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发电供暖,航改燃机清洁又环保

发布时间:2018年05月23日 作者: 点击次数:

▲QD128燃气轮机发电机组大庆北压热电联供项目


近年来,雾霾频发使火力发电等重点行业的污染物排放状况受到了更多关注。2013年9月国务院颁布了《大气污染防治行动计划》,要求到2017年,全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上。各地纷纷提出相应对策,包括大规模的“煤改气”行动。燃气发电厂、燃气锅炉和燃气分布式系统等逐渐成为“煤改气”治理渠道,带动着燃气轮机的发展。
 


 

燃气轮机系统采用天然气作为主要燃料,由管道输送到发电厂内供给燃气轮机,其燃烧生成的高温烟气驱动透平机带动发电机,同时,燃气轮机排气进入余热锅炉,锅炉给水加热后变为水蒸气,向用户供暖。这也就是我们常说的热电联供。这种方式能大大提高整个系统的一次能源利用率,实现能源梯级利用,有效减少排放物对环境的污染,更契合国家对发电厂污染排放日益严格的标准。

▲航改燃机发电示意图


为了满足国防武器装备和民用航空运输业的需要,半个世纪以来,航空发动机在设计水平、材料、制造工艺、试验和使用方面得到了巨大发展,技术先进,经验丰富。由航空发动机改装得到的燃气轮机(以下简称“航改燃机”),继承了航空发动机的诸多优点,在发电供暖的应用上得到长足发展。 


 

1航改燃机和航空发动机一样,涡轮前燃气温度高、增压比高,这保障了其发电机组效率。

2质量轻、体积小等结构特点大大缩小了发电机组占地面积。

3航改燃机采用先进的电子控制系统,起动快,自动化程度高,便于远距离遥控,适用于沙漠、荒原等无人居住地区。

4单循环燃气轮机电站基本上不用水,联合循环燃气轮机电站用水量约为同等功率的蒸汽轮机电厂的1/3,适合缺水地区使用。


 


 

尽管燃气轮机发电燃料具有多元化发展趋势,能使用柴油、重油、天然气、焦炉煤气等等,但是目前天然气仍是最佳选择。航改燃机发电供暖离不开以天然气为主的燃料,而天然气及石油的输送同样离不开航改燃机。


 

许多蕴藏量丰富的石油、天然气产地位置偏远,一般都需要通过长距离管道将油、气输送到大城市。为了克服油、气在管道中流动的阻力,输送过程中,必须沿管道按一定距离设置增压站对油、气增压。绝大多数增压站处于荒漠、深山或终年积雪的严寒地区,面临交通不便或水源稀少等诸多问题。重型机械设备很难运达,而航改燃机体积小,重量轻,起动快,少用或者不用冷却水,还可以远距离遥控,因而被广泛应用作为增压站驱动动力。不管是西气东输,还是从俄罗斯引入天然气,航改燃机都至关重要。

▲QD70燃气轮机

 

▲QD128燃气轮机

涡桨6发动机改装的航改燃机成系列化发展,给用户带来了较高的环境和经济效益。北京航展上中国航发展出的QD70燃气轮机体积小、发动快、运转保护便利,成功填补了7MW功率燃气轮机产品的空白,可广泛使用于分布式动力发电、备用发电、海上渠道发电等。此外,包括由“昆仑”航空发动机改型而来的QD128燃气轮机等,在发电领域也发挥了重要作用。 


 

▲航空发动机改型的地面燃气轮机示意图

航改燃机一般由成熟航空发动机适当改型而成,有的甚至在新航空发动机研制时,就开始着手地面燃机改型。对涡喷发动机,去掉尾喷管并适当改进后,加装动力涡轮;对涡扇发动机,去掉或改变前面的风扇部分,适当变更涡轮,去掉尾喷管,加装动力涡轮;对涡桨和涡轴发动机,由于它们在飞机上使用时就是输出轴功率,因而改装的工作量较小。 


 

航改燃气轮机如何适应未来多元化的能源开发利用要求,充分利用燃气轮机效率高污染小等优点,进行燃气轮机燃料的研究、开发,不断提高自身竞争力,已成为一大热点。 


 

综合刘大响院士《飞机的心脏》一书及《航空发动机》期刊论文等报道

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