燃气发电机组节能技术及管理研究

兰天亮

摘要：随着近些年地球环境的不断恶化，环境保护问题在全球范围内得到了很多国家和地区的重视。我国在很多年前就提出了可持续发展战略，节能减排早已成为工业化建设的趋势和发展方向。电能是国家的重要战略能源之一，其对于国家的经济和发展影响巨大。随着全民环保意识的增强，在发电中如何做大节能减排，实现人类与大自然的可持续发展，是各大发电站一直以来致力于研究的重要课题。燃气发电机组就是在这样的大环境下被开发出来了。本文从燃气发电机组的工作原理、能耗分析、以及相关技术方面进行一些探讨，就提高能源的利用率展开讨论。

关键词：燃气发电机组；节能技术；研究

1.引言

燃气发电机组是在全球环保要求下应运而生的一种新型发电机组。主要有联合循环燃气轮机和燃气内燃机两种结构形式。前者的功率比较大，主要用在大、中型电站，后者的功率比较小，主要用在小型的分布式电站。机组的动力来源于燃气的燃烧时产生的能量，取代了以油和煤炭为燃料的发电机组，是一种新型的绿色环保动力。同时具有发电质量好、启动性能好、噪音低振动小等优点，且其燃烧的可燃性气体是清洁廉价的能源，将在未来的发电站中发挥着非常重要的作用。

2.燃气发电机组的工作原理

燃气发电机组一般由发动机、发电机、控制屏、TEM电子管理系统、燃气输送系统等构成，是一种以通过燃烧气体的方式将产生的热能转换成为电能输出的动力装置。其中，发动机的作用是将燃料燃烧时产生热能转换成为机械能输出的动力装置，发电机将机械能转换成为电能进行输出。

发动机一般有几个气缸组成，每一个气缸的工作循环，都是由吸气、压缩、做功和排气这四个冲程组成。做功的同时，带动了活塞进行往复运动，活塞连接着发电机曲轴，从而带动着电机运行。

发动机与发电机是同轴，内部的可燃气体一般是天然气、或者液化石油气、沼气等。燃气发电机组与柴油发电机组相比，其充分燃烧后产生的气体极少含有有害成分，极大地降低了对环境的污染，是一种满足当前环保法规和积极响应国家可持续发展战略的环保节能性的发电机。

3燃气发电机组的能耗分析

为了探讨燃气发电机的节能技术，必须首先要对燃气发电机组在工作中的能源消耗进行分析。通过了解每个步骤的动作原理、能量是如何转换等问题的深入探究，找到能量释放过剩的环节，并对该环节实行节能减排技术。对于燃气发电机组而言，能源的消耗主要体现在燃气消耗、发电量的生成、燃料的燃烧是否充足、尾气排放、处理和回收、整个机组运行的效率等几个方面。

燃气发电机组投入使用后，做好每次燃气的投入量和发电机发电量进行统计，并记录好机组各设备的运行状态，为机组运行能耗和效率的分析提供最直观的数据。比如按照月来算，一个月当中共计投入多少燃气，共产生电量多少，每一个月的统计结果进行横向对比，分析每一个燃燒过程，对热机的效率进行计算，探讨效率低下的环节，并有针对性的进行技术改进，不仅能提高燃料的转换率，对于节能减排的实施也起到了促进的作用。

4 燃气发电机组的节能技术以及管理

节能环保是当前社会工业进程中的重要课题。从人类的居住环境的改善和自然资源来看，节能环保也必将是一项需要长期保持和不断深入研究的技术。它不仅仅可以延长地球上有限资源的使用寿命，也促进着我们的生存环境向着可持续方向发展。在工业制造中，节能的技术代表着企业先进生产力水平的高低，燃气发电技术同样也是如此。如何在不影响燃气发电机组效率和保障其正常安全生产的前提下，实现其节能减排，是一个值得深入研究的课题。

4.1燃气发电机组的节能技术，我们主要从以下三个方面进行探讨：

4.1.1对燃气发电机组的源头进行节能控制

燃气发电机组使用的燃料一般是天然气或者沼气等可燃气气体，目前以天然气为燃烧原料的居多。由于天然气蕴藏在地下岩层或者煤层中，除了主要含有烷烃类等可燃性气体外，也会还有部分泥沙、岩石颗粒、硫化亚铁等固体杂质和硫化氢、二氧化碳等气体杂质。在开采的过程中，虽然有去除杂质的过滤装置，但是还会有些杂质随同天然气一起进入开采系统，在燃气发电机的燃烧装置中，杂质的存在，势必会影响到天然气的燃烧质量和能量转换效率。因此，我们需要对天然气中的杂质进行过滤，以提高燃烧效率。比如，使用天然气过滤器，脱出天然气中携带的油、游离水和泥沙等气态或固态的杂质，提高天然气的燃烧质量，最终，达到减少初始天然气的投入量目的，从使用源头进行了节能。

4.1.2 对燃气发电机组运行过程中的节能技术进行改造

一些正在运行的机组，由于其建设和投入比较早，鉴于当时技术的限制，没有考虑到节能设备的投入和使用。在当前节能技术日趋成熟、设备也逐渐完善的背景下，可以综合考虑，对机组进行节能改造。目前，在我国各燃气电厂中节能改造的项目也已经成功实施了很多，比较成熟的节能技术有真空泵改造、高效水泵改造等项目。以某燃气发电厂的给水泵电机改造为例，2台S109FA机组每台机组设计2台高压给水泵，采用变频电机对两台机组的给水泵电机进行改造，实现了给水泵电机软起动，达到节能降耗的目标。通过改造后，给泵电耗率由工频运行时的0.65%下降到变频运行的0.45%，全年按照5000h运行时间来计算的话，与工频运行时相比，变频运行下全年约节约了450万千瓦时电量，节能的效果非常显著。

4.1.3 对燃气发电机组的余热加以利用

机组运行停止后，仍然有部分余热，随着时间的推移，余热会慢慢散发至空气中，若对余热加以利用，也是一项比较有意义的节能活动。余热的利用，包括对尾气和冷却水的利用。尾气的利用，和汽车的涡轮增压技术有些相似，其工作原理是是，供水管中的水经过水泵加压后，通过过滤器到软水的处理单元，由给水泵抽入到余热锅炉中。废气中含有大量的余热，通过余热的能量散发，将余热锅炉中的水进行加热至沸腾，产生的蒸汽被输送到汽缸中。当气缸内的压力达到出口压力是，饱和蒸汽被分离出送至终端用户。余热利用的应运范围比较广泛，比如冬天的制热、采暖、洗浴等。经过余热的系统的能量回收利用，让原本排到大气中浪费的能量得到了转换，有效利用和节约了能源。

4.2 燃气发电机组的节能安全管理

与传统的燃煤发电机组相比，燃气发电机组由于其燃料的特殊状态，机组的结构比较复杂，设备上也相差比较大，比如，燃气的各种设备、尾气的排放装置等。燃气设备中气体的防泄漏等非常重要，若处置不当，很容易造爆炸等成安全事故。由于燃气发电机组的投入使用较传统的燃煤发电机组相比，时间较晚，技术上还存在一些待改善的课题，相关的配套设备等也不是很完善，因此，需要制定一套与燃煤发电机组不同的方案进行安全上的管理，并不断完善。

对于燃气发电机组而言，其工作环境、生产的工艺等对发电的影响比较大。因此，强化生产环境的管理，优化工艺，排除不安全的生产因素。同时，做好节能减排的推进，将安全生产和节能减排有效结合，真正实现企业的可持续发展。

5 结语

随着科学技术的不断发展，越来越多的节能减排技术和设备会被开发并投入生产使用。企业管理人员也应该时刻要保持忧患意识，认识到节能减排对于国家乃至全球发展的重要意义。节能减排不是一段时间的工作，也不是一代人的努力，而是要靠世世代代不断的研究和完善，只有将节能的工作做到位，才能更好的促进能源的循环利用。

参考文献

[1]于建卫、张红学 燃气发电机组的余热利用. 能源研究与利用，2011-2：40-41

[2]李达、石翠霞 燃气发电机组节能先进技术及管理综述. 科教导刊（电子版），2017-15（5月下）：161

[3]邸冲 燃气发电机组节能先进技术及管理综述. 科学管理，2018-10：52-53

（作者单位：广州协鑫蓝天燃气热电有限公司）