燃气轮机简介
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燃气轮机进气口温度1. 简介燃气轮机是一种利用燃料燃烧产生高温高压气体,通过轮叶机械能转换,驱动发电机或直接驱动机械设备的动力装置。
燃气轮机的性能和效率受多个因素影响,其中之一就是进气口温度。
燃气轮机进气口温度是指进入燃气轮机的空气在进气口处的温度。
进气口温度的高低直接影响燃气轮机的性能和效率。
在正常运行条件下,燃气轮机进气口温度通常在600°C到1500°C之间。
2. 影响因素2.1 燃料燃烧温度燃气轮机的进气口温度主要受到燃料燃烧温度的影响。
燃料的燃烧温度越高,产生的热量也就越高,进气口温度也会随之升高。
因此,燃料的选择和燃烧控制对于控制进气口温度至关重要。
2.2 空气压力燃气轮机的进气口温度还受到空气压力的影响。
随着空气压力的增加,进气口温度也会相应升高。
因此,在设计和运行燃气轮机时,需要考虑空气压力的变化对进气口温度的影响。
2.3 进气口设计燃气轮机的进气口设计也对进气口温度起着重要的影响。
合理的进气口设计可以减小进气口温度的波动,提高燃气轮机的性能和效率。
进气口设计需要考虑空气的均匀流动,避免局部过热或过冷。
2.4 环境温度环境温度是另一个影响燃气轮机进气口温度的因素。
在高温环境下,进气口温度会相应升高。
因此,在选择燃气轮机的安装位置时,需要考虑环境温度对进气口温度的影响。
3. 进气口温度的影响3.1 燃气轮机性能进气口温度的升高会导致燃气轮机性能的下降。
高温空气进入燃气轮机后,会使得燃气轮机的燃烧温度升高,导致燃烧效率下降。
同时,高温空气还会使得燃气轮机的叶片受热膨胀,增加叶片的磨损和疲劳,降低燃气轮机的可靠性和寿命。
3.2 燃气轮机效率进气口温度的升高还会导致燃气轮机效率的下降。
高温空气在进入燃气轮机后,会使得燃气轮机的排气温度升高,从而导致热损失的增加。
燃气轮机的效率与热损失成反比,因此进气口温度的升高会降低燃气轮机的效率。
3.3 燃气轮机排放进气口温度的升高还会影响燃气轮机的排放。
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。
微型燃气轮机效率摘要:一、微型燃气轮机简介二、微型燃气轮机效率的计算三、微型燃气轮机的优点四、微型燃气轮机与柴油机的效率比较五、微型燃气轮机发电技术的发展正文:一、微型燃气轮机简介微型燃气轮机,又称为微涡轮发电机或微型涡轮发电机组,是一类新近发展起来的小型热力发动机。
其单机功率范围为25~300 千瓦,基本技术特征是采用径流式叶轮机械(向心式透平和离心式压气机)以及回热循环。
近年来,随着全球范围内的能源与动力需求结构的变化,特别是电力系统的放松控制以及环境保护等要求的变化,微型燃气轮机得到了电力、动力等有关部门的高度重视。
二、微型燃气轮机效率的计算微型燃气轮机的效率是指吸收热量与放出热量之比。
其效率的计算需要考虑压气机的效率、燃烧室出口的总温以及回热器的效率等因素。
若压气机效率为100%,可以由进、出口计算得到压气机的压比。
然而,微型燃气轮机的效率并不能简单地用涡轮效率来计算,因为涡轮传给压气机的功并不是就此消耗,总体效率需要综合考虑多个因素。
三、微型燃气轮机的优点微型燃气轮机具有以下优点:1.高效:微型燃气轮机的效率一般在30% 左右,相较于柴油机的40~50% 的效率,虽然较低,但在分布式供电系统中,其效率可以提高到50~60%。
2.环保:微型燃气轮机采用清洁的气体燃料,排放的污染物较少,有助于环境保护。
3.灵活性:微型燃气轮机具有快速启停和调节能力,可以根据负荷需求进行快速调整,适应性强。
4.噪音低:微型燃气轮机的噪音相对较低,有利于降低噪音污染。
四、微型燃气轮机与柴油机的效率比较柴油机的机械效率一般在40~50%,而火电厂的燃气轮机在30%。
如果将热能用于供热,燃气轮机的效率可以在50~60%左右。
然而,微型燃气轮机的效率并不高,一般在30% 左右。
尽管如此,在分布式供电系统中,微型燃气轮机的效率可以提高到50~60%,与柴油机相当。
五、微型燃气轮机发电技术的发展微型燃气轮机发电技术近年来得到了迅猛发展,特别是在美、欧等国。
燃气轮机手册燃气轮机是一种热力机械,将燃料的化学能转化为机械能。
下面是一份简要的燃气轮机手册,介绍燃气轮机的基本原理、类型、应用和维护。
一、燃气轮机基本原理燃气轮机的工作原理是基于热力学循环,通常采用布雷顿循环。
在布雷顿循环中,气体在高温高压条件下膨胀,产生动力,然后通过冷却在低压低温条件下收缩,形成一个闭合的循环。
燃气轮机的四个主要部分是:燃烧室、喷嘴、涡轮和压缩机。
1. 燃烧室:燃烧室是将燃料和空气混合并燃烧的地方。
燃料可以是天然气、石油气、煤炭气等多种形式。
2. 喷嘴:喷嘴是将高温高压的气体排放到涡轮的地方。
喷嘴的设计对燃气轮机的性能至关重要。
3. 涡轮:涡轮是燃气轮机的核心部分,利用高温高压气体的能量驱动。
涡轮的叶片设计要承受高速气流的冲击,因此需要高温合金等先进材料。
4. 压缩机:压缩机是将空气压缩并送入燃烧室的地方。
压缩机的工作效率直接影响到燃气轮机的性能。
二、燃气轮机类型1. 轴流式燃气轮机:轴流式燃气轮机的气体流动方向与轴线平行,具有结构简单、体积小、重量轻、维护方便等优点。
2. 径流式燃气轮机:径流式燃气轮机的气体流动方向与轴线呈径向,具有效率高、抗振性能好等优点。
3. 反动式燃气轮机:反动式燃气轮机在涡轮后方设有反作用轮,可以提高输出功率和效率。
三、燃气轮机应用燃气轮机广泛应用于电力、石油、化工、航空、航天等领域。
在电力领域,燃气轮机主要用于应急发电、调峰发电和热电联产等。
在航空航天领域,燃气轮机是飞机和火箭的动力装置。
四、燃气轮机维护1. 定期检查:定期对燃气轮机进行检查,确保各部件工作正常,及时发现并排除故障。
2. 清洁保养:保持燃气轮机清洁,避免灰尘和污物进入机内,影响性能和寿命。
3. 燃料系统维护:定期检查燃料系统,确保燃料供应稳定,防止泄漏。
4. 冷却系统维护:保持冷却系统畅通,避免过热损坏。
5. 润滑系统维护:定期更换润滑油,保证各部件润滑良好。
燃气轮机是一种高效、环保的热力机械,具有广泛的应用前景。
燃气轮机效率与温比压比关系曲线1. 燃气轮机简介燃气轮机是一种常见的热力发电装置,其通过燃烧燃料产生高温高压气体,然后将气体通过扩张机械转化为旋转动能,最终驱动发电机发电。
燃气轮机具有结构简单、启动快速、效率高等优点,在电力、航空、船舶等领域得到广泛应用。
2. 燃气轮机效率燃气轮机的效率是衡量其能量利用程度的重要指标。
通常情况下,燃气轮机的效率可以分为两部分:压缩功和扩张功之间的比值以及扩张功和输入焓之间的比值。
2.1 压缩功与扩张功之间的比值在燃气轮机中,压缩功是指将空气压缩至工作状态所需消耗的能量,而扩张功是指由于高温高压气体膨胀而产生的能量。
这两者之间的比值被称为压缩功与扩张功比,记作ηc。
2.2 扩张功与输入焓之间的比值扩张功是燃气轮机从高温高压气体中获得的能量,而输入焓是指单位时间内通过燃烧室进入轮机系统的能量。
这两者之间的比值被称为扩张功与输入焓比,记作ηt。
2.3 燃气轮机总效率燃气轮机的总效率是指压缩功和扩张功之间以及扩张功和输入焓之间两个比值的乘积,即ηtotal=ηc×ηt。
3. 温比和压比在讨论燃气轮机效率与温比压比关系之前,我们首先需要了解温比和压比这两个概念。
3.1 温比温比是指工作状态下的绝对温度与参考状态下的绝对温度之间的比值。
通常情况下,参考状态选择大气标准条件下的绝对温度(298K)。
工作状态下的绝对温度可以通过测量得到。
3.2 压比压比是指工作状态下的绝对压力与参考状态下的绝对压力之间的比值。
与温比类似,参考状态一般选择大气标准条件下的绝对压力(101.3kPa)。
4. 燃气轮机效率与温比压比关系曲线燃气轮机效率与温比压比之间存在一定的关系,可以通过绘制效率-温比压比曲线来展示。
4.1 曲线特点燃气轮机效率-温比压比曲线通常呈现以下特点: - 曲线起始于(1,1)点,即在参考状态下,燃气轮机的效率为100%。
- 随着温比的增加,燃气轮机的效率逐渐提高,并逐渐趋近于一个极限值。
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。
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。
我国工业燃气轮机的现状与前景一、世界工业燃气轮机的发展趋势1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来,经过60多年的发展,燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。
由于结构上的分野,工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机(包括航机改型燃气轮机)。
80年代以后,燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。
由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点,逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。
为此,美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划,投入大量研究资金,使燃气轮机技术得到了更快的发展。
80年代末到90年代中期,重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术,发展了一批大功率高效率的燃气轮机,既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点,又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点,透平进口温度达1300℃以上,简单循环发电效率达36%~38%,单机功率达200MW以上。
90年代后期,大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术,使燃气初温和循环效率进一步提高,单机功率进一步增大。
透平进口温度达1400℃以上,简单循环发电效率达37%~%,单机功率达300MW以上。
这些大功率高效率的燃气轮机,主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组,由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW,供电效率已达55%~58%,最高60%,远高于超临界汽轮发电机组的效率(约40%~45%)。
而且,其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多,已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。
由于世界天然气供应充足,价格低廉,所以,最近几年世界上新增加的发电机组中,燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数,亚洲平均也已达36%,世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。
目前,美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化,现代化的坦克应用燃气轮机为动力,输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机。
先进的轻型燃气轮机简单循环热效率达%。
采用间冷—回热循环的燃气轮机在110%~30%工况下,热效率下降很少,可保持在41%。
现正在开发功率大于40MW,涡轮前温度为1427℃~1480℃,简单循环热效率达45℃~50℃的轻型燃气轮机。
微型燃气轮机作为分布式电源也取得显着进展。
近20余年来,洁净燃煤发电技术已取得重要进展,最有希望的两种解决途径为:整体煤气化联合循环(IGCC)和增压流化床联合循环(PFBC),燃气轮机均是其中的关键设备。
至今,全世界已投过了10余座各种功率等级的IGCC电厂,还有一批IGCC电厂正在筹建之中,IGCC电厂已开始进入商业化应用阶段。
PFBC电站已投运5座,成功地进行了示范运行,正逐步进入商业化运行阶段。
世界重型燃气轮机制造业经过60多年的研制、发展和竞争,目前已形成了高度垄断的局面,即以GE、西门子/西屋、原ABB等主导公司为核心,其它制造公司多数与主导公司结成伙伴关系,合作生产或购买制造技术生产。
日本的三菱公司值得关注,它最初应用西屋的技术生产燃气轮机,后来发展为与西屋联合开发新型燃气轮机。
1998年三菱与西屋分手,成为拥有独立制造技术的世界重型燃气轮机制造企业之一。
燃气轮机与内燃机相比,具有重量轻、体积小、单机功率大、运行平稳、寿命长、维修方便等优点,它早已在飞机发动机中取得了独占地位。
由于美、英、俄等国对航空技术高度重视,投入了大量研究开发资金,因此,航空的燃气轮机技术比工业燃气轮机发展更迅速。
目前,世界的轻型燃气轮机制造业也形成了GE、(罗尔斯.罗伊斯)、P&W(普惠)三大主导企业。
近年来,俄罗斯、乌克兰等国借助前苏联强大的航空工业基础,也在加紧进行航机改型工作,推出了一批轻型燃气轮机。
2、工业燃气轮机技术发展的四代技术燃气轮机是一项多种技术集成的高技术,按技术特征,工业型燃气轮机可分为四代:过去的半个世纪,世界发展了头两代工业燃气轮机,其传统的提高性能途径是:不断地提高透平初温,相应地增大压气机压比和完善有关部件。
未来五十年,可能主要利用新材料和新技术的突破,再开发出两代新的燃气轮机。
(1)第一代始自四、五十年代1939年秋,瑞士研制出世界首台4MW燃气轮机发电机组。
1949年世界首套燃气蒸汽联合循环发电装置投入运行。
五十年代初,透平初温只有600~700℃,那时主要靠耐热材料性能的改善,平均每年上升约10℃。
六十年代后,还藉助于空气冷却技术,透平初温平均每年升20℃。
到了八十年代,已把初温升至850~1000℃。
第一代技术的特点是:单轴重型结构(航空移植除外),初期高温合金,简单空冷技术,亚音速压气机,机械液压式或模拟式电子调节系统。
性能参数特征:透平初温小于1000℃,压比在4-10,简单循环效率小于30%。
(2)第二代已达当今最高水平从七十年代开始,充分吸收先进航空技术和传统汽轮机技术,沿着传统的途径不断提高性能,现已开发出一批“F”、“FA”、“3A”型技术的新产品,它代表着当今工业燃气轮机的最高水平:透平初温达到1260-1300℃,压比10-30,简单循环效率36-40%,联合循环效率55-58%。
第二代技术特征:轻重结合结构,超级合金和保护涂层,先进的空冷技术,低污染燃烧,数字式微机控制系统,联合循环总能系统。
性能参数特征透平初温小于1430℃,简单循环效率小于40%,联合循环效率小于60%。
(3)第三代正在开制其主要特征是采用更有效的蒸汽冷却技术,高温部件的材料仍以超级合金为主,采用先进工艺(定向结晶,单晶叶片等)进一步改善合金性能,部分静部件可能采用陶瓷材料。
应用智能型微机控制系统也是一个方向。
GE公司的GE37是相当于第三代水平的喷气发动机,正在研制,它使用现有超级合金和少量可提供的陶瓷材料,透平初温在1400℃~1500℃,短时达到1600℃。
正在研制第三代工业燃气轮机的典型代表是许多公司的H型技术产品,它们采用蒸汽冷却,以保证达到1430℃以上的初温。
(4)第四代正在构思对第四代燃气轮机的构思是基于采用革命性的新材料,发动机处于或接近理论燃烧空气量条件下工作,透平初温将大于1600-1800℃,冷却系统可能被取消,现采用的熔点1200℃、密度为8g/cm3的超级合金将被淘汰,新的高级材料应是小密度(<5g/cm3)的、有更好的综合高温性能,也许陶瓷材料是一种选择。
美国工业燃气轮机在总体上处于世界领先地位,已开发出“FA”型产品,正在开发“G”型和“H”型(透平初温1430℃,单机功率280MW,单机联合循环功率480MW,系统效率将突破60%),正在实施多项大的发展计划,如先进动力透平系统(ATS)等,还和欧洲合作执行将高性能航空发动机改型为先进工业燃气轮机的先进燃气轮机合作计划(CAGT)。
欧洲在发电用大型燃气轮机方面不比美国逊色。
德国、瑞士和瑞典有自己研制的高性能燃气轮机。
日本、英国、意大利、法国等国都生产当今性能最好的“FA”型燃气轮机,但都沿用外国的技术。
英国和法国有航机陆用领域有很大进展。
日本在开发高温的陶瓷燃气轮机上进展迅速。
注:⑴美国IHPTETT和ATS计划:在国际市场上,美国燃气轮机在技术水平和产量方面均具有领先地位,是其在贸易方面保持大量顺差的主要产业之一。
为了保持在军务和商业竞争方面的领先地位,美国对下一代燃气轮机的发展,正在投入大量资金,实施多项大的发展计划。
如:·IHPTET计划:这项为期16年(1987~2003年)的计划是针对航空的要求提出的,要使航空发动机的推重比现有最高水平的基础翻一番,达到20。
该项计划的投资为45亿美元。
除此之外,近年来美国还有4~5个大中型航空发电动机研制项目。
这些,都为美国先进燃气轮机技术的发展提供了技术基础。
·ATS计划:即先进透平动力系统(Advanced Tubine Systems)计划。
由美国能源部主持,政府与工业界共同投资7亿美元历时8年(1992~2000年)的计划,主要目标是:透平初温1427℃,系统效率约60%,以煤为燃料,更好的RAM性能,低水耗,低污染(Nox<9ppm,CO<10ppm)。
⑵美国和欧洲合作的CAGT计划:即先进燃气轮机(Collaborative Advanced Gas Turbine)合作计划。
是一项由美国牵头,美、欧22个部门和公司参加的多国计划,主要是将波音777飞机配装的三种超级风扇发动机(GE90,PW4000和Trent)改为先进的燃气轮机。
当前首要项目是ICAD(中间冷却)方案,透平转子前温度为1700~1755K,简单循环效率为45~47%。
ICAD是实现更先进的循环-HAT的第一步。
HAT循环的热效率可达61~63%。
⑶欧共体EC-ATS计划:从80年代中期起,欧共体赞助研究新一代高效率(简单循环效率为40%,联合循环效率为>60%)的先进燃气轮机(EC-ATS)计划。
其研究内容和美国ATS计划的第1和2阶段研究内容相仿。
这个计划由一个叶轮机械研究协会(Turbo AG)来协调和组织,成员包括ABB,BMW,Daimler Benz,Rolls-Royce,和Siemens。
⑷日本发展高效率燃气轮机:一九七八年,日本通产省工业技术院制订了主要内容为能源技术研究和开展“月光计划”,共有五个项目,第一个就是“先进燃气轮机”。
日本的燃气轮机是靠与美国进行技术协作发展起来的,即购买生产许可证仿制美国的产品,而“月光计划”研制的高温高效燃气轮机则完全依靠日本自己掌握的技术来赶超国际水平了,这是日本燃气轮机行业的一个新的起点。
另外,日本在开发高温的陶瓷燃气轮机上进展迅速。
二、我国燃气轮机工业现状1、我国重型燃气轮工业的现状我国重型燃气轮机制造业始于五十年代末。
六十年代至七十年代初,上海汽轮机厂股份有限公司(原上汽厂)、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司(原哈汽厂)、东方汽轮机厂和南京汽轮电机(集团)有限责任公司(原南汽厂)都曾以厂所校联合的方式,自行设计和生产过燃气轮机,透平进气初温为700℃等级,与当时的世界水平差距不大。
典型机型有1MW、、3MW、6MW发电机组,6MW船用机组,3500hp、4500hp机车用机组。
七十年代中期,为配合川沪输气管线的建设,由国家计委批准,以南汽为基础,投资亿,并将各地燃机专业人员200余人调入南汽,建设了我国重型燃气轮机科研生产基地。
并由原第一机械工业部负责在南汽组织了由全国近百个单位参加的“2万3千千瓦燃机”大会战,透平进气初温990℃等级。
于1978年成功地完成了第一台全国产化样机的试制工作并通过了国家鉴定,这是我国当时最大功率的燃气轮机。