一、燃氣輪機可以發(fā)電嗎
可以,我們常見的火力發(fā)電廠并非只有煤電,單純按照燃料分,除了煤電還有燃油發(fā)電和燃氣發(fā)電。如果按照原動機來分類,就有汽輪機發(fā)電、燃氣輪機發(fā)電和柴油機發(fā)電這三種。
燃氣輪機發(fā)電可以使用天然氣這種氣體燃料,也可以使用燃油這種液體燃料,在燃料的適應性上比較強,發(fā)電效率也比較高。不過燃機發(fā)電最大的問題是初期投資較高,長期運行成本也不低,特別是天然氣的過濾以及燃機的維護和清洗,工序都很復雜。所以燃機發(fā)電很大程度上是作為火力發(fā)電的應急備用部分,對保障國家能源安全有著重要戰(zhàn)略意義。
二、燃氣輪機的發(fā)電形式有哪些
1、簡單循環(huán)發(fā)電
由燃氣輪機和發(fā)電機獨立組成的循環(huán)系統(tǒng),也稱為開式循環(huán)。其優(yōu)點是裝機快、起停靈活,多用于電網調峰和交通、工業(yè)動力系統(tǒng)。最高效率的開式循環(huán)系統(tǒng)是GE公司LM6000PC 輕型燃氣輪機,效率為43%。
2、前置循環(huán)熱電聯(lián)產或發(fā)電
由燃氣輪機及發(fā)電機與余熱鍋爐共同組成的循環(huán)系統(tǒng),它將燃氣輪機排出的功后高溫乏煙氣通過余熱鍋爐回收,轉換為蒸汽或熱水加以利用。主要用于熱電聯(lián)產,也有將余熱鍋爐的蒸汽回注入燃氣輪機提高燃氣輪機出力和效率。最高效率的前置回注循環(huán)系統(tǒng)是GE公司LM5000-STIG120 輕型燃氣輪機,效率為43.3%。前置循環(huán)熱電聯(lián)產時的總效率一般均超過80%。為提高供熱的靈活性,大多前置循環(huán)熱電聯(lián)產機組采用余熱鍋爐補燃技術,補燃時的總效率超過90%。
3、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電或熱電聯(lián)產
燃氣輪機及發(fā)電機與余熱鍋爐、蒸汽輪機或供熱式蒸汽輪機(抽汽式或背壓式)共同組成的循環(huán)系統(tǒng),它將燃氣輪機排出的功后高溫乏煙氣通過余熱鍋爐回收轉換為蒸汽,再將蒸汽注入蒸汽輪機發(fā)電,或將部分發(fā)電作功后的乏汽用于供熱。形式有燃氣輪機、蒸汽輪機同軸推動一臺發(fā)電機的單軸聯(lián)合循環(huán),也有燃氣輪機、蒸汽輪機各自推動各自發(fā)電機的多軸聯(lián)合循環(huán)。主要用于發(fā)電和熱電聯(lián)產,發(fā)電時的最高效率的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是ABB公司GT26-1,效率為58.5%。
4、整體化循環(huán)
由煤氣發(fā)生爐、燃氣輪機、余熱鍋爐和蒸汽輪機共同組成的循環(huán)系統(tǒng),也稱為IGCC。主要解決使用低廉的固體化石燃料代替燃氣輪機使用氣體、液體燃料,提高煤炭利用效率,降低污染物排放??勺鳛槌鞘忻簹?、電力、集中供熱和集中制冷、以及建材、化工原料綜合供應系統(tǒng)。GE公司使用 MS7001F技術組成的整體循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電效率可達到42%
5、核燃聯(lián)合循環(huán)
由燃氣輪機、余熱鍋爐和核反應堆、蒸汽輪機共同組成的發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)。通過燃氣輪機排出的煙氣再熱核反應堆輸出的蒸汽,主要為提高核反應堆蒸汽的溫度、壓力,提高蒸汽輪機效率,降低蒸汽輪機部分的工程造價。處于嘗試階段。
6、燃機輔助循環(huán)
在以煤、油等為燃料的后置循環(huán)發(fā)電汽輪機組中,使用小型燃氣輪機作為電站輔助循環(huán)系統(tǒng),為鍋爐預熱、鼓風,改善燃燒,提高效率,并將動力直接用于驅動給水泵。
7、燃氣煙氣聯(lián)合循環(huán)
由燃氣輪機和煙氣輪機組成的循環(huán)系統(tǒng),利用燃氣輪機排放煙氣中的剩余壓力和熱焓進一步推動煙氣輪機發(fā)電。該系統(tǒng)與燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)比較可完全不用水,但煙氣輪機造價較高,還未能廣泛使用。
8、燃氣熱泵聯(lián)合循環(huán)
由燃氣輪機和煙氣熱泵,燃氣輪機、煙氣輪機和煙氣熱泵,或燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽熱泵,以及燃氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機和蒸汽(煙氣)熱泵組成的能源利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)在燃氣輪機、煙氣輪機、余熱鍋爐、蒸汽輪機等設備完成能量利用循環(huán)后,進一步利用熱泵對煙氣、蒸汽、熱水和冷卻水中的余熱進行深度回收利用,或將動力直接推動熱泵。這一工藝可用作熱電聯(lián)產、熱電冷聯(lián)產、熱冷聯(lián)產、電冷聯(lián)產、直接供熱或直接制冷使用,該系統(tǒng)熱效率極高,如果用于直接供熱,熱效率可達150%,是未來能源利用的主要趨勢之一。
9、燃料電池——燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)
美國能源部近日宣布開發(fā)出了世界第一個將燃料電池和燃氣渦輪機結合在一起的發(fā)電設備,這種設備能更有效地產生電力并大大減少環(huán)境污染。據了解,這一設備的燃料電池由1152個陶瓷管構成,每個陶瓷管就像一塊電池。電池以天然氣為燃料,能放出高溫高壓的廢氣流,燃氣渦輪機則用燃料電池產生的熱廢氣流制第二輪電力。由于燃料電池中沒有燃燒過程,只是通過化學分解天然氣燃料來產生電力,因此可以大幅度減少污染。設備不會產生二氧化硫,其反應產物中的氮氧化物含量不及天然氣發(fā)電設備的2%,二氧化碳排放量則減少了15%。而且,只要有天然氣和空氣存在,燃料電池就能工作。新型發(fā)電設備的發(fā)電功率為220千瓦,能為200戶人家提供電力。其發(fā)電效率達到55%,這意味著來自天然氣燃料的能量中有55%轉化成了電能,遠遠高于燃煤發(fā)電設備的35%發(fā)電效率,也高于燃氣渦輪機50%的發(fā)電效率。