那些未被進氣濾網過濾掉的雜質如碳氫化合物等,會粘附并聚集在壓氣機葉片等內部部件上,將會使壓氣機葉片結板腐蝕或堵塞壓氣機內部通道,影響壓氣機正常工作,導致燃氣輪機的出力性能下降,運行效率降低,主要表現在有功的減少和熱耗的增加。通過對燃機的定期清洗可以去除壓氣機葉片等內部部件上的積垢,恢復燃機的出力,提高燃機的效率。

（二）壓氣機入口空氣冷卻技術

燃氣機的性能在很大程度上受到入口空氣溫度的影響。隨著入口溫度的不斷升高，空氣的流量和質量都會持續下降，導致壓氣機的功耗不斷增大，這時燃氣輪機的出力和效率都會收到影響。燃氣輪機的發電能力和發電效率與環境溫度息息相關，溫度越高，發電能力和效率就會越低。而夏季的環境溫度較高，此時正是用電的高峰，這就造成了用電高峰的時候，燃氣輪機效率處于低谷的矛盾，導致燃氣輪機發電的經濟性受到很大的影響。針對這一問題，可以對壓氣機的入口空氣進行冷卻降溫，從而有效的提升燃氣輪機的性能。根據制冷驅動源的不同,入口空氣冷卻方式可分為蒸發冷卻、電制冷機冷卻、吸收機制冷及蓄能冷卻等。水的蒸發能夠迅速帶走大量的熱量，蒸發冷卻正是采用這一原理，向壓氣機的入口噴射水霧，從而確保壓氣機入口保持在較低的溫度。實踐經驗表明，在發電容量一定的前提下，通過加裝冷卻系統來降低壓氣機入口溫度具有較高的經濟性。因此，燃氣電廠應該根據自身的實際情況對現有設備進行技術改造和升級，從而實現提高效率，節能減排。

（三）壓氣機進氣濾網反吹掃

在壓氣機的入口都安裝了進氣過濾系統，從而防止雜物被吸入，保證空氣的純凈。當入口的濾網由于長期雜物污染或者在冬季結霜時，就會導致進氣不足，壓氣機壓力降低，燃氣輪機的出力和效率會受到很大損失。為了確保壓氣機進氣通常，應該定期通過脈沖空氣自動反吹掃系統對進氣濾網表面進行清理。根據實踐經驗，定期對壓氣機進氣口濾網進行清理，能夠有效降低氣壓損失，確保燃氣輪機的出力和效率維持在正常水平。對于維護燃機的性能,脈沖空氣自動反吹掃系統不可缺少,其重要性是顯而易見的。

三、給水泵的經濟運行

作為燃氣發電廠中最大的輔機之一，給水泵的能耗十分巨大。發電機組容量越高，給水泵的能耗也隨之提高。根據相關調查顯示，當前國內燃氣電廠在很大程度上存在給水泵能耗高和效率低的問題，對電廠的經濟效益產生負面影響。因此，要實現燃氣電廠的節能減排，必須采取相應的措施提升給水泵的運行效率。當前，燃氣電廠主要使用定速泵和調速泵兩種鍋爐給水泵。定速泵在機組滿負荷時具有較高的效率，在機組低負荷運轉的時候，需要降低鍋爐的給水壓力，從而確保鍋爐內部給水量和蒸汽量的平衡。由于定速泵出水壓力不會發生變化，因此需要在管道上增加節流閥或旁路運行以降低母管壓力。對于調速泵來說，可以通過調整轉速來改變出水口的壓力大小。實踐表明：相對于定速泵來說，調速泵在水流量降低到原來的一半時，對于電能的消耗也相應的減少50%。在燃氣電廠的實際生產過程當中，一般同時采用定速泵和調速泵相結合的方式，從而達到最佳的運行效率。

（一）定速泵的經濟運行

1）選用合適的流量裕量和水泵揚程。定速泵采用過大的裕量是沒有益處的，對于多級泵的過大裕量，可以考慮拆除多余的葉輪級。2）選用額定功率匹配的電動機。電動機的選擇對于運行效率具有直接的影響。應該根據發電運行的實際情況選擇功率合適的電動機，從而保證電機的輸出功率達到最佳，從而最大限度避免電能的浪費。3）水泵運行時長的控制。在聯合循環機組冷啟動的過程當中，有相當長的一個階段之內由于鍋爐水受熱膨脹導致水位上漲，這個時候沒有必要給水。因此在適當的時候啟動水泵對鍋爐進行補水能夠有效節省電能。

（二）液耦式調速泵的經濟運行

液力耦合器在水泵的經濟運行當中發揮著十分重要的作用，能夠根據機組負荷的大小及時調整水泵的出力大小，當機組運行負荷降低時可以使水泵出力明顯降低，從而達到節能減排的作用。在實際使用過程當中應該保證給水量足夠的前天之下，使水泵能夠較長的時間運行在低功率狀態，從而實現良好的節能效果。

四、余熱鍋爐的經濟運行

顧名思義，余熱鍋爐就是將工業生產過程當中產生的廢氣、廢液中的余熱以及其它可燃物質燃燒后產生的熱量用于水的加熱，通過對工業過程余熱的回收，生產熱水或者蒸汽供給其它工業過程使用，也被稱為熱回收蒸汽發生器。燃氣———蒸汽聯合循環發電技術是目前世界上最先進的發電技術之一，作為燃氣-蒸汽聯合循環的重要組成部分，隨著燃機余熱鍋爐,英文簡寫為HRSG,技術的不斷成熟和完善，其在節能和環保方面具有優勢不斷凸顯，被公認為21世紀最有前途的發電技術之一。其主要工作原理是通過布置大量的換熱管來吸收燃機排氣的余熱,產生蒸汽供汽輪機發電或作為供熱及其他工業用汽。通過對鍋爐工藝流程的設計,使之產生多個壓力級的蒸汽,實現余熱的梯級利用,盡可能的降低煙囪排煙溫度，將廢氣中的熱量充分利用，盡可能的提高余熱鍋爐的運行效率。

作者:吳主輝 單位:浙江大唐國際江山新城熱電有限責任公司發電部

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