燃氣輪機4儲運

1、第一章 燃氣輪機及其熱力循環(huán)1-1 概述 燃氣輪機簡介；特點及應(yīng)用；1-2 燃氣輪機熱力性能指標1-3 燃氣輪機的簡單循環(huán)1-4 燃氣輪機熱力循環(huán)計算1-6 提高燃氣輪機熱力性能的途徑11-6 提高燃氣輪機熱力性能的途徑對于簡單循環(huán) 提高 減少 采用較高的 各部件效率C* T* B 壓力損失，提高總壓保持系數(shù)溫比*壓比*，并按需選擇最佳壓比分析第一條： B=0.940.99 C* T*燃機發(fā)展初期約85%，壓比也?。缓蠓€(wěn)定在88%水平好長時間；目前達到或接近90%92%（壓比30）提高循環(huán)性能很有限（0.900.96） 溫比* = T3*/T1* 提高C* T*，主要取決于壓氣機和燃氣輪機葉片

2、間氣流通道的設(shè)計及加工。2提高溫比* = T3*/T1*從循環(huán)特性參數(shù)方面來講，這是提高循環(huán)熱效率的主要方向。表現(xiàn)在兩方面: 一方面提高燃氣初溫，即透平前溫T3*； 一方面降低T1*，即降低環(huán)境溫度T0。3對于提高燃氣初溫依賴兩種技術(shù)的發(fā)展。第一種技術(shù)：加強冶金工業(yè)耐高溫合金技術(shù)的發(fā)展、加強熱處理工藝技術(shù)的研究，以提高渦輪透平材料的耐高溫特性。 t3提高速率目前接近 25 /年，MS9001FA已達1288 。第二種技術(shù)：先進的冷卻技術(shù)的發(fā)展。 新冷卻技術(shù)，如內(nèi)冷、薄膜冷卻、發(fā)散冷卻等，冷卻效果提高且冷卻空氣量大幅度下降。 目前發(fā)展的蒸汽冷卻技術(shù)以及耐高溫陶瓷材料的應(yīng)用，使燃氣初溫大幅度提高

3、（可達1427 ） ，可進一步節(jié)約冷卻空氣量。燃氣輪機會在16501700 而終止燃氣初溫的增長。強烈熱輻射會使冷卻無能為力4對于降低環(huán)境溫度同一地區(qū)人類無能為力。地球上的南北極常年處于低溫；人類測出的最低溫度在南極，為-88（185K），常年平均-55 。聯(lián)合循環(huán)才能實現(xiàn)。對于簡單循環(huán) 輕型燃機GE公司LM6000PC 熱效率最高為43%； 工業(yè)型先進燃機熱效率在35%以上。 相對來說仍不是很高。 5提高循環(huán)熱效率的其他途徑溫比和壓比確定后，進一步提高燃機裝置循環(huán)熱效率必須改進熱力循環(huán)，提高循環(huán)性能。 1)采用回熱循環(huán) 2)燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán) 3)間冷循環(huán)（分級壓縮中間冷卻） 4)再熱循環(huán)（

4、分級膨脹中間再熱） 5)復雜循環(huán)（回熱間冷再熱） 這些措施，無論對燃氣輪機裝置的實際循環(huán)，還是理想循環(huán)，都是有效的。 充分利用余熱，降低放熱量降低壓氣機壓縮功增加渦輪膨脹功6一、回熱循環(huán) 在簡單循環(huán)三大件基礎(chǔ)上增加一個熱交換器（即回熱器），利用渦輪的排氣來加熱進入燃燒室的空氣，這樣的循環(huán)稱為回熱循環(huán)。 分析實際循環(huán)，注意到燃氣輪機排氣溫度通?？偸歉哂趬簹鈾C出口溫度。循環(huán)加熱和放熱過程的溫度變化范圍有交叉。 利用這個溫度交叉，增設(shè)回熱器，進行內(nèi)部回熱，可達到提高循環(huán)平均吸熱溫度和降低循環(huán)平均放熱溫度的目的，從而提高循環(huán)的熱效率。 7回熱循環(huán)的特點由六個熱力過程組成 ：1-2 壓縮過程；2-2 在

5、回熱器中的預熱過程；2-3 燃燒加熱過程；3-4 膨脹做功過程；4-4 在回熱器中的冷卻過程；4-1 大氣中的放熱過程。未考慮壓力損失q2-2q4-4 具有較高的熱效率 吸熱溫度增加、放熱溫度降低 循環(huán)比功不變，實際略有減小 流阻增加，渦輪膨脹功減小(5%10%) 極限回熱 T2*=T4*, T4*=T2* 實際回熱T2*T4*, T4*=T2* 面積不可能無限大，存在傳熱溫差 回熱不完善 溫比一定時，提高壓比，回熱效果變差。 當壓比達到回熱極限壓比時，T4*=T2*回熱效果變?yōu)闉跤小?壓比應(yīng)小于回熱極限壓比。8極限回熱在回熱器中，若燃氣被冷卻到可能的最低溫度，壓縮空氣被預熱到可能的最高溫度，

6、這種回熱稱為極限回熱。對提高裝置的內(nèi)部效率最為有利，但由于傳熱必須有溫差，因此無法實現(xiàn)。9回熱度回熱器中，工質(zhì)實際接收的廢熱值與理論上能接受的廢熱極限值之比代表回熱的完善程度，用符號表示，即一般情況下，回熱度=0.50.85最合適。 太小，效率不高； 過大，則回熱器重量、體積及流動阻力均增大，而機組比功因流阻增加而降低，循環(huán)效率變差。10回熱循環(huán)的應(yīng)用 回熱器是一個龐然大物，使整個機組般的笨重、成本增加、運行啟動復雜。 目前，只在大型基本負荷的燃氣輪機機組中采用。 對回熱循環(huán)進行能量分析和計算時，要注意吸熱過程、放熱過程初、終態(tài)的變化。11二、燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)思路：利用燃機循環(huán)平均吸熱溫度高

7、和蒸汽動力循環(huán)平均放熱溫度低的特點。 例如燃氣輪機的燃氣初溫高達12001500 ，排氣溫度高達300500 。先進的蒸汽輪機，排汽溫度只有幾十度，鍋爐的排煙溫度一般只有160200 。組成：燃氣輪機及發(fā)電機與余熱鍋爐、蒸汽輪機共同組成的循環(huán)系統(tǒng)，它利用余熱鍋爐回收燃機排氣的部分熱能，產(chǎn)生蒸汽以推動蒸汽輪機發(fā)電，或?qū)⒉糠职l(fā)電作功后的乏氣再用于供熱。形式：單軸聯(lián)合循環(huán)；多軸聯(lián)合循環(huán)。用途：發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)。最高效率：發(fā)電時的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)ABBGT26-1為58.5%12舉例：雙軸聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機發(fā)出基本功率Neg；蒸汽輪機發(fā)出附加功率Nest ； 總功率Ne= Neg + Nest1-2-3-4-

8、1燃氣循環(huán)a-b-c-d-a蒸汽循環(huán)余熱鍋爐中存在傳熱溫差：Tb*=T5*-Tb*：蒸發(fā)器的溫差，稱為窄點溫度，最適宜的窄點溫度20-25；Tc*=T4*-Tc*：過熱器中的溫差，一般小于50 。兩個循環(huán)的熱力參數(shù)間的約束條件應(yīng)滿足熱平衡方程式：蒸汽吸熱量排氣放熱量13燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)優(yōu)點：顯著降低機組耗油率顯著提高機組功率缺點：增加了蒸汽回路，使機組大為復雜。應(yīng)用：只適用于地面動力裝置。20%-30%14 三、間冷循環(huán) 簡單循環(huán)中，壓氣機耗功約占2/3，減少壓縮功，提高循環(huán)比功。 等溫壓縮耗功最少，但很難實現(xiàn)。采用分段冷卻、逐級加壓方法氣體被壓縮后溫度升高，將其引出來冷卻降溫，再對其加壓、再

9、冷卻由此降低壓氣機耗功。在低壓壓氣機LC與高壓壓氣機HC之間增加一個中冷器IC實現(xiàn)。1-2 低壓壓氣機中壓縮過程；2-1 中冷器中的冷卻過程；1-2高壓壓氣機中壓縮過程。T-S圖上機組的循環(huán)比功增大15對于多級間冷循環(huán)，如何分配壓比最佳？ 在相同的壓氣機效率C*和進氣溫度T1*的前提下，最佳壓比分配規(guī)律： 即各級壓比相等，壓縮總耗功最少。16間冷循環(huán)的特點采用間冷循環(huán)后，可使循環(huán)比功Li增大，但壓縮終了溫度T2*會降低，對循環(huán)熱效率不利。只有機組壓比較高時，間冷循環(huán)的熱效率才得益。缺點采用中冷器，機組尺寸重量增大，設(shè)備系統(tǒng)復雜，并需大量冷卻水。應(yīng)用偶見大型機組，應(yīng)用并不廣泛 。17 四、再熱循

10、環(huán) 增大膨脹功LT，來提高循環(huán)比功。 燃氣初溫受金屬材料 性能的限制采用中間再熱方法氣體膨脹后溫度降低，將其抽出來進行補燃加熱，使溫度升高到T3* ，再去做功，由此增加渦輪膨脹功。在高壓渦輪 HT與低壓渦輪LT之間增設(shè)一個再熱燃燒室RB實現(xiàn)。3-4 高壓渦輪中膨脹過程；4-3 再熱燃燒室的再熱過程；3-4 低壓渦輪中膨脹過程。T-S圖上機組的循環(huán)比功增大18對于多級再熱循環(huán)，如何分配渦輪膨脹比最佳？ 最佳膨脹比分配規(guī)律： 即各級膨脹比相等，機組比功最大。19再熱循環(huán)的特點使循環(huán)比功Li增大燃料銷量增加，循環(huán)吸熱量q1增大，使循環(huán)熱效率變化不大。采用再熱燃燒室，使機組復雜，但比間冷循環(huán)的中冷器小得多，且不需冷卻水。