摘要：在對我國燃?xì)廨啓C(jī)研制應(yīng)用發(fā)展概況進(jìn)行簡單歸納總結(jié)后，對燃?xì)廨啓C(jī)主要發(fā)電形式進(jìn)行了認(rèn)真探討，尤其對簡單循環(huán)、前置循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)、以及聯(lián)合循環(huán)等發(fā)電形式的優(yōu)勢和熱效率進(jìn)行了認(rèn)真分析研究。最后，對我國燃?xì)廨啓C(jī)的研制和應(yīng)用發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；發(fā)電；聯(lián)合循環(huán)

中圖分類號：TK47文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

目前，先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)能量轉(zhuǎn)換效率已可以達(dá)到36%~60%，最大單機(jī)功率等級范圍已從數(shù)百kW達(dá)到340MW，發(fā)電最大功率（聯(lián)合循環(huán)）已發(fā)展到500MW及以上。簡單循環(huán)效率已由原來的18%有效提高到40%；而對于組成聯(lián)合循環(huán)機(jī)組而言，其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率已可以達(dá)到60%左右，聯(lián)合循環(huán)大功率高效率發(fā)電機(jī)組已成為燃?xì)獍l(fā)電市場研發(fā)主流。大功率高效率聯(lián)合發(fā)電，無論在能源利用效率，還是在節(jié)能環(huán)保等方面，都對常規(guī)火力發(fā)電帶來巨大的挑戰(zhàn)。中國在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的研制雖然起步較早，但由于受技術(shù)水平和綜合投資等因素的制約，其研發(fā)和制造工業(yè)發(fā)展進(jìn)程較慢，距國外先進(jìn)發(fā)達(dá)水平還存在較大的差距。因此，對我國燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用情況進(jìn)行歸納總結(jié)，并結(jié)合國外燃?xì)廨啓C(jī)研究成果，研制符合我國聯(lián)合循環(huán)大功率高效率發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展戰(zhàn)略就顯得尤為重要。

1我國燃?xì)廨啓C(jī)研制應(yīng)用發(fā)展概況

改革開放后，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沿海一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)為了給工業(yè)提供可靠動力支撐，逐步從國外引進(jìn)一大批以柴油、原油、以及重油等為原材料的中小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，建設(shè)了一系列燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，從國外引進(jìn)了一批中小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，主要以美國GE公司的6B、瑞士ABB的13D等燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組為主。為了推動我國燃?xì)廨啓C(jī)研制工業(yè)的發(fā)展，國家發(fā)改委結(jié)合國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電市場，按照集中招標(biāo)、引進(jìn)技術(shù)、內(nèi)外聯(lián)合的發(fā)展戰(zhàn)略，對我國規(guī)劃批量建設(shè)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站工程項(xiàng)目，采取“打捆”式設(shè)備招標(biāo)采購模式，由國外先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)制造企業(yè)與國內(nèi)制造企業(yè)相互結(jié)合組成聯(lián)合體，進(jìn)行燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站工程項(xiàng)目的競爭投標(biāo)，以吸收和引進(jìn)國外先進(jìn)的制作技術(shù)。尤其是清潔能源開發(fā)和利用速度的不斷加快，我國在吸收和引進(jìn)國外重型和輕型燃?xì)廨啓C(jī)研制技術(shù)的基礎(chǔ)上，以逐步實(shí)現(xiàn)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站機(jī)械設(shè)備研發(fā)、制造生產(chǎn)的國產(chǎn)化、本地化和知識產(chǎn)權(quán)自主化。目前，我國大功率重型燃?xì)廨啓C(jī)本地自主化工程項(xiàng)目，依靠\"打捆\"招標(biāo)聯(lián)合研發(fā)模式，共研制了25個(gè)電站項(xiàng)目的59臺大功率燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組。我國自主研制的中檔功率工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)QD185型，已于2010 年年底完成所有功能調(diào)試，并已具備發(fā)電能力；110MW級R0110重型燃?xì)廨啓C(jī)，已在國家《863計(jì)劃先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域重型燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)重大項(xiàng)目》等計(jì)劃的支持下，通過了國家全速空載驗(yàn)收試驗(yàn)，但由于無試驗(yàn)條件考核電站實(shí)際進(jìn)行工況，尚未進(jìn)入到實(shí)際市場中。在大量科研項(xiàng)目的支持下，我國在燃?xì)廨啓C(jī)研制技術(shù)領(lǐng)域在不斷縮小與國際先進(jìn)水平間的差距，并在吸收引進(jìn)和掌握重型和微型燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、以及測試等關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，在發(fā)展大功率、高壓比、高效率大型燃?xì)廨啓C(jī)自主研發(fā)、生產(chǎn)制造等方面取得了有效的進(jìn)展。

2 燃?xì)廨啓C(jī)主要發(fā)電形式

2.1 簡單循環(huán)

由相互獨(dú)立的燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)相互結(jié)合組成的簡單發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)，也稱為開式發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)。其主要優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)節(jié)響應(yīng)快、操作簡單、起停靈活、綜合投資較小等，大多用于電網(wǎng)調(diào)峰和交通、工業(yè)生產(chǎn)等小容量動力系統(tǒng)需求。目前，我國工程中應(yīng)用最高效率的開式發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)，主要以GE公司研發(fā)生產(chǎn)的LM6000PC輕型燃?xì)廨啓C(jī)為主，其熱效率可以達(dá)到43%。西門子公司研發(fā)生產(chǎn)的SGT5-8000H也與2008年通過簡單循環(huán)運(yùn)行鑒定。

2.2 前置循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)

由燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)組、以及余熱回收鍋爐共同組成的循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電系統(tǒng)，它將燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電后排出的功后高溫乏煙氣，利用余熱鍋爐進(jìn)行回收，轉(zhuǎn)換為蒸汽或熱水加以進(jìn)一步利用，從而提高能源利用效率。前置循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)主要以熱電聯(lián)產(chǎn)為主，也有將余熱鍋爐回收利用的蒸汽再回注到燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)中，進(jìn)而提高燃?xì)廨啓C(jī)的綜合出力和能源轉(zhuǎn)換效率。目前，國內(nèi)使用的最高效率前置回注發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)，使GE公司研發(fā)生產(chǎn)的LM5000-STIG120輕型燃?xì)廨啓C(jī)，其轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到43.3%。前置循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)其能源總轉(zhuǎn)換效率通常不超過80%。為了進(jìn)一步提高能源轉(zhuǎn)換效率，通常采用余熱鍋爐補(bǔ)燃技術(shù)進(jìn)行技術(shù)升級，其補(bǔ)燃后的能源總轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到90%以上。

2.3 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)，主要由燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動一臺發(fā)電機(jī)，然后將燃機(jī)發(fā)電機(jī)組排出的高溫?zé)煔?，送入到余熱回收鍋爐中，利用煙氣中所含的熱量，在余熱鍋爐系統(tǒng)中形成高溫高壓的蒸汽，再去驅(qū)動燃?xì)馄啺l(fā)電機(jī)組，從而形成燃?xì)?蒸汽的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。我國天然氣價(jià)格相對較高，為使建成后的燃?xì)獍l(fā)電廠單位電能投資最省、熱效率最高、以及投產(chǎn)后經(jīng)濟(jì)效益更好，對大型天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)應(yīng)進(jìn)行全面而系統(tǒng)的規(guī)劃研究和方案優(yōu)化。燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電主要用于發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)，工程中用于發(fā)電的最高效率聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是ABB公司自主研發(fā)的GT26-1聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其能源轉(zhuǎn)換效率為58.5%。

此外，還有燃?xì)廨啓C(jī)用于發(fā)電的形式還包括IGCC整體化循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、核燃聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、燃?xì)鉄煔饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、燃?xì)鉄岜寐?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)等，其中燃?xì)鉄岜寐?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其熱效率極高，如果用于直接供熱領(lǐng)域，其熱效率可高達(dá)150%，是未來清潔能源利用的主要節(jié)能降耗發(fā)展方向。

3 我國燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展趨勢

由于研制和生產(chǎn)大功率、高壓比、高效率的集成化、系列化、規(guī)?；?、譜系化燃?xì)廨啓C(jī)的難度較大，要在技術(shù)較為成熟、應(yīng)用效果較好燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行升級改進(jìn)，提高其工作性能和熱效率，降低能耗和排放。我國燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)向高效率和低污染等方向發(fā)展：通過采取提高壓比、渦輪進(jìn)口溫度、以及金屬結(jié)構(gòu)優(yōu)化等技術(shù)措施，有效提高輕型航改燃?xì)廨啓C(jī)和重型燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率；在環(huán)境保護(hù)意識不斷增強(qiáng)和國際燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的基礎(chǔ)上，結(jié)合貧油直接噴射燃燒 (LDI)、貧油預(yù)混氣化燃燒 (LPW/PY)、以及富油-猝熄-貧油燃燒(RQL)等先進(jìn)的干低排放燃燒技術(shù)，即在不對燃?xì)廨啓C(jī)燃燒系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響的前提下，降低燃燒區(qū)的火焰溫度，達(dá)到降低NOx、CO、以及UHC等環(huán)境污染物的排放量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

對于燃?xì)廨啓C(jī)的研制和應(yīng)用，我國應(yīng)在學(xué)習(xí)和引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，在更高的技術(shù)基礎(chǔ)起點(diǎn)上結(jié)合我國燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，組織專業(yè)科研機(jī)構(gòu)、高效、制造企業(yè)等有關(guān)科研力量開展持續(xù)有效的先進(jìn)大功率高效率燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究探討；制定相關(guān)優(yōu)惠和鼓勵(lì)政策，大力促進(jìn)引進(jìn)的先進(jìn)發(fā)電機(jī)組向國產(chǎn)化、系列化等方向快速發(fā)展；加緊燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，建立一支穩(wěn)定的高新技術(shù)人才隊(duì)伍，推動燃?xì)廨啓C(jī)在我國各行各業(yè)中高效穩(wěn)定的建設(shè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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