天然气发电应用简介
天然气高效利用技术之一
天然气高效利用技术之一:天然气联合循环发电电力是现代生产、生活和经济发展不可缺少的原动力。
随着人类对环境保护意识的不断增强，人们对取得电力的方式的观念也在发生变化。
当今世界投入商业营运的大规模集中式发电方式有：燃烧化石燃料的火力发电、水力发电和核能发电。
在火力发电方式中，按其燃料不同又分为燃煤发电、燃油发电和燃气发电。
回顾近30年来人们对取得电力的观念所发生的变化过程，首先是人们疑虑核发电会发生辐射污染而竭力反对，尤其是在1986年发生的乌克兰切尔诺具利核电站放射性泄漏事件后，加深了人们对辐射污染的疑虑。
尽管新型反应堆的开发和在核废料处理技术方面取得了巨大努力，但仍难以让公众建立信心，改变观念，使世界拟建和在建的核发电厂（站）几乎都遭到了停建的命运。
近年来，由于世界石油价格不断攀升所引发的电价上扬以及预期的电力短缺，使一些IEA国家出现了修建核电站的新动力，但因民众的反对而举步维艰;其次是燃煤发电因其排放烟气中含有粉尘和SO x 等污染物，长期来就一直受到公众指责，加之已被证实的地球温室效应加剧主要是由大量CO2所致，使排放CO2大户的燃煤电厂的处境变得更加艰难。
虽然以现有技术回收、封（Sequestration）CO2并无困难，但因成本太高而难以实施;至于燃油发电，则因油价太高，使其发电不具竞争力，而不会再有人对建设燃油电厂感兴趣；水力发电虽然被认为是最清洁的发电方式，但由于要修筑水坝、建水库影响生态环境而成为环境保护主义者和环保企界反对的目标。
在此形势下，属低碳烃的天然气因资源丰富，终极储量巨大，又具有良好的环保效益而脱颖而出，成为广大民众所乐于接受的发电方式。
现在，在有条件使用天然气饰物液化天然气（LNG）的地方，正越来越广泛地使用天然气发电，包括新建的火力发电厂和传统的燃煤、燃油电厂的改造。
但是用天然气发电，发电成本相对较高，因此，努力提高天然气发电的利用效率降低发电成本，对推广天然气发电至关重要。
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燃气轮机发电案例介绍-天然气应用1案例背景燃气轮机热电冷联产燃气轮机发电案例介绍-天然气应用1 案例背景燃气轮机热电（冷）联产系统可同时提供电能和热（冷）能，相比传统能源解决方式，系统效率高，简单可靠，应用灵活，节能环保，且受国家政策鼓励，可广泛应用于各种场合，为用户降低能耗并改善当地环境，以下是以天然气为燃料，应用于工业用户的典型案例介绍。
1.1 现场条件(以上海为例)海拔高度5m设计大气温度14℃设计大气压力101.3Kpa设计大气相对湿度60%1.2 燃料以天然气为燃料燃气热值：8400 KCal/Nm3燃气压力：0.3Mpa(假设)1.3 热电负荷及运行时数最大蒸汽流量：29t/hr蒸汽压力： 1.0 Mpa蒸汽温度：185℃年供热时间：7000小时年运行小时数：7000小时2 方案燃气轮机热电联产系统一般根据以热定电的原则进行设计和设备选择，该项目选用 1台索拉公司大力神130(TITAN 130)燃气轮机，配1台余热锅炉，两台燃气压缩机（1用1备），整个系统可布置在简易厂房内，总占地面积约3200平方米。
2.1 燃气轮机每台大力神130机组在项目现场主要参数如下：铭牌功率：15000KW发电机出力：14556 KW燃烧空气进口温度：14℃燃机工况点：满负荷运行燃料流量：4339Nm3/hr涡轮排气温度：500 ℃尾气流量：177882 Kg/hr2.2 余热锅炉每台余热锅炉在项目现场主要参数如下：蒸汽温度：185.5℃蒸汽压力： 1.03 Mpa蒸汽流量：29245 kg/hr2.3 系统主要设备清单2.4 系统总容量及实际出力总装机铭牌功率：15000 KW现场实际净输出功率：14556 KW总蒸汽流量：29245 Kg/hr总燃气消耗量: 4339 Nm3/hr3 索拉中国业绩索拉公司进入中国已经超过30年，在国内已经有超过260台机组，其中金牛60机组超过70台，大力神130超过70台。
天然气发电的主要过程和原理
天然气发电的主要过程和原理
1. 天然气燃烧：天然气主要由甲烷组成，其化学能丰富。
在燃烧室内，天然气与空气混合，经过点火后发生燃烧反应，释放出存储在其中的化学能，产生大量的热能和高温高压的燃气。
2. 产生高温高压气体：高温的火焰使得天然气分子中的化学能被释放出来，生成高温高压的气体。
3. 蒸汽产生：这些高温高压的气体随后进入蒸汽锅炉，与锅炉中的水进行热交换，使水迅速加热并转化为蒸汽。
蒸汽锅炉的类型可能包括循环流体化床锅炉、循环流化床锅炉或煤水混合锅炉等。
4. 蒸汽轮机驱动：产生的蒸汽通过管道进入汽轮机，驱动汽轮机旋转。
蒸汽在汽轮机中从高压到低压进行膨胀，驱动高速旋转的叶轮。
叶轮旋转时，将蒸汽的热能转化为机械能。
5. 发电机发电：机械能进一步通过轴传输到发电机，并驱动发电机的转子旋转。
发电机中的转子上绕有线圈，在磁场的作用下，转子旋转带动线圈产生电流，即电能。
总的来说，天然气火力发电的原理是利用天然气的燃烧产生的高温高压气体，通过蒸汽动力方式将这部分能量转化为机械能，进一步通过发电机将其转化为电能。
这是一种高效而环保的发电方式，因为天然气燃烧过程中所产生的污染物相对较少。
天然气发电机组工作原理
天然气发电机组工作原理天然气发电机组是利用天然气作为燃料来发电的设备。
它的工作原理可以简单地分为以下几个步骤：天然气供应、燃烧、机械运动和电力输出。
天然气供应是发电机组工作的第一步。
天然气是一种在地下储存的燃料，它主要由甲烷组成。
在发电厂中，天然气通过管道输送到发电机组的燃气燃烧室。
接下来是燃烧过程。
天然气进入燃气燃烧室后，与空气混合并被点火。
这个过程产生的燃烧产物包括热能和废气。
热能通过传热方式传递给发电机组中的蒸汽锅炉，使水转化为蒸汽。
废气则通过烟囱排放到大气中。
机械运动是发电机组的核心部分。
蒸汽锅炉中的蒸汽会推动涡轮转动。
涡轮通常由多个叶轮组成，它们通过叶片的形状和受力面积的变化将蒸汽的动能转化为机械能。
涡轮的转动会带动发电机转子一起旋转。
电力输出是发电机组的最后一步。
发电机是由转子和定子组成的。
转子是由永磁体或电磁体组成的，并且在旋转时会产生磁场。
定子则是由导线绕组组成的，并且当磁场通过时会产生感应电动势。
这个感应电动势经过调节后，通过变压器将电能提升到适合输送的电压，最终通过电网输送到用户。
除了上述基本的工作原理外，天然气发电机组还包括一些辅助设备，如燃气压缩机、燃气净化系统和排放控制系统。
燃气压缩机用于提高天然气的压力以便输送到发电机组，燃气净化系统则用于去除天然气中的杂质，以确保燃烧过程的稳定性和可靠性。
排放控制系统则用于控制废气的排放，减少对环境的污染。
总的来说，天然气发电机组的工作原理是将天然气燃烧产生的热能转化为机械能，再经过发电机将机械能转化为电能。
它具有燃料资源丰富、燃烧产物清洁、效率高等优点，在现代能源的开发利用中扮演着重要的角色。
随着天然气的不断发展和应用，天然气发电机组的使用将会越来越广泛。
详解燃气发电机组的优点与工作原理
详解燃气发电机组的优点与工作原理简介：燃气发电机组是一种利用燃气燃烧产生的热能转化为电能的设备。
它以燃气作为燃料，并且具有一系列的优点和特点。
本文将详细介绍燃气发电机组的工作原理和其所具备的优点。
一、工作原理：燃气发电机组是将燃气燃烧产生的高温高压气体推动活塞，通过活塞运动带动发电机转子旋转，最终产生电能的一种发电设备。
它的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 燃气供给：燃气发动机需要从外部供应燃气燃料，通常使用天然气、液化石油气等作为燃料。
燃气供应系统将燃气输送至燃气发动机内部。
2. 燃气燃烧：燃气发动机内部的燃烧室将燃气与空气混合，并通过点火装置点燃燃气。
燃烧产生的高温高压气体将推动活塞向下运动。
3. 活塞运动：燃气发动机的活塞将被推动向下运动，这个运动过程转化为机械能，并带动曲轴旋转。
4. 发电机转子旋转：曲轴的旋转带动发电机转子旋转，从而产生电能。
5. 电能输出：最终，燃气发电机组将产生的电能输出到电力系统中，为用户提供电力供应。
二、优点与特点：燃气发电机组具有以下一些优点和特点：1. 高效节能：燃气发电机组的高效节能是其最显著的优点之一。
相对于传统的煤电发电，燃气发电的效果更为高效，能够大幅减少燃料消耗和烟尘排放。
2. 环保清洁：燃气发电机组利用燃气作为燃料，燃烧产生的废气中含有的污染物相对较低，排放更为清洁。
与煤电发电相比，燃气发电不会产生大量的烟尘和二氧化硫等有害气体。
3. 运行稳定：燃气发电机组的运行稳定性较高，转速变化小，震动和噪音较低，使用寿命较长。
4. 快速启动：燃气发电机组的启动速度很快，不需要长时间的预热过程，可以在短时间内迅速投入工作，满足紧急用电需求。
5. 可调电压：燃气发电机组可以根据实际需求进行电压的调节，适应不同的用电设备，提供稳定的电能供应。
6. 运维成本低：相对于其他发电方式，燃气发电机组的运维成本较低。
燃气燃料价格相对较稳定，在长期运行中具有较高的可靠性和经济性。
天然气压差发电前沿技术应用
天然气压差发电前沿技术应用摘要：为解决天然气调压站传统调压方式压力能浪费等问题，介绍了一种天然气管网压差发电技术。
该技术利用“两级膨胀发电+热泵分级补热+冷能利用”的工艺路线，对天然气管网压力能进行综合利用。
通过工程实践，成功验证了该工艺路线的可行性，为天然气管网压差发电技术的应用推广提供了安全运行保障和性能保证。
关键字：螺杆膨胀发电；压力能回收1、技术背景及意义2019年我国天然气消费量达到3064亿m3，天然气在一次能源消费中的比重达到8.1%[1]。
可以预见，我国天然气的消费量将越来越大。
天然气输送到用户时必须降压后才能使用，我国城市管网燃气管道设计压力从0.01～4.0MPa可分为7级[2]。
因此，调压站成为天然气管网中必不可少的设施。
根据天然气组分和初始状态不同,由节流膨胀导致的天然气温降约为4.5-6℃/MPa,传统的调压方式不但没能回收管网天然气中的压力能，而且还需要消耗一定的能源对天然气进行预热[3-5]。
2、国内外研究现状采用膨胀机械对管网天然气进行绝热膨胀（即等熵膨胀）减压，既可达到天然气调压的目的，同时由膨胀机带动发电机发电或其他机械回收膨胀功。
利用管网压差进行膨胀发电国内外相关的研究较多。
郑斌[6]等采用透平膨胀机为压差回收装置对天然气压差回收综合利用的理论及应用研究；Farzaneh-Gord[7]等在天然气压差发电技术的应用研究中使用了涡轮膨胀机；王硕[8]等在其天然气管网压差发电技术研究中采用流体马达作为膨胀机。
近几年由于螺杆膨胀机转速较低，具有轴封效果好，寿命长和体积小的特点，且可不通过减速装置直接驱动发电机发电，因而越来越多地被应用于天然气压差发电项目[9,10]。
3、应用情况3.1项目概况浙江省内某典型城市天然气调压门站接收上游省级管网来气并向下游管网供气。
该调压站原设计调压撬调压方式，存在较大的节流损失，造成了天然气管网压差的浪费。
为回收天然气管网节流调压方式损失的压力能，项目综合两级膨胀发电技术、热泵技术和冷能利用技术，采用了“两级膨胀发电+热泵分级补热+冷能利用”的工艺路线[11]，对现有的天然气管网调压方式进行改造，建设了一套天然气压力能发电系统，包括一套螺杆膨胀发电机组、一套热泵制冰系统，及相应的辅机设备和连接管道。
天然气差压发电技术应用
天然气差压发电技术应用摘要：当前，在我国，天然气压力能利用仍处于起步阶段,仅局部地区建立了试点工程,而大部分天然气压力能仍未充分利用。
天然气差压发电系统其主要流程是高压天然气从进气管进入透平膨胀机,带动连接其发电系统运作后,从排气管排出进入低压管网,其主要问题是膨胀降压过程伴随着数十度甚至上百度的温降,需利用加热系统进行换热。
推动天然气差压发电有着重大意义。
本文主要是针对差压发电技术，分析了其具体的应用，提出了具体的方案研究，旨在为相关研究提供参考，促进天然气的广泛应用。
关键词：天然气；差压发电；技术我国能源网处于快速发展中，天然气也已经成为普遍的生活能源。
然而在天然气管道运输中,一些调压站由于地理位置较为偏僻,还存在供电问题。
以一般城市燃气为例,地区供气量不断增大,调压站也随之建设范围较广,部分偏远调压站用电比较困难,基本的生活用电如照明,生产用电如风机、伴热带等得不到满足,而采用市电拉网程序复杂,价格昂贵。
目前大多采用较为妥协的处理办法,从周围农户搭接临时用电,不是长久之计,急需从根本上解决这一难题。
另外,太阳能发电及风力发电由于发电功率较小,受到环境天气影响较大,工作状态不稳定,经常会出现供电不足的情况,对于场站内部照明,摄像监控,仪表远传等用电,都存在一定的问题。
同时,随着天然气管网不断增长,压力不断增高,蕴含的大量压力能没有充分利用。
目前国内外的天然气管网压力能利用技术理论研究较多,主要包括将电能及冷能用于发电、调峰、制冷等。
近些年,我国的天然气管网压力能利用工程发展较快,但均处在示范研究阶段,至应用普及仍有一定差距。
一、技术方案介绍（一）工艺方案本套装置通过支路与原调压装置并联的形式,将一部分天然气进行膨胀发电。
利用天然气调压过程中的压力能,通过小型膨胀机将这一能量加以转化,在膨胀机转动的同时,连轴发电机进行发电。
发出的电力经过电力系统处理后,供给场站各处设备、照明、办公等用电。
本套装置关键设备为调压阀,电磁阀,膨胀机,发电机以及电力方面的电控柜,充电装置,以及相应的用电设备。
天然气发电技术特点和应用前景
天然气发电技术特点和应用前景摘要：本文对使用优质燃料天然气高效发电的燃气－蒸汽联合循环发电的应用特点加以分析，提出燃气－蒸汽联合循环发电在电力结构中的作用，提出研究、制定合理价格政策的建议，以推动我国天然气燃气轮机发电事业。
关键词：天然气燃气－蒸汽联合循环发电价格政策在“西部大开发”战略的指引下，史无前例的“西气东输”工程全面施工，引进液化天然气和管道气项目也全面开展。
国家重点支持发展的天然气燃气—蒸汽轮机联合循环发电工程首批联合招标项目装机总容量8 000 MW，计划于2005~2006年建成发电。
以引进技术形成自主开发能力为目标的燃气轮机制造产业也在分阶段实现。
我国天然气燃气轮机和联合循环发电进入一个新的发展时期。
据统计，2001年世界天然气消费量达24 049亿立方米，天然气在世界能源消费结构中的比例达24.7%。
第16世界石油大会报告认为2010年全球天然气消费量将增加到49 000亿立方米，且预计到2040年天然气在世界能源消费结构中的比例将上升到51%。
当今世界主要工业发达国家能源结构中天然气所占比例为：美国25.8%，英国38.1%，俄罗斯54.6 %。
而我国仅为2.5%。
此外在1995年世界电力结构中天然气发电占18.54%，当时我国是1.4%。
近期我国天然气燃气轮机发电装机容量将有增加，但预计到2006年天然气发电在电力结构中的比重仅达2.7%。
以上统计说明，我国在天然气应用和天然气发电上与世界工业发达国家相比有巨大差距，努力推动我国天然气发电的任务是紧迫的，也是有很大发展空间的。
一优质燃料天然气应主要用于燃气轮机联合循环的高效发电。
天然气是化石能源中最洁净的燃料，在燃烧性能、热值、运输等各方面都是最优质的燃料。
燃气轮机和联合循环发电应用热力学上布雷顿循环和朗肯循环相结合，既有利于高品位能量的转换，又能充分利用较低品位的能量，具有能源综合利用和最高效率的优点。
当今燃气—蒸汽轮机联合循环发电热效率已达到60%，远高于常规或超临界火力发电水平，（见表1）。
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相关概念
利用天然气分布式能源在用户终端实现冷 热电三联供，也叫CCHP(Combined Cooling, Heating&Power)，它主要是利用燃气轮机或 燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，对作功后 的余热进一步回收，用来制冷、供热和生活热 水，就近供应。
“十二五”时期天然气行业发展成就
指标
2010年 2015年 年均增速
累计探明储量（万亿立方米）
9.1
13
7.4%
产量（亿立方米/年） 表观消费量（亿立方米/年） 天然气占一次能源消费的比例（%） 天然气进口量（亿立方米/年） 天然气管道里程（万公里）
952 1075 4.4 170 4.26
1350 1931 5.9 614 6.4
7.2% 12.4% 6.0% 29.3% 8.5%
管道一次运输能力（亿立方米）
960
2800
23.9%
LNG 接收能力（万吨/年） 地下储气库工作气量（亿立方米）
1610 18
4380 55
22.2% 25%
吸气压缩
燃烧加热 膨胀做功 排气放热
运行方式 循环方式 机组型式
调峰发电 热电联产
9FA/FB 9E
M701F4/F5 M701DA
GE发电集团燃气轮机产品概览
GE公司9HA燃机结构特点
GE公司9HA.01/02燃机性能参数
简单循环出力(MW)
简单循环毛效率(%，LHV)
简
排烟温度(℃)
单 循
排烟能量(GJ/小时)
环
燃机排放达标最低负荷
及 燃 机
燃机升降负荷率(MW/分钟) 满负荷NOx排放(ppm@15%O2)
相关概念
化石燃料类、可
按能源利用形式分类 再生能源类及这
两种的有机结合
燃气轮机、内燃机、
按动力子系统分类 蒸汽轮机、燃料电池
、太阳能、风能等.
蓄蓄能能装装置置
相关概念
冷热电联产
光电
燃料电池
风能
微微燃燃机机
相关概念
天然气分布式能源是指利用天然气为燃料， 通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用， 综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心 就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天 然气高效利用的重要方式。
相关概念
二、天然气分布式能源技术简介
相关概念
于2002年成立，提出如下定义：分布式能 源系统（Distributed Energy System）是一 种新型的能源系统，一般建于用户附近，减少 了输配系统投资和能量损失，是更高效、更可 靠和更加环保的能源系统。它包括高效热电联 产、就地式可再生能源系统以及能量循环系统 （包括利用废气、余热和压差来就地发电）， 这些发电系统能在或靠近消费的地点提供电力， 而不论其项目大小、燃料种类或技术，也不论 该系统是否与电网联网与否。
参
最低负荷CO排放(ppm)
数
燃料适应性(MWI)
启动时间(常规运行/紧急调峰，分钟)
联合循环出力(MW)
联
联合循环毛效率(%，LHV)
合
联合循环排放达标最低运行负荷
循 环
升降负荷率(MW/分钟)
启动时间(热态快启，分钟)
9HA.01
9HA.02
429
519
~42%
~42%
633
636
2103
2516
简单循环 联合循环
重型燃机 E/F/H
轻型燃机 分布式
调峰发电
• 在国内电网中的定位主要是调峰 • 两班制运行 • 年利用小时数一般2000~3500 • 国内F级机组以单轴布置为主
热电联产
• 热负荷，“以热定电”原则 • 南方工业供热，北方采暖兼顾工业 • 年利用小时数一般4500~5500 • 国内以多轴布置为主
楼宇型分布式能源(BCHP):位于二次能源需求性质相近且用户相对集中的楼宇 （群），紧随空调冷、热负荷变化，对系统的全工况性能要求高。通常应用 在机场、火车站、医院、酒店、商场等公共建筑。
区域型分布式能源(DCHP):位于冷热（包括蒸汽、热水）、电力需求较大的区 域，以工业蒸汽为基本负荷运行，同时满足区域空调冷、热负荷需求；通常， 年均能源利用效率、全年利用小时数均高于楼宇式分布式能源项目。通常应 用在经济开发区、工业园区等大型区域。
简单循环是指采用燃气循环的单燃机发电形式
联合循环是指燃气循环和蒸汽循环联合发电的形式，就是将燃气轮机 排出的“废气”引入余热锅炉，加热水产生高温高压的蒸汽，再推动 汽轮机做功。这种形式可大大提高效率，降低气耗率。
联合循环
多轴布置
单轴布置 (F级/H级)
一拖一
二拖一
一拖一
单轴布置指燃机、发电机和汽轮机串联安装在同一根轴系上，由燃气轮机 和汽轮机共同驱动一台发电机。
多轴布置指燃机和汽轮机分轴布置，燃机和汽轮机都分别配有各自驱动的 发电机。分为一拖一和二拖一。
一 拖 一 布 置 方 案
二拖一布置方案
重型 轻型ຫໍສະໝຸດ 2000年技贸结合、技术引进，国内外厂商合作，推进燃机国产化 。现在国 内电厂主要以E级、F级重型燃气轮机为主力机型，而未来高效的H级和小 型天然气分布式能源站为发展方向。
天然气发电应用简介
中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司
工程设计综合类甲级A131000025 工程勘察综合类甲级B131000025
2018 年7月
相关概念
1
天然气发电技术简介
2
天然气分布式能源技术简介
3
天然气发电项目政策简介
4
天然气发电典型项目简介
5
华东电力设计院业绩介绍
相关概念
一、天然气发电技术简介
与传统集中式供能方式相比，天然气分布 式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削 峰填谷、经济效益好等优点。
相关概念
并网且上网型
• 可向公用电网输 送多余电量；主 要适用于大型发 电公司
并网不上网型
• 电力只限于自发 自用，规模收到 限制，主要为用 户自发自用
独立运行
• 完全不依靠电网， 适用于单体建筑， 一部分区域项目
截至2015年底，全国发电装机达15.3亿千瓦，居世界第一。 燃气发电装机容量约六千六百万千瓦。规划到2020年天然气发 电装机规模达到1.1 亿千瓦以上，占发电总装机比例超过5%。
2015年 电源装机
单位：亿千瓦
2015年11月20日起，非居民用天然气门站价格下调700元/千m³，降幅约30%。
30%
30%
65
70
25
25
9
9
+/-15%
+/-15%
23/12
23/12
643
774
62.6%
62.7%
38%
38%
65
70
<30
<30
注：燃用天然气，ISO工况性能
余热锅炉用于回收燃机排放的废热产生蒸汽，一般分为卧式布置和立式布置。
联合循环发电用的蒸汽轮机与一般的火力发电装置用的蒸汽轮机相比，在原 理上是相同的，结构上也几乎类似。主要特点全变压运行、无回热抽汽。