燃气轮机和内燃机发电机组性能及经济
性分析
2014-9-9
摘要：介绍燃气分布式能源系统配置。对燃气轮机、燃气内燃机发电机组性能（性能参数、变工况特性、余热特性、燃气进气压力）、经济
性等进行比较。
关键词：分布式能源系统；燃气轮机发电机组；燃气内燃机发电机组；经济性
Analysis on Performance and Economy of Gas
Turbine and Gas Engine Generator Units
Abstract ：The configuration of gas distributed energy system is introduced ．The performance of gas turbine generator unit including
performance parameters ，variable conditions
characteristics ，waste heat characteristics and gas inlet pressure as well
as the economy are compared with gas engine generator unit ．
Keywords：distributed energy system ：gas turbine generator unit ；
gas engine generator unit ；eeonomy
1 概述
燃气分布式能源系统（以下简称分布系统）是指布置在用户附近，以天然气为主要一次能源，采用发电机组发电，并利用发电余热进行供冷、
供热的能源系统[1-11]。主要设备包括发电机组、余热利用装置等，作为动
力设备的发电机组是分布系统的关键。
分布系统通常采用的发电机组为燃气轮机发电机组（以下简称燃气轮机组）、燃气内燃机发电机组（以下简称内燃机组）。燃气轮机组是以
连续流动气体为工质，将热能转化为机械能的旋转式动力设备，包括压气
机、燃烧室、透平、辅助设备等，具有结构紧凑、操作简便、稳定性好等
优点。在分布系统中应用的主要是发电功率范围为25?20000kW的微
型、小型燃气轮机组。
内燃机组是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入气缸内部燃烧并产生动力的设备，是一种将热能转化为机械能的热机，具有体积小、热效
率高、启动性能好等优点，发电功率范围为5?18000kW美国不同规模分
布系统的发电机组发电功率见表 1 。
走1 芙国不同规贱分布系统的发申.机组发电，功率
发电功率 燃气轮帆酗
内燃机纽 数鹹 ；平均发电
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12”荀 由表1可知，对于发电功率小于1MW 的分布系统，内燃机组比例较
大，这是由于发电功率在1MW 以下时，燃气轮机组的发电效率较低，经 济性较差，因此多选用内燃机组。对于发电功率范围为 1?5MW 勺分布系
统，燃气轮机组的数量约为内燃机组的 50%。对于发电功率大于5MW 的 分布系统，燃气轮机组比例超过内燃机组，这是由于当发电功率较高时， 燃气轮机组的发电效率较高，若进一步采用燃气轮机组一蒸汽联合循环， 分布系
统的发电效率、调节灵活性、经济效益都将进一步提高 [12] o
2分布系统配置
分布系统一般包括动力设备（主要为发电机组）、余热利用设备（主要 为带补燃的余热锅炉、换热设备、带补燃的吸收式冷热水机组等 ）、供配 电设备（主要为电控设备等）、燃气供应设备、监控装置等，常规配置见 图1o 在实际设计中，应根据发电机组特性、用户需求 （热电比、冷热负 荷特性）等多方面因素合理配置分布系统，以实现能源的高效经济利用。
囹1分布系统常规哉诉
动力设备对分布系统的性能起着至关重要的作用，其排放的余热被 下游的余热利用设备回收利用，成为分布系统的驱动源头。一般情况下， 当负荷主要为冷热负荷时，余热利用设备宜采用吸收式冷热水机组；当 负荷主要为蒸汽或热水负荷时，余热利用设备宜米用余热锅炉及换热设 备。
3发电机纽性能比较
① 性能参数
燃气轮机组与内燃机组热电输出特性将影响分布系统的性能，两种 品牌不同型号小型燃气轮机组与内燃机组的性能参数分别见表 2、3。由
表2、3可知，小型燃气轮机组适用于较大规模的分布系统，内燃机组适 带补蚂恂氽炜 %绘设序
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用于较小规模的分布系统。相近发电功率下，内燃机组的发电效率比小型燃气轮机组高，但前者的排烟温度较低。此外，与内燃机组相比，燃气轮机组性能受海拔和环境温度影响较大［13-14］，但在确定厂址的前提下, 负荷变化对两种发电机组性能的影响较为突出。
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②变工况特性
在分布系统中，发电机组常运行在部分负荷状态下，其变工况特性对分布系统综合性能影响较大。以发电功率均为3MW勺燃气轮机组、内
燃机组为例，热效率、发电效率随负荷率的变化见图2［12］。由图2可知，
随着负荷率的降低，两种发电机组的发电效率均呈现下降趋势，但内燃机组的发电效率比燃气轮机组高10% （绝对值）左右。燃气轮机组的热效率明显高于内燃机组，前者的热效率随着负荷率的降低而降低，后者的热效率随着负荷率的降低有上升趋势。由以上分析可知，尽管两种发电机组在额定工况下具有大致相同的热电总效率（热效率与发电效率之和），但内燃机组的变工况特性更优。
1.燃"［轮机爼券績丰工内燃忧出鹘效串
P02 3僦W地气轮也组.内捱机组热效車.堂电效率
随员荷率的变代I即
③余热特性
a. 燃气轮机组
微型燃气轮机组的烟气温度较低，集中在300C左右，主要用于制冷、供暖、
制备生活热水，少数情况用于生产低压蒸汽。小型燃气轮机组的烟气温度较高，烟气温度在500E以上的机组占68.5 %，烟气温度在450C以上的机组占93.8 %，主要用于生产高压蒸汽，除直接利用及利用蒸汽型吸收式冷水机组制冷外，还可推动蒸汽轮机发电机组发电，组成燃气轮机组一蒸汽联合循环系统。
b. 内燃机组与燃气轮机组的余热全部体现在烟气不同，内燃机的余热分为两
部
分：一部分为缸套冷却水余热，是为保证燃气内燃机正常工作温度，通过冷却系统带走的热量，温度较低；另一部分为烟气余热，是燃料燃烧做功后烟气携带的热量，烟气温度基本介于微型与小型燃气轮机组之间。由于缸套冷却水温度较低，主要用于供热、制备生活热水，烟气可用于驱动吸收式冷水机组及生产蒸汽外输。
[15] 一般情况下，发电机组燃气进气压力由低到高的顺序为：内燃机
④燃气进气压力
组，微型燃气轮机组，小型燃气轮机组。小型燃气轮机组进气压力比较大，一般为高压或次高压，因此需要增设燃气压缩机，而燃气压缩过程需要消耗大量能量，影响到小型燃气轮机的实际输出功率，一些项目甚至需要消耗小型燃气轮机15%?20 %的输出功率。内燃机组与微型燃气轮机组燃气进气压力较低，通常为低压或中压。
4 经济性
目前，相同发电功率的燃气轮机组、内燃机组的使用寿命、大修间隔时间
基本相同，内燃机组的单位发电功率运行维护费用略高于燃气轮机组，但单位
发电功率造价约为燃气轮机组的50%。此外，对于具体的分布系统，经济性
还与全年负荷波动、当地能源价格以及环保要求等指丄一
标有关。
为避免补燃和余热排空现象的发生，一般根据用户需求选择发电机组类型和容量，从而获得较大的节能和经济效益。当建筑冷热负荷全年波动较大，导致不得不采用补燃或余热部分排空方式进行调节时，分布系统经济性势必受到一定影响。
左政等人[12]以发电功率分别为1、3MW的燃气轮机、内燃机组分布系统作为研究对象，对两种分布系统在不同热电比下的一次能源消耗量进行比较。研究结果表明，对于发电功率为3MW勺分布系统，若用户余热需求在两种发电机组最大可利用余热量之间变化时，内燃机组分布系统在大部分区域比燃气轮机组分布系统节能，只有当余热需求接近燃气轮机组最大可利用余热量时，燃气轮机组分布系统才比内燃机组分布系统节能。对于发电功率为1MW勺分布系统，在任意情况下内燃机组分布系统均比燃气轮机组分布系统的整体性能优。
此外，还应考虑后期维护所需人工费用对运行费用的影响。以欧洲某品牌内燃机组为例，外派维修人工费用约700欧元/ d o
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Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 简析燃气轮机发电机组的现状及未来发展正式版
简析燃气轮机发电机组的现状及未来 发展正式版 下载提示：此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中，通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 火力发电的历史久远，为世界经济发展提供着充足的能源。但是，随着环境保护观念深入人心，世界资源日益紧缺，火力发电已经成为我国经济转型、产业结构调整的重点对象。作为新型发电模式，燃气轮机发电具备快速启停、高效率以及较小占地规模的有点，污染小。在我国工业实践中，受到制造技术的商业秘密制约，自主创造能力十分薄弱，进口是主要来源，并没有在全国推广开来。本文主要浅析燃气轮发电机组的当前发展情况，并展望未来趋势，希望引起工业领域人员的重
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微型燃气轮机的应用和发展前景 摘要 微型燃气轮机是一类新型热机，近年来随着全球范围内的能源与动力需求,特别是电力系统的放松控制以及环境保护等要求的变化，得到了高度关注和迅速发展。先进的微型燃气轮机具有清洁、可靠、高质量、多用途等特点，为小型分布式发电和热电联供提供了最佳方式。另外高效的微型燃气轮发电机组可用于航空、航天等领域，还可用于军用车辆、辅助动力装置、车用混合动力装置等。本文通过介绍国外微型燃气轮机的发展过程及应用情况，综述了先进微型燃气轮机的技术进展，探讨了微型燃气轮机在我国的应用前景。 关键词：微型燃气轮机分布式发电热电联供径流式叶轮机械混合动力汽车
Micro gas turbine applications and development prospects Abstract Micro gas turbine is a new type of heat engine, in recent years, with the global energy and power demand, especially the power system deregulation and environmental protection requirements change, and highly. Advanced micro gas turbine has a clean, reliable, high quality, multiple use and other characteristics, for small distributed power generation and cogeneration to provide the best way. In addition to efficient micro turbine generator can be used for aviation, aerospace and other fields, can also be used for military vehicle, auxiliary power unit, vehicle with hybrid power device. This paper introduces the development process of micro gas turbine and its application, summarizes the advanced micro gas turbine technology, discusses the micro gas turbine and its future application in china. Key W ords:Micro gas turbine Distributed power generation Cogeneration Radial flow impeller machinery Hybrid electric vehicle
燃气轮机和内燃机区别 燃气轮机和内燃机的区别 第一，发动机部件的运行方式不同，前者为高速旋转，而且工质气流朝一个方向流动；内燃机则可采用活塞等往复式吞吐，由于往复式做功其运动速度的限制，造成工质流量的制约，同样的大的机器内，燃气轮机的工质流量要大得多，功率也大，且结构简单，运行平稳。 第二、在燃气轮机内，各种热力过程，是在不同的部件内完成的，如压气机，燃烧室，透平，而内燃机多是在气缸内进行了所有的热力过程，所以此种组合，更加适用于不同的情况。 第三、燃气轮机做功的工质采用高温加热，高温放热，虽然在简单系统内的效率低，但却有很大的提高系统效率的潜力。 内燃机 内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。 内燃机以其热效率高、结构紧凑，机动性强，运行维护简便的优点著称于世。 广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。 往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。 活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。 内燃机以其热效率高、结构紧凑，机动性强，运行维护简便的优点著称于世。 燃气轮机（是内燃机的一种） 燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。 1
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联合循环燃气轮机发电厂简介(通用版) 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后
送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。 埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000转/分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比为12.3，燃气初温为1124℃，机组为全自动化及遥控，从启动到满载正常时间为约20分钟，机组使用MARKⅤ控制和保护系统.
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编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 燃气轮机和内燃机发电机组性能及经济性分析(正 式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-9501-35 燃气轮机和内燃机发电机组性能及 经济性分析(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 摘要：介绍燃气分布式能源系统配置。对燃气轮机、燃气内燃机发电机组性能(性能参数、变工况特性、余热特性、燃气进气压力)、经济性等进行比较。 关键词：分布式能源系统；燃气轮机发电机组；燃气内燃机发电机组；经济性 Analysis on Performance and Economy of Gas Turbine and Gas Engine Generator Units Abstract：The configuration of gas distributed energy system is introduced．The performance of gas turbine generator unit including performance parameters，variable conditions characteristics，waste heat characteristics and gas inlet pressure as well
简析燃气轮机发电机组的现状及未来发展 火力发电的历史久远，为世界经济发展提供着充足的能源。但是，随着环境保护观念深入人心，世界资源日益紧缺，火力发电已经成为我国经济转型、产业结构调整的重点对象。作为新型发电模式，燃气轮机发电具备快速启停、高效率以及较小占地规模的有点，污染小。在我国工业实践中，受到制造技术的商业秘密制约，自主创造能力十分薄弱，进口是主要来源，并没有在全国推广开来。本文主要浅析燃气轮发电机组的当前发展情况，并展望未来趋势，希望引起工业领域人员的重视。1.燃气轮机及其发电机组现状浅析1.1.燃气轮机浅析作为旋转式动力机械，气体以连续流动的方式在燃气轮机中通过热能向机械能的转化，进而推动发电机组旋转。从世界范围来看，第一台燃气轮机由瑞士一家企业制造，时间为1939年。经数十年发展，机车与坦克动力、舰船动力、管线动力与发电等都有燃气轮机的身影。从结构上划分，轻型与重型燃气轮机为工业燃气轮机类型。当前，俄、英、美等发达国家已经将燃气轮机完全应用到了水面舰艇上。此外，海上采油、输油输气的管线加压装置也由轻型燃气轮机构成，实现了41.6%的热效率。高度垄断是重型燃气轮机制造领域的特点，重要的核心企业为ABB、西门子/西屋、GE、三菱等。轻型燃气轮机制造领域中主导企业为PW、R.R与GE，其他国家也不甘落后，正在紧锣密鼓的航机改型。上世纪五十年代末，国内开始制造重型燃气轮机。当时的上汽厂、南汽厂、哈汽厂身肩国家工业复兴的大任，在厂校结合形式下，自主研发出的燃气轮机位列世界领先，如3500hp机车用机组，1MW、3MW发电机组。近年来，随着我国工业化的不断升级，重型燃气轮机也在不断的改造升级。为实现利用冶金企业的高炉煤气，美国GE与南汽厂通过技术交流，立足于MS6001B，6B-L型燃气轮机研发成功，实现再利用高炉煤气的环保要求。从科研实力分析，国内研究所或高校储备着大量科研设施与科研人员，如哈尔滨工业大学、清华大学、国家电网热工研究院、中科院工程热物理研究所等，研究出的一批批优秀成果。当然，设备不够集中，先进性尚待提高，完善工作仍需继续。国内航空系统是轻型燃气轮机的集结地，在航空发动机领域，研究设计院、制造厂数量众多，职工数量上万。在上世纪70年代，邮电、石化、油田等企业都应用到了331厂、410厂研发的WZ-6G、
燃气内燃机的发电效率通常在30％－40％之间,比较常见的机型一般可以达到35％。燃气内燃机最突出的优点正就是发电效率比较高,其次就是设备集成度高,安装快捷,对于气体中的粉尘要求不高,基本不需要水,设备的单位千瓦造价也比较低。但就是内燃机也有一些不足的地方,首先,内燃机燃烧低热值燃料时,机组出力明显下降,一台燃烧低热值8000大卡/立方米天然气燃料的500千瓦级燃气内燃发电机组,在使用低热值4000大卡/立方米的焦化煤气时,出力可能下降到350～400kW左右。此外,内燃机需要频繁更换机油与火花塞,消耗材料比较大,也影响到设备的可用性与可靠性两个主要设备利用指标,对设备利用率影响比较大,有时不得不采取增加发电机组台数的办法,来消除利用率低的影响。内燃机设备对焦化煤气中的水分子含量与硫化氢比较敏感,可能导致硫化氢与水形成硫酸腐蚀问题,需要采取一些必要措施加以克服。 燃气轮机比较适用于高含氢低热值与气体含杂质较多的劣质燃料,一些燃气轮机甚至使用原油与高硫渣油燃料。燃气轮机自身的发电效率不算很高,一般在30％～35％之间,但就是产生的废热烟气温度高达450～550℃,可以通过余热锅炉再次回收热能转换蒸汽,驱动蒸汽轮机再发一次电,形成燃气轮机--蒸汽轮机联合循环发电,发电效率可以达到45%~50%,一些大型机组甚至可以超过55％。采用燃气轮机的优势相对比较多,首先就是设备的可用性与可靠性都比较高,综合利用率一般可以保持在90％;其次,对于燃料的适应性比较强,含硫、含尘高一点问题都不大;再有就就是发电出力一般不会减少,甚至因为燃料进气量增加而有所增加;此外,燃气轮机功率密度大体积小,比较适合再移动,便于转移运行现场,这对于存在一些不确定性的焦化厂项目的焦化煤气利用非常有利。但就是,世上的事务有一利,必有一弊,没有十全十美的事情。燃气轮机进气压力比较大,越就是发电效率高的机组燃料进气压力越高,因为焦化煤气本身没有什么压力,这就需要使用燃气压缩机,压缩燃气需要消耗大量的能量,影响到设备的 实际输出功率,一些项目甚至需要消耗燃气轮机15%~20%的功率,对于联合循环项目达到影响可能就是10%~15%的输出功率;采用联合循环系统存在与蒸汽轮机相同的水资源条件要求,系统比较复杂,投资也比较大,同时搬迁也比较困难。 蒸汽机 蒸汽机就是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初,它仍然就是世界上最重要的原动机,后来才逐渐让位于内燃机与汽轮机等。 简单蒸汽机主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构与飞轮等部分组成,汽缸与底座就是静止部分。从锅炉来的新蒸汽,经主汽阀与节流阀进入滑阀室,受滑阀控制交替地进入汽缸的左侧或右侧,推动活塞运动。
联合循环燃气轮机发电厂简介 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组 成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回 收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽 轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机 各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美 国 GE公司的 MS9001E燃气轮机 , 其热效率为 33.79%，余热锅炉为杭 州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1 简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的 结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部 分： 1、燃气轮机（透平或动力涡轮）； 2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送 入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空 气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀 作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和 寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分 为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转 型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用 于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行 可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、 热电联产。埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000 转/ 分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987 年投入商
微型燃气轮机 1.微型燃气轮机的结构： 微型燃气轮机是热电联产发电机组，这种微型燃气轮机采用的几项关键技术如下： （1）空气轴承。空气轴承支撑着系统中唯一的转动轴。它不需要任何润滑，从而节约了维修成本，避免了由润滑不当产生的过热问题，提高了系统可靠性。它可使微型燃气轮机以最大输出功率每天24h全年连续运行。 （2）燃烧系统技术。已取得专利的燃烧系统设计使其成为最清洁的化石燃料燃烧系统，不需进行燃烧后的污染控制。 （3）数字式电能控制器。将电力电子技术与高级数字控制相结合实现了多种功能，如调节发电机发电功率、实现多个燃气轮机成组控制、调节不同相之间的功率平衡、允许远程调试和调度、快速削减出力、切换并网运行模式和独立运行模式。数字式电能控制监视器可监视多达200个变量，它可控制发电机转速、燃烧温度、燃料流动速度等变量，所有操作可在一套界面友好的软件系统上进行。 2. 微型燃气轮机的优点： （1）环保。微型燃气轮机的废气排放少，使用天然气或丙烷燃料满负荷运行时，排放的体积分数NOx小于9×10-6；使用柴油或煤油燃料满负荷运行时，排放的体积分数NOx小于35×10-6；采用油井气做测试，排放的体积分数NOx小于1×10-6。其他采用天然气作为燃料的往复式发电机产生的NOx比微型燃气轮机多10~100倍，柴油发电机产生的NOx是微型燃气轮机的数百倍。 （2）维护少。微型燃气轮机采用独特的空气轴承技术，系统内部不需要任何润滑，节省了日常维护。每年的计划检修仅是在全年满负荷连续运行后更换空气过滤网。 （3）效率高。微型燃气轮机发电效率可达30%，联合发电和供热后整个系统能源利用率超过70%。 （4）运行灵活。微型燃气轮机可并联在电网上运行，也可独立运行，并可在两种模式间自动切换运行。由软件系统控制两种运行模式之间的自动切换。 （5）适用于多种燃料。微型燃气轮机适用于多种气体燃料和多种液体燃料，包括天然气、丙烷、油井气、煤层气、沼气、汽油、柴油、煤油、酒精等。 （6）系统配置灵活。可根据实际需要灵活配置微型燃气轮机的数量，并能够进行多单元成组控制，其中一台检修时不影响整个系统的运行。 （7）安全可靠。微型燃气轮机是同类型产品中符合美国保险商实验所严格标准UL2000的唯一产品，它同时符合IEEE519、NFPA规范、ANSI C84.1和其他规范，保证了与电网互联的安全性。 3. 微型燃气轮机的技术指标 目前，我国许多地区高峰时段商业用电价接近1元/kWh，虽然微型燃气轮机单位kW造价较高，但由于其安装和维护费用极低，发电成本又远低于高峰时段电价，因此对小型工商业用户具有极大的吸引力。风力发电和太阳能发电受地理位置和天然条件的限制，不能在居民居住区建设；太阳能光伏电池发电的能源转换效率还很低；蓄电池储能和燃料电池的成本还很高。微型燃气轮机是目前唯一已商业化运行的分散式发电装置，它可在居民居住区安装运行，靠近用户发电或与电网并联运行，这将会极大提高对用户的供电可靠性。可以预计，在电力市场蓬勃发展的今天，微型燃气轮机将会获得迅速发展。
图说燃气涡轮发动机的原理与结构 曹连芃 摘要：文章介绍燃气涡轮发动机的工作原理；对燃气轮机的主要部件轴流式压气机、环管形燃烧室、轴流式涡轮分别进行了原理与结构介绍；对燃气涡轮发动机的整体结构也进行了介绍。 关键字：燃气涡轮发动机，燃气轮机，轴流式压气机，燃烧室，轴流式涡轮 1. 燃气涡轮发动机的工作原理 燃气涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转，见图1。 图1-走马灯与燃气涡轮 燃气轮机属热机，空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。图2是一台燃气轮机原理模型剖面，通过它来了解燃气轮机的工作原理。 从外观看燃气轮机模型：整个外壳是个大气缸，在前端是空气进入口；在中部有燃料入口，在后端是排气口（燃气出口）。 燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气；中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；右边是涡轮（透平），是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。
图2-模型燃气轮机结构 在图3中表示了燃气轮机的简单工作过程：空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气，其流向见浅蓝色箭头线；燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出，其流向见红色箭头线。 图3-燃气轮机工作过程 在燃气轮机中压气机是由涡轮带动旋转，压气机的叶轮与涡轮安装在同一根主轴上组成燃气轮机转子，如图4所示。
Internal Combustion Engine &Parts 0引言 随着我国天然气资源的大规模开发及越来越严格的环保标准，我国陆续建成投产了多台燃气轮机发电机组，在满足电力需求的同时，创造了良好的社会效益和经济 效益。目前就世界范围而言， 燃气轮机发电已是电力结构中的重要组成部分，对推动经济和社会发展发挥着重要作用。 1燃气轮机装置的工作过程 燃气轮机是以连续流动的燃气为工质、 将燃料的化学能转变为转子机械能的内燃式动力机械， 是一种旋转式热力发动机。燃气轮机装置主要由压气机、 燃烧室、透平三大部件及控制系统、 辅助设备组成。压气机从外界大气环境吸入空气，并逐级压缩；压缩空气被送到燃烧室与喷入的 燃料混合燃烧，产生高温燃气；然后燃气进入透平膨胀做 功；透平排气可直接排到大气，对外界环境放热，也可通过换热设备放热以回收利用部分余热。工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热四个工作过程完成一个热力循环，进行能量转换。通常在燃气轮机中，压气机 是由燃气透平来带动的，它是透平的负载， 在简单循环中，透平的机械能有1/2到2/3左右用来带动压气机，其余的1/3左右的机械能用来驱动发电机。 2燃气轮机发电机组 用燃气轮机驱动发电机构成了燃气轮机发电机组。目前，应用最广泛、获得最高实用热效率的是燃气与蒸汽的联合循环。燃气轮机循环中，工质的平均吸热温度很高，燃气初温达到了1300℃-1500℃（表1），平均放热温度也较高，通常燃气轮机排气温度在500℃-600℃左右，因此单独 的燃气轮机发电机组的热效率难以达到较高值（表1）。蒸 汽轮机循环中，工质的平均放热温度达到了较低值，但工质的平均吸热温度不高，因此单独的蒸汽轮机发电机组的热效率也难以达到较高值。这两种单独的循环的热效率最 高40%多。若将燃气循环和蒸汽循环联合起来， 就成为了平均吸热温度很高而平均放热温度很低的热机， 其循环效率必定较高，最高热效率已达到60%以上（表2）。 如GE 公司基于空气冷却透平技术的9H 级燃气轮机联合循环效率约61%，西门子公司全内空冷H 级燃机联合循环效率也在60%以上。 燃气-蒸汽联合循环的方案有多种，本文介绍典型的联合循环发电型式。 2.1纯余热锅炉型联合循环发电机组这种联合循环中，燃气侧和蒸汽侧两循环的结合点是余热锅炉。燃气轮机的排气送入余热锅炉中去加热给水、 产生蒸汽，驱动汽轮机做功，这是以燃气轮机为主的联合循环方案。 余热锅炉内不加入燃料燃烧，因此，蒸汽参数及蒸汽轮机的容量取决于燃气透平的排气参数和流量，在通常燃气轮机排气参数下，得到的是中温中压的蒸汽， 通常汽轮机的容量约为燃气轮机容量的30%-50%。 这种联合循环效率高、技术成熟、 系统简单、造价低、启停速度快，应用最广。若在燃气透平的排气段设置旁通 烟囱， 汽轮机停机时燃气轮机可以单独运行；但燃气轮机停机时汽轮机不能单独工作。 2.2排汽补燃型联合循环发电机组排汽补燃型联合循环有两种方案：在余热锅炉前增加 烟道补燃器以及往余热锅炉中加入一定的燃料， 利用燃气中剩余的氧进行燃烧。由于补燃，锅炉蒸发量增加， 蒸汽参数提高，蒸汽轮机循环的出力和效率得到提高； 负荷变化时，可在较大的输出功率变化范围内， 燃气轮机工况不变，只改变补燃燃料，以改变汽轮机功率来改变联合循环的出力，机组的变工况性能得到改善，部分负荷下的效率较高； —————————————————————— —作者简介:杨巧云（1966-），女，湖南湘潭人， 武汉电力职业技术学院教授，硕士。 燃气轮机发电技术综述 杨巧云 （武汉电力职业技术学院， 武汉430079）摘要:介绍燃气轮机发电装置的的工作过程及典型型式，对几种主要的燃气-蒸汽联合循环发电装置进行分析比较，并将燃气轮 机发电机组与常规燃煤发电机组进行比较。 关键词:燃气轮机；燃气-蒸汽联合循环；发电 机组型号ISO 基本功率 （MW ）燃气初温℃ 供电效率（%） PG9351FA MS9001G LM6000-PD M701G GT13E2V94.3A 255.628241.1334165.1265.9 132714301160142711001310 36.0 39.540.739.535.738.6 表1某些燃气轮机发电机组的主要技术参数(教材,清华) 表2某些联合循环发电机组的主要技术参数(教材,清华) 机组型号ISO 基本功率（MW ） 供电效率（%） S209FA KA13E2-2KA26-1S109H GUDIS.94.3MPCP2（M701F ） 786.9 480392.5480392.2799.6 57.1 52.956.360.057.457.3
YF-ED-J3246 可按资料类型定义编号 燃气轮机和内燃机发电机组性能及经济性分析实用 版 In Order To Ensure The Effective And Safe Operation Of The Department Work Or Production, Relevant Personnel Shall Follow The Procedures In Handling Business Or Operating Equipment. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日
燃气轮机和内燃机发电机组性能及经济性分析实用版 提示：该解决方案文档适合使用于从目的、要求、方式、方法、进度等都部署具体、周密，并有很强可操作性的计划，在进行中紧扣进度，实现最大程度完成与接近最初目标。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 摘要：介绍燃气分布式能源系统配置。 对燃气轮机、燃气内燃机发电机组性能(性能参 数、变工况特性、余热特性、燃气进气压力)、 经济性等进行比较。 关键词：分布式能源系统；燃气轮机发电 机组；燃气内燃机发电机组；经济性 Analysis on Performance and Economy of Gas Turbine and Gas Engine Generator Units Abstract：The configuration of gas
distributed energy system is introduced．The performance of gas turbine generator unit including performance parameters，variable conditions characteristics，waste heat characteristics and gas inlet pressure as well as the economy are compared with gas engine generator unit． Keywords：distributed energy system：gas turbine generator unit；gas engine generator unit；eeonomy 1 概述 燃气分布式能源系统(以下简称分布系统)是指布置在用户附近，以天然气为主要一次能源，采用发电机组发电，并利用发电余热进行
联合循环燃气轮机发电厂简介 (最新版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0727
联合循环燃气轮机发电厂简介(最新版) 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三
部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。 埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000转/分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比为12.3，燃气
微型燃汽轮机 1 引言 功率为数百kW及以下的燃气轮机在20世纪40~60年代就已存在，但由于其发电效率低，长期以来，几十至几百kW的小型发电机组市场一直由内燃发电机组占领。随着高效回热器由军用转入民用，微型燃气轮机的发电效率显著提高。20世纪90年代初出现了无齿轮箱的燃气轮机，有些机组采用了不需要润滑系统的空气轴承，使得微型燃气轮机的结构更为紧凑，几乎不用维护。微型燃气轮机体积小、重量轻、适用燃料范围广，可靠近用户安装，显著提高了对用户供电的可靠性。这些优点使得微型燃气轮机在分散式供电、热电联供和车辆混合动力方面的应用得到了迅猛发展[1]。1998年末美国Capstone公司推出了第1台商业化的微型燃气轮机装置，现已有多家公司研制和生产这种微型燃气轮机，主要集中在北美、瑞典和英国。美国AlliedSignal公司估计，到2010年微型燃气轮机发电机组的销售额将达到100~150亿USD[2]。 微型燃气轮机在生产电力的同时回收利用了燃烧后的废热，可同时提供供暖服务和空调制冷服务，这种热电联产的发电形式越来越受欢迎[3]。我国也在医院、机场、楼宇等领域有应用的实例，并取得了较好的效果[4]。 在充满竞争的电力零售市场上，微型燃气轮机凭藉其综合发电成本低的优势必将在未来的电力系统中占据越来越重要的位置[5]。2003年冬季，英国Powergen 公司将开展微型电站装入居民家庭厨房的试点工程。这种燃气电站可取暖、供热水、发电，试验表明一年可节约能源费用249.6USD。微型燃气轮机在未来的电力系统中必将同大型集中式电站一起为用户提供清洁便宜的能源服务。 2 微型燃气轮机的结构 微型燃气轮机是热电联产发电机组，美国Capstone公司生产的微型燃气轮机的工作原理如图1所示，内部结构剖面如图2所示。 Capstone公司生产的微型燃气轮机的主要组成部分包括：发电机、离心式压缩机、透平、回热器、燃烧室、空气轴承、数字式电能控制器（将高频电能转换
燃机电厂概念及基本流程 1.燃机电厂概念 燃机电厂燃气轮机发电厂的简称，它是洁净发电技术的一种体现。燃机发电厂的燃料为天然气、燃料油或工业伴生气等，由于燃烧完全其燃烧生成排放物对环境影响少，噪音污染小；又因燃机电厂具有装机快、体积小、投资省、效率高、运行成本低和寿命周期长等优点，目前市场应用非常广泛。 在国内，由于国家“西气东输”工程的政策实施，引进液化天然气和管道气项目也在全面开展，因此我国的燃机电厂项目也进入了一个新的发展时期。 燃机电厂的电气部分具有与燃煤机组不同的特征，本文将重点分析其中某些特征，探讨针对性的设计观点。另外，鉴于我国目前燃机机组多数承担调峰任务，所以本文讨论也针对具有调峰功能的联合循环燃机机组进行分析探讨。 2.燃机电厂基本流程 燃机电厂有简单循环和联合循环两种类型。简单循环的通流部分由进排气管道和燃气轮机的三大件即压气机、燃烧室、透平组成。压气机从大气吸入空气，并把它压缩到一定压力，然后进入燃烧室与喷入的燃料混合、燃烧，形成高温燃气，具有做功能力的高温燃气进入透平膨胀做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，带动发电机做功输出电能，从而把燃料中的化学能，部分地转变为机械功，燃气在透平中膨胀做功，而其压力和温度都逐渐下降，最后排向大气。 为了实现高效率低能耗，燃气轮机又可组成联合循环。联合循环的基本流程是在上述简单循环的基础上进行的。将简单循环中燃气轮机的高温排气（9E 为538℃，9F为609℃左右），经过烟道排入余热锅炉（HRSG），应用热交换器原理加热锅炉中的给水，产生高温高压的蒸汽，进入蒸汽轮机做功，并带动蒸汽轮发电机发电。 在燃机的联合循环中，又有单轴布置和多轴布置之分： 单轴布置：
简析燃气轮机发电机组的现状及未来发展 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
简析燃气轮机发电机组的现状及未来发展火力发电的历史久远，为世界经济发展提供着充足的能源。但是，随着环境保护观念深入人心，世界资源日益紧缺，火力发电已经成为我国经济转型、产业结构调整的重点对象。作为新型发电模式，燃气轮机发电具备快速启停、高效率以及较小占地规模的有点，污染小。在我国工业实践中，受到制造技术的商业秘密制约，自主创造能力十分薄弱，进口是主要来源，并没有在全国推广开来。本文主要浅析燃气轮发电机组的当前发展情况，并展望未来趋势，希望引起工业领域人员的重视。 1.燃气轮机及其发电机组现状浅析 1.1.燃气轮机浅析 作为旋转式动力机械，气体以连续流动的方式在燃气轮机中通过热能向机械能的转化，进而推动发电机组旋转。从世界范围来看，第一台燃气轮机由瑞士一家企业制造，时间为1939年。经数十年发展，机车与坦克动力、舰船动力、管线动力与发电等都有燃气轮机的身影。从结构上划分，轻型与重型燃气轮机为工业燃气轮机类型。当前，俄、英、美等发达国家已经将燃气轮机完全应用到了水面舰艇上。此外，海上采油、输油输气的管线加压装置也由轻型燃气轮机构成，实现了41.6%的热效率（简单循环）。高度垄断是重型燃气轮机制造领域的特点，重要的核心
企业为ABB、西门子/西屋、GE、三菱等。轻型燃气轮机制造领域中主导企业为P&W、R.R与GE，其他国家也不甘落后，正在紧锣密鼓的航机改型。 上世纪五十年代末，国内开始制造重型燃气轮机。当时的上汽厂、南汽厂、哈汽厂身肩国家工业复兴的大任，在“厂校结合”形式下，自主研发出的燃气轮机位列世界领先，如3500hp机车用机组，1MW、3MW发电机组。近年来，随着我国工业化的不断升级，重型燃气轮机也在不断的改造升级。为实现利用冶金企业的高炉煤气，美国GE与南汽厂通过技术交流，立足于MS6001B，6B-L型燃气轮机研发成功，实现再利用高炉煤气的环保要求。从科研实力分析，国内研究所或高校储备着大量科研设施与科研人员，如哈尔滨工业大学、清华大学、国家电网热工研究院、中科院工程热物理研究所等，研究出的一批批优秀成果（红旗360、东风I 型叶型）。当然，设备不够集中，先进性尚待提高，完善工作仍需继续。 国内航空系统是轻型燃气轮机的集结地，在航空发动机领域，研究设计院、制造厂数量众多，职工数量上万。在上世纪70年代，邮电、石化、油田等企业都应用到了331厂、410厂研发的WZ-6G、WJ-6G、WJ-5G等产品型号。在技术改造与创新实践中，燃气轮机的制造工艺已经掌握成熟，精密机加设备成套，特种工艺设备应有尽有，气冷涡轮叶片制作方
微型燃气轮机技术及其发展前景 摘要：随着分布式供能系统的应用与发展，微型燃气轮机制造水平也在不断提高。微型燃气轮机是一种新型环保的电力供应设备，具有安全可靠、能源转化率高、自动化程度高等多种优点，在分布式供能系统中应用，能显著提高对用户供 电的可靠性，已成为最具有商业竞争力的分布式电源之一。 关键词：微型燃气轮机; 发电机组；应用；发展 1 引言 微型燃气轮机(Microturbine或Micro-turbines)是一类新近发展起来的小型热力发电机，其单机功率范围为25～300kW。微型燃气轮机具有多台集成扩容、多燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振动、低维修率、可遥控等一系列优点，可用于备用电站、热电联产、并网发电、尖峰负荷发电等，是提供清洁、可靠、 高质量、多用途、小型分布式发电及热电联供的最佳方式。 目前微型燃气轮机已经广泛应用在生物质能源领域、天然气能源领域以及野 外孤网发电等多个领域，且技术体系正逐步完善，可靠性比较高，而且符合国家 能源发展绿色环保的基本要求。微型燃气轮机通过余热烟气的回收利用，及其与 热水空调等系统的结合，实现了冷热电三联供，大大提升了能源利用效率，甚至 远远超过了一些结构更为复杂的大型能源设备。 2 微型燃气轮机的优点 微型燃气轮机与常规发电装置相比具有如下优点： (1)环保。微型燃气轮机的废气排放少，使用天然气或丙烷燃料满负荷运行时，排放的体积分数NOx小于9×10-6;使用柴油或煤油燃料满负荷运行时，排放的体 积分数NOx小于35×10-6;采用油井气做测试，排放的体积分数NOx小于1×10-6。其他采用天然气作为燃料的往复式发电机产生的NOx比微型燃气轮机多10~100倍，柴油发电机产生的NOx是微型燃气轮机的数百倍。 (2)维护少。微型燃气轮机采用独特的空气轴承技术，系统内部不需要任何润滑，节省了日常维护。每年的计划检修仅是在全年满负荷连续运行后更换空气过 滤网。 (3)效率高。微型燃气轮机发电效率可达30%，联合发电和供热后整个系统能 源利用率超过70%。 (4)运行灵活。微型燃气轮机可并联在电网上运行，也可独立运行，并可在两 种模式间自动切换运行。由软件系统控制两种运行模式之间的自动切换。 (5)适用于多种燃料。微型燃气轮机适用于多种气体燃料和多种液体燃料，包 括天然气、丙烷、油井气、煤层气、沼气、汽油、柴油、煤油、酒精等。 (6)系统配置灵活。可根据实际需要灵活配置微型燃气轮机的数量，并能够进 行多单元成组控制，其中一台检修时不影响整个系统的运行。 (7)安全可靠。微型燃气轮机是同类型产品中符合美国保险商实验所(Underwriters' Laboratories，UL)严格标准UL2000的唯一产品，它同时符合 IEEE519、NFPA规范、ANSI C84.1和其他规范，保证了与电网互联的安全性。 3 微型燃气轮机的应用前景 微型燃气轮机的主要应用场所包括：①废气燃烧地点;②需要提供临时和长 期电力的地点;③在经常停电的地点提高电能质量和供电可靠性;④电费较高的地点;⑤无电网的偏僻地点;⑥可用峰荷电价向电力交易中心卖电;⑦要求联合提供 热电冷服务的地点。下面以垃圾掩埋场和偏僻农村的应用进行分析：