燃气轮机进气冷却技术及其应用

GE—9FA燃气轮机透平叶片冷却技术分析燃气轮机在工作的过程中，燃烧室出口温度较高，超过透平叶片最大温度承受值，影响透平叶片的正常工作，如何进行透平叶片冷却至关重要。

本文以GE-9FA燃气轮机为例，从其冷却系统组成及原理分析入手，探讨了透平叶片的冷却技术和冷却原理，并指出了其易出现的故障和故障原因，旨在进一步完善GE-9FA燃气轮机透平叶片冷却技术，促进其应用和发展。

标签：GE-9FA燃气轮机；透平叶片；冷却技术0 前言提升透平进口燃气温度对于提高燃气轮机性能有着重要的作用，但这也对透平叶片的耐温性能提出了更高的要求，采用透平叶片冷却技术来提升其换热效果是保证透平叶片在高温环境下稳定运行的重要手段。

GE公司9FA燃气轮机是国内联合循环机组新型燃机，其采用的透平叶片冷却技术较为先进，冷却效果良好，下面来进行具体分析。

1 GE-9FA燃气轮机透平冷却系统一般来说，保证燃气轮机透平叶片在高温环境下稳定运行的措施有三种，①提升叶片材料耐热性能，例如采取高耐热本体材料，或在叶片表面涂隔热涂层等；②设置超温保护系统来保护叶片，避免其受到高温损坏[1]；③采取叶片冷却技术。

但需要注意的是，叶片材料性能提升毕竟有限，且超温保护系统也已经固化，这两种方式的潜力有限，而透平叶片冷却技术则有着较大发展空间。

在GE-9FA燃气轮机透平冷却系统中，利用压气机内的高压空气能够冷却透平转子、透平叶片及轮盘等相关部件。

其中末级排气冷却第1级静叶，16级抽气冷却沿程轮盘、第1级动叶和第2级动叶，第9级、13级抽气冷却第2级、第3级静叶。

对于第1级静叶来说，其冷却空气流动路径为：燃烧室火焰筒外环腔→前腔、后腔→叶片内部→冷却结构→燃气通道。

对于第2级静叶来说，其冷却空气主要有两股，两股冷气进入叶片路径为：①第一股冷气：前腔→套筒→前缘；②第二股冷气：后腔→套筒→后缘。

需要注意的是，第二股冷气经过后缘之后，一部分由后缘直接排出，另一部分则与冷气进入叶片，从底部排出，在整个排出的过程中对沿路各个部件进行冷却。

论如何应用进气冷却技术提高燃气轮机的出力和热效率2杭州汽轮动力集团股份有限公司浙江杭州市310022摘要：随着社会经济的发展，无论是我们的日常生活需求还是各行各业对动力能源的需求都与日俱增，在这一背景之下，具有高运行效率、低污染的燃气轮机技术得到了相当迅速的发展。

因此，如何利用进气冷却技术促进燃气轮机出力和热效率的提升，对于当前我国能源安全以及社会发展具有重大意义。

本文在对燃气轮机热效率提升的方法进行阐述的基础上，分别对燃气轮机进气冷却技术的应用以及比较进行了分析，以供相关从业者积极参鉴。

关键词：进气冷却技术；燃气轮机；出力；热效率引言：虽然燃气轮机因其启动快、调峰性能强得到了较为广泛的应用，但是在炎热的夏季时往往会存在效率下降、经济性能降低的问题。

对此，就需要加强对进气冷却技术的研究，通过各种方法优劣势的比较选择最为合适的进气冷却技术，下面是对其详细内容的介绍。

一、燃气轮机热效率提升的方法燃气轮机的动力来源主要为大气，这得益于其开式的热循环模式，但是随着季节的变化，大气温度会出现较大的波动，这便会对燃气轮机的运行效率产生影响。

尤其在温度较高的夏季，由于人们日常生活、企业生产都需要大量的供电，从而会给设备造成较大的运行压力，受燃气轮机固有的热循环模式影响，在温度得到升高的情况下，其运行效率会随着出现下降，并伴随热损耗的增加，因此十分容易出现低效能、高损耗的情况[1]。

为了对上述问题进行解决，需要从问题的原因出发，找出合理的解决办法。

比如根据燃气轮机受温度影响而在效率上出现变化这一特性，可以针对性地采用进气冷却技术完成对燃气轮机温度的冷却，以达到保证燃机运行效率的目的。

二、燃气轮机进气冷却技术及应用如上文所说，周围空气温度会对燃气轮机以及联合循环的效率产生影响，即温度较高时，其机器性能会随之下降，而解决方案便是采用进气冷却技术，以此确保燃气轮机在一年内均获得高效率的运行，保证产量。

（一）蒸发冷却方法一：通过在燃气轮机进气滤清器下侧部位安装湿膜蒸发冷却器，从而实现将水喷到进气滤清器上，利用水汽的蒸发将进气进行冷却。

燃气轮机进气冷却技术及运用的简明分析燃气轮机进气冷却技术及运用摘要：叙述了大气条件对燃气轮机性能的影响，对不同的进气冷却方式进行了比较。

探讨了冷却方案的选择和关键设备冷却器的选型，对进气冷却效果及经济效益进行了分析。

关键词：燃气轮机，冷却技术，运用一、引言燃气轮机（以下简称燃机）的热力循环通常为工质取自大气的开式循环，其功率输出受大气条件的影响很大。

随着气温的升高，其输出功率下降，热耗率增加，对于电厂，夏季是使用电高峰季节，燃机因气温升高，出力下降使调峰的能力受到影响。

对于天然气处理和化工装置，夏季是原料气充足的季节，燃机输出功率下降，装置生产能力不足，效益下降。

因此，对燃机进口空气进行冷却，是消除环境温度升高影响，提高燃机性能的有效办法。

二、正文1. 进气冷却功能的分析1.1 环境条件对燃机性能的影响由于燃机以大气为工质，其功率和效率随环境条件变化而变化，当大气压力降低、温度升高时，因大气的密度降低，燃机空气流量、压比、无因次转速和比功下降，其功率和效率随之下降，热耗率上升；气温的升高对燃机性能的影响更突出，其对高压比的轻型燃机的影响程度又大于对重型燃机的影响。

当大气温度从15 ℃（59 oF）上升到35 ℃（95 oF）时，燃机MS5001、PG6551机组的功率下降了12.5 %左右，热耗率增加3 %左右。

可见环境温度对燃机性能的影响很大，而采用燃机进气冷却可以消除高温天气的影响，达到增加燃机输出功率的目的。

2 冷却方案的选择2.1 各种类型进气冷却技术的特点分析到目前为止，燃机进口空气冷却技术概括起来主要有两种类型：制冷式冷却和蒸发式冷却。

2.1.1 制冷式冷却燃机进气制冷式冷却方式根据所采用的制冷系统形式的不同又可有多种类型，如吸收式制冷冷却、压缩式制冷冷却、蒸汽喷射式制冷冷却以及吸收式制冷与压缩式制冷混合式冷却等等。

目前工程中应用的主要是前两种。

采用制冷式冷却方式时，制冷系统通过安装于燃机进气道内的热交换器来降低燃机进气的温度。

提高燃气轮机效率的两种进气冷却方式研究燃气轮机是一种利用燃气推动转子旋转以达到产生功率的机械设备，是现代工业生产中不可或缺的动力来源。

传统的燃气轮机在工作过程中会产生大量的热量，这些热量会造成能量的浪费，降低燃气轮机的效率。

如何提高燃气轮机的效率，成为了燃气轮机研究领域的热点问题之一。

进气冷却是提高燃气轮机效率的重要手段之一。

通过冷却进气，可以降低进气温度，减少了气体的体积，从而提高了燃烧效率和功率输出。

本文将就两种进气冷却方式进行研究，探讨其在提高燃气轮机效率方面的应用。

一、水膜冷却技术水膜冷却技术是一种通过喷水冷却的方式，将燃气轮机的进气进行降温的方法。

其原理是将高温的进气通过水膜冷却器，在水膜的附着和蒸发过程中带走热量，达到降温的目的。

这种技术有着简单、成本低廉、效果明显等优点，在实际应用中得到了广泛的使用。

水膜冷却技术的关键是水膜冷却器的设计和选型。

水膜冷却器需要具备足够的冷却面积和强大的冷却能力，以满足燃气轮机不同工况下的进气冷却需求。

水膜冷却器的安全性、可靠性和稳定性也是需要考虑的因素。

水膜冷却技术在燃气轮机的应用中具有广泛的前景。

通过水膜冷却技术，可以有效地减轻了进气温度对燃气轮机性能的影响，提高了燃气轮机的效率和可靠性，降低了能耗和运行成本。

水膜冷却技术在未来的发展中具有巨大的潜力。

二、空气预冷技术空气预冷技术是一种通过将进气空气通过外部的机械制冷设备进行降温，以提高燃烧效率和功率输出的技术。

其利用了机械制冷设备的制冷效果，对进气空气进行降温，以此达到提高燃气轮机效率的目的。

空气预冷技术在燃气轮机的应用中具有独特的优势。

结论提高燃气轮机效率是燃气轮机研究的重要课题，而进气冷却技术是其中的关键手段。

本文分析了水膜冷却技术和空气预冷技术两种进气冷却方式，并探讨了它们在提高燃气轮机效率方面的应用。

水膜冷却技术具有成本低廉、效果明显的优势，而空气预冷技术具有制冷效果明显、持续稳定的优势。

进气冷却技术提高燃气轮机的出力和热效率发布时间：2023-02-28T03:24:22.391Z 来源：《中国电业与能源》2022年10月19期作者：王斌[导读] 借助进气冷却技术很大程度上可提高燃气轮机电厂出力以及效率，增大燃气轮机的出力，王斌中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院安徽合肥 230000摘要：借助进气冷却技术很大程度上可提高燃气轮机电厂出力以及效率，增大燃气轮机的出力，并获得良好的经济效益。

不同区域中采用不同燃气轮机电厂，在不同区域中使用也需要结合当地空气湿度及温度等，灵活选择合适的进气冷却方式，以达到最好的效果。

本文主要分析进气冷却技术提高燃气轮机的出力和热效率。

关键词：进气冷却技术；燃气轮机；出力；热效率引言夏季高温期间，也是电网迫切需要利用燃气轮机发电的关键时期。

然而，随着大气温度不断升高，汽轮机的出力也明显下降。

效率不断下降时，经济效益也会受到很大影响，如何解决这一矛盾已成为燃气轮机发电部门亟待研究的课题。

1、燃气轮机工作原理及大气温度对其影响燃气轮机的工作原理可以简单认为和喷气式飞机的喷气引擎一样。

空气从燃气轮机组的进气口进入，然后通过压气叶片压入燃烧室，和燃烧室内喷入的天然气混合燃烧。

燃烧过程中产生大量热能，气体急剧膨胀后进入涡轮区，逐级推动叶片转动，然后从出气口排出。

叶片转动带动轴转动，实现轮机运转。

大气温度直接影响简单循环燃气轮机和联合循环燃气轮机的出力和效率。

对于简单的循环燃气轮机，随着大气温度不断升高，燃气轮机的出力和效率都会下降很多。

燃气轮机的输出和耗热以标准进气温度15℃为标准。

当大气温度升高到38℃时，燃气轮机的出力仅为设计值的85%，而热耗将上升到设计值的104%。

与此同时，9E燃气轮机的排气温度已经从设计值523℃上升到536℃。

在联合循环层面，随着大气温度不断升高，对联合循环性能影响最大的燃气轮机出力和效率均有所下降。

随着大气温度持续上升，冷却水的温度也会上升，涡轮背压也会上升，二次循环冷却塔冷却比采用直流电冷却温度受影响更大。

提高燃气轮机效率的两种进气冷却方式研究【摘要】提高燃气轮机效率是当前燃气轮机研究的重要方向之一。

本文将从进气预冷系统和水膜冷却系统两种进气冷却方式入手，对比分析它们的效果并进行实验研究。

通过性能优化探讨，找到提高效率的最佳方案。

结合风险评估，指出可能存在的问题并提出解决方案。

在总结与展望中，强调进一步提高燃气轮机效率的重要性，给出提升建议，并探讨未来研究方向，为相关领域的研究提供参考。

本研究将有助于提高燃气轮机效率，推动燃气轮机技术的发展。

【关键词】燃气轮机效率、进气冷却、预冷系统、水膜冷却、对比分析、实验研究、性能优化、风险评估、总结、展望、提升建议、未来研究方向。

1. 引言1.1 背景介绍燃气轮机是一种常见的动力装置，用于产生动力和推动作用。

在燃气轮机中，提高效率是一项重要的研究课题。

进气冷却是提高燃气轮机效率的关键技术之一，通过降低进气温度可以提高燃料燃烧效率，减少能量损失。

有许多种进气冷却方式，其中包括进气预冷系统和水膜冷却系统。

进气预冷系统利用制冷剂或者其他冷却介质对进气进行预冷处理，减少了进气温度，提高了焚化效率。

而水膜冷却系统则是通过在进气系统中喷洒水膜来对进气进行冷却，同样可以有效提高燃气轮机的效率。

本文将重点研究这两种进气冷却方式，并进行比较分析和实验研究。

通过性能优化探讨和风险评估，可以为燃气轮机效率提升提供实际的建议和未来研究方向。

部分的详细内容将在接下来的章节中展开讨论。

1.2 研究目的研究目的是探讨提高燃气轮机效率的两种进气冷却方式，并比较它们的优缺点。

通过研究进气预冷系统和水膜冷却系统，我们旨在寻找能够提高燃气轮机综合热效率的有效方法。

具体目的包括：1. 探讨进气预冷系统在提高燃气轮机性能方面的作用机制和优势；2. 分析水膜冷却系统对燃气轮机效率的影响和潜力；3. 对比两种进气冷却方式的能耗、成本、维护等方面的特点，为工程实践提供参考；4. 在实验研究的基础上，探讨进气冷却系统的性能优化策略，进一步提高燃气轮机效率；5. 对潜在的风险进行评估和分析，为进一步研究和工程应用提供指导。

利用燃机进气冷却的技术提高燃机的发电能力摘要：目前来说，利用燃气轮机发电技术已经普及我国的各大热电厂，然而燃气轮机在使用的过程当中必须要面对很不乐观的维护问题。

燃气轮机在运行过程中会因为很多问题，造成燃机的发电能力降低，比如说燃烧用天然气的洁净程度得不到有效的控制，杂质容易在压气机中积聚，积聚严重时将腐蚀压气机的基体金属。

特别是在南方的地区夏季温度很高，燃机发电机组随着环境温度的升高，自身的发电能力就会降低；这样的现象可能会造成燃气轮机的效率逐渐降低，同时有可能影响其使用寿命。

现在很多电厂通过燃机进气冷却的技术，解决了随着温度的升高使发电能力降低的问题，从而提高了燃机的发电能力。

关键词：燃机环境温度进气冷却提高发电通过多年的研究和探寻，很多公司成功的利用燃机进气冷却的技术提高了燃机的发电能力[1]，燃机进气冷却技术主要是通过降低燃气轮机进气的温度，增大进气的密度，提高进气的质量流量，从而增大了燃气轮机的出力；同时，随着进气温度的降低，压气机所占的耗功也减少，从而使燃机整体出力得到进一步提高。

燃气蒸汽联合循环投产以来，燃机进气冷却技术[3]解决了燃机发电机由于燃机天然气的洁净程度得不到有效的控制，杂质容易在压气室积聚，甚至导致腐蚀基体金属的问题；同时也解决了特别是在南方的地区夏季温度很高，燃机发电机组随着温度升高自身的发电能力降低的问题。

一、问题分析自燃气蒸汽联合循环投产以来，解决了随着环境温度的升高造成发电能力降低的问题，提高了燃机的发电能力。

燃机发电机组出力与大气温度的关系大致是这样：当大气的温度是15℃的时候，额定出力是46.6MW；当大气温度是35℃的时候，出力只能达到额定出力的90%；如果再因为其它的人为的因素或者是自然的因素，实际的出力可能只能达到额定出力的85%左右。

由此可以看出燃机发电机组随着温度升高自身的发电能力就会降低。

如果是在南方比较湿热的地区，尤其是夏天的时候，气温很高，湿度也很大，更会造成燃机发电机组随着温度升高自身的发电能力降低的问题。

燃气轮机进气冷却技术综述摘要：燃气轮机机进气冷却技术是一种提高燃机发电机组在高温环境下出力的关键技术，研究、实践燃机进气冷却技术具有重要意义。

本文探讨了大气温度对燃机出力影响的机理，介绍了燃机进气冷却应用的发展过程，并分析对比了燃机进气冷却的主要方式及主要优缺点，可对燃机进气冷却技术的工程应用提供参考关键词：燃气轮机；进气温度；进气冷却引言当前，世界能源正处于一个新的转型期，天然气作为优质的化石能源，在构建安全、稳定、经济、清洁的能源格局中的作用日益增强。

燃气轮机发电因其能源利用效率高、安全可靠、社会效益和经济效益好等特点受到世界范围的广泛重视。

但环境温度对燃气轮机性能影响甚大，此特点已经引起人们的普遍重视，由此产生了燃气轮机进气冷却技术，而采用燃气轮机进气冷却技术可以降低燃机进气温度，提高机组发电效率，增强燃机在高温环境下运行的经济性。

并在实践中得到了广泛应用。

1. 进气温度对燃气轮机效率的影响燃气轮机是以布雷顿循环为原理的热能动力机械，它主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。

图1为工质取自大气的开式循环燃气轮机工作过程原理图，压气机从外界连续吸人空气并使之增压，同时空气温度也相应提高；压送到燃烧室的空气与燃料混合燃烧成为高温、高压的燃气；燃气在透平中膨胀作功，推动透平带动压气机和发电机一起高速旋转；从透平中排出的乏气排至大气放热，燃气轮机就把燃料的化学能转变成热能，又把部分热能转变成机械能。

在燃气轮机的热力循环中，工质在燃烧过程所能达到的温度越高，机组的比功就越大。

在有摩擦等不可逆现象存在时，这个规律仍然适用，随着T3的增高，机组的热效率还能不断的提高。

当大气温度下降时，假如进气压力保持不变，空气的比体积就会减小，即压缩过程的初始点将沿着等压线向左移动，当它经历等熵压缩过程而达到同一个压力时，空气的温度和体积都比较小，这就意味着压缩过程所需消耗的压缩功将随大气温度的下降而不断减少。

因而当燃气初温一定时，机组的比功就会增大。