某燃气轮机装置主要部件的方案设计

⑴ 燃气轮机装置是由哪些主要设备组成的

燃气轮机装置分为本体和辅助，本体包括压气机、燃烧室、透平三大部分当然本体上回还包括一答些防喘放风管道、冷却管道、燃料管道、检测仪器仪表等设备；辅助系统包括：进气系统、排气系统，燃料系统、润滑油系统、罩壳消防等辅助配套系统。为了保证热能的充分应用在燃气轮机排气后有余热锅炉，还有联合循环汽轮机等联合循环发电的相关配套模块系统。

⑵ 燃气轮机工作原理

最简单的燃气轮机装置包括三个主要部件：压气机、燃气轮机和燃烧室。空气和燃料分别经压气机与泵增压后送入燃烧室，在其中燃料与空气混合并燃烧，释放出热能。燃烧所产生的燃气吸热后温度升高，然后流入燃气轮机边膨胀边作功，作功后的气体排向大气并向大气放热。重复上述升压、吸热、膨胀与放热过程，连续不断地将燃料的化学能转换成热能，进而转换成机械能。 这是最简单的，要详细的再给你复制。 以下是详细的： 燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马灯的记载，它是涡轮机(透平)的雏形。15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计出烟气转动装置，其原理与走马灯相同。至17世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。

1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作过程；1872年，德国人施托尔策设计了一台燃气轮机，并于1900～1904年进行了试验，但因始终未能脱开起动机独立运行而失败；1905年，法国人勒梅尔和阿芒戈制成第一台能输出功的燃气轮机，但效率太低，因而未获得实用。

1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13％、功率为370千瓦，按等容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。

随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流式压气机的问题，因而在30年代中期出现了效率达85％的轴流式压气机。与此同时，透平效率也有了提高。在高温材料方面，出现了能承受600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气轮机终于得到成功的应用。

1939年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机，效率达18%。同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始迅速发展。

随着高温材料的不断进展，以及透平采用冷却叶片并不断提高冷却效果，燃气初温逐步提高，使燃气轮机效率不断提高。单机功率也不断增大，在70年代中期出现了数种100兆瓦级的燃气轮机，最高能达到130兆瓦。

与此同时，燃气轮机的应用领域不断扩大。1941年瑞士制造的第一辆燃气轮机机车通过了试验；1947年，英国制造的第一艘装备燃气轮机的舰艇下水，它以1.86兆瓦的燃气轮机作加力动力；1950年，英国制成第一辆燃气轮机汽车。此后，燃气轮机在更多的部门中获得应用。

在燃气轮机获得广泛应用的同时，还出现了燃气轮机与其他热机相结合的复合装置。最早出现的是与活塞式内燃机相结合的装置；50～60年代，出现了以自由活塞发气机与燃气轮机组成的自由活塞燃气轮机装置，但由于笨重和系统较复杂，到70年代就停止了生产。此外，还发展了柴油机燃气轮机复合装置；另有一类利用燃气轮机排气热量供热(或蒸汽)的全能量系统，可有效地节约能源，已用于多种工业生产中。

燃气轮机的工作过程是，压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气透平在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。

燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环；此外，还有回热循环和复杂循环。燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是开式循环；此外，还有工质被封闭循环使用的闭式循环。燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。

燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。70年代末，压缩比最高达到31；工业和船用燃气轮机的燃气初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。

燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平等组成。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，因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。

燃烧室和透平不仅工作温度高，而且还承受燃气轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低工作温度。

对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统，此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。

燃气轮机有重型和轻型两类。重型的零件较为厚重，大修周期长，寿命可达10万小时以上。轻型的结构紧凑而轻，所用材料一般较好，其中以航机的结构为最紧凑、最轻，但寿命较短。

与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较，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。燃气轮机占地面积小，当用于车、船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。燃气轮机的主要缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高。

不同的应用部门，对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电，而30～40兆瓦以上的几乎全部用于发电。

燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动，机动性好，在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用，能较好地保障电网的安全运行，所以应用广泛。在汽车(或拖车)电站和列车电站等移动电站中，燃气轮机因其轻小，应用也很广泛。此外，还有不少利用燃气轮机的便携电源，功率最小的在10千瓦以下。

燃气轮机的未来发展趋势是提高效率、采用高温陶瓷材料、利用核能和发展燃煤技术。提高效率的关键是提高燃气初温，即改进透平叶片的冷却技术，研制能耐更高温度的高温材料。其次是提高压缩比，研制级数更少而压缩比更高的压气机。再次是提高各个部件的效率。

高温陶瓷材料能在1360℃以上的高温下工作，用它来做透平叶片和燃烧室的火焰筒等高温零件时，就能在不用空气冷却的情况下大大提高燃气初温，从而较大地提高燃气轮机效率。适于燃气轮机的高温陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。

按闭式循环工作的装置能利用核能，它用高温气冷反应堆作为加热器，反应堆的冷却剂(氦或氮等)同时作为压气机和透平的工质。

⑶ 燃气轮机装置有哪些

一般的燃气轮机都使用简单循环原理，主要包括压气机（Compressor）、燃烧室（Combustor）和燃版气透平（Turbine）三权部分。
压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的燃气；然后再进入到透平中膨胀做功，推动透平带动压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。从透平中排出的乏气排至大气自然放热。这样，燃气轮机就把燃料的化学能转化为热能，又把部分热能转变成机械能。通常在燃气轮机中，压气机是由燃气透平膨胀做功来带动的，它是透平的负载。在简单循环中，透平发出的机械功有1/2到2/3左右用来带动压气机，其余的1/3左右的机械功用来驱动发电机。在燃气轮机起动的时候，首先需要外界动力，一般是起动机带动压气机，直到燃气透平发出的机械功大于压气机消耗的机械功时，外界起动机脱扣，燃气轮机才能自身独立工作。

⑷ 燃气-蒸汽联合循环的低热值煤气燃气轮机关键技术研究

整体煤气化燃气－蒸汽联合循环（IGCC）是“煤的洁净燃烧”发电技术的一个重要方式。在IGCC中的燃气轮机必须可靠地燃烧气化炉产生的中、低热值煤气，标准的燃气轮机产品必须经过对燃烧系统改造方能满足IGCC的要求。1981年国家科委布置了燃煤联合循环发电的关键技术科研攻关工作，上海发电设备成套设计研究所承担了“燃用低热值煤气的燃气轮机技术研究”课题，研究内容包括“低热值煤气燃气轮机燃烧室试验研究”和“低热值煤气燃气轮机燃料调节系统试验研究”两个方面。课题攻关于1990年10月完成，并通过了国家科委和机械工业部组织的专家鉴定，主要研究成果有：
2.1 建立了国内第一套使用配制组合压缩气体为燃料的气体燃料燃烧室试验台 ，
可进行燃气轮机燃烧室燃油、燃气或油气混燃的低压模化试验，配置了供油、供气体燃料的燃料系统、空气供应系统及燃烧室试验控制系统。在试验测量和数据处理方面配置了较先进仪器设备，常规参数测量采用美国惠普公司的计算机数据采集及处理系统，对燃烧室排气采用日本进口的烟气分析仪进行烟气分析。
2.2 与美国GE公司燃气轮机分部合作进行了“GE MS5001燃气轮机低热值煤气燃烧系统研究”项目。
燃料气为鲁奇煤气。低热值煤气燃烧室的基本结构形式为多管逆流式燃烧室，保留了标准燃烧室的大部分结构形式，主要变动是采用了大流量强旋流的煤气喷燃器，加大煤气和空气的旋流速度。煤气和空气的旋转方向相反，加强煤气与空气的掺混，并形成强烈的回流区，改善火焰的稳定性。
GE MS5001低热值煤气燃烧室试验在美国GE燃气轮机发展试验室（GT DL）的全压全尺寸燃烧试验台上进行，先后进行了4个方案的试验， 试验结果表明最终结构方案除燃烧柴油时高负荷下冒黑烟外，低热值煤气燃烧室其他性能均满足要求。
2.3 在分析“GE MS5001”低热值煤气燃烧室结构和试验结果的基础上，设计了用于国内某型燃气轮机的燃烧室。
该燃烧室也采用逆流式结构，并根据国内的制造工艺条件将火焰筒鱼鳞孔冷却结构改为气膜冷却结构。
燃烧室的基体积热强度本参数为：
qv=4.694×104MJ/m3·h·ata
面积热强度qF=3.575×104MJ/m2·h·ata
燃气逗留时间t=0.049s
参考速度Wref=15.54m/s
火焰管直径Dft=192mm
火焰管长度L=785mm
火焰管外壳直径D=255mm
燃气过渡段收敛比3.79:1
试验在上海发电设备成套设计研究所燃气轮机燃烧室试验台上进行。试验参数采用低压模化方法，使用实物燃烧室，给定试验燃烧室进口空气压力为104kPa， 按各工况下的模化试验参数进行试验。试验
过程中燃烧室点火升负荷顺利，燃烧柴油时未发现冒黑烟现象。燃烧煤气试验时，先用柴油点火，负荷升到1/4全负荷时，由油顺利切换到煤气。试验结果表明，自行设计的燃烧室在模化条件下燃烧效率高，出口温度场均匀，分布符合要求。压损和火焰管壁温都满足要求，设计获得了成功。
2.4 研究开发了大流量低热值煤气调节阀。
煤气化联合循环中， 低热值煤气调节阀是系统中的重要部件，必须满足容积流量大，密封性能好，调节特性好，可快速开启和关闭的要求。经过多种方案的分析比较，后确定采用多只单座阀并联的设计方案来满足煤气大流量的要求，各单座阀可由同一执行机构带动，也可以每只阀分别由一个执行机构带动。设计的阀门由锥形阀蝶和拉伐尔缩放型阀座组成，并带有一个预启阀，以减小提升力和时间常数，具有很好的动态特性和快速关闭能力。
通过对模型阀门的气动性能吹风试验，掌握了阀门通流能力和流阻特性数据，所设计的调节阀5只并联，就可满足MS5001机组的基本负荷要求。通过大量动态特性试验，证明所设计的阀门快速开启和关闭的性能良好，在1.28MPa表压的控制油压下，50mm的满行程动作时间只需0.34秒。
通过对“燃用低热值煤气的燃气轮机技术研究”的课题攻关，消化吸收了国外先进技术，自行设计和调试的低热值煤气燃烧室和调节阀主要性能指标良好，并且掌握了这些关键部件的母型和设计研究方法。上海发电设备成套设计研究所曾经成功地将低热值煤气燃烧技术和经验用于国内某大型钢铁企业高炉煤气燃气轮机热电装置的调试技术服务。

⑸ 燃气轮机燃烧室怎么来组织燃烧的

燃气轮机燃烧室怎么来组织燃烧的
最简单的燃气轮机装置包括三个主要部件专：压气机、燃气轮机和燃属烧室。空气和燃料分别经压气机与泵增压后送入燃烧室，在其中燃料与空气混合并燃烧，释放出热能。燃烧所产生的燃气吸热后温度升高，然后流入燃气轮机边膨胀边作功，作功后的气体排向大气并向大气放热。重复上述升压、吸热、膨胀与放热过程，连续不断地将燃料的化学能转换成热能，进而转换成机械能。 这是最简单的，要详细的再给你复制。 以下是详细的： 燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

⑹ 燃气轮机燃烧室制造工艺流程分析

燃气轮机燃烧室怎么来组织燃烧的
最简单的燃气轮机装置包括三个主要部件版：压气机、燃气轮机和权燃烧室。空气和燃料分别经压气机与泵增压后送入燃烧室，在其中燃料与空气混合并燃烧，释放出热能。燃烧所产生的燃气吸热后温度升高，然后流入燃气轮机边膨胀边作功，作功后的气体排向大气并向大气放热。重复上述升压、吸热、膨胀与放热过程，连续不断地将燃料的化学能转换成热能，进而转换成机械能。 这是最简单的，要详细的再给你复制。 以下是详细的： 燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。