燃气轮机概述
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燃气轮机发电机组原理一、燃气轮机发电机组的概述燃气轮机发电机组是一种高效、可靠、灵活性强的发电设备,它由燃气轮机和发电机两部分组成。
其中,燃气轮机是利用高温高压燃气驱动涡轮转动,进而带动发电机转子旋转产生电能的设备。
该设备具有启动快速、响应迅速、效率高等特点,广泛应用于航空、航天、军事、工业和民用领域。
二、燃气轮机发电机组的工作原理1. 燃气轮机部分(1) 空气进口:空气通过进口管道经过滤清器进入压缩室。
(2) 压缩室:空气在压缩室中被压缩至高温高压状态。
(3) 燃料喷射:燃料通过喷油嘴喷入压缩室中与空气混合并点火,产生高温高压的燃气。
(4) 涡轮驱动:高温高压的燃气通过涡轮驱动涡轮转子旋转,同时也带动了发电机转子的旋转。
(5) 排气:燃气在涡轮旋转后被排出燃气轮机。
2. 发电机部分(1) 旋转磁场:发电机通过交流电源产生旋转磁场,使得发电机内的定子和转子之间产生感应电势。
(2) 感应电势:感应电势使得定子上的线圈中产生了交变的电流,从而产生了交流电能。
(3) 输出电能:输出的交流电能经过变压器调节后输出到外部供电系统中。
三、燃气轮机发电机组的特点1. 高效:燃气轮机具有高效率和高功率密度,可以在较小体积内提供大量的功率输出。
2. 快速启动:相比于其他类型的发电设备,燃气轮机启动快速,响应迅速。
3. 灵活性强:燃气轮机可以根据负载需求进行调整,实现灵活性强的功率输出。
4. 维护成本低:由于其结构简单、零部件少、维护周期长等特点,维护成本较低。
四、燃气轮机发电机组的应用1. 工业领域:燃气轮机发电机组广泛应用于工业生产领域,如钢铁、化工、纺织等行业。
2. 民用领域:燃气轮机发电机组也被应用于民用领域,如商场、医院、学校等场所的备用电源。
3. 航空航天领域:燃气轮机发电机组被广泛应用于航空航天领域,如飞机和火箭的动力系统。
五、燃气轮机发电机组的未来展望随着能源环保意识的不断提高,燃气轮机发电技术也在不断地创新和改进。
燃气轮机介绍燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生的高温高压气体推动叶轮旋转,从而产生功的动力装置。
它是一种高效、灵活、可靠的发电机组形式,广泛应用于工业生产、能源供应和航空航天等领域。
燃气轮机的工作原理是将燃气与压缩空气混合并燃烧,产生高温高压气体,然后将气体喷入轮叶机构中,通过叶轮的高速旋转产生动能,进而驱动发电机或其他机械设备工作。
相较于传统的蒸汽动力装置,燃气轮机具有启动快、负荷调节范围广、设备体积小等优点。
燃气轮机主要由压气机、燃烧室和轮叶机构组成。
压气机负责将空气压缩至高压,提供燃烧所需的气体条件;燃烧室是燃烧过程的关键部分,将燃气和压缩空气混合并点燃,产生高温高压气体;轮叶机构包括高速轴、轴承和叶轮等部件,通过叶轮的旋转将高温高压气体的动能转化为机械能。
燃气轮机具有很高的热效率,一般可达35%~45%。
这是由于燃气轮机在燃烧室中的高温高压条件下,能够充分利用燃气的化学能,将其转化为动能。
与此同时,燃气轮机还能够通过余热回收技术,将燃烧产生的废热用于蒸汽循环或其他工艺中,进一步提高能源利用效率。
燃气轮机具有较强的负荷调节能力,能够快速响应负荷变化并保持稳定运行。
这是由于燃气轮机的启动时间较短,一般只需几分钟即可达到满负荷运行状态,而且其负荷调节范围广,可在10%~100%的额定负荷范围内稳定运行。
燃气轮机具有结构紧凑、体积小的特点,适应性强,可根据不同的应用场景进行灵活布局。
此外,燃气轮机还具有低污染排放、低噪音和可靠性高的优点。
这些特点使得燃气轮机在城市燃气发电、工业生产和航空航天领域得到广泛应用。
燃气轮机是一种高效、灵活、可靠的动力装置,通过燃气燃烧产生的高温高压气体推动叶轮旋转,从而产生功。
它具有热效率高、负荷调节范围广、结构紧凑等优点,广泛应用于各个领域。
随着科技的发展,燃气轮机的性能将进一步提高,为人们提供更加可靠、高效的能源供应。
燃气轮机的原理与结构介绍燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生高温高压气流,通过推动涡轮转动,进而驱动发电机或其他机械装置的热动力装置。
其工作原理主要包括燃气燃烧、能量转换和工作过程三个方面。
1.压缩机:压缩机是燃气轮机的核心部件之一,以提高压气机进气流动的动能,同时将气体压力提升至燃烧室所需的压力值。
压缩机通常由多级叶轮设计,叶片与壳体之间的间隙很小,以确保气流的紧凑状态。
气流在各级叶轮中加速,并在每个级别后面的导向叶片中改变流向,最终进入燃烧室。
2.燃烧室:燃烧室是将燃气和空气混合并进行燃烧的部分。
压缩机泵入的气体首先通过燃气轮机喷油器喷入燃烧室,混合燃气在点火器的点火下燃烧。
在燃烧的过程中,燃气内部的化学能被释放出来,产生高温高压的气流。
3.涡轮:涡轮是燃气轮机中的另一个关键部件,由高压涡轮和低压涡轮组成。
高温高压的燃气通过高压涡轮的叶片,使涡轮快速旋转。
旋转的涡轮通过轴向传递的力量,带动高速旋转的低压涡轮,最终推动轴线上的装置工作。
涡轮通常由高温合金材料制成,以保证在高温高压的环境下的耐磨、耐腐蚀性能。
4.排气系统:排气系统主要用于将燃气轮机的废气排放到大气中。
排气管在涡轮后面连接,将排放的废气引导出燃气轮机。
同时,排气管内部还设置了一些降温装置,以降低排气温度,减少对环境的污染。
1.压缩:压缩机将大量的空气吸入,通过多级叶轮的旋转将气体压缩成高压气体。
在此过程中,气体的体积减小,温度和压力增加。
2.燃烧:压缩后的高压气体进入燃烧室,在燃料的点火下燃烧。
这些燃烧物质会释放出大量的热能,将气体的温度提高到非常高的程度。
3.膨胀:高温高压的气体通过高温涡轮的叶片,使涡轮快速旋转。
涡轮通过轴向传递的力量带动低压涡轮旋转,同时提供给发电机或其他机械装置所需的动力。
4.排气:膨胀后的废气通过排气管排出,同时通过降温装置冷却后排放到大气中。
排气管内设有减震器和消声器,以减少噪音和震动对环境和设备的影响。
总而言之,燃气轮机利用压缩、燃烧、膨胀和排气等过程,将燃气燃烧产生的高温高压气体转化为机械能或电能。
QD20燃机轮机机组第 1章概述1.1 燃气轮机简介燃气轮机(Gas Turbine)是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械,包括压气机、加热工质的设备(如燃烧室)、透平、控制系统和辅助设备等。
走马灯是燃气轮机的雏形我国在11 世纪就有走马灯的记载,它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。
15世纪末,意大利人列奥纳多〃达芬奇设计的烟气转动装臵,其原理与走马灯相同。
现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。
当它正常工作时,工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。
图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。
压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩(空气的温度与压力也将逐级升高);压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气;然后再进入透平膨胀做功;最后是工质放热过程,透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境,也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。
在连续重复完成上述的循环过程的同时,发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。
燃气轮机动力装臵是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力(例如:电能、机械能或热能)所必需的基本设备。
为了保证整个装臵的正常运行,除了主机三大部件外,还应根据不同情况配臵控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。
燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征:一是发动机部件运动方式,它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动(不必来回吞吐),使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约,在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多,产生的功率也大得多,且结构简单、运动平稳、润滑油耗少;二是主要部件的功能,其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的,故可方便地把它们加以不同组合处理,来满足各种用途的要求。
燃气轮机区别于汽轮机有三大特征:一是工质,它采用空气而不是水,可不用或少用水;另是多为内燃方式,使它免除庞大的传热与冷凝设备,因而设备简单,启动和加载时间短,电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少;再是高温加热高温放热,使它有更大的提高系统效率的潜力,但也使它在简单循环时热效率较低,且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料,影响了使用经济性与可靠性。
燃气轮机的整体结构特点燃气轮机是一种能将燃气燃料(如天然气、液化石油气等)的化学能转化为机械能的装置。
它具有以下几个重要的整体结构特点:1.气动系统:燃气轮机的气动系统负责引入、压缩、混合及喷入燃气燃料,以产生高温、高压的气体流。
该系统主要包括进气系统、压气机、燃烧器及排气系统等部分。
进气系统负责从外界引进空气,并通过滤气器去除杂质;压气机通过一系列叶片对气体进行压缩,提高气压和温度;燃烧器将燃气燃料喷入压缩气体中进行燃烧;排气系统将燃烧后的废气排出。
2.热源:热源是燃气轮机的核心部分,负责将燃气燃料的化学能转化为高温、高压的气体流。
热源主要由压气机和燃烧室组成。
压气机将空气压缩至高压状态,然后将其送入燃烧室。
在燃烧室中,燃气燃料与压缩空气进行充分的混合和燃烧,产生高温、高压的气体流。
3.动力转换系统:燃气轮机的动力转换系统负责将高温、高压的气体流转化为机械能。
动力转换系统主要由涡轮机组、发电机和辅助设备组成。
涡轮机组将高温、高压的气体流作用于其叶轮上,使其高速旋转,然后通过轴系将轴上的转动能量传递给发电机。
发电机将机械能转化为电能。
此外,辅助设备如冷却系统、润滑系统和控制系统等,可用于维持燃气轮机的正常运行。
4.尾气利用系统:燃气轮机的尾气是燃烧后的废气,其中包含了大量的热能。
为了充分利用尾气的热能,燃气轮机通常采用余热锅炉或废热锅炉来回收尾气中的热能。
通过余热锅炉,可以将尾气中的热量转化为高温高压的蒸汽,并用于供热、发电或其他工业用途。
总体而言,燃气轮机的结构特点可以归纳为气动系统、热源、动力转换系统和尾气利用系统四个方面。
燃气轮机具有高效率、可靠性强、快速启停、污染排放低等优点,广泛应用于发电、航空、石油、化工、制冷等领域。
我国燃气轮机规格型号-概述说明以及解释1.引言1.1 概述燃气轮机是一种重要的能源转换装置,在我国的能源领域具有重要的地位和广泛的应用。
燃气轮机通过燃烧燃气来驱动涡轮,进而产生动力。
由于其高效率、低排放以及灵活性等优势,燃气轮机在发电、工业生产以及交通运输等领域都有广泛的应用。
本文将结合我国燃气轮机的发展历程和规格型号,对燃气轮机在我国能源领域的重要性和发展前景进行探讨。
同时,还将提出对我国燃气轮机规格型号的展望,并提出进一步研究和发展的建议。
文章的正文部分将首先介绍燃气轮机的基本原理,包括其工作原理和结构组成。
随后,将回顾我国燃气轮机的发展历程,从早期的引进和消化吸收到后来的自主研发和创新发展,探讨我国在燃气轮机领域取得的成就和经验。
接着,我们将详细介绍燃气轮机的规格型号及其在不同应用领域的应用情况。
通过对我国燃气轮机市场的现状和发展趋势的分析,我们将评估目前存在的挑战和机遇,并提出对我国燃气轮机规格型号的展望。
预计未来,随着我国经济的不断发展和能源结构的调整,燃气轮机在发电、工业生产以及交通运输等领域将扮演更加重要的角色。
最后,文章的结论部分将总结燃气轮机的重要性和发展前景,强调其在提高能源利用效率、促进经济发展和减少环境污染等方面的重要作用。
同时,我们将提出一些进一步研究和发展的建议,以推动我国燃气轮机技术的创新和提高。
通过不断加强燃气轮机的研发和应用,我们有信心在未来能够实现更高效、更环保的能源转换和利用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:在本文中,将按照以下结构来讨论我国燃气轮机的规格型号。
首先,我们将介绍燃气轮机的基本原理(2.1节),包括其工作原理、构造和主要组成部分等。
这将有助于读者对后续内容的理解。
其次,我们将回顾我国燃气轮机的发展历程(2.2节),介绍我国燃气轮机技术的起源、演变和关键里程碑。
通过了解我国的燃气轮机技术发展历史,我们可以更好地理解我国燃气轮机规格型号的现状和前景。
燃气轮机工作原理一、燃气轮机的概述燃气轮机是一种利用高温高压气体推动涡轮旋转,从而驱动发电机或者直接驱动机械设备的热力机械。
它具有结构简单、启动快速、运行平稳、效率高等优点,在工业生产和能源领域得到广泛应用。
二、燃气轮机的组成1. 压缩机:将空气压缩至高压状态,进入燃烧室进行燃烧。
2. 燃烧室:将空气和燃料混合并点火,使其产生高温高压气体。
3. 涡轮:接受高温高压气体的推动,带动转子旋转。
4. 发电机或者其他设备:通过涡轮旋转带动发电机或者其他设备运转。
三、燃气轮机的工作原理1. 压缩过程在压缩过程中,空气从进口处进入压缩机,并被逐渐压缩至设计要求的高压状态。
这个过程中需要消耗大量的能量,因此需要使用大功率电动机或者其他动力源来带动压缩机运转。
2. 燃烧过程经过压缩的空气进入燃烧室,与燃料混合并点火。
在高温高压下,燃料和空气发生化学反应,产生大量的热能。
同时,产生的高温高压气体通过喷嘴喷出,推动涡轮旋转。
3. 膨胀过程在涡轮上的叶片受到高温高压气体的冲击力后,开始旋转。
旋转时,涡轮叶片将能量传递给轴承和发电机等设备,并将剩余的能量排放到排气管中。
4. 排放过程在膨胀过程中产生的废气通过排气管排放到大气中。
为了保护环境和减少能源浪费,现代燃气轮机通常会采用废气再循环技术,将一部分废气重新引入到燃烧室中进行再次利用。
四、燃气轮机的优点1. 结构简单:相比于蒸汽轮机等其他类型的发电设备,燃气轮机结构更为简单。
2. 启动快速:燃气轮机启动时间短,只需要几分钟的时间即可达到额定转速。
3. 运行平稳:由于结构简单,燃气轮机运行过程中没有明显的振动和噪音。
4. 效率高:燃气轮机的效率较高,可以达到50%以上。
五、燃气轮机的应用领域1. 电力工业:燃气轮机可以直接驱动发电机产生电能。
2. 航空航天工业:燃气轮机可以用于飞行器、导弹等设备的推进。
3. 石油化工工业:燃气轮机可以用于化工厂的能源供应和驱动设备。
4. 海洋工程:燃气轮机可以用于船舶和海洋平台等设备的推进和能源供应。
燃气轮机详细介绍2.启动方式与状态1)启动方式按启动时间的长短,燃气轮机启动方式主要分为两种,即正常启动(Normal start)和快速启动(Fast start)。
正常启动是按设定程序进行的一种启动,启动过程中需要暖机,严格控制机组的加速率和加载率,避免在机体内产生过大的热应力,保证机组启动过程中热应力在一个安全水平内。
因此,这种启动方式所需时间较长,重型机组大约需10~22min。
为适应简单循环燃气轮机发电装置调峰的需要,有些机组除正常启动外,还设置了快速启动,这也是按设定程序进行的一种启动,但提高了程序中的加速率和加载率,减少了暖机时间。
因此,启动时间缩短,过程中的热应力仍然在可以接受的水平内。
例如,GE公司的6B型机组,在用柴油机启动时,从静止到全速空载,正常启动的时间为12min(包括柴油机暖机时间2min),快速启动的时间为7min10s,加载过程正常启动为4min,快速启动为2min,总的启动时间分别为16min和9min10s。
除上述两种启动方式外,还有一种时间更短的启动,称为紧急启动(Emergency start)。
这是一种强制性启动,即在很短时间内超越正常程序强行将机组从静止带至满负荷。
由于这种启动对机组的损害太大,除非万不得已,很少在实际使用。
每一次起停循环,对机组都会有潜在的危害,快速启动和紧急启动至少会缩短机组的检修周期。
有一种观点50认为,如果正常启动对检修周期的修正系数为1,则快速启动为2,而紧急启动为20。
即一次紧急启动对机组的影响相当于20次正常启动。
2)启动状态按机组启动前热部件的金属温度,燃气轮机的启动分为冷态启动、温态启动和热态启动。
这三种状态的启动目前并无严格的定义,大多数厂家按停机后时间的长短来区分,也有厂家除按停机时间的长短外,还结合热部件的温度或参数来区分。
但是对于各种启动所对应的停机时间长度各有不同,差异较大。
其实这也不难理解,因为各种机组型号不同,结构有异,机组的热惯性与散热条件也有差别,而严格区别机组的冷热状态应以机组的温度条件为准,而达到同样的温度条件所需的停机时间必然有所差异。
9H燃气轮机参数说明
一、设备概述
9H 燃气轮机是一款高性能的燃气轮机,具有高效、可靠、低维护等优点,广泛应用于能源、电力、化工等领域。
其紧凑的结构和优异的性能使其成为各种复杂环境中的理想选择。
二、主要技术参数
1.功率与效率:9H燃气轮机的额定功率为XXXX千瓦,最高效率可达XX%。
2.燃料消耗:在额定功率下运行时,燃料消耗量为XX公斤/千瓦时。
3.排气温度:排气温度范围为XXX°C至XXX°C。
4.启动时间:从冷启动到满载运行时间不超过XX分钟。
5.噪音等级:按照ISO 16803标准,噪音等级为XX分贝。
6.尺寸与重量:长XX米,宽XX米,高XX米,重量约为XX吨。
7.环境适应性:可在-XXX°C至+XXX°C的温度范围内稳定运行,并可承受
最大风速为XX米/秒的风载。
三、操作与维护
9H燃气轮机采用先进的控制系统,操作简便,同时对维护要求较低。
建议定期进行例行检查,包括但不限于润滑油质量、冷却系统状态、燃料系统清洁度等。
四、安全注意事项
操作9H燃气轮机时,应严格遵守安全规程,确保人员安全和设备稳定。
应特别注意防止超温、超压、过载等情况的发生。
以上为9H燃气轮机的主要参数说明,供用户参考。
如有任何疑问或需要更详细的信息,请联系我们的技术支持团队。
燃气轮机原理概述及热力循环燃气轮机(Gas Turbine)是一种将燃烧燃料产生的高温气体转化为机械能的设备。
它利用高速旋转的轴承和叶片来驱动压缩机和发电机。
燃气轮机的原理可以分为三个主要的过程:压缩过程、燃烧过程和膨胀过程。
首先,压缩过程是燃气轮机的第一部分。
在压缩过程中,进气口吸入大量空气,并通过旋转的轴承和叶片将气体压缩。
压缩后的空气接着被送入燃烧室。
其次,燃烧过程是燃气轮机的第二部分。
在燃烧过程中,高压的空气与燃料混合并点燃。
燃烧燃料产生的高温气体使燃气轮机的工作物质增加能量,并且使气体在高温高压条件下进行高速流动。
最后,膨胀过程是燃气轮机的第三部分。
在膨胀过程中,高温高压的气体通过轴承和叶片扩张,使轴承和叶片高速旋转。
这些旋转的轴承和叶片驱动发电机,将动能转变为电能。
在燃气轮机的热力循环中,一般采用布雷顿循环(Brayton Cycle)。
布雷顿循环包含四个主要步骤:压缩、加热、膨胀和冷却。
首先是压缩过程。
进气口的空气通过压缩机被压缩,使压缩后的空气温度和压力增加。
然后是加热过程。
压缩后的空气经过燃烧室,与燃料燃烧产生高温气体。
接下来是膨胀过程。
高温高压气体通过轴承和叶片膨胀,使轴承和叶片旋转。
旋转的轴承和叶片通过机械耦合驱动发电机。
最后是冷却过程。
高温气体通过冷却器冷却后再次进入压缩机,循环往复。
与其他发电设备相比,燃气轮机具有一些显著的优点。
首先,燃气轮机可以非常高效地转换能量,能够达到约35%至45%的高效率。
其次,燃气轮机的启动时间相对较短,通常只需要几分钟即可启动并达到额定功率。
此外,燃气轮机还具有较小的体积和重量,占用空间相对较小。
总之,燃气轮机是一种重要的能源转换设备,其工作原理基于压缩、燃烧和膨胀三个主要过程。
同时,布雷顿循环是燃气轮机的热力循环,包括压缩、加热、膨胀和冷却四个步骤。
燃气轮机通过高效转换能量,具有快速启动、小体积和重量等优点,在能源领域发挥着重要作用。
燃气轮机概念燃气轮机是一种先进的动力装置,广泛应用于电力、交通、工业等领域。
它是一种热力发动机,利用燃料燃烧产生的热能转化为机械能,从而驱动发电机或其他机械装置。
1.工作原理燃气轮机的工作原理基于牛顿第三定律,即作用力和反作用力大小相等、方向相反。
燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮和废气排放系统组成。
燃料在燃烧室中燃烧,产生高温高压气体,气体经过压气机压缩后进入涡轮,推动涡轮旋转,从而驱动发电机或其他机械装置。
废气排放系统将废气排出,完成一个工作循环。
2.燃气轮机系列燃气轮机按照功率、用途、工作介质等因素可分为多种系列,如航空燃气轮机、工业燃气轮机和电力燃气轮机等。
不同系列的燃气轮机用途和特点也不同。
例如,航空燃气轮机主要用于航空领域,要求体积小、重量轻、功率大;工业燃气轮机主要用于工业领域,要求可靠性高、维护成本低;电力燃气轮机主要用于电力领域,要求供电稳定、环保性能好。
3.压气机压气机是燃气轮机的重要组成部分,主要作用是压缩进入燃烧室的气体,提高气体压力和密度,为燃烧提供更好的条件。
压气机一般由转子、定子和叶片组成,转子负责旋转,定子负责固定,叶片则安装在转子上,通过形状和空气动力学设计,将气体吸入压气机内并提高其压力和密度。
4.燃烧室燃烧室是燃气轮机的核心部分,主要作用是燃料和空气混合、点燃燃料、产生高温高压气体。
燃烧室一般由进气道、喷嘴、燃烧盘和尾喷口组成。
进气道负责将空气吸入燃烧室内,喷嘴负责将燃料喷入燃烧室内,燃烧盘负责混合和点燃燃料,尾喷口则负责将燃烧产生的气体排出。
5.涡轮涡轮是燃气轮机的输出部分,主要作用是将高温高压气体的热能转化为机械能。
涡轮一般由叶片、转子和输出轴组成。
高温高压气体进入涡轮后,推动叶片旋转,从而驱动转子旋转,最终将机械能输出到输出轴上。
6.废气排放废气排放系统是燃气轮机的排泄部分,主要作用是将废气排出,完成一个工作循环。
废气排放系统一般由排气管道和消声器组成。
燃气轮机综合效率
【原创实用版】
目录
一、燃气轮机概述
二、燃气轮机的工作原理
三、燃气轮机的效率
四、燃气轮机与柴油机的效率比较
五、燃气轮机的应用领域
六、结论
正文
一、燃气轮机概述
燃气轮机是一种热能转化为机械能的装置,主要由压气机、燃烧室、透平及控制系统等组成。
在发电厂中,燃气轮机被广泛应用于发电、驱动等领域。
二、燃气轮机的工作原理
燃气轮机工作原理简单来说,就是利用燃料燃烧产生的高温高压气体驱动压气机,使气体压缩并储存能量。
随后,这些气体在透平中膨胀做功,释放之前储存的能量,从而转化为机械能驱动发电机发电。
三、燃气轮机的效率
燃气轮机的效率受多种因素影响,如压气机效率、燃烧室效率、透平效率等。
一般来说,燃气轮机的效率在 30% 左右,如果考虑热能回收,效率可达 50% 甚至 80%。
四、燃气轮机与柴油机的效率比较
燃气轮机与柴油机相比,燃气轮机的效率更高。
柴油机的效率一般在
33% 左右,而燃气轮机效率可达 30% 甚至 50% 以上。
此外,燃气轮机具有结构简单、重量轻、体积小、维修简便等优点。
五、燃气轮机的应用领域
燃气轮机广泛应用于发电、驱动、舰船动力等领域。
在发电领域,燃气轮机具有快速启停、响应速度快等特点,使其成为电网调峰的重要手段。
在舰船动力领域,燃气轮机具有体积小、重量轻、机动性好等优点,被广泛应用于军舰、民船等。
六、结论
燃气轮机具有高效、环保、响应速度快等特点,在发电、驱动等领域具有广泛的应用前景。
燃气轮机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。
中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载,它是涡轮机(透平)的雏形。
15世纪末,意大利人列奥纳多·达芬奇设计出烟气转动装置,其原理与走马灯相同。
至17世纪中叶,透平原理在欧洲得到了较多应用。
概述1791年,英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程;1872年,德国人施托尔策设计了一台燃气轮机,并于1900~1904年进行了试验,但因始终未能脱开起动机独立运行而失败;1905年,法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机,但效率太低,因而未获得实用。
1920年,德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机,其效率为13%、功率为370千瓦,按等容加热循环工作,但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热,存在许多重大缺点而被人们放弃。
随着空气动力学的发展,人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点,解决了设计高效率轴流式压气机的问题,因而在30年代中期出现了效率达85%的轴流式压气机。
与此同时,涡轮效率也有了提高。
在高温材料方面,出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢,因而能采用较高的燃气初温,于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。
1939年,在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机,效率达18%。
同年,在德国制造的喷气式飞机试飞成功,从此燃气轮机进入了实用阶段,并开始迅速发展。
随着高温材料的不断进展,以及涡轮采用冷却叶片并不断提高冷却效果,燃气初温逐步提高,使燃气轮机效率不断提高。
单机功率也不断增大,在70年代中期出现了数种100兆瓦级的燃气轮机,最高能达到130兆瓦。
与此同时,燃气轮机的应用领域不断扩大。
1941年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验;1947年,英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水,它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力;1950年,英国制成第一辆燃气轮机汽车。
此后,燃气轮机在更多的部门中获得应用.在燃气轮机获得广泛应用的同时,还出现了燃气轮机与其他热机相结合的复合装置。
最早出现的是与活塞式内燃机相结合的装置;50~60年代,出现了以自由活塞发气机与燃气轮机组成的自由活塞燃气轮机装置,但由于笨重和系统较复杂,到70年代就停止了生产。
此外,还发展了柴油机燃气轮机复合装置;另有一类利用燃气轮机排气热量供热(或蒸汽)的全能量系统,可有效地节约能源,已用于多种工业生产中。
燃气轮机的工作过程是,压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气进入燃烧室,与喷入的燃料混合后燃烧,成为高温燃气,随即流入燃气涡轮中膨胀作功,推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转;加热后的高温燃气的作功能力显著提高,因而燃气涡轮在带动压气机的同时,尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。
燃气轮机由静止起动时,需用起动机带着旋转,待加速到能独立运行后,起动机才脱开。
燃气轮机的工作过程是最简单的,称为简单循环;此外,还有回热循环和复杂循环。
燃气轮机的工质来自大气,最后又排至大气,是开式循环;此外,还有工质被封闭循环使用的闭式循环。
燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。
燃气初温和压气机的压缩比,是影响燃气轮机效率的两个主要因素。
提高燃气初温,并相应提高压缩比,可使燃气轮机效率显著提高。
70年代末,压缩比最高达到31;工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右,航空燃气轮机的超过1350℃。
燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气涡轮等组成。
压气机有轴流式和离心式两种,轴流式压气机效率较高,适用于大流量的场合。
在小流量时,轴流式压气机因后面几级叶片很短,效率低于离心式。
功率为数兆瓦的燃气轮机中,有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级,因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。
燃烧室和涡轮不仅工作温度高,而且还承受燃气轮机在起动和停机时,因温度剧烈变化引起的热冲击,工作条件恶劣,故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。
为确保有足够的寿命,这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等,须用镍基和钴基合金等高温材料制造,同时还须用空气冷却来降低工作温度。
对于一台燃气轮机来说,除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统,此外还需要配备良好的附属系统和设备,包括:起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。
燃气轮机有重型和轻型两类。
重型的零件较为厚重,大修周期长,寿命可达10万小时以上。
轻型的结构紧凑而轻,所用材料一般较好,其中以航机的结构为最紧凑、最轻,但寿命较短。
与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较,燃气轮机的主要优点是小而轻。
单位功率的质量,重型燃气轮机一般为2~5千克/千瓦,而航机一般低于0.2千克/千瓦。
燃气轮机占地面积小,当用于车、船等运输机械时,既可节省空间,也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。
燃气轮机的主要缺点是效率不够高,在部分负荷下效率下降快,空载时的燃料消耗量高。
不同的应用部门,对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。
功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电,而30~40兆瓦以上的几乎全部用于发电。
燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动,机动性好,在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用,能较好地保障电网的安全运行,所以应用广泛。
在汽车(或拖车)电站和列车电站等移动电站中,燃气轮机因其轻小,应用也很广泛。
此外,还有不少利用燃气轮机的便携电源,功率最小的在10千瓦以下。
燃气轮机的未来发展趋势是提高效率、采用高温陶瓷材料、利用核能和发展燃煤技术。
提高效率的关键是提高燃气初温,即改进涡轮叶片的冷却技术,研制能耐更高温度的高温材料。
其次是提高压缩比,研制级数更少而压缩比更高的压气机。
再次是提高各个部件的效率。
高温陶瓷材料能在1360℃以上的高温下工作,用它来做涡轮叶片和燃烧室的火焰筒等高温零件时,就能在不用空气冷却的情况下大大提高燃气初温,从而较大地提高燃气轮机效率。
适于燃气轮机的高温陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。
按闭式循环工作的装置能利用核能,它用高温气冷反应堆作为加热器,反应堆的冷却剂(氦或氮等)同时作为压气机和涡轮的工质。
蒸汽轮机燃气-蒸汽轮机联合循环,是把燃气轮机和蒸气轮机这两种按不同热力循环工作的热机联合在一起的装置,有时也简称为联合循环。
为了提高热机的效率,应该尽可能地提高热机中的加热温度和降低排热温度。
但蒸汽轮机和燃气轮机的热力循环都不能很好满足上述要求。
如把它们结合起来,以燃气轮机的排热来加热蒸汽,就可以同时取得燃气轮机加热温度较高和蒸汽轮机排热温度较低的双重优点。
联合循环的理论基础早已建立。
热力学奠基人之一卡诺就提出过联合循环的概念。
但是直到20世纪中叶,才开始有实用的联合循环动力装置。
发展联合循环的关键是要研制出高温、高性能、大功率的燃气轮机。
为了适应石油短缺的形势,在燃气轮机中有效烧煤也是一项关键技术。
目前,世界各先进工业国家均已有定型联合循环机组产品。
其中功率最大的已超过60万千瓦,最高热效率已高达47%以上。
它作为热电并供机组使用,燃料利用率可高达80%左右,单机组最长运行时间已超过10万小时。
热机的热效率要提高1%都是非常困难的,而联合循环却只要把燃气轮机和蒸汽轮机结合起来就可以大幅度节约能源。
二战时期的军舰主要是用柴油机和蒸气机. 蒸汽机的弱点是:离不开锅炉,整个装置既笨重又庞大;新蒸汽的压力和温度不能过高,排气压力不能过低,热效率难以提高;它是一种往复式机器,惯性力限制了转速的提高;工作过程是不连续的,蒸汽的流量受到限制,也就限制了功率的提高。
蒸汽机有很大的历史作用,它曾推动了机械工业甚至社会的发展。
随着它的发展而建立的热力学和机构学为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础;汽轮机继承了蒸汽机以蒸汽为工质的特点,和采用凝汽器以降低排汽压力的优点,摒弃了往复运动和间断进汽的缺点;内燃机继承了蒸汽机的基本结构和传动形式,采用了将燃油直接输入汽缸内燃烧的方式,形成了热效率高得多的热力循环;同时,蒸汽机所采用的汽缸、活塞、飞轮、飞锤调速器,阀门和密封件等,均是构成多种现代机械的基本元件。
全球燃气轮机市场份额目前,全世界从事燃气轮机研究、设计、生产、销售的著名企业有28家,全世界使用的工业燃气轮机约有5万台,而且全球的燃机市场几乎被欧美市场所垄断。
由于不同的历史背景,燃气轮机不同技术道路发展,一条以罗罗、普惠、GE为代表的航空发动机公司用航空发动机改型而形成的工业和船用航改轻型燃气轮机(俗称“航改机”);一条是以西门子、ABB、GE公司为代表,遵循传统的蒸汽轮机理念发展起来的工业重型燃气轮机(俗称“工业机”),主要用于机械驱动和大型电站。
世界范围内市场主要被GE公司、西门子/西屋、阿尔斯通/ABB、索拉公司、罗罗公司、三菱和俄罗斯的企业瓜分。
燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作过程是,压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气进入燃烧室,与喷入的燃料混合后燃烧,成为高温燃气,随即流入燃气涡轮中膨胀作功,推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转;加热后的高温燃气的作功能力显著提高,因而燃气涡轮在带动压气机的同时,尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。
燃气轮机由静止起动时,需用起动机带着旋转,待加速到能独立运行后,起动机才脱开。
燃气轮机的工作过程是最简单的,称为简单循环;此外,还有回热循环和复杂循环。
燃气轮机的工质来自大气,最后又排至大气,是开式循环;此外,还有工质被封闭循环使用的闭式循环。
燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。
燃气初温和压气机的压缩比,是影响燃气轮机效率的两个主要因素。
提高燃气初温,并相应提高压缩比,可使燃气轮机效率显著提高。
70年代末,压缩比最高达到31;工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右,航空燃气轮机的超过1350℃。
燃气轮机的内部结构燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气涡轮等组成。
压气机有轴流式和离心式两种,轴流式压气机效率较高,适用于大流量的场合。
在小流量时,轴流式压气机因后面几级叶片很短,效率低于离心式。
功率为数兆瓦的燃气轮机中,有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级,因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。
燃烧室和涡轮不仅工作温度高,而且还承受燃气轮机在起动和停机时,因温度剧烈变化引起的热冲击,工作条件恶劣,故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。
为确保有足够的寿命,这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等,须用镍基和钴基合金等高温材料制造,同时还须用空气冷却来降低工作温度。
对于一台燃气轮机来说,除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统,此外还需要配备良好的附属系统和设备,包括:起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。