燃气轮机及其联合循环发电技术介绍发电事业部机务室2014.7.11一、燃气轮机发展状况•燃气轮机（GasTurbine）是20世纪40年代兴起的一种新型动力机械，具有功率大、重量轻、尺寸小、起动快等优点。它先广泛应用于航空和宇航领域，随后迅速向能源（发电）、石化、冶金以及海陆交通等诸多领域发展。•先进的燃气轮机已普遍应用模块化结构。运输、安装、维修和更换都比较方便，而且广泛地应用了孔探仪，振动和温度监控、焰火保护等措施，其可靠性和可用率大为提高，指标已超过了蒸汽轮机电站的相应指标。•9E、9F级重型燃气轮机已在发电领域得到广泛地应用。GE和西门子公司都已研发了H级燃气轮机。其中GE公司基于空气冷却透平技术的9H级燃气轮机其联合循环效率约61%，联合循环出力可达到592MW。西门子公司全内空冷H级燃机单机出力约400MW，联合循环出力约600MW，效率也在60%以上，自2011年以来全球已投产9台，首台投产于德国巴伐利亚州。燃气轮机发展状况燃气轮机发展状况•在环保方面，由于燃气轮机的燃烧效率很高，排气干净，未燃烧的碳氢化合物，CO、S0x，等排放物一般的都能够达到严格的环保标准，再结合应用注水或注蒸汽抑制燃烧、干式低NOX燃烧室，或者在排气管路中安装选择性催化还原装置(SCR)等技术措施，可使NOx的排放低至9ppm,满足最严格的环保要求。因此，燃气轮机发电机组，特别是燃气-蒸汽联合循环机组已作为基本负荷机组或备用机组得到了迅速的应用。燃气轮机发展状况•燃气轮机的应用发展现已提高到降低总能耗的高度，它是当前世界节能技术的主要发展方向之一。能量的分级利用与综合利用的全能量系统工程的概念被普遍重视，以热电联产及热动联供为核心的总能系统同样有广阔的前景，今后在能量转换过程的系统中，燃气轮机将占更重要的位置，并将大量采用燃气轮机总能系统。•现在世界上已有廿多个国家，一百多个企业生产近千种型号的燃气轮机，国内主要引进通用（GE）、西门子、三菱技术。二、燃气轮机组成及原理燃气轮机组成•1－压气机2－燃烧室3－透平4－轴承5－发电机燃机组成•燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平组成。压气机有轴流式和离心式两种，轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合。在小流量时，轴流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心式。功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级，在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。•附属系统和设备，包括：启动装置、燃料系统、润滑油系统、进气系统、排气系统等。•燃气轮机的主要优点是小而轻。单位功率的质量，重型燃气轮机一般为2～5千克/千瓦，而航机一般低于0.2千克/千瓦。9燃气轮机的结构燃气轮机转子结构11燃气轮机整体结构燃气轮机主要辅助模块•启动装置，指启动电机；•压气机清洗装置；•燃料前置模块，指天然气前置模块或燃油前置模块；•DLN模块；•润滑油辅助模块；•燃气轮机控制模块；•二氧化碳消防模块。燃气轮机简单循环原理（布雷登循环）•温比：涡轮前进口燃气温度与压气机进口气流温度的比值。•压比：压气机出口的气流压力与其进口的气流压力的比值。温度、压力对燃机出力及效率的影响温度、压力对燃机出力及效率的影响温度、压力对燃机出力及效率的影响•效率随温比升高而升高；对应温比有一个最佳压比；在提高燃气温度的同时，必须提高压比；•燃气轮机会在1650~1700℃而终止燃气初温的增长。•在转速、压比、燃气初温等条件均保持不变的情况下，大气压力对燃气轮机效率没有影响，但是影响到燃气轮机的功率。因为燃气轮机的功率与空气流量成正比，在温度不变的条件下，空气密度与大气压力成正比，因此燃气轮机功率与大气压力成正比。燃气轮机标准工况定义（ISO11086:1996）•燃气轮机的标准额定出力指燃气轮机在透平温度、转速、燃料、进气温度、压力和相对湿度、排气压力为标准参考条件，且处于新的和清洁状态下运行时的标准或保证的出力。•ISO工况定义：压气机进口压力为101.3kPa，温度15℃，相对湿度60%；用来冷却工质的冷却水或空气温度为15℃；标准气体燃料的H/C重量比为0.333，净比能为50000kJ/kg；标准燃料油的H/C重量比为0.1417，净比能...
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