聯(lián)合循環(huán)發(fā)電：燃氣輪機及發(fā)電機與余熱鍋爐、蒸汽輪機共同組成的循環(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(zhuǎn)換為蒸汽，再將蒸汽注入蒸汽輪機發(fā)電。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)。勝利油田埕島電廠采用的是美國GE公司的MS9001E燃氣輪機,其熱效率為33.79%，余熱鍋爐為杭州鍋爐廠的立式強制循環(huán)余熱鍋爐。
1．燃氣輪機
1.1簡介
燃氣輪機是一種以空氣及燃氣為工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機，它的結(jié)構(gòu)與飛機噴氣式發(fā)動機一致，也類似蒸汽輪機。主要結(jié)構(gòu)有三部分：1、燃氣輪機（透平或動力渦輪）；2、壓氣機（空氣壓縮機）；3、燃燒室。其工作原理為：葉輪式壓縮機從外部吸收空氣，壓縮后送入燃燒室，同時燃料（氣體或液體燃料）也噴入燃燒室與高溫壓縮空氣混合，在定壓下進行燃燒。生成的高溫高壓煙氣進入燃氣輪機膨脹作工，推動動力葉片高速旋轉(zhuǎn)，乏氣排入大氣中或再加利用。
燃氣輪機具有效率高、功率大、體積小、投資省、運行成本低和壽命周期較長等優(yōu)點。主要用于發(fā)電、交通和工業(yè)動力。燃氣輪機分為輕型燃氣輪機和重型燃氣輪機，輕型燃氣輪機為航空發(fā)動機的轉(zhuǎn)型，其優(yōu)勢在于裝機快、體積小、啟動快、簡單循環(huán)效率高，主要用于電力調(diào)峰、船舶動力。重型燃氣輪機為工業(yè)型燃機，其優(yōu)勢為運行可靠、排煙溫度高、聯(lián)合循環(huán)組合效率高，主要用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)。
埕島電廠采用的MS9001E燃氣輪發(fā)電機組是50Hz，3000轉(zhuǎn)/分，直接傳動的發(fā)電機。該型燃氣輪發(fā)電機組最早于1987年投入商業(yè)運行，基本負(fù)荷燃用天然氣時的功率為123.4MW，熱效率為33.79%，排氣溫度539℃，排氣量1476×103公斤/小時，壓比為12.3，燃氣初溫為1124℃，機組為全自動化及遙控，從啟動到滿載正常時間為約20分鐘，機組使用MARKⅤ控制和保護系統(tǒng).
MS9001E型機組為戶外快裝機組，因此不需要專用的廠房建筑，而是用多塊吸聲板構(gòu)成的長方形箱體，機組即放置在其內(nèi)，箱體既起隔聲作用，又能代替廠房使機組在各種氣候條件下都能正常工作，每臺機組連同發(fā)電機及控制室等均分別放置在長方體狀的箱體內(nèi)，在其周圍還有空氣進氣系統(tǒng)，燃料供應(yīng)單元和機組的沖洗裝置等附屬設(shè)備，組成整套燃氣輪機動力裝置。1.2 輔機部分
1.2.1潤滑油系統(tǒng)
1.2.1.1概述本系統(tǒng)在機組起動、正常運行及停機過程中，向燃氣輪機和發(fā)電機的軸承、透平的輔助齒輪箱提供數(shù)量充足，溫度和壓力適當(dāng)?shù)?、清潔的潤滑油，從而防止軸承燒毀，軸承的過熱造成彎曲而引起震動，潤滑油也供給起動變扭器作為液壓流體及潤滑用。除此之外，一部分潤滑油分離出來，經(jīng)過過濾后用作液壓控制油，或用作液壓控制裝置的液壓流體。
1.2.1.2 組成
主要有主潤滑油泵,輔助潤滑油泵 , 事故油泵., 油霧抽取裝置
1.2.2起動系統(tǒng)
1.2.2.1概述
燃氣輪機在正常運行時，透平功率的三分之二用來拖動壓氣機，其余三分之一功率為輸出功率。顯然，在燃機起動過程中，必須由外部動力來拖動機組的轉(zhuǎn)子，起動之后再把外部動力設(shè)備脫開。同時，由于機組轉(zhuǎn)子在靜止?fàn)顩r下，慣性和摩擦力很大，為減小外部動力設(shè)備的功率，要借助盤車機構(gòu)的搬動來實現(xiàn)對靜止轉(zhuǎn)子的起動。我們把起動燃機用的外部動力設(shè)備及其附件系統(tǒng)稱為起動系統(tǒng)。起動系統(tǒng)的第二個功能是作為停機后的冷機盤車設(shè)備。避免轉(zhuǎn)子因受熱和冷卻不均勻而產(chǎn)生彎曲變形。
1.2.2.2組成
主要有盤車電機, 起動電機, 注油泵
1.2.3液壓油系統(tǒng)
1.2.3.1概述
液壓油系統(tǒng)用于向機組的液壓執(zhí)行機構(gòu)提供液壓油。主液壓泵由輔助齒輪箱帶動，輔助液壓泵由電動機帶動。1.2.3.2組成
主要有輔助液壓泵, 主液壓泵。
1.2.4霧化空氣系統(tǒng)
1.2.4.1概述
在使用液體燃料的燃氣輪機組中，為使液體燃料更好的霧化，提高燃燒效率，要配備加壓霧化空氣系統(tǒng)。霧化空氣系統(tǒng)向燃料噴嘴的霧化空氣腔內(nèi)提供足夠壓力的空氣，霧化空氣由加工在噴嘴上的內(nèi)部管路和噴口按一定的方式噴入燃燒室，撞擊噴油嘴噴射出來的燃油，使燃油油滴破碎成油霧，解決了油與空氣混合不好的問題。在點火、暖機、升速及機組的整個試運期間，霧化空氣系統(tǒng)自始至終都在工作。
1.2.5冷卻和密封空氣系統(tǒng)
1.2.5.1概述
該系統(tǒng)利用必要流量的壓氣機抽氣給燃氣輪機轉(zhuǎn)子和靜子的其它部分用于冷卻。以防止機組正常運行期間產(chǎn)生的高溫。安裝在機組外的離心式壓縮機從大氣中抽取空氣去冷卻透平排氣框。
1.2.6通風(fēng)和加熱系統(tǒng)
1.2.6.1概述
輪機間和輔機間是兩個密封的倉室。他們的四壁和頂壁由隔熱材料扳裝配而成。在倉室的前壁裝有加熱器，以便控制倉室的空氣溫度和維持倉式的設(shè)計溫度。為保證運行中室溫不過高，在輪機間、輔機間、負(fù)荷軸間設(shè)置了通風(fēng)口及電動機驅(qū)動的通風(fēng)風(fēng)機。
冷卻空氣從輔機間兩側(cè)壁的通風(fēng)口引入，被頂部的通風(fēng)風(fēng)機排到大氣中。風(fēng)機裝有重力作用的逆風(fēng)擋板，風(fēng)機停運，擋板關(guān)閉。風(fēng)機電動機帶有加熱器，以控制停機期間的濕度。輔機間裝有兩組加熱器，一組控制機組不運行時輔機間的濕度；一組是機組不運行時輔機間防冰凍用，帶有電動機驅(qū)動的風(fēng)機。兩組加熱器均由溫度開關(guān)自動控制。
輪機間頂壁上裝有電動機驅(qū)動的箱裝式離心式風(fēng)機，它使輪機間熱空氣通過垂直進口，水平出口排到大氣中，風(fēng)機裝有緊急關(guān)閉擋板和逆風(fēng)擋板。風(fēng)機啟停由溫度開關(guān)控制。停機時，主通風(fēng)機失電退出，為防止輪機間內(nèi)危險氣體的積聚，一臺低容量的通風(fēng)機起動，直到手動停止或機組重新啟動為止。
輪機間裝有三組加熱器，一組控制機組不運行時輪機間的濕度；兩組是機組不運行時輪機間防冰凍用，帶有電動機驅(qū)動的風(fēng)機。三組加熱器均由溫度開關(guān)自動控制。
負(fù)荷連軸器間的通風(fēng)由裝于頂壁的電動機驅(qū)動的風(fēng)機承擔(dān)，此電動機裝有加熱器。
1.2.7冷卻水系統(tǒng)
1.2.7.1概述
冷卻水系統(tǒng)的任務(wù)是完成潤滑油系統(tǒng)、霧化空氣系統(tǒng)、主燃油泵冷卻器、發(fā)電機空冷器、透平支撐和火焰監(jiān)測器安裝底座的散熱要求。
1.2.8壓氣機和透平水清洗系統(tǒng)
1.2.8.1概述
在機組運行期間，污染物在內(nèi)部零件上的沉積會造成燃氣輪機性能損失?？諝庵械奈廴疚?、燃燒重油的殘渣，都會對壓氣機、透平造成損傷，因此必須通過含有洗滌劑的水溶液將污染物清除。
2 余熱鍋爐
2.1 簡介
強制循環(huán)燃機余熱鍋爐為露天布置，采用國際上流行的塔式懸吊結(jié)構(gòu)。該類型鍋爐結(jié)構(gòu)先進合理。適于與燃用天然氣、輕油及劣質(zhì)重油的燃氣輪機相配套，特別適應(yīng)于快速啟停。對燃機負(fù)荷適應(yīng)性強，占地面積小，運行性能穩(wěn)定，操作方便，可確保聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的長期安全、可靠、高效、經(jīng)濟運行。強制循環(huán)余熱鍋爐多為立式布置。鍋爐的煙氣流程：煙氣經(jīng)人口煙道、三通煙道和過渡煙道進入受熱面管箱后自下而上，先后依次沖刷高低溫過熱器、高壓蒸發(fā)器、高壓省煤器和低壓蒸發(fā)器。最后經(jīng)主煙囪直接排空。
鍋爐的汽水流程為給水由高壓省煤器人口集箱進入省煤器管屏加熱后流入高壓鍋筒個通過鍋筒下部的集中下降管進入高壓蒸發(fā)器管屏。吸熱后上升進入鍋筒進行汽水分離。分離后飽和水再進入集中下降管，而飽和蒸汽從鍋筒上部引至高壓過熱器，經(jīng)過熱管屏吸熱后由出日集箱引出鍋爐。在兩級過熱器之間布置噴水減溫裝置，從而可有效地保證出日過熱蒸汽溫度。雙壓余熱鍋爐的另一路給水直接進入低壓鍋筒，由下降管引入低壓蒸發(fā)器管屏，蒸發(fā)吸熱后上升進入低壓鍋筒進行汽水分離，分離后飽和水回下降管，低壓蒸汽由低壓鍋筒上部引出、經(jīng)減壓后進入除氧器用于除氧。但高、低壓下降管均設(shè)有兩套強制循環(huán)泵（一用一備）。高低壓蒸發(fā)器內(nèi)本循環(huán)動力由強制循環(huán)泵提供，確保水循環(huán)安全可靠。這類爐型的低壓鍋筒也可兼作除氧水箱，并安置于鍋爐鋼架上，可簡化管路系統(tǒng)，減少占地面積。
強制循環(huán)余熱鍋爐受熱面按部件制成管箱形式出廠，管箱由穿過數(shù)塊管板的水平錯列布置的螺旋鰭片管及進出口集箱組成，在廠內(nèi)組裝成大型箱體，現(xiàn)場整體安裝。
2.2輔機部分
余熱鍋爐的輔機較少,主要有兩臺高壓熱水循環(huán)泵（一用一備）, 兩臺低壓熱水循環(huán)泵（一用一備）。
3 聯(lián)合循環(huán)燃氣輪發(fā)電廠的優(yōu)點
聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與常規(guī)燃煤循環(huán)發(fā)電相比，其主要優(yōu)點有：
3.1 電廠的整體循環(huán)效率高。常規(guī)燃煤電廠由于其循環(huán)及設(shè)備的限制，它的熱效率已很難有突破性的提高。依據(jù)統(tǒng)計，1998年我國6000KW以上火電機組的平均供電標(biāo) 煤耗每千瓦時為406克，折算的平均供電效率為30.3%。目前我國最大的超臨界600MW的火電機組，其供電效率約40%左右。而聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的熱效率則遠高于這一數(shù)據(jù)。埕島電廠采用的MS9001E燃氣輪發(fā)電機組基本負(fù)荷燃用天然氣時的功率為123.4MW，熱效率為33.79%，配置余熱 鍋爐和汽輪發(fā)電機組成180MW等級的聯(lián)合循環(huán)，其熱效率為47%-49%。
3.2對環(huán)境污染極小。在各種型式的發(fā)電裝置中，聯(lián)合循環(huán)電廠的另一個主要優(yōu)點是它能適應(yīng)環(huán)保要求，被稱為“清潔電廠”。因它采用油或天燃氣為燃料，燃燒產(chǎn)物沒灰渣，不用灰渣排放；燃燒效率高(供電效率高)能完全燃燒，由于節(jié)約燃料燃燒 產(chǎn)物CO2少。當(dāng)今，我國對發(fā)電廠污染物的排放量的要求日益嚴(yán)格，常規(guī)火電為了滿足國家環(huán)保規(guī)定，采用煙氣脫硫設(shè)備，其投資約占發(fā)電廠總投資1/4～1/3，運行費高達每度電增加3～5分。
3.3在同等條件下，單位(比)投資較低。根據(jù)國內(nèi)建設(shè)不同容量燃煤電廠和聯(lián)合循環(huán)電廠的有代表性的實際投資綜合分析，按燃煤電廠機組的系列容量折算 ，單位投資比燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠貴；而且燃機目前 國內(nèi)僅能生產(chǎn)36MW級度以下的設(shè)備，若按我國目前進口設(shè)備政策，燃氣機組能返包10%～30%給國內(nèi)廠家生產(chǎn)，其價格將更低。
3.4調(diào)峰性能好，啟停快捷。燃機從啟動到帶滿負(fù)荷運行，一般不到 20分鐘，快速啟動時，時間可更短。若以50MW電廠為例：聯(lián)合循環(huán)電廠啟動熱態(tài)為60分 ，溫態(tài)為90分，冷態(tài)為120分鐘可帶滿負(fù)荷。而汽輪機電廠啟動至滿負(fù)荷為：熱態(tài)90分，溫態(tài)180分，冷態(tài)為300分。因而燃機電廠是城市備用或調(diào)峰機組的最佳選擇。
3.5占地少。燃機電廠由于無需煤場，輸煤系統(tǒng)，除灰渣系統(tǒng)以及除塵、脫硫、系統(tǒng)……等等，所以廠區(qū)占地面積比燃煤電廠所占廠區(qū)小得多。比同容量燃煤電廠相比，燃機電廠占地面積只有燃煤電廠的面積30 ～40%，且電廠建筑面積也只燃煤電廠的面積20%。
3.6耗水量少。燃機電廠不需要大量冷卻水，可減少冷卻水的供應(yīng)，這對于干旱缺水地區(qū)建電廠尤為重要。一般比同容量燃煤電廠少得多，簡單循環(huán)只需2～10%火電廠的 用水量，聯(lián)合循環(huán)也只有火電廠的1/3左右。
3.7建廠周期短，且可分段投產(chǎn)由于制造廠內(nèi)完成了最大的可能裝配且分部調(diào)試后直接集裝運往現(xiàn)場，安裝在預(yù)制好的現(xiàn)場基礎(chǔ)上，施工安裝簡便，建廠周期短， 投產(chǎn)快
3.8運行人員少由于燃機電廠自動化程度高，采用先進的集散式控制系統(tǒng)，控制人員可以大減少。一般情況占同容量燃煤電廠的人員的20～25%，就足夠了。
3.9廠用電率低。燃機電廠一般廠用率不到2%，而燃煤電廠大機組用電率都在 5～6%。
4 聯(lián)合循環(huán)燃氣輪發(fā)電廠發(fā)展趨勢
我國是個產(chǎn)煤大國，石油與天然氣資源相對比較貧乏。這一因素長期制約著我國燃機發(fā)電的 發(fā)展，近來，在經(jīng)濟發(fā)達的東南沿海地區(qū)，開始起步進口液化天然氣(LNG)和液化石油氣(LPG)。另外，我國沿海大陸架及陜北、新疆等地油氣田建設(shè)已有實質(zhì)性進展，輸氣管線已與西安、北京等大城市接通，將來可接通南京、上海，為采用燃機聯(lián)合循環(huán)解決調(diào)峰、熱電聯(lián)產(chǎn)及環(huán)保問題創(chuàng)造了條件。
隨著燃機技術(shù)的發(fā)展，以及國家能源結(jié)構(gòu)的變化和對環(huán)保要求的提高，燃機電廠的發(fā)展勢必會大大加速，時不我待，我們應(yīng)充分抓住之這一機遇，大力開拓燃機電廠建設(shè)這一市場，為公司的發(fā)展注入新的活力。