燃气轮机1-储运

1、燃气轮机，中国石油大学(华东)热能与动力工程系2008-04，教材： 燃气轮机史魁玺编辑校内偏移参考书： 燃气轮机，朱梅林编辑，华中工程学院出版社。 燃气轮机、翁史烈编、机械工业出版社。 燃气轮机装置、沈炳正编、机械工业出版社。 本课程的主要学习内容，燃气轮机热循环燃气轮机三个部件的基本结构，工作原理燃气轮机的工况特性燃气轮机的调节原理。 第一章燃气轮机及其热循环、1-1燃气轮机的概要、分类、特征和应用1-2燃气轮机热性能指标热参数(压力比、温度比)性能参数(工作和功率、热效率、油耗和热消耗率等)1-3燃气轮机的简单循环1-4燃气轮机热萨1-5提高燃气轮机热性能的途径，1-1概要，1，燃气轮机

2、概要1，功能燃气轮机是以空气和气体为工作介质，把热能转换成机械能的高速旋转式动力机械。 和内燃机和汽轮机一样，是动力源机。 2、结构一般由压缩机、燃烧室、涡轮(涡轮膨胀机)、控制系统和基本辅助设备构成。 压缩机Compressor :完成气体压缩过程的燃烧室backburner :完成燃烧过程的涡轮(涡轮膨胀机) Turbine :完成高温高压气体的膨胀工作。 三个部件，燃气轮机装置(机组)是什么？燃气轮机及其负荷。 负载：由燃气轮机输出的机械电力驱动的发电机、泵、鼓风机、螺旋桨和车轮等。、c、t、负荷、最简单的燃气轮机装置、3、工作原理、压缩机从外界吸入空气(进气)，被压缩为一定的压力并被送

3、到燃烧室， 与喷射的燃料混合燃烧生成的高温高压气体进入涡轮膨胀工作，推动涡轮使压缩机一起旋转工作的废气被排出到大气中或被利用。 燃料中的化学能热能机械能。 燃气轮机进行的机械功能，约有2/3用于驱动压缩机的其馀1/3机械功能通过单元的输出轴驱动各种负载。 4、循环方式、燃气轮机完成工作，可以采用多种循环方式。 (1)开放型等压循环以空气为工学，在燃烧室内燃烧性地加热，使废气回到大气中排出热。 热循环中的压缩、加热和膨胀过程分别由压缩机、燃烧室和涡轮分工完成，并不断地工作。 燃气轮机是连续式热机，结构轻。 多个燃气轮机被采用了。 (2)闭式循环，工质加压后，用外燃方式加热(空气锅炉、原子能炉或其

4、他热交换器)，膨胀工作后，用热交换器排热，每周重新开始循环。 闭式燃气轮机可以采用氦气等非空气工程。 采用了少数的燃气轮机。 汽轮机实质上是闭式燃气轮机的相变形式，以水和水蒸气为工程学，用水泵代替压缩机，用锅炉代替燃烧室加热，用冷凝器排热。 半闭式循环：在排出部分废气的同时，从外部补充等量的新鲜空气。 (3)工业流程式循环，工质与其他工业设备有关的燃机循环，是综合能源或强化流程的联合循环。 燃气-蒸汽并用循环整体气化并用循环流动层燃烧并用循环等，二、燃气轮机的分类为： (一)工业质的热循环，1 .闭环2 .闭环3 .工业工艺式，(二)结构类别分类，一.固定式燃气轮机一般不能进行2000kW以上

5、的整体移动，是固定的大、中可以是载重燃气轮机，也可以是飞机的改性燃气轮机。 固定式飞机燃气轮机应用广泛，市场扩大。 2、输送式燃气轮机包括大中小型海陆空输送手段的燃气轮机发动机和装箱式、移动式和便携式燃气轮机。 大部分是飞机改造和轻结构工业型燃气轮机。(3)按燃气轮机用途分类，1 .发电基本负载、中间负载和峰值负载、移动电站(列车电站、卡车电站或船舶电站)燃气轮机。 2、机械动力供给泵、压缩机、鼓风机、鼓风机或其他机械轴动力的燃气轮机。 3 .总是可以利用一台燃气轮机，同时供给和利用不同的能量。 除了提供发电和机械动力外，(1)供热(2)压力气体供给(3)参加工业过程，(4)航空用涡轮喷气、涡

6、轮螺旋桨、涡轮风扇、涡轮轴式、供气或供热式机上或机场辅机。 5 .舰船用舰艇巡航机、施力机、水翼艇、远洋船、油轮。 6 .机车用客船机车、安排机车、高速列车。 7 .坦克、汽车用坦克、装甲车、无轨列车、大型客车、重车、越野车、专用车和轿车。 无论是运输式还是固定式，为了满足燃气轮机自身的发展要求都需要轻量的结构设计。 根据用途不同，对动力装置的要求也不同，包括功率、结构、重量、尺寸、热效率和部分负荷性能、投资、燃料品质、使用水量、寿命、控制方式、转速、扭矩、起动时间、保养检查方式等。 三、燃气轮机的特征和应用，三种动力装置的比较，一、燃气轮机的特征，优点： (1)轻量、小型、投资省。 燃气轮机

7、的重量和容积一般只有汽轮机装置或内燃机的几分之一或几十分之一，所以消耗品少，投资低，建设周期短。 (2)启动快，自动化程度高，操作方便。 从冷启动到满载只需要几十秒或几十分钟，而涡轮设备和大功率内燃机则需要几分钟到几小时。 同时，燃气轮机结构简单，辅助设备少，运行时操作方便，可以实现遥控器，自动化程度高，现场不需要操作人员。 (3)水、电、润滑油消耗少，或不用水。 可以在缺水地区运行的辅助设备消耗电力少，润滑油消耗少，通常只占燃料费的1%左右，涡轮和内燃机占6%。 (4)是一种燃料适应性强、公害少、可燃用比较便宜的燃料，同一机组可燃不同液体和气体燃料的废气比较干净，除了需要应对NOx外，还需要

8、控制空气污染少的噪音。 (5)维护快，可靠设备简单，磨损零件少，系列化、标准化、通用化程度高。 缺点： a .热效率低。 (由于高温材料的制约) b .使用的经济性和可靠性差。 (采用比较优质的合金材料的高温元件寿命短，2，燃气轮机的应用非常广泛，(1)航空领域的燃气轮机小而轻，启动快，马力大，在该领域占绝对优势。 涡轮喷气发动机、涡轮传动轴发动机、涡轮风扇发动机都以燃气轮机为主机或启动辅助设备。 (2)在舰船领域目前，燃气轮机在高速水面舰艇、水翼船、气垫船等中占有压倒性优势，被巡航舰、特殊舰队大量采用。 海上钻井石油平台也广泛采用燃气轮机。 在陆地领域的发电中，燃气轮机主要是高峰负荷紧急发电

9、站和移动式发电站。 广泛应用于机车、化工、汽车、坦克、原油和天然气输送等工业部门。 在石油工业中的应用：在海洋平台上作为-电源，发电直接驱动泵和压缩机通过石油气体的集中输送-长输送线路，主要驱动泵和压缩单元用进行配管增压的废气加热原油和天然气来降低粘度。 钻孔-直接驱动油田-作为备用电源，西气东送初台9FA重燃气轮机(半山1号，390 MW )浙江半山燃气发电项目1号机国内最大的燃烧机项目395MW 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组在张家港建成，发电为世界300MW级北京太阳宫燃气热电冷热联供工程2350MW级燃气蒸汽联循环； 1#单位只需要17个月。安全可靠的绿色热电，2008年奥委会的重点辅

10、助项目是、四、燃气轮机的发展方向，(1)提高效率的问题。 提高气体温度(高温材料的开发、冷却技术的改善)压力比(提高单级压力比，提高整体压力比)馀热利用(回热循环燃气轮机、气体蒸汽并用循环装置)蒸汽回流技术(用馀热产生的蒸汽回流到气体中)。 (2)用廉价燃料同时限制污染和腐蚀问题。 使用重燃料处理核燃料的低污染的高温燃烧室。 (3)在增加单体电力的问题上增加流通面积，增加流速，增加气流密度。 (4)降低材料技术成本的问题，教材P4-5 (自学)，增加叶长并联组装，采用闭式循环，四，我国燃气轮机工业概况，教材P5-6 (自学)、1-2燃气轮机热性能指标，性能指标是测定动力装置好坏的标准。 许多，

11、例如经济性、动力性、可靠性、情况特性和排放性能等，并且需要以不同方式进行分析。 主要用热力学方法分析：是反映动力性能好坏的指标，反映常用比功和电力经济性好坏的指标常用为热效率、油耗、热消耗率等。 一、热参数一、压力比*-说明压缩机内工程压缩的程度。 -压缩机出口的气流压力和入口的气流压力之比。 用停滞压力(总压力)表示：说明决定循环性能的重要参数，2，温度比*，-工学被加热的程度。 涡轮前进口气体温度和压缩机进口气体温度的比用停滞温度(全温度)表示，决定循环性质的最重要的参数，*越高性能越好，但对高温材料和冷却技术的要求越高。 二、性能参数、1、比功和功率比功l-单位质量工程工作、kJ/kg；

12、 LC-压缩机的功能、kJ/kg lt-涡轮比功、kJ/kg。 电力n-单位时间的工作，kW。 燃气轮机的比功-进入压缩机内的空气1kg循环后输出到外部的有效轴功。 (1)循环比功Li (也称为指示比功、内比功)根据机械损失Li=LT - LC kJ/kg，反映指示功率、内比功： Ni=Gc Li kW Li和Ni :机组循环自身的动力性能的好坏。 进入压缩机的空气流量、kg/s。 (2)考虑到有效比功Le、机械损失，设机械效率为m，则le=lim=(ltLC ) mkj/kg，有效功率： Ne=Gc Le kW Le和Ne :反映全部机组的动力性能的好坏。 两者的关系是Ne=Ni m比功能能表现机组的重量和大小。 2、热效率，燃气轮机输出功率学习与消耗燃料热量之比。 (1)内效率i内比功与热量之比(2)有效率ge 有效比功与热量之比、燃料的低位发热值、kJ/kg、e=im、燃料消耗量、kg/h、燃料流量、kg/s、3、燃料费和热消耗率、(1)燃料费ge 产生了单位有效电力内燃机效率越高，该电力消耗的燃料量越少，经济性越好。 (2)