前沿燃气轮机

机械动力前沿——燃气轮机、叶轮机姓名：刘翔学号：5134139031班级：F13020151、目前国内外燃气轮机应用状况的对比分析。目前，先进的燃气轮机能量转换效率已可以达到36%~60%,最大单机功率等级范围已从数百kW达到340MW，发电最大功率（联合循环）已发展到500MW及以上。简单循环效率已由原来的18%有效提高到40%；而对于组成联合循环机组而言，其联合循环发电效率已可以达到60%左右，联合循环大功率高效率发电机组已成为燃气发电市场研发主流。大功率高效率联合发电，无论在能源利用效率，还是在节能环保等方面,都对常规火力发电带来巨大的挑战。中国在燃气轮机领域的研制虽然起步较早，但由于受技术水平和综合投资等因素的制约，其研发和制造工业发展进程较慢，距国外先进发达水平还存在较大的差距。因此，对我国燃气轮机的应用情况进行归纳总结，并结合国外燃气轮机研究成果，研制符合我国联合循环大功率高效率发电的燃气轮机发展战略就显得尤为重要。1我国燃气轮机研制应用发展概况改革开放后，随着社会经济的快速发展，沿海一些经济发达地区为了给工业提供可靠动力支撑，逐步从国外引进一大批以柴油、原油、以及重油等为原材料的中小型燃气轮机发电机组，建设了一系列燃气轮机发电厂，从国外引进了一批中小型燃气轮机发电机组，主要以美国GE公司的6B、瑞士ABB的13D等燃气轮机发电机组为主。为了推动我国燃气轮机研制工机械动力前沿一钱班刘翔业的发展，国家发改委结合国内燃气轮机发电市场，按照集中招标、引进技术、内外联合的发展战略，对我国规划批量建设的燃气轮机发电站工程项目，采取“打捆”式设备招标采购模式，由国外先进燃气轮机制造企业与国内制造企业相互结合组成联合体，进行燃气蒸汽联合循环电站工程项目的竞争投标，以吸收和引进国外先进的制作技术。尤其是清洁能源开发和利用速度的不断加快，我国在吸收和引进国外重型和轻型燃气轮机研制技术的基础上，以逐步实现燃气蒸汽联合循环电站机械设备研发、制造生产的国产化、本地化和知识产权自主化。目前，我国大功率重型燃气轮机本地自主化工程项目，依靠"打捆"招标联合研发模式，共研制了25个电站项目的59台大功率燃气轮发电机组。我国自主研制的中档功率工业燃气轮机QD185型，已于2010年年底完成所有功能调试，并已具备发电能力；110MW级R0110重型燃气轮机，已在国家《863计划先进能源技术领域重型燃气轮机关键技术及系统重大项目》等计划的支持下，通过了国家全速空载验收试验，但由于无试验条件考核电站实际进行工况，尚未进入到实际市场中。在大量科研项目的支持下，我国在燃气轮机研制技术领域在不断缩小与国际先进水平间的差距，并在吸收引进和掌握重型和微型燃气轮机研发、设计、制造、以及测试等关键技术的基础上，在发展大功率、高压比、高效率大型燃气轮机自主研发、生产制造等方面取得了有效的进展。

机械动力前沿一钱班刘翔2燃气轮机主要发电形式2.1简单循环由相互独立的燃气轮机和发电机相互结合组成的简单发电循环系统，也称为开式发电循环系统。其主要优点在于调节响应快、操作简单、起停灵活、综合投资较小等，大多用于电网调峰和交通、工业生产等小容量动力系统需求。目前，我国工程中应用最高效率的开式发电循环系统，主要以GE公司研发生产的LM6000PC轻型燃气轮机为主，其热效率可以达到43%。西门子公司研发生产的SGT5-8000H也与2008年通过简单循环运行鉴定。2.2前置循环热电联产由燃气轮机、发电机组、以及余热回收锅炉共同组成的循环热电联产发电系统，它将燃气轮机发电后排出的功后高温乏烟气，利用余热锅炉进行回收，转换为蒸汽或热水加以进一步利用，从而提高能源利用效率。前置循环热电联产系统主要以热电联产为主，也有将余热锅炉回收利用的蒸汽再回注到燃气轮机系统中，进而提高燃气轮机的综合出力和能源转换效率。目前，国内使用的最高效率前置回注发电循环系统，使GE公司研发生产的LM5000-STIG120轻型燃气轮机，其转换效率可以达到43.3%。前置循环热电联产系统其能源总转换效率通常不超过80%。为了进一步提高能源转换效率，通常采用余热锅炉补燃技术进行技术升级，其补燃后的能源总转换效率可以达到90%以上。2.3联合循环发电燃气轮机联合循环机组发电系统，主要由燃气轮机直接驱动一台发电机，然后将燃机发电机组排出的高温烟气，送入到余热回收锅炉中，利用烟气中所含的热量，在余热锅炉系统中形成高温高压的蒸汽，再去驱动燃气汽轮发电机组，从而形成燃气-蒸汽的联合循环发电系统。我国天然气价格相对较高，为使建成后的燃气发电厂单位电能投资最省、热效率最咼、以及投产后经济效益更好，对大型天然气联合循环发电技术应进行全面而系统的规划研究和方案优化。燃气轮机联合循环发电主要用于发电和热电联产，工程中用于发电的最高效率联合循环系统是ABB公司自主研发的GT26-1联合循环发电系统，其能源转换效率为58.5%。此外，还有燃气轮机用于发电的形式还包括IGCC整体化循环发电系统、核燃联合循环发电系统、燃气烟气联合循环发电系统、燃气热泵联合循环发电系统等，其中燃气热泵联合循环发电系统，其热效率极高，如果用于直接供热领域，其热效率可高达150%，是未来清洁能源利用的主要节能降耗发展方向。3我国燃气轮机发展趋势由于研制和生产大功率、高压比、高效率的集成化、系列化、规模化、谱系化燃气轮机的难度较大，要在技术较为成熟、机械动力前沿一钱班刘翔应用效果较好燃气轮机的基础上，不断进行升级改进，提高其工作性能和热效率，降低能耗和排放。我国燃气轮机应向高效率和低污染等方向发展：通过采取提高压比、涡轮进口温度、以及金属结构优化等技术措施，有效提高轻型航改燃气轮机和重型燃气轮机的热效率；在环境保护意识不断增强和国际燃气轮机排放标准不断提高的基础上，结合贫油直接喷射燃烧(LDI)、贫油预混气化燃烧(LPW/PY)、以及富油-猝熄-贫油燃烧(RQL)等先进的干低排放燃烧技术，即在不对燃气轮机燃烧系统稳定性产生不利影响的前提下，降低燃烧区的火焰温度，达到降低NOx、CO、以及UHC等环境污染物的排放量，达到节能降耗的目的。对于燃气轮机的研制和应用，我国应在学习和引进吸收国外先进技术的基础上，在更高的技术基础起点上结合我国燃气轮机发展现状，组织专业科研机构、咼效、制造企业等有关科研力量开展持续有效的先进大功率高效率燃气轮机关键技术的研究探讨；制定相关优惠和鼓励政策，大力促进引进的先进发电机组向国产化、系列化等方向快速发展；加紧燃气轮机相关专业技术人才的培养，建立一支稳定的高新技术人才队伍，推动燃气轮机在我国各行各业中高效稳定的建设发展。机械动力前沿一钱班刘翔2、举例说明叶轮机械在国民经济，国防建设中的应用（原理、作用、意义、优势与缺点）答：众所周知，叶轮机械在国民经济与国防建设中起着重要作用。能源、发电、航空、航天、水面舰艇、交通运输，以及各工业部门大量采用的各类风机、泵、压缩机、透平等，这些机械都是叶轮机械。叶轮机械的核心技术是叶片的流体动力设计。由于过去我国叶轮机械气动设计方法还偏陈旧，尚未形成先进完善的设计体系，从而使得产品效率低，能耗高。据了解，如果将我国每年新装机容量的火电机组性能提高百分之一，全国一年就可多发电几亿千瓦小时。如果提高国内现有各类风机与泵的效率使其达到国外先进水平，我国一年就可节电几百亿千瓦小时。由于叶轮机械的内部流动极其复杂，在国外传统的叶轮机械叶片的设计，是建立在大量叶片动、静实验的经验总结的基础之上，从而需要大量的人力、物力与时间。与此同时，他们也进行叶轮机械粘性流体的数值求解方法的研究，比较不同设计方案的优劣，可能达到优化的设计和分析研究不同工况和环境参数的影响；试验在数值计算结果分析的指导下，可以减少试验的次数，从而减少大量的人力、物力和节省很多的时间。反问题和设计优化的研究成果，使得研究与发展的周期大为缩短，从而不断地更新换代，促进国民经济与国防建设的发展；在数值计算的帮助下，可以研究分析复杂的叶轮机械内部翹赫总SHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITY机械动力前沿一钱班刘翔流动，发现与揭示其内在的物理规律，从而改进它的设计。上个世纪80、90年代至今，气动正、反问题的求解与设计优化是其设计理论研究的热点。图1典型叶轮机械叶轮机械（如图1）在国民经济尤其是整个重工业体系中占有十分重要的地位。其中燃气轮机已广泛用来作为航空、电站、舰船、导弹、坦克、重载机车等高端领域的核心动力以及冶金、