建造聯合循環發電廠（CCPP）被認為是未來幾十年對可持續能源未來的一項有前途的投資。聯合循環發電技術的高性能和此類發電廠產生的溫

建造聯合循環發電廠（CCPP）被認為是未來幾十年對可持續能源未來的一項有前途的投資。

聯合循環發電技術的高性能和此類發電廠產生的溫室氣體排放量較低，使CCPPs成為最清潔的化石熱能源，并解釋了為什么這項技術越來越受歡迎。

聯合循環發電廠通過燃氣輪機和蒸汽輪機的聯合運行，將燃料的熱能轉化為電能。

這個過程涉及啟動兩個連續循環：與傳統燃氣輪機相對應的布雷頓循環和由蒸汽輪機提供的朗肯循環。

聯合循環火力發電廠比傳統火力發電廠更靈活。這意味著，除其他外，它們在部分負載下高效運行。負載波動期間的靈活運行使CCPP在以間歇性發電為特征的可再生能源增長時代成為提高電力系統穩定性的絕佳解決方案。

聯合循環發電廠的特點是在各種負載下效率高，其有害排放和冷卻水消耗量顯著降低。

最后，這些發電廠建造得更快，每兆瓦裝機容量所需的土地更少。

聯合循環發電廠的能效約為55-60%，而傳統火力發電廠為35-45%。換句話說，用更少的燃料生產更多的電力。這項技術具有環境和經濟效益。

聯合循環發電廠的工作原理

聯合循環發電廠，或聯合循環燃氣輪機（CCGT）電廠，是一個現代發電系統，用于具有有兩個獨立的熱循環（燃氣輪機循環和蒸汽輪機循環）的熱單元發電。

一個循環（燃氣輪機）未使用的熱量可以用作另一個循環（蒸汽輪機）的熱源。通過這種方式，燃氣輪機循環產生的熱廢氣轉移了運行蒸汽循環所需的能量。這種配置允許非常高效地使用燃料，能源轉換效率超過55%。換句話說，燃料中包含的55%以上的能源被轉化為電力。

除了發電外，從聯合循環發電廠獲得的能源還可用于為遠程消費者供暖和為工業發電過程蒸汽。

從環境中吸入的空氣進入燃氣輪機，在那里被壓縮，然后在燃燒室與燃料混合。燃料以微小顆粒的形式進入這個房間，這確保了完全燃燒。然后，燃燒產生的熱氣體在輪機中膨脹，以運行與氣體循環相關的發電機。

從燃氣輪機排放的溫度超過500oC 的熱廢氣進入HRSG。這是熱廢氣和蒸汽循環中的高壓水之間交換熱量的地方，這意味著廢氣的熱量以最大的效率使用。冷卻后的氣體排放到大氣中。

關于蒸汽循環，來自蒸汽冷凝器的水積累在給水箱中，從那里沿著循環進一步輸送，以便隨后進行熱交換。

在熱回收蒸汽發生器中，水通過三個部分：

?將水溫提高到接近沸點的節能器。

?蒸發部門位于單位的中部，在那里發生液-汽過渡。

?通過提高蒸汽溫度來增加蒸汽能量的過熱扇區，這些扇區位于離輪廢氣最近的地區，那里的溫度達到高值。

在循環過程中，產生的蒸汽在蒸汽輪機中膨脹。

進行機械工作后，蒸汽在大氣壓力下失去能量并冷凝。

與開放循環相比，燃氣輪機和蒸汽輪機結合了兩個循環，增加了能源產量。

聯合循環發電廠（CCPP）非常節能，因為它們使用熱氣輪機氣體的熱量，否則這些熱量會釋放到大氣中。出于這個原因，許多能源公司目前正在根據這種模式訂購舊式火力發電廠進行現代化改造。此外，絕大多數新的火力發電廠被設計為聯合循環發電廠，作為最有利可圖、最環保的解決方案。

聯合循環的優勢和局限性

由于其高度的靈活性，無論是發電還是蒸汽，聯合循環技術被廣泛用于蒸汽發電廠的現代化，從而提高了其效率。

聯合循環發電廠的優勢如下：

?廣泛使用天然氣。由于CCPP配置最適合天然氣，它似乎是最具成本效益的解決方案。

?可以高效使用其他燃料，包括柴油和氣化煤，但對燃燒器有限制。

?在可再生能源與電網的大規模連接導致負載波動顯著的情況下，發電廠的高性能。

?就氮氧化物排放而言，對環境的影響相對較低，對大氣的熱量排放量也少得多。

?與傳統火力發電廠相比，冷卻要求更低。

?投資成本低，設備安裝和啟動期限很短，以實現所需的能源生產水平。

?與組件高度標準化、簡化組裝和維護相關的重大經濟效益。

目前正在建設的聯合循環發電廠的效率約為58-60%。

這大大超過了蒸汽輪機獨立運行的開放循環發電廠的性能。

CCPP的實際發展與制造能夠在1100°C左右的高壓和溫度下運行的燃氣輪機的材料的技術進步密切相關。在某種程度上，這導致了設備開發的延遲，但在20世紀90年代，情況有了顯著改善。目前市場上有輪機可以承受1400°C及以上的溫度。

設備設計的改進和新材料的引入有助于提高燃氣輪機的功率和效率，從而提高整個聯合循環的效率。

陶瓷和單晶材料廣泛用于生產輪葉片在很大程度上促進了這一進展。

高運行溫度對燃氣輪機循環的設備和組件施加的限制之一是循環運行產生的熱應力。這些應力比連續運行期間大得多，因為在循環運行中，啟動和停止瞬態發生頻率要高得多。

金屬的熱機械疲勞是瞬態過程的結果。緊急停機對輪機的使用壽命有重大影響，因為在這方面，每次啟動相當于大約20小時的持續運行，一次緊急停機相當于大約200小時的正常輪機運行。

即使在正常運行條件下，燃氣輪機電路的某些組件也沒有達到預期壽命，特別是輪葉片。

在這方面，專業的設備選擇和安裝以及聯合循環發電廠的合格運營變得很重要。

另一個限制因素是燃氣輪機的運行情況因環境條件而異。輪機在炎熱的日子比在寒冷的日子工作效率低。在0攝氏度環境溫度下運行的燃氣輪機通常在30攝氏度下產生的電力比同一輪機多約15%。

同樣，干燥的氣候提高了設備效率。

因此，設備參數的計算不僅應根據標準環境條件進行，還應考慮到計劃操作的實際條件。

說到污染，低氮氧化物燃燒室一直是燃氣輪機技術最重要的進步之一。這種設備的缺點是，由于使用精益空氣燃料混合物，火焰不穩定。火焰不穩定性會導致振動和噪音，并進一步影響燃氣輪機的壽命和可靠性。

因此，在每種情況下，建造聯合循環發電廠的項目都需要基于客戶要求和預期成本、特定國家的環境標準等的單獨解決方案。

因此，在每種情況下，建造聯合循環發電廠的項目都需要基于客戶要求和預期成本、特定國家的環境標準等的單獨解決方案。

聯合循環發電廠的環境效益

如今，在能源部門投資時需要評估的一個重要因素是特定項目對環境的影響。

在世界大部分地區，公司必須進行初步的環境研究，并提出糾正行動，以減輕未來發電廠對環境的任何負面影響。

本研究評估特定計劃、計劃、項目、工作或活動對環境的影響。這里必須指出，聯合循環發電廠向大氣中排放一些氣體，這些氣體受國家標準和國際義務的約束。

聯合循環發電廠的液體排放從冷卻電路和其他技術流程進入天然水體。廢水的性質取決于冷卻系統的類型（開路或閉路）和所用水的來源（海水或淡水）。

CCPP排放的有毒危險廢物包括廢舊變壓器油、燃料燃燒產品、廢舊過濾材料和其他物質。一般來說，這些設施比舊的蒸汽發電廠更安全。

在建造聯合循環發電廠期間，有必要考慮對環境構成威脅的事故和自然災害的可能性。其中，冷卻水管破裂、漏油、漏氣等。

今天，國際標準要求工程公司研究可能對環境產生負面影響的潛在事故和異常運營條件，以盡量減少其后果。