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伴隨著石油、天然氣、煤炭等一次性能源節(jié)節(jié)攀升的高價(jià)位和日益緊張的供應(yīng)形勢，能源問題已突破人們的心理底線，節(jié)能、高效已經(jīng)成為一項(xiàng)尤為突出的亟待解決的課題。在火力發(fā)電行業(yè)，內(nèi)燃渦輪發(fā)電機(jī)以其高效率、高轉(zhuǎn)化率、大功率、高節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，已被越來越多的能源專家、政府決策者和火力發(fā)電企業(yè)所認(rèn)可。隨著對火電發(fā)電效率提高和環(huán)保的呼聲日益高漲，相信接下來的火力發(fā)電設(shè)備，將以高效的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)為主。

火力發(fā)電設(shè)備新趨勢

——燃?xì)?/a>渦輪發(fā)電機(jī)

撰草稿張金輝肖繼平

伴隨著石油、天然氣、煤炭等一次性能源節(jié)節(jié)攀升的高價(jià)位和日益緊張的供應(yīng)形勢，能源問題已突破人們的心理底線，節(jié)能、高效已經(jīng)成為一項(xiàng)尤為突出的亟待解決的課題。在火力發(fā)電行業(yè)，內(nèi)燃渦輪發(fā)電機(jī)以其高效率、高轉(zhuǎn)化率、大功率、高節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，已被越來越多的能源專家、政府決策者和火力發(fā)電企業(yè)所認(rèn)可。隨著對火電發(fā)電效率提高和環(huán)保的呼聲日益高漲，相信接下來的火力發(fā)電設(shè)備，將以高效的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)為主。

火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核心）、汽水系統(tǒng)（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、電氣系統(tǒng)（以汽輪發(fā)電機(jī)、主變壓器等為主）、控制系統(tǒng)等組成。前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由熱能、機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)變；控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)氣體從高壓空間流向低壓空間時(shí)，壓強(qiáng)差越大，流動(dòng)的速度也越大。蒸汽輪機(jī)的工作原理是：利用噴嘴使水管式鍋爐的過熱管送來的過熱蒸汽，從噴嘴噴出時(shí)，體積開始急劇地膨脹。同時(shí)壓強(qiáng)降低，速度增大，這樣的蒸汽具有很大的動(dòng)能。也就是說蒸汽的內(nèi)能在噴嘴中轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝膭?dòng)能。當(dāng)蒸汽噴射到葉片上時(shí)，它的動(dòng)能又轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽輪機(jī)長期以來以煤炭為燃料，即使達(dá)到亞臨界、超臨界狀態(tài)的發(fā)電狀態(tài)，效率也僅達(dá)到34%左右，煤炭的利用率已達(dá)到了極限。隨著人們對能源危機(jī)的共識(shí)和對節(jié)能環(huán)保的越來越重視。眾多國家決策者和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人也逐漸把高效、節(jié)能、環(huán)保提高到國家和企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略上。蒸汽輪機(jī)已漸漸變的與時(shí)代主題相違。在中國，眾多的火力蒸汽輪機(jī)高耗能、高污染，已成為阻礙國家戰(zhàn)略發(fā)展的障礙。2007年，我國原煤產(chǎn)量為25.23億噸，其中用于火力發(fā)電的電煤是12.82億噸，電煤占當(dāng)年原煤產(chǎn)量的51%?；痣姀S所排出的粉塵、二氧化硫、二氧化碳等氣體從此也可略窺一斑，而發(fā)電效率每提高1%所帶來的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益也是十分可觀的。因此，越來越多的能源專家、環(huán)保人士以及政府決策者和高瞻遠(yuǎn)矚的企業(yè)家都期待占發(fā)電比重巨大的火力發(fā)電企業(yè)能夠改觀現(xiàn)今的發(fā)電模式。而火力發(fā)電企業(yè)也急需一種高效、環(huán)保、節(jié)能的發(fā)電機(jī)來取代現(xiàn)有的設(shè)備，以企提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、符合時(shí)展的要求。燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)似乎就是專為此而應(yīng)運(yùn)而生的。

燃?xì)廨啓C(jī)的基本原理與蒸汽輪機(jī)很相似，不同處在于工質(zhì)不是蒸汽而是燃料燃燒后的煙氣。燃?xì)廨啓C(jī)屬于內(nèi)燃機(jī)，所以也叫內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)。構(gòu)造有四大部分：空氣壓縮機(jī)，燃燒室，葉輪系統(tǒng)及回?zé)嵫b置。燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程是，壓氣機(jī)(即壓縮機(jī))連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃?xì)?，隨即流入燃?xì)馔钙街信蛎涀鞴Γ苿?dòng)透平葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃?xì)獾淖鞴δ芰︼@著提高，因而燃?xì)馔钙皆趲?dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)，尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動(dòng)時(shí)，需用起動(dòng)機(jī)帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后，起動(dòng)機(jī)才脫開。燃?xì)獬鯗睾蛪簹鈾C(jī)的壓縮比，是影響燃?xì)廨啓C(jī)效率的兩個(gè)主要因素。提高燃?xì)獬鯗?，并相?yīng)提高壓縮比，可使燃?xì)廨啓C(jī)效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達(dá)到31；工業(yè)和船用燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獬鯗刈罡哌_(dá)1200℃左右，航空燃?xì)廨啓C(jī)的超過1350℃。常規(guī)燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)是大型發(fā)電設(shè)備的典型代表，能提供從1至數(shù)兆瓦的電力，可以滿足幾乎一切包括辦公大樓、醫(yī)院、學(xué)校、商店的建筑物的用電需求。渦輪發(fā)電機(jī)出來的廢氣是吸收式制冷機(jī)的理想熱源，被用來制冷、采暖和提供衛(wèi)生熱水。同燃煤電廠的廢氣相比，其廢氣的雜質(zhì)、含硫量均很低，其次最為顯著的是其含氧量較高，可達(dá)15％以上，可以作為直燃機(jī)的助燃空氣，進(jìn)行第二次燃燒。燃?xì)廨啓C(jī)具有啟動(dòng)迅速,操作簡便等特點(diǎn),并設(shè)有自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)無人值守,是節(jié)能,環(huán)保型動(dòng)力設(shè)備。1立方米天然氣可發(fā)電力3千瓦時(shí),1立方米煤層氣或煉化尾氣可發(fā)電力2.7千瓦時(shí),經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

目前國內(nèi)外開發(fā)的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)多是在汽油機(jī)或柴油機(jī)基礎(chǔ)上研制開發(fā)的,較大的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)基本上都是從柴油機(jī)改制過來的,轉(zhuǎn)速為1000～1500r/min,采用電火花點(diǎn)火方式。國內(nèi)在燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)方面，相較下洛陽豫燃煤氣設(shè)備有限公司已具備相當(dāng)實(shí)力。著名煤氣設(shè)備專家、著名工程師陶予敏老師，自1996年開始就帶領(lǐng)著一批科研人員從事燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)備研究、實(shí)驗(yàn)。2002年陶予敏老師又帶領(lǐng)洛陽豫燃煤氣設(shè)備有限公司的科研人員組成以水煤氣為燃料的燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。歷經(jīng)數(shù)載奮斗、攻關(guān)，克服重重困難，終于在投入大量實(shí)驗(yàn)資金，試制了數(shù)十套設(shè)備后，掌握了燃?xì)廨啓C(jī)在轉(zhuǎn)速，設(shè)備調(diào)速，設(shè)備噪音處理以及設(shè)備大型化等方面的關(guān)鍵技術(shù)，獲得了巨大的成功?，F(xiàn)該設(shè)備因后期資金嚴(yán)重不足，設(shè)備制造暫告一段落，但升級改造的理論研究仍在進(jìn)行中。2007年度諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者埃里克•馬斯金(EricS.Maskin)在第五屆SNAI－ASU企業(yè)家高層論壇做主旨演講時(shí)語出驚人地稱“認(rèn)為油價(jià)并不夠高?！笔聦?shí)上油價(jià)的確是一漲再漲。2008年紐約市場7月14日油價(jià)收于每桶145.18美元。倫敦國際石油交易所8月份交貨的北海布倫特原油收于每桶143.92美元。僅2008年1—6月份國際煤炭價(jià)格就上漲了48%，而國內(nèi)煤炭現(xiàn)有儲(chǔ)量以現(xiàn)今每年年產(chǎn)25億噸原煤（注：此為2007年年產(chǎn)量，估計(jì)2008年將達(dá)到29億噸）計(jì)算至多也只夠用80年。黨的十七大明確提出了充分認(rèn)識(shí)加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的極端重要性和緊迫性，增強(qiáng)憂患意識(shí)和危機(jī)意識(shí)，增強(qiáng)歷史責(zé)任感和使命感。如果陶予敏老師領(lǐng)導(dǎo)的洛陽煤氣設(shè)備有限公司所研發(fā)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)能夠在國內(nèi)的火力發(fā)電行業(yè)得到推廣的話，將會(huì)給整個(gè)火力發(fā)電行業(yè)乃至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)注入新的活力。

當(dāng)今能源新形勢下，水煤氣作一種高能、易得、相對較為廉價(jià)的清潔能源，具有很大的發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展空間。由于石油，天然氣具有國家安全戰(zhàn)略意義，世界各國政府也都將確保獲得穩(wěn)定石油來源作為重要政策目標(biāo)，甚至不惜采用軍事手段（如美國發(fā)動(dòng)的海灣戰(zhàn)爭以及對伊拉克等產(chǎn)油國的侵略等等）達(dá)到這一目標(biāo)。目前，世界上許多地區(qū)成為熱點(diǎn)都與大國爭奪石油資源有關(guān)，如中東地區(qū)、里海地區(qū)和南中國海地區(qū)。中國雖然是一個(gè)能源大國，但能源危機(jī)已迫在眉睫。試想一下，如果國內(nèi)像陶老師領(lǐng)導(dǎo)的洛陽豫燃煤氣設(shè)備有限公司科研團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)之類產(chǎn)品，得到進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)而在火電行業(yè)或整個(gè)國內(nèi)推廣，將會(huì)給行業(yè)和國家?guī)矶嗝纯捎^的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略效益啊。節(jié)能、環(huán)保、能源安全已是時(shí)代主題。節(jié)約能源，提高國家能源多樣化、高效化，是一個(gè)愛國志士愛國的表現(xiàn)。誠然，國內(nèi)還有許多像洛陽豫燃煤氣設(shè)備公司陶予敏老師一樣，為祖國分憂，愿出自己一份力的有志之士。我們期待著祖國變得更加的強(qiáng)大、富強(qiáng)。