燃气发电在节能减排中的作用

摘要：我国目前的燃气发电技术可通过最传统的蒸汽轮机、以气体为燃料的往复式内燃机和燃气轮机三种技术方式得以实现。本文主要介绍了燃气发电的技术方式，指出了现在的使用现状和应用前景。

关键词：燃气发电；节能减排；内燃机

由于温室效应导致的全球气候变暖带来的气候问题越来越严重，为了解决这个问题，就必须想办法实现节能减排。相较于二氧化碳，甲烷在温室效应的行程中，做出的“贡献”更加突出。然而，甲烷因为热值高，如果能好好的利用，也是一种比较好的燃料。如果要减轻由于甲烷引起的温室效应给全球气候带来的负面影响，燃气发电是一个非常有力的手段。利用燃气发电，不仅可以治理环境污染，还能够提高能源利用率、节约资源。目前我国正面临着电力、煤炭资源供应紧张的局面，加强对甲烷的利用，通过燃气发电，也可以促进我国社会和经济的可持续发展。

1我国燃气发电技术应用

1.1蒸汽发电机组

蒸汽发电机组由锅炉、凝汽式汽轮机和发电机组成，其工作原理是通过蒸汽锅炉对燃气进行加热，利用燃气产生的高温高压蒸汽来带动汽轮机和发电机组发电。这种技术的工艺和设备却相对来说比较复杂，所需要的运转投资资金也比较大，厂房的建设方面不仅周期长而且可移动性不强，所能转换的能量少却需要消耗大量的水，作业效率也不高。在启动的时候，要完全启动好至少得需要2个小时，并且在处于低负荷运行状态的情况的状态下，会影响机组的运行效率。检修工作量大，需要的人员多，机组自耗电量达12%，机组综合热利用率仅为20%左右。

1.2往复式内燃机

往复式内燃机主要包括两种，一种是火花点火式内燃机，一种是压缩点火式内燃机，两者的区别主要在于点火方式不同。往复式内燃机最大的优势在于内燃机气缸内核心区域的工作最高可以达到14000C，所以其发动机的热效率比较高，其发电率可以达到30%-40%，高发电率是其最突出的优势，另外设备集成度高，安装也比较方便，在运行中对其中粉尘的要求不那么苛刻，而且基本不耗费水源。但其也有自身的一些缺点，首先是费用高，不管是一次性投资还是后期的运维费用，都比较高；其次，其在运行过程中，为了保持运行的稳定会，会需要经常更换机油与火花塞，这样一来其正常运行不仅要消耗大量的维修费，还要有大量的材料做支撑。另外，高频度的更换机油和火花塞还会大大降低设备的利用率，比如燃气内含有腐蚀性成分时，就有可能腐蚀内燃机设备，但是如果有相应的措施能降低对内燃机设备的腐蚀，这也是一种比较合适的技术选择，而且现在应对这个问题的技术已经比较娴熟，所以利用这种技术的企业也不在少数。在陕西，山西省晋城市的寺河煤矿就需要制造出60台卡特彼勒G3520系列的发电机组，不出意外，这个项目有可能会位列同类发电项目的前列。

1.3燃气轮机

燃气轮机的工作原理是，首先利用压气机涡轮压缩空气，然后利用压缩的高压空气在燃烧室燃烧燃料，利用热胀冷缩的原理推动动力涡轮旋转做功，发电机在这种驱动下进行发电。燃气发电机组的组成部分主要是燃气发动机、发电机、控制屏等等，但看燃气轮机其发电率并不高，仅能达到30%-35%，但其产生的废热烟气却可以进行二次发电，提升发电率。其产生的废热烟气温度可以达到450-5500C，这种余热可以促使锅炉对产生的热能进行二次回收，二次回收后可以通过相应的技术转换成能以驱动发电机发电的蒸汽，相当于形成了一个燃气轮机—蒸汽轮机发电的循环，通过对废热烟气的循环利用，普通机组的发电率可以提升到45%-50%，大型机组可以提升到55%以上。其优势在于燃料的适应性很强，即便是燃料中含有硫、尘的比例高一些也不会有大影响，另外，发电损耗率比较低，甚至因为燃料进气量增加而有所增加。其劣势主要在于燃气轮机检修时必须运回制造厂检修，所以对备品备件的数量要求比较多，而且对操作工人的技术能力要求也较高。燃气轮机在我国燃气发电方面上已经取得了不少的成功经验。GE公司，阿尔斯通公司，索拉公司等国外燃气轮机公司机组均已在国内相关行业内投入使用，以其成熟的技术和设备稳定可靠的性能，在国内燃气发电领域占有一席之地。

2燃气热电联产和热电联合循环系统的作用

热电联产是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式，发电的同时，为工业和家庭提供廉价的取暖用热，与热电分产相比，可以显著提高燃料利用率。随之出现的冷热电三联供，是传统热电联产的一种进化和发展。同时向用户输出冷、热、电能，是一种技术成熟的能源供应方式。冷热电三联供被视为21世纪最具经济潜力的组合方式。热电联合循环燃气轮机—蒸汽轮机联合循环:这是世界各国最为鼓励的发电方式。首先由燃气轮机对燃气进行首次能源利用，燃气经加压后去燃气轮机燃烧并驱动发电机发电。燃烧后排出的烟气排入余热锅炉以回收能量，余热锅炉产出蒸汽。蒸汽进入蒸汽轮机推动蒸汽轮机作功发电(蒸汽也可直接进入厂区蒸汽管网以供生产和生活使用)，并将功后乏汽进入凝汽器，通过凝结水泵经过相关工艺处理后再次送入余热锅炉，也可将乏汽直接用于供热二燃气轮机—蒸汽轮机热电联合循环的整体效率高，有效能量转换率高，因此经济效益也较好。

3结语

在能源供应紧张和环保问题日益突出的今天，开发出清洁能源、促进节能减排成为可持续发展的主题。在这一形势下，燃气发电应运而生，将煤层气、焦炉煤气、高炉煤气等可燃气体作为燃料，产生新型绿色环保的动力，不仅可以变废为宝，而且还具有安全方便、低投入高产出的优势。这不仅能够很好的相应国家节能减排的号召，同时形成了资源综合利用的分布式能源格局，更有利于缓解目前的资源供应紧张的局面。

作者:曾凡龙 刘袁新 于金江 张超贤 单位:国家电投珠海横琴热电有限公司

参考文献：

[1]姜书,石峰.燃气发电在节能减排中的应用[J].农业工程技术(新能源产业),2010,01:17-19.

[2]周长喜.燃气发电厂降低运营成本的探索[D].华北电力大学,2014.