燃气轮机简介.
我国工业燃气轮机的现状与前景
一、世界工业燃气轮机的发展趋势
1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状
自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来，经过60多年的发展，燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。
由于结构上的分野，工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机（包括航机改型燃气轮机）。
80年代以后，燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点，逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。为此，美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划，投入大量研究资金，使燃气轮机技术得到了更快的发展。80年代末到90年代中期，重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术，发展了一批大功率高效率的燃气轮机，既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点，又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点，透平进口温度达1300℃以上，简单循环发电效率达36%～38%,单机功率达200MW以上。
90年代后期，大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术，使燃气初温和循环效率进一步提高，单机功率进一步增大。透平进口温度达1400℃以上，简单循环发电效率达37%～39.5%，单机功率达300MW以上。
这些大功率高效率的燃气轮机，主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组，由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW，供电效率已达55%～58%，最高60%，远高于超临界汽轮发电机组的效率（约40%～45%）。而且，其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多，已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。由于世界天然气供应充足，价格低廉，所以，最近几年世界上新增加的发电机组中，燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数，亚洲平均也已达36%，世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。
目前，美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化，现代化的坦克应用燃气轮机为动力，输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机。先进的轻型燃气轮机简单循环热效率达41.6%。采用间冷—回热循
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环的燃气轮机在110%～30%工况下，热效率下降很少，可保持在41%。现正在开发功率大于40MW，涡轮前温度为1427℃～1480℃，简单循环热效率达45℃～50℃的轻型燃气轮机。微型燃气轮机作为分布式电源也取得显著进展。
近20余年来，洁净燃煤发电技术已取得重要进展，最有希望的两种解决途径为：整体煤气化联合循环（IGCC）和增压流化床联合循环（PFBC），燃气轮机均是其中的关键设备。至今，全世界已投过了10余座各种功率等级的IGCC电厂，还有一批IGCC电厂正在筹建之中，IGCC电厂已开始进入商业化应用阶段。PFBC 电站已投运5座，成功地进行了示范运行，正逐步进入商业化运行阶段。
世界重型燃气轮机制造业经过60多年的研制、发展和竞争，目前已形成了高度垄断的局面，即以GE、西门子/西屋、原ABB等主导公司为核心，其它制造公司多数与主导公司结成伙伴关系，合作生产或购买制造技术生产。日本的三菱公司值得关注，它最初应用西屋的技术生产燃气轮机，后来发展为与西屋联合开发新型燃气轮机。1998年三菱与西屋分手，成为拥有独立制造技术的世界重型燃气轮机制造企业之一。
燃气轮机与内燃机相比，具有重量轻、体积小、单机功率大、运行平稳、寿命长、维修方便等优点，它早已在飞机发动机中取得了独占地位。由于美、英、俄等国对航空技术高度重视，投入了大量研究开发资金，因此，航空的燃气轮机技术比工业燃气轮机发展更迅速。目前，世界的轻型燃气轮机制造业也形成了GE、R.R（罗尔斯.罗伊斯）、P&W（普惠）三大主导企业。近年来，俄罗斯、乌克兰等国借助前苏联强大的航空工业基础，也在加紧进行航机改型工作，推出了一批轻型燃气轮机。
2、工业燃气轮机技术发展的四代技术
燃气轮机是一项多种技术集成的高技术，按技术特征，工业型燃气轮机可分为四代：过去的半个世纪，世界发展了头两代工业燃气轮机，其传统的提高性能途径是：不断地提高透平初温，相应地增大压气机压比和完善有关部件。未来五十年，可能主要利用新材料和新技术的突破，再开发出两代新的燃气轮机。
（1）第一代始自四、五十年代
1939年秋，瑞士研制出世界首台4MW燃气轮机发电机组。1949年世界首套燃气蒸汽联合循环发电装置投入运行。五十年代初，透平初温只有600～700℃，那时主要靠耐热材料性能的改善，平均每年上升约10℃。六十年代后，还藉助于空气冷却技术，透平初温平均每年升20℃。到了八十年代，已把初温升至850～1000℃。
第一代技术的特点是：单轴重型结构（航空移植除外），初期高温合金，简单空冷技术，亚音速压气机，机械液压式或模拟式电子调节系统。性能参数特征：
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透平初温小于1000℃，压比在4-10，简单循环效率小于30%。
（2）第二代已达当今最高水平
从七十年代开始，充分吸收先进航空技术和传统汽轮机技术，沿着传统的途径不断提高性能，现已开发出一批“F”、“FA”、“3A”型技术的新产品，它代表着当今工业燃气轮机的最高水平：透平初温达到1260-1300℃，压比10-30，简单循环效率36-40%，联合循环效率55-58%。
第二代技术特征：轻重结合结构，超级合金和保护涂层，先进的空冷技术，低污染燃烧，数字式微机控制系统，联合循环总能系统。性能参数特征透平初温小于1430℃，简单循环效率小于40%，联合循环效率小于60%。
（3）第三代正在开制
其主要特征是采用更有效的蒸汽冷却技术，高温部件的材料仍以超级合金为主，采用先进工艺（定向结晶，单晶叶片等）进一步改善合金性能，部分静部件可能采用陶瓷材料。应用智能型微机控制系统也是一个方向。
GE公司的GE37是相当于第三代水平的喷气发动机，正在研制，它使用现有超级合金和少量可提供的陶瓷材料，透平初温在1400℃～1500℃，短时达到1600℃。正在研制第三代工业燃气轮机的典型代表是许多公司的H型技术产品，它们采用蒸汽冷却，以保证达到1430℃以上的初温。
（4）第四代正在构思
对第四代燃气轮机的构思是基于采用革命性的新材料，发动机处于或接近理论燃烧空气量条件下工作，透平初温将大于1600-1800℃，冷却系统可能被取消，现采用的熔点1200℃、密度为8g/cm3的超级合金将被淘汰，新的高级材料应是小密度（<5g/cm3）的、有更好的综合高温性能，也许陶瓷材料是一种选择。
美国工业燃气轮机在总体上处于世界领先地位，已开发出“FA”型产品，正在开发“G”型和“H”型（透平初温1430℃，单机功率280MW，单机联合循环功率480MW，系统效率将突破60%），正在实施多项大的发展计划，如先进动力透平系统（ATS）等，还和欧洲合作执行将高性能航空发动机改型为先进工业燃气轮机的先进燃气轮机合作计划（CAGT）。欧洲在发电用大型燃气轮机方面不比美国逊色。德国、瑞士和瑞典有自己研制的高性能燃气轮机。日本、英国、意大利、法国等国都生产当今性能最好的“FA”型燃气轮机，但都沿用外国的技术。英国和法国有航机陆用领域有很大进展。日本在开发高温的陶瓷燃气轮机上进展迅速。
注：
⑴美国IHPTETT和ATS计划：在国际市场上，美国燃气轮机在技术水平和产量方面均具有领先地位，是其在贸易方面保持大量顺差的主要产业之一。为了
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保持在军务和商业竞争方面的领先地位，美国对下一代燃气轮机的发展，正在投入大量资金，实施多项大的发展计划。如：
·IHPTET计划：这项为期16年（1987～2003年）的计划是针对航空的要求提出的，要使航空发动机的推重比现有最高水平的基础翻一番，达到20。该项计划的投资为45亿美元。除此之外，近年来美国还有4～5个大中型航空发电动机研制项目。这些，都为美国先进燃气轮机技术的发展提供了技术基础。
·ATS计划：即先进透平动力系统（Advanced Tubine Systems）计划。由美国能源部主持，政府与工业界共同投资7亿美元历时8年（1992～2000年）的计划，主要目标是：透平初温1427℃，系统效率约60%，以煤为燃料，更好的RAM性能，低水耗，低污染（Nox<9ppm，CO<10ppm）。
⑵美国和欧洲合作的CAGT计划：即先进燃气轮机（Collaborative Advanced Gas Turbine）合作计划。是一项由美国牵头，美、欧22个部门和公司参加的多国计划，主要是将波音777飞机配装的三种超级风扇发动机（GE90，PW4000和Trent）改为先进的燃气轮机。当前首要项目是ICAD（中间冷却）方案，透平转子前温度为1700～1755K，简单循环效率为45～47%。ICAD是实现更先进的循环-HAT的第一步。HAT循环的热效率可达61～63%。
⑶欧共体EC-ATS计划：从80年代中期起，欧共体赞助研究新一代高效率（简单循环效率为40%，联合循环效率为＞60%）的先进燃气轮机（EC-ATS）计划。其研究内容和美国ATS计划的第1和2阶段研究内容相仿。这个计划由一个叶轮机械研究协会（Turbo AG）来协调和组织，成员包括ABB，BMW，Daimler Benz,Rolls-Royce,和Siemens。
⑷日本发展高效率燃气轮机：一九七八年，日本通产省工业技术院制订了主要内容为能源技术研究和开展“月光计划”，共有五个项目，第一个就是“先进燃气轮机”。日本的燃气轮机是靠与美国进行技术协作发展起来的，即购买生产许可证仿制美国的产品，而“月光计划”研制的高温高效燃气轮机则完全依靠日本自己掌握的技术来赶超国际水平了，这是日本燃气轮机行业的一个新的起点。另外，日本在开发高温的陶瓷燃气轮机上进展迅速。
二、我国燃气轮机工业现状
1、我国重型燃气轮工业的现状
我国重型燃气轮机制造业始于五十年代末。六十年代至七十年代初，上海汽轮机厂股份有限公司（原上汽厂）、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（原哈汽厂）、东方汽轮机厂和南京汽轮电机（集团）有限责任公司（原南汽厂）都曾以厂所校联合的方式，自行设计和生产过燃气轮机，透平进气初温为700℃等级，与当时的世界水平差距不大。典型机型有1MW、1.5MW、3MW、6MW发电机组，6MW
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船用机组，3500hp、4500hp机车用机组。
七十年代中期，为配合川沪输气管线的建设，由国家计委批准，以南汽为基础，投资1.4亿，并将各地燃机专业人员200余人调入南汽，建设了我国重型燃气轮机科研生产基地。并由原第一机械工业部负责在南汽组织了由全国近百个单位参加的“2万3千千瓦燃机”大会战，透平进气初温990℃等级。于1978年成功地完成了第一台全国产化样机的试制工作并通过了国家鉴定，这是我国当时最大功率的燃气轮机。之后，共生产同型号机组3套用于发电，目前仍在役。“2万3燃机大会战”充实和壮大了重型燃气轮机设计和科研队伍，到目前为止，仍是我国重型燃气轮机工业的技术基础。
70年代后期，哈汽厂、上汽厂、东汽厂和南汽厂按国家川沪输气管线计划，联合设计了17.8MW驱动用燃气轮机。由于国家能源政策的调整，未能投入生产。
八十年代南汽厂在原机械电子工业部的主持下，与美国GE公司合作生产透平进气初温1100℃等级的MS6001B型燃气轮机，单机功率40MW，效率32%，是世界上该功率等级的主力机型，国产化率约60%-70%。该品于1988年通过国家鉴定，迄今已生产22套，其中出口国外占一半，实现了替代进口的目标，其合作生产的方式是：（1）燃机核心部件由美国GE公司提供，如：a.压气机—透平转子；b.燃机控制系统；c.燃烧室和喷嘴；d.静叶及压气机可转导叶。（2）国内生产有困难的配套件可向GE公司采购。（3）由南汽生产的燃机的其余部分部件和零件按GE公司提供的图纸、标准进行生产，组装和试车。（4）整机性能参数经GE公司认可后出厂。（5）技术改进产品更新与GE公司同步。由此保证了该合作生产产品的质量和性能与美国GE公司产品相当。
近年来，为解决冶金企业高炉煤气的利用，南汽厂与美国GE公司合作，在MS6001B的基础上，开发了以高炉煤气为主要燃料的低热值6B-L型燃气轮机，可以烧1300大卡/NM3低热值燃料。
在科研能力方面，南京燃气轮机研究所、上海发电设备成套设计研究所、国电公司热工研究院、中国船舶工业总公司703研究所、中科院工程热物理研究所、清华大学、西安交通大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学等单位都有一定数量的科研人员和试验研究设备，取得了一些科研成果，如东风Ⅰ型、红旗Ⅰ型和360等叶型，低热值煤气燃烧室等。但设备比较分散，多数性能现在已不太先进。虽然取得了一些成果，但要形成设计先进燃机的完整资料，还需要进行大量的工作。
在制造能力方面，机械系统的企业以南汽厂为代表经八五、九五改造，拥有大型制造厂房，大型数控加工设备和精密测试设备，除高温合金叶片、燃烧室、特殊涂层等少数关键设备、工艺外，生产大型燃气轮机的能力缺口不大。
六、七十年代我国自行研制燃气轮机取得了一些成功的经验，主要有：国家领导部门的支持；产学研联合科研和设计；许多单位的联合攻关和协作等。这些都可供今后自主开发燃气轮机时借鉴。
2、我国轻型燃气轮机工业的现状
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我国轻型燃气轮机工业主要集中在航空系统，40多年来航空发动机工业已经建成了7个制造厂和4个研究设计所，拥有14万职工的航空发动机产业。研制生产了20多个型号的航空发动机，5万多台。七十年代开始，410厂、331厂、120厂等在航空发动机基础上改型生产了WJ-5G、WJ-6G、WP-6G、WZ-6G等型号的工业燃气轮机100多台套，用于油田、石化、邮电等部门。
1983年国家经委等下达由中船总703所与航空部614所、430厂跨部联合，承担斯贝航机舰改任务，并确定今后轻型燃气轮机走航改道路。1985年国家计委、经委批准在航空部成立“中国轻型燃气轮机开发中心”，统一归口轻型燃气轮机的规划、研制、生产、成套和引进工作。
1986年国家计委、经委批准航空部与美国普惠公司合作开发FT-8燃气轮机，功率25MW，效率38.4%，是世界上同功率等级中效率最高的。我国负责制造低压压气机、动力涡轮、燃烧室、机匣、成套件等零部件，约占整机工作量的30%。到目前为止，该机组在国内销售9套，国外销售的100多台机组中也有我国生产的零部件，主要用于发电和管线驱动。
90年代，国家决定引进乌克兰的GT25000舰用燃气轮机，由430厂负责燃气发生器国产化，哈汽厂制造动力透平，703所负责成套，目前正在试制过程中。目前，606所与410厂合作，在先进航空发动机基础上，改型研制功率为7MW，热效率为31%的轻型燃气轮机。
航空发动机工业在研究开发能力方面，有一个部件预研所、两个型号设计所和一个电子调节监控系统研究设计所。有成套的部件性能、强度和整机试验设备，可以满足航空及轻型燃气轮机的试验需要。两个型号设计所具备了开发现代航空燃气轮机的能力，正在开制的有A型、WPX和40号等先进航空发动机和燃气轮机。
在制造方面，经过了近几年来的技术改造，已经掌握了制造先进燃气轮机的工艺技术，除有成套的精密机加设备外，还配齐了现代燃气传输线机的特种工艺设备，可以制造各种压气机和内腔较复杂的定向结晶、单晶等气冷涡轮叶片。还可制造先进的燃烧室、火焰筒、内外套及喷嘴等零部件，以及重型燃气轮机的部分核心零部件。我国航空和轻型燃气轮机系统的制造能力是比较强大的。
3、对我国燃气轮机工业现状的评价
由于近20年来组织不力，缺乏投入，我国的燃气轮机工业可以说至今未形成严格意义上的产业。我国燃气轮机技术的现状可以归结为：起步不晚，进展缓慢，基础尚可，力量分散，面对机遇，亟待突破。
我国发展燃气轮机的基础力量虽然相对薄弱，但认真分析，缺口不是很大，尤其是综合了机械和航空两个部门的能力后。在设计能力、试验能力、加工能力和材料四大要素中，基础最好的是加工能力，最薄弱的环节是设计能力和高温材料。在加工能力方面，除大型定向结晶叶片的工艺和设备、大型轮盘超速应力处理工艺和设备尚不具备能力外，其它均可使用现有设备制造。其中：航空部门在
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叶片、火焰筒、过渡段、一次测控元件、液压件制造及特殊工艺（例如特殊形面成型、特种焊接、激光加工、涂镀）方面拥有优势，机械部门在大型轴类件、盘类件、缸体、焊接结构件制造、装配及成套能力方面拥有优势。如果可以成功地组织起全国的力量，完成样机试制应只需添加有限的设备。其次是试验能力。综合两部及科研院所、大专院校现有的试验设备，部件试验多数可以进行，包括研究性试验及工业性试验。需增加的主要是压气机整机模化试验台、燃烧室全尺寸高参数试验台、燃气轮机辅机/整机试车台等工业性试验台位。这也是机械部门关五五期间未完成的建设项目。在设计能力中，机械部门、航空部门和中科院、有关院所拥有先进的热力、气动、强度、振动计算方法和手段，在结构设计、系统设计、工艺方法方面拥有一定的能力。目前最缺乏的是独立设计经验、先进的设计数据库和资金投入，其次是人才流失和不能很好地组织各方面的力量，取长补短，有效地开展工作。
三、我国工业燃气轮机的发展前景
1、我国燃气轮机的应用现状
近年来，由于我国经济快速发展，燃机的应用已经起步并较快增长。截止1999年底，我国燃气轮机的装机总容量为5939MW（不包括港澳台地区），占当年全国发电装机容量的1.99%,其中，重型燃气轮机4734.6MW,占79.7%。并且，已从八十年代的简单循环为主逐步过渡到联合循环为主。据初步统计，在发电用重型燃气轮机中，已有77.5%组成了联合循环发电机组。其中，30MW以上的联合循环发电机组有42套，有4套已达300MW等级，标志着我国燃气轮机电站已迈入大容量高效率的发展阶段。
我国现有的燃气轮发电机组主要分布在沿海经济高速发展的地区、大中城市和油气田等处。
我国现有燃气轮机绝大多数为进口机组，主要用于发电，少部分用于油气田的注水、注气、增压以及舰船和坦克动力。按发电千瓦计，国产部分只占约7%。
2、可供燃气轮机使用的能源状况
以煤为主的能源结构使我国的环境污染日趋严重，目前，酸雨覆盖区已占国土面积约40%。因此，国家正采取积极措施改变我国的能源结构和减少燃煤电厂的污染，主要措施有：
（1）加强国内天然气的勘探和开发。据专家预测，我国天然气总储量约38万亿m3。截止1995年探明储量22495亿m3，主要分布在四川、陕甘宁、新疆、青海、海南等地。我国天然气产量近年来增长较快，2010年可达700～800亿m3。
（2）从周边国家进口天然气：主要从俄罗斯或中亚诸国（土库曼、乌兹别克、哈萨克斯坦等）进口管道天然气和从印尼、马来西亚和澳大利亚等国进口液化天
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然气（LNG）。预计至2010年我国进口管道天然气将达400～600亿m3。计划中的输气管道有:①俄罗斯西西伯利亚或中亚诸国到上海，年供气量300亿m3；②俄罗斯东西伯利亚到山东（分输至韩国），年供气量300亿m3；③俄罗斯远东地区（萨哈林）到沈阳，年供气量100～150亿m3。我国东南沿海LNG一期工程初步选定深圳大鹏湾，容量300万吨/年，预计2005年建成。二期工程约600万吨/年，2010年前后建成。
⑶开发利用煤层气：煤层气是煤层中伴生的可燃气体，俗称“瓦斯”，主要成份为甲烷，是一种较好的气体燃料，许多国家已较好地利用。我国是世界第一产煤大国，但煤层气的利用率比较低，只占世界总利用量的4.81%。据估计，我国埋深2000米以浅范围的煤层气总量约30～35万亿m3，大体与我国天然气总储量相当，有较大的开发利用潜力。
⑷发展洁净燃煤技术：IGCC电厂的建设投资、发电成本等已接近常规汽轮机电厂的水平，并有更好的环保性和节能性。我国已立项建造大型IGCC和PFBC示范电厂，一旦示范成功，加上预期的这类电厂造价大幅度下降，这两类洁净燃煤的电厂将会在我国迅速推广。
由于我国能源结构调整，至2010年，估计我国天然气消费可达1200亿m3，假设1/3用于发电，可增加燃气轮发电机组26900MW，或联合循环发电机组41900MW，用作电网调峰和基本负荷发电。推广洁净燃煤发电技术可增加IGCC 和PFBC机组约3100MW。这些多数是大功率高效率的重型燃气轮发电机组。此外，石油、天然气开采和输送需要约3000MW燃气轮机，以中、小型驱动用燃气轮机为主。还将需要约100MW的舰船和机车燃气轮机。
总之，未来10年我国对燃气轮机的需求数量比较大，总数达34000MW左右，市值约100亿美元，平均每年约10亿美元。需求的高峰期将在2005年左右到来。
能源和动力是国民经济发展的基础，每一代动力机械的兴起，都直接促进人类社会生产和科学技术的发展。18世纪末蒸汽机的出现带动了世界第一次产业革命；往复式内燃机、放置式汽轮机的发展，为二十世纪初开始的现代交通和电气化创造了条件；二十世纪中叶开始的燃气轮机喷气发动机和火箭的发展，则为高速航空和宇航年代奠定了基础。大量研究表明，燃气轮机及其总能系统将成为跨世纪的主要动力。
3、我国燃气轮机的发展前景和动态
随着国内能源市场的发展与变化，国家对环保的日益重视，以及燃气轮机技术的进步，燃气轮机的市场前景十分广阔。
石油化工行业包括油田、海上平台、气田的发电、增长、注水、注汽，已经开工的西气东输输气管线增压站需要2万千瓦等级燃气轮机作为压缩机的动力。
舰船用燃机呈增长的趋势，主要为4000、10000、25000、33000马力等4种功率等级的燃机，大小二头已有WJ-6G和FF8，中间两种功率的有待开发。
发电领域不论是调峰还是基本负荷，不论是纯发电还是热电联产，随着天然
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气的开发和煤气化技术的发展将会得到快速的发展。主要的需要品种为4万和10万、20万千瓦功率等级的重型燃机产品。
另外，随着西气东输工程的实施，以小型燃气轮发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统，在天然气到达城市的厂矿企业、办公楼、宾馆、商场、医院、学校等较分散而有一定规模的建筑群中逐步推广使用。其品种应在1000～5000千瓦。
当前我国燃气轮机产品的主要发展目标是：
⑴重型燃气轮机在已经能批量生产40MW等级的基础上，争取在近期内能批量生产100MW和200MW等级的大功率、高效率的燃气轮发电机组，并组成相应的燃气/蒸汽联合循环电站，初步形成燃气轮发电机组的产品系列，满足我国发电市场的需要。
⑵争取在5～10年内，能批量生产7MW、15～20MW和25MW三种功率档次的舰用燃气轮机，以满足我国海军现代化的需要。
⑶争取在近期内能批量生产10～25MW的机械驱动用燃气轮机，以满足输气输油管线和高原机车动力市场的需求。
目前，100M和200MW等级的重型燃气轮发电机组正由国家计委组织统一招标，以采用技贸结合的方式实现引进技术、合作生产。其趋势是美国GE公司与南汽厂组合一体；德国西门子与上汽组合一体；阿尔斯通ABB与哈汽组合一体；日本三菱与东汽组合一体进行投标，谁胜谁负有待明年揭晓，一旦揭标，大功率重型燃气轮机在我国立即进入起步发展阶段。
西气东输用机械驱动燃气轮机看来已成罗罗、普惠、GE等外商争夺的市场，国内企业已无用武之地。
城市热电站、冶金企业综合利用、高炉煤气以及煤矿的煤层气利用，将主要以单机容量为40MW的燃气轮机为主要品种，组成燃气轮发电机组和余热锅炉、汽轮发电机组的燃气/蒸汽联合循环。
燃气轮机是关系到国防、能源、交通、环保等国计民生，有巨大发展前景的高技术产品，西方国家把它作为“国防安全、能源安全和保持工业竞争能力”的战略而列为国家的关键产业。象我国这样一个大国，燃气轮机不应长期依赖进口。面对我国的现状，这一产业要得到发展，首先要从国家和民族工业的角度制定发展燃气轮机产业的政策，充分利用国内已有的基础，调动各方面的积极因素，加以组织和支持，把燃气轮机产业作为我国21世纪的重要产业，开辟新的经济增长点。展望未来，我国燃气轮机的前景将是非常广阔而美好的。
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附表1：GE、西门子、三菱大型燃机性能
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附表2：GE、西门子/KWU主要燃机性能
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附表3：一九九年前我国燃气轮发电机组概况一览表（重型燃气轮机组，20MW以上）
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注：以上统计不含我国台湾省、香港、澳门特别行政区
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燃气轮机简介
我国工业燃气轮机的现状与前景 一、世界工业燃气轮机的发展趋势 1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状 自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来，经过60多年的发展，燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。 由于结构上的分野，工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机（包括航机改型燃气轮机）。 80年代以后，燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点，逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。为此，美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划，投入大量研究资金，使燃气轮机技术得到了更快的发展。80年代末到90年代中期，重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术，发展了一批大功率高效率的燃气轮机，既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点，又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点，透平进口温度达1300℃以上，简单循环发电效率达36%～38%,单机功率达200MW以上。 90年代后期，大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术，使燃气初温和循环效率进一步提高，单机功率进一步增大。透平进口温度达1400℃以上，简单循环发电效率达37%～39.5%，单机功率达300MW以上。 这些大功率高效率的燃气轮机，主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组，由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW，供电效率已达55%～58%，最高60%，远高于超临界汽轮发电机组的效率（约40%～45%）。而且，其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多，已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。由于世界天然气供应充足，价格低廉，所以，最近几年世界上新增加的发电机组中，燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数，亚洲平均也已达36%，世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。 目前，美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化，现代化的坦克应用燃气轮机为动力，输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机。先进的轻型燃气轮机简单循环热效率达41.6%。采用间冷—回热循环的燃气轮机在110%～30%工况下，热效率下降很少，可保持在41%。现正在开发功率大于40MW，涡轮前温度为1427℃～1480℃，简单循环热效率达45℃～50℃的轻型燃气轮机。微型燃气轮机作为分布式电源也取得显着进展。 近20余年来，洁净燃煤发电技术已取得重要进展，最有希望的两种解决途径为：整体煤气化联合循环（IGCC）和增压流化床联合循环（PFBC），燃气轮机均是其中的关键设备。至今，全世界已投过了10余座各种功率等级的IGCC电厂，还有一批IGCC电厂正在筹建之中，IGCC电厂已开始进入商业化应用阶段。PFBC电站已投运5座，成功地
燃气轮机性能指标主要影响因素及提高性能途径研究
燃气轮机性能指标主要影响因素及提高性能途径研究 摘要: 本文以9e燃机为例，概括介绍了国内已经投产的燃气轮机的主要性能指标，并通过对不同设计和运行条件下技术性能指标的对比，分析对燃气轮机性能指标产生影响的主要影响因素，从而总结和简述了提高性能指标的主要途径。 关键词: 燃气轮机；性能指标；功率；热耗率；影响因素；abstract：illustrated by 9e gas turbine, the main technical performance parameters of gas turbine in china are described, and with the comparison of the technical parameters under different design and operation condition, an analysis on the main influencing factors is presented, so as to summarizethe major way to improve the performance parameters. keywords: gas turbine; performance parameter; power; heat rate; influencing factor 中图分类号：th138.23 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012） 1.引言 燃气轮机是从本世纪50年代开始逐渐登上发电工业舞台的。但是由于当时机组的单机容量较小，而热效率又比较低，因而在电力系统中只能作为紧急备用电源和调峰机组使用。 60年代时欧美的大电网曾发生过电网瞬时解列的大事故，这些事
燃气轮机在船舶动力方面的应用
燃气轮机在船用动力方面的应用与发展 邵高鹏 （清华大学汽车系，北京 100084） 摘要：介绍船用燃气轮机的工作原理和特点，对比燃气轮机和内燃机性能的优缺点，总结燃气轮机应用于船用动力的现状和未来的发展方向。 关键词：船用燃气轮机；原理；应用；发展方向； 1．引言 燃气轮机动力装置在50年代开始用于船舶，在此之前，水面舰艇都已蒸汽轮机和内燃机作为其动力装置，大型舰船以蒸汽轮机为其主要的动力装置，蒸汽轮机的优势在于技术相对简单，制造相对容易，但是其同样存在油耗大，占用空间大等等劣势，而柴油机的单机功率有限，必须采用多机并用。并且由于燃气轮机汽固有的一些优点，使得它逐渐向柴油机动力在船舶动力上的统治地位发起了挑战。最初的燃气轮机还只能应用与军用舰艇，但是随着燃气轮机技术的发展，燃气轮机在商船上也逐步得到了推广。 2．船用燃气轮机的工作原理 船用内燃机的循环模式可以分为简单开式循环，其工作过程同内燃机类似，也可以分为吸气、压缩、做功及排气四个工作行程，但是与内燃机又有很大的不同，下图中是一种燃气轮机的结构示意图。 轴流压气机的转子高速回转，在压气机的进口处产生吸力，将新鲜空气吸入压气机，对应着吸气的过程。空气在轴流压气机中增压，压力和温度都有升高，空气继续流动经过扩压器，减速增压进入燃烧室中，此时的空气温度和压力都较高，比容很小，这就实现了空气的压缩过程。在空气进入燃烧室的同时，燃油同时喷入与空气混合形成可燃混合气，点燃后迅速燃烧，温度继续升高，而压力变化不大（由于流动损失的存在）；高温高压的燃气，经过涡轮的静叶的导向之后冲击涡轮的动叶叶片，推动叶片使涡轮转子高速转动而产生转矩。涡轮常分为两级，第一级涡轮（高压涡轮）上产生的转矩用于驱动与之联动的压气机，第二级涡轮（动力涡轮）上产生的转矩经过传动轴和减速箱输出，这就是燃气轮机的燃烧和做工过
燃气轮机系统建模与性能分析
燃气轮机系统建模与性能分析 摘要：燃气轮机机组具有超强的北线性，人们掌握它的具体实施工作过程运行 规律是很难得。在我过电力工业中对它的应用又不断加强。为了更加透彻的解决 这个问题，本文将通过建立燃气轮机机组系统建模及模拟比较研究机组设计和运 行中存在的问题，从而分析它的性能。 关键词：燃气轮机；系统建模；性能 1模拟对象燃气轮机的物理模型 在标准IS0工况条件(15℃101.3kpa及相对湿度60%)下，压气机不断从大气中 吸入空气，进行压缩。高压空气离开压气机之后，直接被送入燃烧室，供入燃料 在基本定压条件下完成燃烧。燃烧不会完全均匀，造成在一次燃烧后局部会达到 极高的温度，但因燃烧室内留有足够的后续空间发生混合、燃烧、稀释及冷却等 复杂的物理化学过程，使得燃烧混合物在离开燃烧室进入透平时，高温燃气的温 度己经基本趋于平均。在透平内，燃气的高品位焙值(高温、高压势能)被转化为功。 1.1燃气轮机数值计算模型与方法 本文借助于 GateCycle软件平台，搭建好的燃气轮机部件模块实现燃气轮机以上物理模型的功能转化，进行燃气轮机的热力学性能分析计算的。在开始模拟燃 气轮机之前，首先对燃气轮杋部件模块数学模型及计算原理方法进行简单介绍。1.2压气机数值计算模型 式中，q1 、q2 、ql 分别为压气机进、出口处空气、压气机抽气冷却透平的 空气的质量流量； T1*、 p1* 分别为压气机进出口处空气的温度、压力； T2*、 p2* 分别为压气机出口处空气的温度、压力 ηc、πc分别为压气机绝热压缩效率，压气机压比 γa为空气的绝热指数；ρa为大气温度；?1为压气机进气压力损失系数 ιcs、ιc分别为等只压缩比功和实际压缩比功 i*2s、i*2、i*1分别为等只压缩过程中压气机出口处空气的比焓，实际压缩过程中压气机出日处空气的比烩和压气机进日处空气的比焓； 当压气机在非设计工况下工作时，一般计算方法是将压气机性能简单处理编制成 数表，通过插值公式求得计算压气机的参数，即在压气机性能曲线上引入多条与 喘振边界平行的趋势线，这样可以把压比，流量，效率均视为平行于喘振边界的 等趋势线和转速的函数。本文采用了同样的计算方法，在计算燃气轮机变工况性 能过程中引入无实际物理涵义的无量纲参变量CMV（compressor map variable），仅相当于引入的平行于压气机喘振边界的趋势线，压气机的质量流量、压力和效 率计算是通过上下游回馈的热力计算结果，插值寻找能够使得上下游热力参数 （压力，温度，输出功率，转速，流量）计算收敛的工作点，即压气机的变工况 工作点。 1.3燃烧室数值计算模型 其中 式中： α为过量空气系数： L0为燃料的理论空气量：
燃气轮机产品及技术发展介绍 88分
燃气轮机产品及技术发展介绍 1.以下不属于燃烧技术领域的是： （3.0分） A.低排放 B.燃料适应性 C.热声分析 D.喘振分析 我的答案：D√答对 2.不属于燃气轮机长期服务的工作是：（ 3.0分） A.无损检测 B.叶片修换 C.寿命延长 D.性能试验 我的答案：D√答对 3.以下不属于透平叶片冷却方式的是：（3.0分） A.气膜冷却 B.蒸发冷却 C.冲击冷却 D.对流冷却 我的答案：B√答对
4.以下不属于中心拉杆转子的结构是：（3.0分） A.轮盘 B.中心拉杆 C.周向拉杆 D.赫兹齿 我的答案：C√答对 5.将空气进行压缩的燃气轮机部件是：（3.0分） A.燃烧室 B.透平 C.压气机 D.支撑 我的答案：C√答对 6.AE94.3A燃气轮机的单机功率是：（3.0分） A.943MW B.368MW C.325MW D.78MW 我的答案：C√答对 7.上海电气燃机总装车间投产年份是：（3.0分） A.1983年
B.2003年 C.2015年 D.2005年 我的答案：D√答对 8.用于对燃气轮机入口空气进行过滤的辅助系统是：（3.0分） A.气动模块 B.进气系统 C.排气系统 D.燃料系统 我的答案：B√答对 9.目前上海电气的主要燃气轮机合作伙伴是：（3.0分） A.安萨尔多 B.西门子 C.通用电气 D.西屋 我的答案：A√答对 10.属于二次空气冷却系统的主要功能的是：（3.0分） A.冷却透平叶片 B.冷却压气机叶片 C.提高压气机流量
D.提高燃烧温度 我的答案：A√答对 1.以下属于透平叶片的材料的是：（4.0分）） A.镍基合金 B.球墨铸铁 C.钴基合金 D.不锈钢 我的答案：ABD×答错 2.属于轴系动力学分析的内容有：（4.0分）） A.横振分析 B.扭振分析 C.燃烧调整 D.熔模铸造 我的答案：AB√答对 3.属于联合循环热力优化手段的有：（ 4.0分）） A.进气冷却 B.抽汽配置 C.控制保护 D.余热利用 我的答案：ABCD×答错
军舰动力装置概况——燃气轮机
军舰动力装置概况——燃气轮机美国FT-8舰用燃气轮机 (一)研制背景和研制打算 FT-8燃气轮机由普拉特?惠特尼(P&W)公司的JT8D-219航空涡扇发动机派生。JT8D-219是JT8D系列中的最新型号，1985年开始投入使用。研制时充分利用了FT-4燃气轮机的成功体会，并移植了普拉特?惠特尼公司的PW2037和PW4000航空发动机的先进技术。在设计上突出了机组的高效率、高寿命和高可靠性。JT8D系列是一型成熟的航空发动机，20余年来已生产14000余台，并装在3000多架民航飞机上，如波音727、737、DC-9、MD-82等。累计运行了两亿八千五百万飞行小时，平均单台寿命超过1 8000h。 FT-8是1986年开始设计的。派生时将低压压气机改为8级，前两级用JTSD的风扇改成，第3级至第8级除对第3级压气机叶型作修改外，其他5级不变。进口导流叶片与前2级静子叶片可调。高压压气机共7级，7级高压压气机不变，重新设计了燃烧室和燃料系统。高、低压涡轮叶片加大了冷却，并设计了涡轮间隙操纵结构。动力涡轮4级，涡轮效率93．6％，燃气轮机总效率38．7％，是当代同等功率燃气轮机中最高的。 (二)系统组成和要紧性能 FT-8燃气轮机由进气道、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、动力涡轮、排气装置和操纵系统等部套组成。 高压涡轮。单级轴流式。涡轮叶片和导向叶片为气冷，涡轮叶片材料为MAR-M-247，导向叶片为MAR-M-509，轮盘为In718。叶片涂层为N iCoCrAly。 低压涡轮。2级轴流式，第1级气冷。所有叶片材料皆为MAR-M-247，轮盘皆为Was-paloy。除第2级导向叶片涂层为PtAl外，其余叶片涂层皆为NiCoCrAly。 动力涡轮。4级轴流式，叶片材料除第3和第4级导向叶片为In7 18外，皆为In738。轮盘为Ing01。第1和第2级涡轮叶片及导向叶片涂层为PW A73铝硅，轴采纳PW All0铝涂层。
燃气轮机复习题(新)
电站燃气轮机课程复习思考题 1. 词语解释： （1）循环效率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为机械功l c的百分数。 （2）装置效率（发电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为电功l s的百分数。 （3）净效率（供电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为净功l e的百分数。 （4）比功:进入燃气轮机压气机的1kg的空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出的机械功（或电功）l s（kJ/kg）,或净功l e（kJ/kg）. （5）压气机的压缩比: 压气机的出口总压与进口总压之比。 （6）透平的膨胀比: 透平的进口总压与出口总压之比。 （7）压气机入口总压保持系数:压气机的入口总压与当地大气压之比。 （8）燃烧室总压保持系数:燃烧室的出口总压与入口总压之比。 （9）透平出口总压保持系数:当地大气压与透平的排气总压之比。 （10）压气机的等熵压缩效率:对于1kg同样初温度的空气来说，为了压缩达到同样大小的压缩比，等熵压缩功与所需施加的实际压缩功之比。 （11）透平的等熵膨胀效率:对于1kg同样初温度的燃气来说，为了实现同样的膨胀比，燃气对外输出的实际膨胀功与等熵膨胀功之比。 （12）温度比:循环的最高温度与最低温度之比。 （13）回热循环:在简单循环回路中加入回热器，当燃气透平排出的高温燃气流经回热器时，可以把一部分热能传递给由压气机送来的低温空气。这样，就能降低排气温度，而使进到燃烧室燃料量减少，从而提高机组的热效率。 （14）热耗率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q，转化成机械功（或电工）
中国引进舰用燃气轮机的失败经历
中國引進艦用燃氣輪機的失敗經歷 2007年，中國艦船燃氣輪機研製帶頭人之一、中國工程院院士聞雪友教授接受了採訪，在訪問中說了這麼一段話：“（WP-8改燃氣輪機）樣機研製成功，準備轉入裝備生產時，有意思的事情發生了。向來受限不能向中國出口艦船燃氣輪機的某海軍大國著名公司主動表示，可賣給中國某型船用燃氣輪機。”其實，這裏面的某海軍大國，就是一度成為全球海上霸主的老牌海軍強國——英國；某著名公司，就是大名鼎鼎的羅爾斯羅伊斯公司；而某型船用燃氣輪機，就是當時英國海軍最主要的艦船動力之一——著名的“奧林普斯”艦船燃氣輪機。 中西方蜜月期的收穫 人民海軍草創之初，裝備多為起義或繳獲之國民黨海軍艦艇，後通過香港等管道陸續購進部分英、美作為二戰剩餘物資出售的老舊艦艇。這些艦艇裏，除其中部分美制登陸艦艇尚屬較為先進、堪用之外，其餘以老、舊、殘、小居多，甚至有用民船加裝火炮充數者。建國以後，由於中國受到以美國為首的西方國家的聯合封鎖，急需壯大海軍力量。在蘇聯的幫助下，我國不但通過購入部分急用艦艇（例如驅逐艦）初步充實了海軍規模，而且通過兩次較大規模的技術引進，在國內建立了較為完善的艦艇研製體系，中、小型艦艇的裝備基本上保證了立足於國內生產。但由於本身基礎薄弱，再加上“大躍進”等活動的不良影響，在兩國關係惡化、無法再從蘇聯獲得進一步的技術交流之後，中國的艦船科研水準便流於停滯了。 1972年，尼克森閃電訪華、確定了北約“聯華抗蘇”的行動基調。隨後，中國跟美、英、法、德等北約主要科技大國開始了頻繁的接觸、交流，意圖引進部分國內暫時無法解決的先進技術、裝備，加速追趕先進發達國家的步伐。而為了在一定程度上加強中國的國防和科技實力，從而增加與蘇聯對抗的籌碼，這些國家也在不威脅北約利益的前提下，大力推動此類交流活動，同時期望能夠在中國的現代化進程中分一杯羹。這一點對於英、法、德等與中國沒有直接的地緣政治聯繫的國家來說，可能是其主要目的之一。僅在動力裝置現代化方面，到了1980年代初，中國就已經從英國引進了中等推力渦輪風扇發動機技術，從法國引進了艦船柴油機技術，從西德引進了艦船、車用柴油機技術，如此等等，不一而足。通過這些技術的引進、吸收，中國的動力裝置技術得到了長足進步，從仿造蘇聯的四五十年代水準一舉躍進到了西歐先進工業國家的六七十年代水準。 西方艦船燃氣輪機的發展 西歐國家是燃氣輪機動力裝置實用化的先行者，最早的實用案例可以追溯到1940年，當時瑞士試製了燃氣輪機動力的鐵道機車。在二戰中的大西洋戰區，德軍潛艇一度嚴重威脅盟軍的海上生命線，盟軍為此付出了高昂的代價；在太平洋戰區，美軍潛艇掐斷了日本的海上生命線，為日本帝國主義的覆滅立下了不可磨滅的功勞。由此，潛艇被當時各國海軍視為最嚴重的海上威脅之一。而戰後蘇聯海軍在獲得了德國先進潛艇技術的基礎上，也開始大量建造
英国燃气轮机
英国“斯贝”舰用燃气轮机 20世纪60年代，英国海军发现有必要研制一型15000hp级的燃气轮机，填补“太因”(5340hp)巡航机与“奥林普斯”(28000hp)加速机之间的功率缺挡。 “斯贝”舰用燃气轮机有几种变型，SMlA是基本型号，SMlC是提高功率的型号，“斯贝”舰用燃气轮机每台价格为325万-350万美元(1994年)。 舰用SMlA和SMlC是三轴轴流式燃气轮机，由英国航空“斯贝”燃气轮机改装而成。箱装体模块包括燃气发生器、隔声箱体、进气叶栅弯管、辅助系统、电源接头和防火系统。 SMlA $MIC SMICR 最大额定功率hp 17340 24480 29920 油耗g/hp.h 176 167 143 热效率％34．8 36．8 43．2 动力涡轮转速r/min 5220 5500 5200 低压压气机转速r/min 7550 8093 进气空气流量kg/s 57．5 65 排气流量kg/s 58．3 66．2 燃烧室燃气出口温度℃1043 1220 1227 动力涡轮进口温度℃610 710 排气温度℃405 457 322 压比19 22 15 尺寸长x宽x高mm 7502X2286X 3077 7502X2286X 3077 8450x4000x6700 干重kg 250 693 全重kg 25690 36000 “斯贝”SMICR是中间冷却回热型，性能如下： 功率hp 2720 19040 21760 27200 29920 油耗g／hp.h 210 144 145 147 143 还有一型称为1220-B2的“斯贝”舰用中间冷却回热燃气轮机，后演变为WR-21舰用中冷回热燃气轮机。“斯贝”1220-B2中间冷却回热燃气轮机的性能：功率26400hp，热效率％41．5。
联合循环燃气轮机发电厂简介.doc
联合循环燃气轮机发电厂简介 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组 成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回 收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽 轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机 各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美 国 GE公司的 MS9001E燃气轮机 , 其热效率为 33.79%，余热锅炉为杭 州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1 简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的 结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部 分： 1、燃气轮机（透平或动力涡轮）； 2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送 入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空 气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀 作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和 寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分 为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转 型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用 于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行 可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、 热电联产。埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000 转/ 分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987 年投入商
影响燃气轮机及其联合循环特性的因素分析
影响燃气轮机及其联合循环特性的因素分析 姓名：张瑞琦学号：2012031426 联合循环发电技术对改变电力能源结构、改善环境、提高电网调峰灵活性有重要作用。随着天然气开采技术的提高以及西气东输和引进液化天然气两大工程的启动, 燃气轮机及其联合循环在我国得到迅速发展和应用。对任一个联合循环方案, 其热力系统及组成均有所区别, 而且环境条件和运行参数如环境温度、大气压力、空气相对湿度、海拔高度、空气进口压损及余热锅炉烟气阻力、燃料类型、蒸汽循环方式、循环水温度、入口空气冷却等对整个热力循环的出力和热耗的影响也不同。为使建成后的联合循环电厂单位投资最省、热效率最高、投产后具有较好经济效益, 对影响燃气轮机及其联合循环系统的出力和热耗的相关因素进行分析, 从而选择合适机型和运行方式。 1 环境因素的影响 1. 1 大气温度 大气温度对简单循环燃气轮机及其联合循环的性能有相当大的影响。随着大气温度的升高,空气比容增大, 吸入压气机的空气质量流量减少,导致燃气轮机及其联合循环的出力减小。即使机组的转速和燃气透平前的燃气初温保持恒定, 压气机的压缩比也会有所下降, 燃气透平做功量减少, 但排气温度却有所增高, 使得燃气轮机及其联合循环的出力和热耗产生变化。 随着大气温度升高, 燃气轮机及其联合循环的出力均成线性下降, 但是联合循环的出力的减小较燃气轮机平缓。环境温度每升高10度 , 单循环燃气轮机出力下降5% ~ 7%,联合循环出力下降3. 5% ~ 5. 5% 。这是由于联合循环的燃气透平排气温度略有增高, 可以在余热锅炉中获取更多的能量, 到蒸汽轮机中去做出更大数量机械功的缘故。另外, 随温度升高, 燃气轮机相对效率成曲线下降, 每升高10度相对效率下降0. 05% ~ 1. 8% 。然而, 大气温度对联合循环机组的相对效率影响不大, 这是由于大气温度变化对燃气Brayton 循环及蒸汽Rankine 循 环热效率的影响相反, 在大气温度约为15度时, 联合循环热耗达到最低点, 此时Brayton 循环及蒸汽Rankine 循环热效率的乘积为最大值。 1. 2 空气湿度 有研究表明: 当空气温度< 37度时, 即使相对湿度为100% 时, 大气中所含的水蒸气数量仍然是很少的( 即绝对湿度值很小) , 其影响是可以忽略不计的。然而, 随着燃气轮机单机功率增大, 以及为降低NOx 的排放而进行的注水注汽,绝对湿度的影响变得越来越明显。从图2 中不难看清: 空气绝对湿度与燃气轮机及其联合循环机组的出力和热耗均成线性关系, 且各自的影响几乎一样。绝对湿度每增加0. 01, 出力下降0. 001% ~ 0. 002%, 而热耗上升0. 002%~ 0. 004% 。 1. 3 大气压力和海拔高度的影响 目前燃气轮机及其联合循环大都是按ISO 状态条件( 大气压力p a = 0. 1013MPa、环境温度15度、相对湿度60%) 进行设计的。不同的海拔高度将导致不同的平均大气压力, 随着海拔的升高,p a 和t a 都在下降。而燃气轮机的出力与所吸入的空气质量流量成正比, 而质量
燃气轮机发电技术综述
Internal Combustion Engine &Parts 0引言 随着我国天然气资源的大规模开发及越来越严格的环保标准，我国陆续建成投产了多台燃气轮机发电机组，在满足电力需求的同时，创造了良好的社会效益和经济 效益。目前就世界范围而言， 燃气轮机发电已是电力结构中的重要组成部分，对推动经济和社会发展发挥着重要作用。 1燃气轮机装置的工作过程 燃气轮机是以连续流动的燃气为工质、 将燃料的化学能转变为转子机械能的内燃式动力机械， 是一种旋转式热力发动机。燃气轮机装置主要由压气机、 燃烧室、透平三大部件及控制系统、 辅助设备组成。压气机从外界大气环境吸入空气，并逐级压缩；压缩空气被送到燃烧室与喷入的 燃料混合燃烧，产生高温燃气；然后燃气进入透平膨胀做 功；透平排气可直接排到大气，对外界环境放热，也可通过换热设备放热以回收利用部分余热。工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热四个工作过程完成一个热力循环，进行能量转换。通常在燃气轮机中，压气机 是由燃气透平来带动的，它是透平的负载， 在简单循环中，透平的机械能有1/2到2/3左右用来带动压气机，其余的1/3左右的机械能用来驱动发电机。 2燃气轮机发电机组 用燃气轮机驱动发电机构成了燃气轮机发电机组。目前，应用最广泛、获得最高实用热效率的是燃气与蒸汽的联合循环。燃气轮机循环中，工质的平均吸热温度很高，燃气初温达到了1300℃-1500℃（表1），平均放热温度也较高，通常燃气轮机排气温度在500℃-600℃左右，因此单独 的燃气轮机发电机组的热效率难以达到较高值（表1）。蒸 汽轮机循环中，工质的平均放热温度达到了较低值，但工质的平均吸热温度不高，因此单独的蒸汽轮机发电机组的热效率也难以达到较高值。这两种单独的循环的热效率最 高40%多。若将燃气循环和蒸汽循环联合起来， 就成为了平均吸热温度很高而平均放热温度很低的热机， 其循环效率必定较高，最高热效率已达到60%以上（表2）。 如GE 公司基于空气冷却透平技术的9H 级燃气轮机联合循环效率约61%，西门子公司全内空冷H 级燃机联合循环效率也在60%以上。 燃气-蒸汽联合循环的方案有多种，本文介绍典型的联合循环发电型式。 2.1纯余热锅炉型联合循环发电机组这种联合循环中，燃气侧和蒸汽侧两循环的结合点是余热锅炉。燃气轮机的排气送入余热锅炉中去加热给水、 产生蒸汽，驱动汽轮机做功，这是以燃气轮机为主的联合循环方案。 余热锅炉内不加入燃料燃烧，因此，蒸汽参数及蒸汽轮机的容量取决于燃气透平的排气参数和流量，在通常燃气轮机排气参数下，得到的是中温中压的蒸汽， 通常汽轮机的容量约为燃气轮机容量的30%-50%。 这种联合循环效率高、技术成熟、 系统简单、造价低、启停速度快，应用最广。若在燃气透平的排气段设置旁通 烟囱， 汽轮机停机时燃气轮机可以单独运行；但燃气轮机停机时汽轮机不能单独工作。 2.2排汽补燃型联合循环发电机组排汽补燃型联合循环有两种方案：在余热锅炉前增加 烟道补燃器以及往余热锅炉中加入一定的燃料， 利用燃气中剩余的氧进行燃烧。由于补燃，锅炉蒸发量增加， 蒸汽参数提高，蒸汽轮机循环的出力和效率得到提高； 负荷变化时，可在较大的输出功率变化范围内， 燃气轮机工况不变，只改变补燃燃料，以改变汽轮机功率来改变联合循环的出力，机组的变工况性能得到改善，部分负荷下的效率较高； —————————————————————— —作者简介:杨巧云（1966-），女，湖南湘潭人， 武汉电力职业技术学院教授，硕士。 燃气轮机发电技术综述 杨巧云 （武汉电力职业技术学院， 武汉430079）摘要:介绍燃气轮机发电装置的的工作过程及典型型式，对几种主要的燃气-蒸汽联合循环发电装置进行分析比较，并将燃气轮 机发电机组与常规燃煤发电机组进行比较。 关键词:燃气轮机；燃气-蒸汽联合循环；发电 机组型号ISO 基本功率 （MW ）燃气初温℃ 供电效率（%） PG9351FA MS9001G LM6000-PD M701G GT13E2V94.3A 255.628241.1334165.1265.9 132714301160142711001310 36.0 39.540.739.535.738.6 表1某些燃气轮机发电机组的主要技术参数(教材,清华) 表2某些联合循环发电机组的主要技术参数(教材,清华) 机组型号ISO 基本功率（MW ） 供电效率（%） S209FA KA13E2-2KA26-1S109H GUDIS.94.3MPCP2（M701F ） 786.9 480392.5480392.2799.6 57.1 52.956.360.057.457.3
LM2500燃气轮机简介
美国LM2500舰用燃气轮机 2009-09-14 17:10:09 来源: 新华网跟贴 516 条手机看新闻 研制背景 美国通用电气公司是美国、也是世界上最大的电子设备制造公司之一，总部位于美国康涅狄格州的费尔菲尔德市。公司由多个多元化的基本业务集团组成，如果单独排名，有1 3个业务集团可名列《财富》杂志500强。除了生产消费电器、工业电器设备外，还是著名的军事装备制造商。 与同样著名的波音公司不同，通用电气公司的名称并非来源于创始人的名字，这在美国的百年老店里是非常罕见的。实际上，它来源于1876年著名的美国发明家托马斯·爱迪生创立的爱迪生电灯公司。1890年，爱迪生将各项业务重组，成立了爱迪生通用电气公司。1892年，在与汤姆森-休斯顿电气公司合并后，成立了通用电气公司（General Electric C ompany，GE)，当时的总部设在纽约。1896年，道琼斯工业指数榜设立，通用电气公司是当时榜上的12家公司之一。时至今日，它还是唯一一个保留在道琼斯30指数榜上的公司。 1960年，应美国海军的要求，通用电气公司开始为海军沿岸炮艇开发新型燃气轮机动力装置。为了提高新型发动机的研制速度，在空、海军战斗机上已经获得大量采用的J79涡轮喷气发动机被选中为改装的原型机。第一台LM1500——这是赋予新发动机的编号，意味着它可以提供15000马力（110325千瓦）等级的功率——从1961年10月开始装艇进行海试，这是美国海军舰艇第一次采用燃气轮机作为动力装置。 根据试验中暴露出来的问题（主要是海水、盐雾对发动机部件的腐蚀问题，以及使用含硫量更高、密度更大、杂质也更多的船用柴油导致的腐蚀和磨损问题），通用电气公司在
最畅销的心脏：LM2500舰用燃气轮机
最畅销的心脏：LM2500舰用燃气轮机 LM2500燃气轮机 LM2500系列燃气轮机是美国通用动力公司于上世纪六十年代以TF39涡轮风扇发动机为蓝本研制的航改式燃气轮机。该系列燃气轮机有着非常广泛的用途，可应用于船舶动力，发电，石油开采等多种目的。最为主要的用途是作为军用舰艇的动力装置。由于该型燃气轮机性能优秀，所以美国与其他海军均采购LM2500燃气轮机作为作战舰艇的动力装置。从上世纪70年代初正式投入使用以来，LM2500系列燃气轮机已经销售了2000多台(包括工业和舰船)，占据了世界舰船燃气轮机的绝大部分份额。目前，用于舰船推进的LM2500和LM2500+燃气轮机的总运行时数已经超过惊人的5千万小时，这是其他任何一种舰船燃气轮机都难以企及的高度。这一切都得益于LM2500的高性能、高可靠性和高利用率，也得益于其不断的升级改进。从最初的25500马力(18755千瓦)到G4的47370马力(34841千瓦)，LM2500连续跨越了两个功率等级的台阶，从而充分满足了客户的需求。可以说，LM2500是最优秀、最成功的燃气轮机。从目前世界燃气轮机发展的趋势来看，很再难出现一种可以挑战甚至超越这座丰碑的新型燃气轮机了。而且燃气轮机属于高技术产品，研发必须具备雄厚的工业基础和长期不断的投入，目前世界上
真正能设计、制造船用大功率燃气轮机的厂商数量也很少。 研制背景 1960年，应美国海军的要求，通用电气公司开始为海军沿岸炮艇开发新型燃气轮机动力装置。为了提高新型发动机的研制速度，在空、海军战斗机上已经获得大量采用的J79涡轮喷气发动机被选中为改装的原型机。第一台LM1500——这是赋予新发动机的编号，意味着它可以提供15000马力（约11兆瓦）等级的功率——从1961年10月开始装艇进行海试，这是美国海军舰艇第一次采用燃气轮机作为动力装置。 根据试验中暴露出来的问题（主要是海水、盐雾对发动机部件的腐蚀问题，以及使用含硫量更高、密度更大、杂质也更多的船用柴油导致的腐蚀和磨损问题），通用电气公司在1963年获得了进一步的开发合同，小批量试生产LM1500燃气轮机来装备后续建造的炮艇，以扩大试验规模。到1966年，该型燃气轮机已经装备了17艘“阿沙维拉”级炮艇，采用两台柴油机（巡航）加一台燃气轮机（高速）的CODOG 驱动方式。经过连续几年的装备试验后，LM1500终于在1969年正式定型，除用于海军舰艇之外，还广泛用作工业发电、油气泵站以及其他专用设备的动力。 鉴于LM1500燃气轮机的研制、试用成功，舰船燃气轮机动力装置得到了美国海军的认可，特别是在进行反潜作战时，
燃气轮机和燃气内燃及发电机组对比
燃气轮机和内燃机发电机组性能及经济 性分析 2014-9-9 摘要：介绍燃气分布式能源系统配置。对燃气轮机、燃气内燃机发电机组性能（性能参数、变工况特性、余热特性、燃气进气压力）、经济 性等进行比较。 关键词：分布式能源系统；燃气轮机发电机组；燃气内燃机发电机组；经济性 Analysis on Performance and Economy of Gas Turbine and Gas Engine Generator Units Abstract ：The configuration of gas distributed energy system is introduced ．The performance of gas turbine generator unit including performance parameters ，variable conditions characteristics ，waste heat characteristics and gas inlet pressure as well as the economy are compared with gas engine generator unit ． Keywords：distributed energy system ：gas turbine generator unit ； gas engine generator unit ；eeonomy 1 概述 燃气分布式能源系统（以下简称分布系统）是指布置在用户附近，以天然气为主要一次能源，采用发电机组发电，并利用发电余热进行供冷、 供热的能源系统[1-11]。主要设备包括发电机组、余热利用装置等，作为动 力设备的发电机组是分布系统的关键。 分布系统通常采用的发电机组为燃气轮机发电机组（以下简称燃气轮机组）、燃气内燃机发电机组（以下简称内燃机组）。燃气轮机组是以 连续流动气体为工质，将热能转化为机械能的旋转式动力设备，包括压气 机、燃烧室、透平、辅助设备等，具有结构紧凑、操作简便、稳定性好等 优点。在分布系统中应用的主要是发电功率范围为25?20000kW的微 型、小型燃气轮机组。 内燃机组是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入气缸内部燃烧并产生动力的设备，是一种将热能转化为机械能的热机，具有体积小、热效 率高、启动性能好等优点，发电功率范围为5?18000kW美国不同规模分 布系统的发电机组发电功率见表 1 。
(建筑电气工程)联合循环燃气轮机发电厂简介精编
（建筑电气工程）联合循环燃气轮机发电厂简介
联合循环燃气轮机发电厂简介 [摘要]以埕岛电厂为例，简要介绍联合循环发电厂几种主要设备及其各自的特点。 [关键词]联合循环燃气轮机余热锅妒简介 1引言 联合循环发电：燃气轮机及发电机和余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动壹台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GEX公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介 燃气轮机是壹种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构和飞机喷气式发动机壹致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）；3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室和高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、
联合循环燃气轮机发电厂简介(最新版)
联合循环燃气轮机发电厂简介 (最新版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0727
联合循环燃气轮机发电厂简介(最新版) 联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E燃气轮机,其热效率为33.79%，余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。 1．燃气轮机 1.1简介 燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三
部分：1、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）； 3、燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。 燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。 埕岛电厂采用的MS9001E燃气轮发电机组是50Hz，3000转/分，直接传动的发电机。该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW，热效率为33.79%，排气温度539℃，排气量1476×103公斤/小时，压比为12.3，燃气
燃气轮机在商船上应用的优缺点及其现状
燃气轮机在商船上应用的优缺点及其现状 摘要：本文结合了近些年燃气轮机在商船上应用的情况和现状，总结了其应用上的优缺点，供相关专业人士及决策者提供参考。 关键词：燃气轮机，商船，优缺点，现状 众所周知，燃气轮机装置并不是一个新兴的动力装置，而是有着几十年发展时间的具有深厚技术积累的综合性的学科作为支撑的工业力量。首台燃气轮机是由德国人与上个世纪四十年代研制成功的，由于其良好的空气动力性能，随后在航空方面得到大量广泛的应用。水面舰艇的研制单位深受水面动力装置的困扰，在看到抑制航空燃气轮机技术抑制的前景之后，经过高性能航空发动机的改装及简单循环技术的发展、中间冷却回热复杂循环的优化、先进的余热利用式燃蒸联合循环的应用已使军用船舶燃气轮机的发展和应用进入了一个崭新的时期。然而商船基于经济利益及维修方面的考虑，一直没有大规模普及燃气轮机，其所占比例极小。近年来由于各国及各海事组织出于保护环境的考虑，对柴油机的硫氧化物及氮氧化物的排量做出严格限定，加上油价节节攀高，和一大批新兴国家新兴中产阶级的兴起，游艇业务蓬勃发展对高航速的要求，使得商船上的燃气轮机应用逐渐成为热门的话题。 一燃气轮机的优势 1，燃气轮机的噪音非常小 人们通常会从巨大的飞机噪音中推断船用燃气轮机的巨大噪音，其实不然。飞机由于要考虑起飞重量，没有加装消噪装置，而船舶凭借其体积巨大的优越性，可以合理的安排布局，相比于柴油机和蒸汽轮机的高分贝噪音具有巨大的优势。有益于常年工作的轮机员的身心健康。 2，氮氧化物，硫氧化物的排量大幅减少 随着imo的更新的主要技术指标也得到了大幅度的提高, 如简单循环效率由18% 提高到40% , 联合循环效率已经达55% 以上。为改善船舶燃气轮机的变工况性能,使其在低负荷下的耗油率曲线变化平坦, 设计中经常采用压气机可转导叶、低负荷设计、变几何动力涡轮等措施。同时, 压气机中间冷却和回热循环设计方案的采用大幅度降低了燃气轮机在部分工况时的燃油消耗。通过增加废气锅炉、蒸汽轮机装置回收能量可以进一步减少燃油费用。 3，大修时间大幅延长 早年由于燃气轮机热负荷高，动载荷大，使得其翻修寿命较柴油机、蒸汽轮机短很多。 随着新材料及新型冷却方式的应用, 船舶燃气轮机翻修寿命又有较大延长。 4，体积小, 结构紧凑。 燃气轮机结构较为紧凑,有利于船舶机舱的布置, 同时使船舶可以腾出更多的容积便营运, 也有利于高性能船舶的设计。以LM 2500+ 船用燃气轮机为例, 通过使用轻材料和凭借航空燃气涡轮机的固有功率密度, 其重量比同等柴油发动机轻74% , 所占空间约是同等动力柴油机的三分之一。 5，单机功率大，启动加速性能好。 冷启动仅需要两分钟左右。 6，可靠性好，可利用率高。 船用燃气轮机具有较高的可靠性和较大的可利用效率（大于95%）。具体事例见1985 年英阿马岛战争。 7，初期投资费用较低