某燃氣輪機裝置主要部件的方案設計

⑴ 燃氣輪機裝置是由哪些主要設備組成的

燃氣輪機裝置分為本體和輔助，本體包括壓氣機、燃燒室、透平三大部分當然本體上回還包括一答些防喘放風管道、冷卻管道、燃料管道、檢測儀器儀表等設備；輔助系統包括：進氣系統、排氣系統，燃料系統、潤滑油系統、罩殼消防等輔助配套系統。為了保證熱能的充分應用在燃氣輪機排氣後有餘熱鍋爐，還有聯合循環汽輪機等聯合循環發電的相關配套模塊系統。

⑵ 燃氣輪機工作原理

最簡單的燃氣輪機裝置包括三個主要部件：壓氣機、燃氣輪機和燃燒室。空氣和燃料分別經壓氣機與泵增壓後送入燃燒室，在其中燃料與空氣混合並燃燒，釋放出熱能。燃燒所產生的燃氣吸熱後溫度升高，然後流入燃氣輪機邊膨脹邊作功，作功後的氣體排向大氣並向大氣放熱。重復上述升壓、吸熱、膨脹與放熱過程，連續不斷地將燃料的化學能轉換成熱能，進而轉換成機械能。 這是最簡單的，要詳細的再給你復制。 以下是詳細的： 燃氣輪機是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。

中國在公元十二世紀的南宋高宗年間就已有走馬燈的記載，它是渦輪機(透平)的雛形。15世紀末，義大利人列奧納多·達芬奇設計出煙氣轉動裝置，其原理與走馬燈相同。至17世紀中葉，透平原理在歐洲得到了較多應用。

1791年，英國人巴伯首次描述了燃氣輪機的工作過程；1872年，德國人施托爾策設計了一台燃氣輪機，並於1900～1904年進行了試驗，但因始終未能脫開起動機獨立運行而失敗；1905年，法國人勒梅爾和阿芒戈製成第一台能輸出功的燃氣輪機，但效率太低，因而未獲得實用。

1920年，德國人霍爾茨瓦特製成第一台實用的燃氣輪機，其效率為13％、功率為370千瓦，按等容加熱循環工作，但因等容加熱循環以斷續爆燃的方式加熱，存在許多重大缺點而被人們放棄。

隨著空氣動力學的發展，人們掌握了壓氣機葉片中氣體擴壓流動的特點，解決了設計高效率軸流式壓氣機的問題，因而在30年代中期出現了效率達85％的軸流式壓氣機。與此同時，透平效率也有了提高。在高溫材料方面，出現了能承受600℃以上高溫的鉻鎳合金鋼等耐熱鋼，因而能採用較高的燃氣初溫，於是等壓加熱循環的燃氣輪機終於得到成功的應用。

1939年，在瑞士製成了四兆瓦發電用燃氣輪機，效率達18%。同年，在德國製造的噴氣式飛機試飛成功，從此燃氣輪機進入了實用階段，並開始迅速發展。

隨著高溫材料的不斷進展，以及透平採用冷卻葉片並不斷提高冷卻效果，燃氣初溫逐步提高，使燃氣輪機效率不斷提高。單機功率也不斷增大，在70年代中期出現了數種100兆瓦級的燃氣輪機，最高能達到130兆瓦。

與此同時，燃氣輪機的應用領域不斷擴大。1941年瑞士製造的第一輛燃氣輪機機車通過了試驗；1947年，英國製造的第一艘裝備燃氣輪機的艦艇下水，它以1.86兆瓦的燃氣輪機作加力動力；1950年，英國製成第一輛燃氣輪機汽車。此後，燃氣輪機在更多的部門中獲得應用。

在燃氣輪機獲得廣泛應用的同時，還出現了燃氣輪機與其他熱機相結合的復合裝置。最早出現的是與活塞式內燃機相結合的裝置；50～60年代，出現了以自由活塞發氣機與燃氣輪機組成的自由活塞燃氣輪機裝置，但由於笨重和系統較復雜，到70年代就停止了生產。此外，還發展了柴油機燃氣輪機復合裝置；另有一類利用燃氣輪機排氣熱量供熱(或蒸汽)的全能量系統，可有效地節約能源，已用於多種工業生產中。

燃氣輪機的工作過程是，壓氣機(即壓縮機)連續地從大氣中吸入空氣並將其壓縮；壓縮後的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合後燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣透平中膨脹作功，推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉；加熱後的高溫燃氣的作功能力顯著提高，因而燃氣透平在帶動壓氣機的同時，尚有餘功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉，待加速到能獨立運行後，起動機才脫開。

燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環；此外，還有回熱循環和復雜循環。燃氣輪機的工質來自大氣，最後又排至大氣，是開式循環；此外，還有工質被封閉循環使用的閉式循環。燃氣輪機與其他熱機相結合的稱為復合循環裝置。

燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，並相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31；工業和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200℃左右，航空燃氣輪機的超過1350℃。

燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣透平等組成。壓氣機有軸流式和離心式兩種，軸流式壓氣機效率較高，適用於大流量的場合。在小流量時，軸流式壓氣機因後面幾級葉片很短，效率低於離心式。功率為數兆瓦的燃氣輪機中，有些壓氣機採用軸流式加一個離心式作末級，因而在達到較高效率的同時又縮短了軸向長度。

燃燒室和透平不僅工作溫度高，而且還承受燃氣輪機在起動和停機時，因溫度劇烈變化引起的熱沖擊，工作條件惡劣，故它們是決定燃氣輪機壽命的關鍵部件。為確保有足夠的壽命，這兩大部件中工作條件最差的零件如火焰筒和葉片等，須用鎳基和鈷基合金等高溫材料製造，同時還須用空氣冷卻來降低工作溫度。

對於一台燃氣輪機來說，除了主要部件外還必須有完善的調節保安系統，此外還需要配備良好的附屬系統和設備，包括：起動裝置、燃料系統、潤滑系統、空氣濾清器、進氣和排氣消聲器等。

燃氣輪機有重型和輕型兩類。重型的零件較為厚重，大修周期長，壽命可達10萬小時以上。輕型的結構緊湊而輕，所用材料一般較好，其中以航機的結構為最緊湊、最輕，但壽命較短。

與活塞式內燃機和蒸汽動力裝置相比較，燃氣輪機的主要優點是小而輕。單位功率的質量，重型燃氣輪機一般為2～5千克/千瓦，而航機一般低於0.2千克/千瓦。燃氣輪機佔地面積小，當用於車、船等運輸機械時，既可節省空間，也可裝備功率更大的燃氣輪機以提高車、船速度。燃氣輪機的主要缺點是效率不夠高，在部分負荷下效率下降快，空載時的燃料消耗量高。

不同的應用部門，對燃氣輪機的要求和使用狀況也不相同。功率在10兆瓦以上的燃氣輪機多數用於發電，而30～40兆瓦以上的幾乎全部用於發電。

燃氣輪機發電機組能在無外界電源的情況下迅速起動，機動性好，在電網中用它帶動尖峰負荷和作為緊急備用，能較好地保障電網的安全運行，所以應用廣泛。在汽車(或拖車)電站和列車電站等移動電站中，燃氣輪機因其輕小，應用也很廣泛。此外，還有不少利用燃氣輪機的便攜電源，功率最小的在10千瓦以下。

燃氣輪機的未來發展趨勢是提高效率、採用高溫陶瓷材料、利用核能和發展燃煤技術。提高效率的關鍵是提高燃氣初溫，即改進透平葉片的冷卻技術，研製能耐更高溫度的高溫材料。其次是提高壓縮比，研製級數更少而壓縮比更高的壓氣機。再次是提高各個部件的效率。

高溫陶瓷材料能在1360℃以上的高溫下工作，用它來做透平葉片和燃燒室的火焰筒等高溫零件時，就能在不用空氣冷卻的情況下大大提高燃氣初溫，從而較大地提高燃氣輪機效率。適於燃氣輪機的高溫陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。

按閉式循環工作的裝置能利用核能，它用高溫氣冷反應堆作為加熱器，反應堆的冷卻劑(氦或氮等)同時作為壓氣機和透平的工質。

⑶ 燃氣輪機裝置有哪些

一般的燃氣輪機都使用簡單循環原理，主要包括壓氣機（Compressor）、燃燒室（Combustor）和燃版氣透平（Turbine）三權部分。
壓氣機從外界大氣環境吸入空氣，並經過軸流式壓氣機逐級壓縮使之增壓，同時空氣溫度也相應提高；壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的燃氣；然後再進入到透平中膨脹做功，推動透平帶動壓氣機和外負荷轉子一起高速旋轉，實現了氣體或液體燃料的化學能部分轉化為機械功，並輸出電功。從透平中排出的乏氣排至大氣自然放熱。這樣，燃氣輪機就把燃料的化學能轉化為熱能，又把部分熱能轉變成機械能。通常在燃氣輪機中，壓氣機是由燃氣透平膨脹做功來帶動的，它是透平的負載。在簡單循環中，透平發出的機械功有1/2到2/3左右用來帶動壓氣機，其餘的1/3左右的機械功用來驅動發電機。在燃氣輪機起動的時候，首先需要外界動力，一般是起動機帶動壓氣機，直到燃氣透平發出的機械功大於壓氣機消耗的機械功時，外界起動機脫扣，燃氣輪機才能自身獨立工作。

⑷ 燃氣-蒸汽聯合循環的低熱值煤氣燃氣輪機關鍵技術研究

整體煤氣化燃氣－蒸汽聯合循環（IGCC）是「煤的潔凈燃燒」發電技術的一個重要方式。在IGCC中的燃氣輪機必須可靠地燃燒氣化爐產生的中、低熱值煤氣，標準的燃氣輪機產品必須經過對燃燒系統改造方能滿足IGCC的要求。1981年國家科委布置了燃煤聯合循環發電的關鍵技術科研攻關工作，上海發電設備成套設計研究所承擔了「燃用低熱值煤氣的燃氣輪機技術研究」課題，研究內容包括「低熱值煤氣燃氣輪機燃燒室試驗研究」和「低熱值煤氣燃氣輪機燃料調節系統試驗研究」兩個方面。課題攻關於1990年10月完成，並通過了國家科委和機械工業部組織的專家鑒定，主要研究成果有：
2.1 建立了國內第一套使用配製組合壓縮氣體為燃料的氣體燃料燃燒室試驗台 ，
可進行燃氣輪機燃燒室燃油、燃氣或油氣混燃的低壓模化試驗，配置了供油、供氣體燃料的燃料系統、空氣供應系統及燃燒室試驗控制系統。在試驗測量和數據處理方面配置了較先進儀器設備，常規參數測量採用美國惠普公司的計算機數據採集及處理系統，對燃燒室排氣採用日本進口的煙氣分析儀進行煙氣分析。
2.2 與美國GE公司燃氣輪機分部合作進行了「GE MS5001燃氣輪機低熱值煤氣燃燒系統研究」項目。
燃料氣為魯奇煤氣。低熱值煤氣燃燒室的基本結構形式為多管逆流式燃燒室，保留了標准燃燒室的大部分結構形式，主要變動是採用了大流量強旋流的煤氣噴燃器，加大煤氣和空氣的旋流速度。煤氣和空氣的旋轉方向相反，加強煤氣與空氣的摻混，並形成強烈的迴流區，改善火焰的穩定性。
GE MS5001低熱值煤氣燃燒室試驗在美國GE燃氣輪機發展試驗室（GT DL）的全壓全尺寸燃燒試驗台上進行，先後進行了4個方案的試驗， 試驗結果表明最終結構方案除燃燒柴油時高負荷下冒黑煙外，低熱值煤氣燃燒室其他性能均滿足要求。
2.3 在分析「GE MS5001」低熱值煤氣燃燒室結構和試驗結果的基礎上，設計了用於國內某型燃氣輪機的燃燒室。
該燃燒室也採用逆流式結構，並根據國內的製造工藝條件將火焰筒魚鱗孔冷卻結構改為氣膜冷卻結構。
燃燒室的基體積熱強度本參數為：
qv=4.694×104MJ/m3·h·ata
面積熱強度qF=3.575×104MJ/m2·h·ata
燃氣逗留時間t=0.049s
參考速度Wref=15.54m/s
火焰管直徑Dft=192mm
火焰管長度L=785mm
火焰管外殼直徑D=255mm
燃氣過渡段收斂比3.79:1
試驗在上海發電設備成套設計研究所燃氣輪機燃燒室試驗台上進行。試驗參數採用低壓模化方法，使用實物燃燒室，給定試驗燃燒室進口空氣壓力為104kPa， 按各工況下的模化試驗參數進行試驗。試驗
過程中燃燒室點火升負荷順利，燃燒柴油時未發現冒黑煙現象。燃燒煤氣試驗時，先用柴油點火，負荷升到1/4全負荷時，由油順利切換到煤氣。試驗結果表明，自行設計的燃燒室在模化條件下燃燒效率高，出口溫度場均勻，分布符合要求。壓損和火焰管壁溫都滿足要求，設計獲得了成功。
2.4 研究開發了大流量低熱值煤氣調節閥。
煤氣化聯合循環中， 低熱值煤氣調節閥是系統中的重要部件，必須滿足容積流量大，密封性能好，調節特性好，可快速開啟和關閉的要求。經過多種方案的分析比較，後確定採用多隻單座閥並聯的設計方案來滿足煤氣大流量的要求，各單座閥可由同一執行機構帶動，也可以每隻閥分別由一個執行機構帶動。設計的閥門由錐形閥蝶和拉伐爾縮放型閥座組成，並帶有一個預啟閥，以減小提升力和時間常數，具有很好的動態特性和快速關閉能力。
通過對模型閥門的氣動性能吹風試驗，掌握了閥門通流能力和流阻特性數據，所設計的調節閥5隻並聯，就可滿足MS5001機組的基本負荷要求。通過大量動態特性試驗，證明所設計的閥門快速開啟和關閉的性能良好，在1.28MPa表壓的控制油壓下，50mm的滿行程動作時間只需0.34秒。
通過對「燃用低熱值煤氣的燃氣輪機技術研究」的課題攻關，消化吸收了國外先進技術，自行設計和調試的低熱值煤氣燃燒室和調節閥主要性能指標良好，並且掌握了這些關鍵部件的母型和設計研究方法。上海發電設備成套設計研究所曾經成功地將低熱值煤氣燃燒技術和經驗用於國內某大型鋼鐵企業高爐煤氣燃氣輪機熱電裝置的調試技術服務。

⑸ 燃氣輪機燃燒室怎麼來組織燃燒的

燃氣輪機燃燒室怎麼來組織燃燒的
最簡單的燃氣輪機裝置包括三個主要部件專：壓氣機、燃氣輪機和燃屬燒室。空氣和燃料分別經壓氣機與泵增壓後送入燃燒室，在其中燃料與空氣混合並燃燒，釋放出熱能。燃燒所產生的燃氣吸熱後溫度升高，然後流入燃氣輪機邊膨脹邊作功，作功後的氣體排向大氣並向大氣放熱。重復上述升壓、吸熱、膨脹與放熱過程，連續不斷地將燃料的化學能轉換成熱能，進而轉換成機械能。 這是最簡單的，要詳細的再給你復制。 以下是詳細的： 燃氣輪機是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。

⑹ 燃氣輪機燃燒室製造工藝流程分析

燃氣輪機燃燒室怎麼來組織燃燒的
最簡單的燃氣輪機裝置包括三個主要部件版：壓氣機、燃氣輪機和權燃燒室。空氣和燃料分別經壓氣機與泵增壓後送入燃燒室，在其中燃料與空氣混合並燃燒，釋放出熱能。燃燒所產生的燃氣吸熱後溫度升高，然後流入燃氣輪機邊膨脹邊作功，作功後的氣體排向大氣並向大氣放熱。重復上述升壓、吸熱、膨脹與放熱過程，連續不斷地將燃料的化學能轉換成熱能，進而轉換成機械能。 這是最簡單的，要詳細的再給你復制。 以下是詳細的： 燃氣輪機是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。