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发展燃气轮机优化火电结构 董卫国 中国电机工程学会燃气轮机发电专业委员会 国家电力公司热工研究院(西安市兴庆路80号710032) 摘要：本文从我国电力工业的现状和优化火电结构的曲要性出发，介绍了国际上燃气轮 机技术的现有水平和发展趋势，分析并展望了燃气轮机强其联合循环发电技术在我国电力 工业发展中的作用及广阔前景． 关毽词：燃气轮机火力发电联合循环 引 言 自从1939年世界上第一台大功率发电用燃气轮机由墙士BBC公司研制成功．世界各国 都大力研究和发展燃气轮机发电技术。近十几年来世界燃气轮机进入了一个新的发展时 期，燃气轮机技术进步主要表现在单机容量增大、热效率提高与污染排放降低．目前燃气 轮机功率已经超过300MW，简单循环热效率超过39％。联合循环热效率超过58％。干式低 N0x燃烧技术已使燃用天然气和蒸馏油时的NDx捧放量低于2500m和42ppm。大大提高了燃 气轮机在能源与电力领域中的地位与作用。 1．中国电力工业现状 改革开放的20年是中国电力工业大发展的时期，到1999年底全国发电装机容量达到 2．987亿千瓦，年发电量达到12331．41亿千瓦时，仅欢于美国．成为世界上第二大电力生 产国家。根据预铡，到2005、2010、2015年全国发电装机容量将分别达到3．65、4．5和 5．5亿千瓦．中国是世界上少数几个能源消费以煤为主的国家，中国以煤为主的能源消费 格局在比较长的一段时间内不会改变．1999年底全国装机容量中火电占74．7眺，发电量中 火电占81．4瞩．预测到2050年中国装机容量将达到16亿千瓦，火电机组将仍占总装机容 量的6嘣以上。但是，为了实现我国电力工业的可持续发展，减少对环境的影响，必须不断 增加清洁能源的比重． 电力工业高速度的发展，基本满足了经济发展对电力的需求，扭转了长期严重缺电的 局面。然而，我国的用电水平还根低，我国电力工业的素质与国际水平相比也还有很大差 距．电力结构性矛盾非常突出。 l_大机组的比重过小。1998年全国6000千瓦及以上的汽轮发电机组共3413台．总容 量为1．865亿千瓦，平均机组容量仅为5．4万千瓦。10万千瓦及以下的机组共有2871台， 占火电机组容量的32．5％． 2．火电厂的供电煤耗高．1999年为3999／krn，约比世界先进水平差60一709／k吼。 3．火电机组的品种比较单一。火电机组中除了大约5％的燃气轮机和柴油机发电机组 外，其余都是常觏的燃煤火电机组，机组的调峰性能比较差，给电阿的调峰造成很大的困 难． 4．燃煤火电厂污染物的排放，特别是sq和}q未能得到有效控制。因此，火电厂对 一271— 环境的影响很大。 随着电力供需矛盾的缓和及环境保护越来越大的压力，1997年国家电力公司明确提出 。优化火电结构”的方针，下决心调整电力结构。核心是关停小火电机组，以高效大机组 代替中、低压小机组，体现电力工业技术进步，提高电力工业的整体素质。 优化火电结构的主要技术措旌包括： 1．关停小火电机组； 2．改造老机组，提高机组效率、减少污染物的捧放、提高机组的可靠性及机组的使用 寿命： 3．加快发展高效、低污染的大型火电机组； 4．加快开发洁净煤发电技术的步伐； 5．鼓励发展热电联产机组； 6．重视燃气轮机发电在今后火电发展中的地位。 2．燃气轮机教术的发展 从80年代以后。由于燃气轮机的单机功率和热效率都有很大程度的提高，特别是燃气 一蒸汽联合循环渐趋成熟，再加上世界范围内天然气资源的进一步开发，及为了减轻对环 境的影响，燃气轮机得到了非常迅速的发展，燃气轮机及其联合循环在世界电力工业中的 地位也发生了明显的变化。它们不仅可以用作紧急备用电源和尖蜂负荷机组，丽且还能作 为基本负荷和中间负荷机组运行。由于燃机联合循环装置效率高，机动性好，能满足日益 严格的环保要求，目前全世界每年新增的装机容量中，有1／3以上系采用燃气一蒸汽联合 循环机组，而美国则接近1／2。据不完全统计，全世界现有烧油和烧天然气的燃气轮机及其 联台循环的装机总容量已超过4亿姗。从1987年开始，美国发电用燃气轮机年生产总功率 数已经超过了发电用蒸汽轮机的年生产总功率数。应该说这是世界发电设备制造业发展过 程中出现的一次重大的历史性转折，预