發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)節(jié)能及減排新技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)

1、發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)節(jié)能及減排新技術(shù)開展動(dòng)態(tài)電站燃機(jī)系列講座第一局部 緒論 燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單開式燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)簡(jiǎn)單閉式燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán) 燃?xì)廨啓C(jī)理想循環(huán)P-V 圖T-S圖 燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際循環(huán)H-S圖不可逆損失：1壓縮過(guò)程；2膨脹過(guò)程；3燃燒效率；4發(fā)電效率； 燃?xì)廨啓C(jī)理想循環(huán)效率 一定增溫比下的效率 循環(huán)凈功 燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際循環(huán)效率保持循環(huán)增溫比一定,隨循環(huán)增壓比的提高循環(huán)內(nèi)部熱效率有一極大值；提高壓氣機(jī)的絕熱效率和燃?xì)廨啓C(jī)的相對(duì)內(nèi)效率,及減小壓氣機(jī)中壓縮過(guò)程和燃?xì)廨啓C(jī)中膨脹過(guò)程的不可逆性,內(nèi)部熱效率隨之提高；循環(huán)增溫比越大,實(shí)際循環(huán)的熱效率越高。 燃?xì)廨啓C(jī)提高效率的總體開展方向效率提高耐高溫材料 降低不可逆

2、損失提高初溫改進(jìn)單元設(shè)備本質(zhì)提高有限提高 主要內(nèi)容GE燃機(jī)結(jié)構(gòu)演進(jìn)過(guò)程；SIEMENS、Mitsubishi 、ABB公司燃機(jī)的開展； 高溫通道材料技術(shù)。 第二局部 GE燃機(jī)結(jié)構(gòu)演進(jìn)過(guò)程總體開展脈絡(luò)： 初期設(shè)計(jì) 主要以6B型機(jī)組為代表。 ?；O(shè)計(jì) 主要以7EA、9E機(jī)組為代表,在當(dāng)時(shí)還沒有一個(gè)高性能壓氣機(jī)的情況下,滿足功率增長(zhǎng)的需要。 加級(jí)設(shè)計(jì) 相應(yīng)提高初溫,改善冷卻,主要以9EC、9FA機(jī)組為代表。 全新壓氣機(jī)設(shè)計(jì) 相應(yīng)大幅度提高初溫,采用陶瓷隔熱涂層,高溫部件全部蒸汽冷卻,主要以9H機(jī)組為代表。一、9E型燃機(jī) 1. 9E原始模型 GE9E機(jī)組?；脑褪?B型機(jī)組。 6B特點(diǎn)： 1功率不大

3、，尺寸較??； 2為保持一定的圓周速度，使u/c0處在最正確 值，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速較高，用于發(fā)電時(shí)需配置減速箱。6B與9E型號(hào)參數(shù)比照GE MS9001E燃?xì)廨啓C(jī)縱剖圖9E機(jī)組的壓氣機(jī)實(shí)質(zhì)是B型壓氣機(jī)按幾何相似?；糯? 性能并沒有改進(jìn)。其中微小的變化只是設(shè)計(jì)工況點(diǎn)選取不同；壓比仍在1216,初溫在11001130,其中微小的變化只是設(shè)計(jì)工況點(diǎn)選取不同；除了流量、功率增大以外,熱效率并沒有提高。由于采用?；糯蟮脑O(shè)計(jì)方法, 9E系列尺寸增加較大,轉(zhuǎn)子軸向距離和重量增加, 臨界轉(zhuǎn)速下降；9E機(jī)組從原來(lái)單軸發(fā)電機(jī)組常規(guī)的二支承結(jié)構(gòu),不得不變成三支承結(jié)構(gòu),以滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求。9E機(jī)組在壓氣機(jī)與透平轉(zhuǎn)子中間增

4、加了一個(gè)徑向軸承,這給機(jī)組安裝、調(diào)整及檢修帶來(lái)極大不便,也影響運(yùn)行的穩(wěn)定性。這種設(shè)計(jì)只能說(shuō)是一種過(guò)渡性的設(shè)計(jì)。2. 9E燃機(jī)特點(diǎn)二、9F型燃機(jī) GE公司的F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)是80年代末開發(fā)出來(lái)的一代性能優(yōu)良的發(fā)電機(jī)組。 原始模型 GE9F機(jī)組?；脑褪?F型機(jī)組 1981年，GE開始實(shí)施F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)方案，其中的新技術(shù)包括：葉片冷卻技術(shù)，如蛇形紊流式冷卻通道和氣膜冷卻；先進(jìn)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，如大容量空氣流量的超音速壓氣機(jī)葉型；新型合金材料以及定向結(jié)晶甚至單晶超耐熱合金鑄件等。 這些新技術(shù)在燃?xì)廨啓C(jī)上的應(yīng)用,使機(jī)組的耐燒溫度提高到超過(guò)前幾代機(jī)組的水平，形成7F型燃機(jī)。 在此根底上,采用?；碓O(shè)計(jì)制造

5、了50HZ的9F型燃?xì)廨啓C(jī)和可用于50HZ及60HZ的6FA燃?xì)廨啓C(jī)。 9F型燃機(jī)是在7F型根底上采用?；碓O(shè)計(jì)出來(lái)的，?；禂?shù)。9F型燃機(jī)也經(jīng)歷了一系列開展過(guò)程，壓比、燃機(jī)透平入口溫度逐步提高，從而機(jī)組出力和效率也相應(yīng)提高。2. F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)整體式結(jié)構(gòu)型式。壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)馔钙蕉悸?lián)接成為一個(gè)整體, 安裝在同一個(gè)底座上。一些輔助設(shè)備,諸如潤(rùn)滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)燃料系統(tǒng)、啟動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)齒輪箱等也都安裝在一個(gè)底座上, 這樣就能節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)的安裝時(shí)間和機(jī)組設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)用；不同于B級(jí)和E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī),F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)改為由壓氣機(jī)側(cè)的冷端輸出功率的方案。這樣就可以使燃?xì)馔钙綄?shí)現(xiàn)軸向排氣,其排

6、氣擴(kuò)壓器能直接與余熱鍋爐相聯(lián),有利于減小流阻損失,但卻會(huì)增大壓氣機(jī)的傳扭負(fù)載；采用雙軸承支承的方案,2個(gè)軸承分別位于壓氣機(jī)和燃?xì)馔钙睫D(zhuǎn)子的兩端,這樣可以使燃?xì)廨啓C(jī)的總體結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單；壓氣機(jī)和透平均采用水平中分面結(jié)構(gòu),便于安裝和檢修。 三、9FA型燃機(jī)1. 9FA技術(shù)特點(diǎn) GE9FA燃?xì)廨啓C(jī)由1臺(tái)18級(jí)軸流式壓氣機(jī)、配有18個(gè)低NOX燃燒器的燃燒室和1臺(tái)3級(jí)燃?xì)馔钙降仍O(shè)備組成；9FA機(jī)組實(shí)際上先于9EC機(jī)組開發(fā),壓氣機(jī)壓比和流量均比9EC高。9FA壓氣機(jī)加了兩個(gè)跨音級(jí),同時(shí)去掉末級(jí), 仍保持18級(jí),以便二支點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在臨界轉(zhuǎn)速上能通過(guò)。由于前面加了二個(gè)跨音級(jí),其作功能力比去掉的末級(jí)大, 因此,流量

7、、壓比均比9EC有所提高；9FA機(jī)組使用一種沖擊冷卻過(guò)渡段,高溫部件涂隔熱陶瓷涂層,蜂窩密封結(jié)構(gòu),配合壓比提高,初溫相應(yīng)提高到1288,熱效率到達(dá)35.17%,單機(jī)功率。 GE 9FA 燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步集中表達(dá)在3個(gè)方面: 壓氣機(jī)的高壓比； 燃?xì)廨啓C(jī)的耐高溫性能；干式低NOx 的燃燒技術(shù)。 四、9G/H型燃機(jī) GE公司在F型取得成功的根底上,更全面地采用航空技術(shù),開發(fā)面向21世紀(jì)的大功率先進(jìn)燃機(jī)9001H/G,這兩種燃?xì)廨啓C(jī)稱為輕、重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)結(jié)合的典范。其主要特點(diǎn)有:由航空改型的壓氣機(jī)壓氣機(jī)由CF6-80C2,航空發(fā)動(dòng)機(jī)的14 級(jí)高壓壓氣機(jī)按3倍放大,后面再加上4級(jí), 成18級(jí), 壓

8、比由15增加到23,空氣流量增加到685kg/s。采用航空技術(shù)的4級(jí)渦輪渦輪葉片為三維航空葉型,采用隔熱涂層,第一級(jí)工作葉片和導(dǎo)向器葉片全部噴涂氧化鋯固化釔陶瓷涂層,進(jìn)口溫度為1426,單晶精鑄葉片。 采用空氣和蒸汽冷卻G型的前三級(jí)渦輪葉片為空氣冷卻, H 型的第一和第二級(jí)為蒸汽冷卻。蒸汽冷卻比空氣冷卻效果更好,且冷卻后的蒸汽可進(jìn)入聯(lián)合循環(huán)的汽輪機(jī)中作功,使功率增加; 還能降低NOX 的排放到10ppm以下,聯(lián)合循環(huán)功率增加60MW,效率提高二個(gè)百分點(diǎn),達(dá)60%；NOX排放低采用DLNII型干低污染的雙燃料環(huán)管燃燒室,燃天然氣時(shí),NOX排放為25ppm,采用蒸汽冷卻時(shí)為9ppm；整體煤氣化聯(lián)合

9、循環(huán)(IGCC)H型的設(shè)計(jì)著眼于多種燃料, 在需要燃煤時(shí), 可在加裝的煤的氣化裝置后成為IGCC電站。大功率、高效率的燃?xì)廨啓C(jī)可降低IGCC電站的建設(shè)費(fèi)用,降低每千瓦造價(jià)。功率可達(dá)480MW,效率60%。附表MS- 9001F/G/H 型燃?xì)廨啓C(jī)性能9G與9H的不同點(diǎn)9H機(jī)組壓氣機(jī)18級(jí),壓比23,空氣流量680kg/s,初溫1430。9H機(jī)組聯(lián)合循環(huán)出力為480MW,熱效率60%。高溫部件全部采用蒸汽冷卻(包括噴嘴、動(dòng)葉),冷卻蒸汽由專門裝在排氣管道中的蒸汽發(fā)生器供給(聯(lián)合循環(huán)由余熱鍋爐供給),燃燒系統(tǒng)采用DLN和催化燃燒系統(tǒng)。 9G型機(jī)組與9H型機(jī)組實(shí)質(zhì)相同,差異在于9G型機(jī)組采用常規(guī)空氣

10、冷卻。五、GE燃?xì)廨啓C(jī)演進(jìn)過(guò)程技術(shù)路線匯總提高效率的總體策略增加壓比；提高初溫；采用DLN和催化燃燒系統(tǒng)；材料高溫防腐；研制了隔熱涂層和陶瓷基體合成燃燒室火焰管,以及陶瓷透平噴嘴和靜子組件,先進(jìn)的密封和冷卻蜂窩密封、蒸汽冷卻設(shè)計(jì),長(zhǎng)壽命的軸承等。20世紀(jì)40年代中期，MS3002重型燃?xì)廨啓C(jī)空氣流量37Kg/s，無(wú)進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉和放氣閥；1955年,MS5000重型燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)采用NACA65葉型，空氣流量72Kg/s，在4860r/min時(shí)，壓比為；之后，MS5001M提高轉(zhuǎn)速至5100r/min。 在此根底上,通過(guò)增加進(jìn)口級(jí)直徑、增加空氣流量和壓比,形成了GE的重型燃?xì)廨啓C(jī)系列。壓氣機(jī)的演

11、進(jìn)過(guò)程MS5001M 的壓氣機(jī)頭三級(jí)又重新進(jìn)行了設(shè)計(jì),在進(jìn)口增加了一級(jí),壓比提高到；進(jìn)口導(dǎo)葉改變?yōu)榭烧{(diào),起動(dòng)時(shí)可調(diào)節(jié)空氣流量,低負(fù)荷工況時(shí)可維持較高的透平進(jìn)氣初溫,形成了MS5001N型；MS5001N和P、MS7001A和B、MS9001B型實(shí)際上具有相同的氣動(dòng)設(shè)計(jì)。5100r/min的MS5001N壓氣機(jī)模化放大為3600r/min的MS7001A壓氣機(jī),使空氣流量增加了一倍以上；壓氣機(jī)的演進(jìn)過(guò)程續(xù)再重新設(shè)計(jì)了前4級(jí),使流量和壓比進(jìn)一步增加,形成了MS7001C和MS7001E型壓氣機(jī)；在MS7001E、MS9001E和MS6001的壓氣機(jī)中,對(duì)1 -8級(jí)靜葉又作了修改,以改善低頻率運(yùn)行時(shí)

12、的性能；MS7001E 型壓氣機(jī)又通過(guò)簡(jiǎn)單的增加外徑,使 流量和壓比增加,形成了MS7001EA壓氣機(jī)；MS7001H和MS9001H兩種型號(hào)壓氣機(jī)18級(jí),獲得了23:1的高壓比。它除進(jìn)口導(dǎo)葉可調(diào)外,又增加了4級(jí)可調(diào)靜葉,以優(yōu)化局部負(fù)荷工況性能。壓氣機(jī)的演進(jìn)過(guò)程續(xù)燃?xì)馔钙降难葸M(jìn)過(guò)程續(xù) 圍繞提高進(jìn)氣初溫進(jìn)行，主要措施：改進(jìn)噴嘴和動(dòng)葉的材料，完善葉片的冷卻技術(shù)；1961年的MS5000燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣初溫816；1980s投運(yùn)的MS6001和MS7001機(jī)組進(jìn)氣初溫1104；MS9001FA機(jī)組的進(jìn)氣初溫到達(dá)1300；MS9001G機(jī)組的進(jìn)氣初溫到達(dá)1430。 圍繞葉片改進(jìn)，主要表達(dá)為：MS7001H

13、和MS9001H兩種型號(hào)透平為4級(jí),其葉片應(yīng)用了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉型,按三元流方法設(shè)計(jì)而成,前兩級(jí)葉片應(yīng)用了蒸汽閉環(huán)冷卻；第1級(jí)動(dòng)葉和噴嘴為鎳基超級(jí)合金單晶鑄件,消除了晶界,改善了高溫疲勞性能,并且涂有氧化鋯穩(wěn)定的釔陶瓷隔熱涂層；后三級(jí)動(dòng)葉應(yīng)用定向結(jié)晶鑄件,第2級(jí)動(dòng)葉還加了隔熱涂層。24級(jí)靜葉應(yīng)用等軸材料,2、3級(jí)靜葉加了隔熱涂層；燃?xì)馔钙降难葸M(jìn)過(guò)程續(xù)六、GE公司燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)MS7001H/9001H型聯(lián)合循環(huán)MS7001H/ 9001H型聯(lián)合循環(huán)特點(diǎn)GE公司大功率聯(lián)合循環(huán)裝置，GE “H 型燃機(jī)配置的聯(lián)合循環(huán),其中汽輪機(jī)是三壓、再熱式(高壓、中壓、低壓三種壓力供汽 ,中壓供汽經(jīng)再熱) ,其進(jìn)

14、汽參數(shù)為 615MPa/566/566,與常規(guī)汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)相同。燃?xì)廨啓C(jī)的熱部件(高溫葉片)采用蒸汽冷卻 ,由汽輪機(jī)的高壓缸排汽(溫度較低)冷卻燃?xì)廨啓C(jī)的高溫葉片 ,冷卻蒸汽受熱后又回到中壓缸作功 ,形成冷卻回路 ,并使熱交換賦于冷卻蒸汽的熱量得到利用。GE大功率聯(lián)合循環(huán)裝置1.SIEMENS E級(jí)燃機(jī) 西門子V94. 2 燃?xì)廨啓C(jī)第三局部 SIEMENS、Mitsubishi、ABB公司燃機(jī)的開展 西門子第二代技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)相當(dāng)于GE公司的E級(jí)產(chǎn)品(見圖) ,目前投入市場(chǎng)的為50周波164MW的V94. 2 機(jī)型及相應(yīng)60周波的V84.2 機(jī)組,其進(jìn)口溫度到達(dá)1100。一、Siemens

15、 公司燃?xì)廨啓C(jī)的演進(jìn)過(guò)程西門子燃?xì)廨啓C(jī)主要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:采用雙軸承轉(zhuǎn)子,沒有中跨度軸承；壓氣機(jī)為帶中心拉桿的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu),只有一個(gè)中心螺栓,轉(zhuǎn)盤靠徑向齒校準(zhǔn),徑向齒還承擔(dān)轉(zhuǎn)矩傳送；冷端驅(qū)動(dòng)、軸向排汽；預(yù)混式的低NOX燃燒器,其燃用天然氣時(shí)的NOX排放濃度到達(dá)9ppm的良好水平；兩個(gè)單管圓筒式燃燒室,使葉片不受火焰直接輻射。燃?xì)廨啓C(jī)為50Hz, 3000r/min,第三代產(chǎn)品,環(huán)形燃燒室。其設(shè)計(jì)基于西門子可靠的機(jī)型,其穩(wěn)固耐用的特性,已通過(guò)120多臺(tái)機(jī)的7萬(wàn)次啟動(dòng)和超過(guò)400萬(wàn)h的運(yùn)行驗(yàn)證。2.西門子燃?xì)廨啓C(jī)西門子燃?xì)廨啓C(jī)西門子燃機(jī)與GE、三菱公司燃機(jī)的技術(shù)參數(shù)比較西門子V94.3A 燃機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)(

16、1).與發(fā)電機(jī)連接方式 采用冷端驅(qū)動(dòng),通過(guò)3S連軸器與蒸汽輪機(jī)連接,設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)如下:可以有效地防止燃?xì)廨啓C(jī)的熱漲對(duì)發(fā)電機(jī)的影響,可以有效地保證機(jī)組的可用率。通過(guò)3S連軸器的連接,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行與聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行的雙重目的,為燃?xì)鈾C(jī)單機(jī)快速到達(dá)滿負(fù)荷進(jìn)行調(diào)峰提供便利。(2).轉(zhuǎn)子 采用兩個(gè)軸承,中空軸,葉輪之間通過(guò)Hirth齒(希斯端面齒)嚙合,葉輪之間通過(guò)中心拉桿軸向固緊轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)；最正確的透平冷卻空氣抽取方式；快速啟動(dòng)。(3).壓氣機(jī) 采用15級(jí)高效動(dòng)、靜葉片；優(yōu)化的壓氣機(jī)壓比設(shè)計(jì)點(diǎn)和采用控制擴(kuò)散翼型；進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)靜葉。設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)如下:采用高效率的軸流式壓氣機(jī)；運(yùn)行靈活、高效。(4).燃燒器 采用

17、低NOX 技術(shù),可燃燒多種燃料干式低NOX 排放；多燃料多燃燒方式系統(tǒng)。二、Siemens Westinghouse公司燃?xì)廨啓C(jī)的演進(jìn)過(guò)程 Siemens Westinghouse燃機(jī)501系列的開展過(guò)程說(shuō)明：自60年代后期推出501A后,70年代推出501D,單機(jī)功率增大1倍,進(jìn)氣溫度提高200。90年代較70年代單機(jī)功率再增加1倍以上,進(jìn)氣溫度又提高300以上。在進(jìn)入21世紀(jì)初期,聯(lián)合循環(huán)裝置熱效率將突破60%。以透平為例作簡(jiǎn)要說(shuō)明,501F的結(jié)構(gòu)與501D相同,透平轉(zhuǎn)子都是由4個(gè)葉輪通過(guò)拉緊螺桿以及葉輪端面上具有傳遞扭矩的環(huán)形齒組合而成 ,這種結(jié)構(gòu)已具有超過(guò)40年的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),成熟可靠

18、。Siemens Westinghouse 公司燃?xì)廨啓C(jī)的演進(jìn)過(guò)程從501D開展至501F,再開展到501G的進(jìn)程,雖然燃機(jī)進(jìn)氣溫度有了一定的提高,由于采用了不斷改進(jìn)的冷卻技術(shù),使透平4級(jí)的靜葉和動(dòng)葉的金屬溫度仍保持在同一水平。Siemens Westinghouse 公司燃?xì)廨啓C(jī)的演進(jìn)過(guò)程以燃燒室為例 ,501G采用蒸汽冷卻燃燒器及其過(guò)渡段 ,以代替原501F的空氣冷卻 ,使 1020 %的冷卻空氣流量可正常投入工作。冷卻蒸汽來(lái)自聯(lián)合循環(huán)中余熱鍋爐的中壓蒸汽 ,冷卻燃燒器及其過(guò)渡段后受熱又回到聯(lián)合循環(huán)中汽輪機(jī)的中壓局部作功。蒸汽冷卻的應(yīng)用使在燃燒室中心區(qū)域的工作溫度相同(501G與501F均

19、為 15001600 )條件下 ,而燃燒室出口、 進(jìn)入透平第 1 級(jí)靜葉處的氣溫卻由1350 (501F)提高到1500(501G) 。Siemens Westinghouse 公司燃?xì)廨啓C(jī)的演進(jìn)過(guò)程Siemens Westinghouse 燃?xì)廨啓C(jī)501系列靜葉和動(dòng)葉溫度501F與501G燃燒器及冷卻系統(tǒng)Siemens Westinghouse在開展501G的根底上,又開展了501ATS ,使進(jìn)一步提高進(jìn)氣溫度和機(jī)組出力,以及進(jìn)一步提高循環(huán)熱效率。Siemens Westinghouse 燃?xì)廨啓C(jī)與聯(lián)合循環(huán)的開展三、Mitsubishi公司燃?xì)廨啓C(jī)演進(jìn)過(guò)程Mitsubishi燃?xì)廨啓C(jī)是在引進(jìn)

20、Westinghouse的技術(shù)根底上開展起來(lái)的,其起點(diǎn)較高,開展很快。燃機(jī)的進(jìn)氣溫度、功率及熱效率均不斷提高,聯(lián)合循環(huán)裝置的熱效率大大超過(guò)最新火電超臨界機(jī)組。1997年1500級(jí)的M501G燃?xì)廨啓C(jī)正式投入實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證運(yùn)行,在新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中,對(duì)該機(jī)組的性能、金屬溫度、應(yīng)力、振動(dòng)以及冷卻、轉(zhuǎn)子推力、煙塵、差脹、噪音、潤(rùn)滑油等共布置約1800個(gè)測(cè)點(diǎn)的檢測(cè),測(cè)試結(jié)果良好。通過(guò)對(duì)整臺(tái)新機(jī)組的全面測(cè)試,搜集匯總大量測(cè)試數(shù)據(jù),對(duì)改進(jìn)、開展和提高起十分重要的作用,這也是燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)不斷可靠而有效開展的重要措施。三菱燃機(jī)的特點(diǎn)三菱燃機(jī)的燃燒器采用多噴嘴預(yù)混燃燒器,另外在燃燒器末段裝有一個(gè)空氣旁路閥. 透平葉片采

21、用最新的冷卻技術(shù)和高強(qiáng)度翼材料,并采用了三維氣動(dòng)設(shè)計(jì),增強(qiáng)了透平葉片的冷卻效果. 三菱燃機(jī)也是采用冷端驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想. 燃機(jī)的動(dòng)葉冷卻空氣從壓氣機(jī)出口抽出來(lái)后還經(jīng)過(guò)了一個(gè)冷卻器,所以冷卻空氣的溫度較低,通過(guò)這么一個(gè)冷卻交換的方法,動(dòng)葉冷卻溫度降到了200,這使的動(dòng)葉的材質(zhì)可采用普通的材質(zhì). F型燃機(jī)的#1級(jí)靜葉的冷卻方式有氣膜冷卻,沖擊噴流冷卻,尖頭噴流冷卻,銷片冷卻四種方式;#1級(jí)動(dòng)葉那么有氣膜冷卻,回流冷卻,尖頭噴流冷卻,銷片冷卻四種方式. 該燃機(jī)的轉(zhuǎn)子葉輪是用十二拉桿螺栓連接在一起. 三菱F級(jí)燃機(jī)介紹三菱燃機(jī)壓氣機(jī)有17級(jí)，而透平那么有4級(jí)，汽機(jī)分有高中低三缸，其中高壓缸和中壓缸采用反向

22、布置，以平衡軸向推力。啟動(dòng)裝置為發(fā)電機(jī)。三菱燃機(jī)透平進(jìn)口初溫約1400，燃機(jī)排氣溫度約為600。燃?xì)廨啓C(jī)功率為270MW，汽輪機(jī)功率為130MW，整套機(jī)組的總功率400MW。 三菱大型燃機(jī)出力提高及熱效率的變遷三菱燃機(jī)高效高性能技術(shù) (1)低NOX預(yù)混燃燒室 該燃燒室的構(gòu)造有以下幾個(gè)特點(diǎn)：噴嘴組采用了預(yù)混噴嘴和擴(kuò)散噴嘴相結(jié)合的方式，這是降低NOX的關(guān)鍵，采用這種方法燃燒NOX的排放量大約是20ppm； 設(shè)立了能用最小的燃燒量穩(wěn)定火焰的值班噴嘴，穩(wěn)定了燃燒，防止了燃料與空氣的比率的失衡；使用了能大幅度減少冷卻空氣的新型冷卻壁； 尾筒裝有一個(gè)能將空燃比控制在最正確狀態(tài)的旁路閥。 (2)高溫冷卻技術(shù)

23、 F型的燃機(jī)一級(jí)動(dòng)葉內(nèi)部冷卻通道采用的是彎曲型的通道，最新的還有在葉片外表添加涂層的技術(shù)，大大加強(qiáng)了葉片的冷卻效果。另外葉片的材料也不斷的開展，現(xiàn)在F型燃機(jī)的透平一級(jí)靜葉采用的MGA2400Ni基合金，一級(jí)動(dòng)葉采用的那么是MGA1400-DSNi基合金 (3)高溫涂層技術(shù) 在葉片外表涂上一層高效的遮熱涂料，這種材料傳熱效果差，能使溫度傳到葉片外表下降60到80度。 三菱燃機(jī)高效高性能技術(shù) 聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的熱效率大型燃?xì)廨啓C(jī)各型號(hào)參數(shù)四、ABB公司燃?xì)廨啓C(jī)ABB GT24/GT26燃?xì)廨啓C(jī)為提高機(jī)組熱效率 ,不是提高透平進(jìn)氣溫度而是沿用原有的進(jìn)氣溫度 ,通過(guò)透平第 1 級(jí)(亦稱高壓透平)作功后 ,

24、再進(jìn)行第 2 次燃燒(再熱) ,燃?xì)膺M(jìn)入第 25 級(jí)(亦稱低壓透平)作功。這樣可不必采用新的高溫材料 ,或不必增加過(guò)多的冷卻流量 ,以及可降低 NOx。實(shí)踐說(shuō)明 ,已取得好的成效。ABB 在燃燒、透平以及總體布置上開發(fā)的新技術(shù) ,防止因提高初溫帶來(lái)的材料、 結(jié)構(gòu)、 冷卻等方面所增加的費(fèi)用 ,也能到達(dá)同樣的效果。目前情況是兩種風(fēng)格并存 ,各有特色 ,并繼續(xù)開展。ABB GT24/GT26燃?xì)廨啓C(jī)兩級(jí)燃燒系統(tǒng)圖ABB公司 GT24/ GT26 燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)圖 ABB 大型聯(lián)合循環(huán)裝置列表第四局部：高溫通道材料技術(shù)高溫材料是先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)、 制造技術(shù)的根底和保證條件, 沒有先進(jìn)的高溫材料就不可

25、能設(shè)計(jì)出先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)。新一代高效燃?xì)廨啓C(jī)為不斷提高性能, 要求向高溫、 高壓、 大功率和小型化方向開展, 這必然要求材料具有高熔點(diǎn)、 高強(qiáng)度、 高韌性等特性。 世界先進(jìn)國(guó)家在制定國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)開展方案時(shí), 都把高溫材料開展方案擺在比較重要的位置高溫合金變形高溫合金:變形高溫合金在燃?xì)廨啓C(jī)上的應(yīng)用范圍很廣,幾乎所有熱端部件都可以采用變形高溫合金, 一般的工作溫度范圍在6001000之間。鑄造高溫合金:鑄造高溫合金比變形高溫合金能在更高的溫度下工作, 以定向凝固和單晶高溫合金使用溫度最高, 極限溫度不超過(guò)1100, 主要用于制造渦輪葉片和導(dǎo)向葉片等。快速凝固高溫合金:主要包括粉末高溫合金和噴射成形

26、高溫合金, 用于制造渦輪盤, 具有中溫高強(qiáng)度特性。機(jī)械合金化(彌散強(qiáng)化)高溫合金:靠增添少量 (2% )氧化物彌散質(zhì)點(diǎn)(Y2O3)強(qiáng)化, 用機(jī)械合金化方法制備的高溫合金, 主要用于制造燃燒室、渦輪葉片等, 使用溫度不超過(guò)1200。高溫通道材料的開展鎳基高溫合金粉末高溫合金高溫涂層陶瓷集體復(fù)合材料高溫通道材料開展情況1970-2021年鎳基高溫合金變形合金鑄造合金 定向合金 單晶合金用途：燃燒室、導(dǎo)向葉片、渦輪動(dòng)葉片、渦輪盤鎳基高溫合金材料的進(jìn)展葉翼應(yīng)用 DSC(定向凝固)和 SX單晶合金 高梯度澆鑄技術(shù)轉(zhuǎn)子應(yīng)用 熔煉/澆鑄技術(shù) 粉末高溫合金FGH95粉末高溫合金是采用粉末冶金工藝制備的相沉淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金。該合金相的體積分?jǐn)?shù)為 50 %左右 ,其形成元素的原子分?jǐn)?shù)為12.8 %。合金盤件的制造工藝路線是采用真空感應(yīng)熔煉制取母合金 ,然后霧化制取預(yù)合金粉末 ,進(jìn)而制成。高溫涂層要提高燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片零件工作溫度和延長(zhǎng)其壽命 ,對(duì)防護(hù)涂層 ,特別是在可能熱腐蝕條件下工作的涂層提出了苛刻的要求。傳統(tǒng)的擴(kuò)散鋁化物涂層和滲鋁硅涂層已經(jīng)不能滿足高壓渦輪葉片抗高溫氧化和抗高溫燃?xì)飧咚贈(zèng)_刷的工作要求 ,只能用于低壓渦輪導(dǎo)向器和整流支柱外表的保護(hù)。兩種新型涂層 噴涂 CoCrAlSiY/ZrO2 梯度涂