燃气轮机原理概述及热力循环

1、COMPRESSORAIRCOMBUSTIONCHAMBEREXHAUSTWORKFUELTURBINE单晶单晶热力循环正向（p-v图上顺时针） 热能 机械能逆向（p-v图上逆时针） 热能 机械能动力循环(汽轮机、燃气轮机)输入外功(冰箱、空调等）热力循环热力循环p-vp-v图图p*2*1*2pp滞止温度滞止温度TT*1*3TT流体等熵减速到静止时的压力即为滞止压力，相应的温度为滞止温度。WWWn=WT-WcWn/qbW压缩回热加热燃烧膨胀回热放热工质经历的热力过程回热循环（开式）回热循环（开式）燃气轮机间冷循环示意图燃气轮机间冷循环示意图余热锅炉型联合循环系统余热锅炉型联合循环系统(1)余热

2、锅炉(HRSG)：Heat Recovery Steam Generator狭义：余热锅炉型联合循环系统（余热锅炉型联合循环系统（2）燃气轮机多种热力循环的组合燃气轮机多种热力循环的组合哪几种热哪几种热力循环？力循环？间冷循环间冷循环回热循环回热循环再热循环再热循环余热锅炉型联合循环模拟系统（余热锅炉型联合循环模拟系统（2）理想余热锅炉型联合循环系统的特点：理想余热锅炉型联合循环系统的特点：l燃气轮机燃气轮机高温区、高品位热量，平均吸热温度高；高温区、高品位热量，平均吸热温度高；l蒸汽轮机蒸汽轮机低温区、低地品位热量，平均放热温度低；低温区、低地品位热量，平均放热温度低；l热量梯级利用，循环效

3、率较高。热量梯级利用，循环效率较高。理想余热锅炉型联合循环系统图和温熵图理想余热锅炉型联合循环系统图和温熵图最低供电效率最低供电效率约约53%53%；除除KA13E2KA13E2型机型机组，其他机组组，其他机组供电效率供电效率56%56%。燃气蒸汽联合循环电站外景 燃气轮机的简单循环燃气轮机的简单循环 （布雷登（布雷登循环）循环）1*11111kkntcpkkWWWc T111nkbkWq 理想简单循环的比功、效率与压比、温比的关系理想简单循环的比功、效率与压比、温比的关系 理想简单循环的比功、效率与压比、温比的关系理想简单循环的比功、效率与压比、温比的关系 结论结论11比功与压比、温比的关系

4、比功与压比、温比的关系：（1）压比）压比一定时，温比一定时，温比越高，则比功越高，则比功Wn越大；越大；（2）温比）温比一定时，随压比一定时，随压比从小到大变化，比功从小到大变化，比功Wn呈呈先增后减的趋势，而且存在一个先增后减的趋势，而且存在一个使比功最大的最佳压比使比功最大的最佳压比 Wmax；（3）温比是影响最佳压比的唯一因素，温比）温比是影响最佳压比的唯一因素，温比越高，则越高，则最佳压比越大。最佳压比越大。结论结论22效率与压比、温比的关系效率与压比、温比的关系：（1）燃气轮机的循环效率）燃气轮机的循环效率仅取决于压比仅取决于压比，而与温比，而与温比无关；无关；（2）效率）效率随压比

5、增大而增大。随压比增大而增大。n工况条件的差别工况条件的差别 (1)(1)实际的压缩和膨胀过实际的压缩和膨胀过程均为有损耗的不可逆程均为有损耗的不可逆过程，不是等熵过程；过程，不是等熵过程； (2)(2)工质实际流动中存在工质实际流动中存在压力损失，燃烧室和进压力损失，燃烧室和进排气道内的吸热和放热排气道内的吸热和放热过程并非等压；过程并非等压； (3)(3)燃烧室中实际上存在燃烧室中实际上存在不完全燃烧损失和散热不完全燃烧损失和散热损失；损失；n工况条件的差别工况条件的差别 (4) 实际工质的比定压热实际工质的比定压热容和等熵过程指数随温容和等熵过程指数随温度、压力等变化，并非度、压力等变化

6、，并非理性气体；理性气体； (5) 压气机空气流量与透压气机空气流量与透平燃气流量实际上不相平燃气流量实际上不相等；等； (6) 实际燃气轮机中存在实际燃气轮机中存在轴承摩擦等机械损失和轴承摩擦等机械损失和传动损失。传动损失。n比功和效率变化趋势的异同比功和效率变化趋势的异同 (1)理想循环与实际循环的理想循环与实际循环的比功比功Wn随压比随压比和温比和温比的变化趋势一致，但实际循环的比功相对较小；的变化趋势一致，但实际循环的比功相对较小； (2)理想循环与实际循环的理想循环与实际循环的效率效率 随压比随压比的变化趋的变化趋势一致，但随温比势一致，但随温比的变化趋势不同：实际循环的的变化趋势不

7、同：实际循环的效率效率随温比随温比的增加而增加；温比一定时，的增加而增加；温比一定时，随压比随压比从小到大变化，从小到大变化，效率效率呈先增后减的趋势，而且存呈先增后减的趋势，而且存在一个在一个使使效率效率最高的最佳压比最高的最佳压比max； (3) 实际燃气轮机的实际燃气轮机的使使效率效率最高的最佳压比最高的最佳压比max通通常大于常大于使使比功比功最大的最佳压比最大的最佳压比Wmax。u再热循环再热循环u间冷循环间冷循环u回热循环回热循环u其他多种热力循环组合的联合循环其他多种热力循环组合的联合循环改善措施增大比功提高热效率目的减小尺寸改善热经济性u再热循环再热循环：分段膨胀、中间再热的热

8、力循环。分段膨胀、中间再热的热力循环。增大比功。增大比功。n(1)压比和温比一定时，再热循环可使比功增大；但燃压比和温比一定时，再热循环可使比功增大；但燃料消耗量和总加热量增加，效率料消耗量和总加热量增加，效率有所降低。有所降低。u间冷循环间冷循环：对压缩段之间的工质进行冷却的热力循环。对压缩段之间的工质进行冷却的热力循环。 分级压气机之间须增加间冷器，会增加机组的尺寸分级压气机之间须增加间冷器，会增加机组的尺寸和重量。和重量。l采用间冷器机组总尺寸、总重量增大；l水冷却空气失去不用水的优点；l工质在间冷器中有压损，各压气机的压比乘积大于总压比才能保证压缩结束时达到所需压力。u回热循环回热循环：利用排气余热对压气机出口的工质进行预热利用排气余热对压气机出口的工质进行预热的的热力循环。热力循环。提高热效率。提高热效率。n(1)透平透平排气温度高于压气机出口工质温度时，才能实排气温度高于压气机出口工质温度时，才能实现回热循环。现回热循环。n(2)回热循环可节省燃料热量，提高热效率。回热循环可节省燃料热量，