燃气轮机的应用前景

《燃气轮机的应用前景》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、燃气轮机的应用前景摘要：目前，燃气轮机作为一种较为新型的热机的应用领域越来越广，它既吸取了内燃机的“内燃”特征，有具备了蒸汽轮机“高速旋转”的特点。本文综述了燃气轮机技术，提出燃气轮机具有提高发电效率和解决环保问题等方面的优越性，说明燃气轮机对于电力系统的重要作用，简单介绍了国内外燃气轮机的最新技术，并介绍进一步改善性能及应用发展前景。关键词：燃气轮机；最新技术；发展前景1.引言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，在能源、电力、航天、航空、舰船、车辆、军事等领域有广泛运用。先进燃气轮机技术

2、具有高效率、低噪音、低排放等一系列先进技术特点，是提供清洁、可靠、高质量发电及热电联供的最佳方式[1]。本文从介绍和分析燃气轮机在国内外的最新技术发展的角度，阐述了燃气轮机在我国的发展前景，提出了燃气轮机在提高发电效率和解决环保问题等方面的优越性，为进一步研究和判断燃气轮机的应用前景提供了基础。2.燃气轮机的发展与技术进步2.1燃气轮机发展概况一百多年以前,由于战争的需要,美国GE公司生产了第一台燃气轮机,应用于战机上。这是一种发明,较之“蒸汽机”、“内燃机”从根本上进步了许多。体积小、重量轻、功率大、启动快、附属设备少(少用水甚至不用水)都是燃气轮机所独有的特点[2]。

3、当时的燃气轮机热效率还很低，应用也局限于军事航空领域。随着高温材料的不断进展，以及涡轮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

4、。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[3]。2.2燃气轮机的先进技术目前，全球能源短缺，环境压力也越来越大。化石燃料是不可再生资源，将逐渐耗尽。环境方面，酸雨、温室效应和臭氧层破坏这三大问题严重威胁着人类的生存。面对不堪重负的环境压力和越来越紧张的化石能源，人类不得不开发和建立更加清洁高效的能源。由于燃气轮机作为动

5、力装置和发电设备所表现出的优异性能和巨大的发展潜力，发展先进燃气轮机及其先进技术将成为新世纪能源动力发展的主要方向。2.2.1燃气-蒸汽联合循环技术[4]燃气-蒸汽循环发电机组，由于具有高效低耗、启动快、调节灵活、可用率高、投资省、建设周期短及环境污染小等优点，目前在国外电力行业正日益得到重视和发展。从1987年开始美国发电用燃气轮机的年生产总功率已经超过了发电用汽轮机，按美国电力发展规划，在90年代计划新增1亿kW发电设备中，燃气轮机极其联合循环发电装置将占45%。韩国规划在今后15年内燃气轮机极其联合循环发电装置将占新增的发电设备总装机容量中，燃气-蒸汽循环发电装置将

6、超过常规火电站，占电力发展的主导地位。图1.燃气-蒸汽联合循环图燃气-蒸汽联合循环是将两个使用不同供职的独立的动力循环，通过能量交换联合在一起的循环，兼顾了燃气轮机布雷登循环高温加热的又是和汽轮机朗肯循环低温排热损失小的优势，形成了总能系统设计新概念，汇集燃气轮机的先进技术、余热锅炉和汽轮机发电的优势，使联合循环的效率提高。常规燃气–蒸汽联合循环中的高温热源高达1100~1300℃以上，远远高于一般蒸汽循环采用的主蒸汽温度540~566℃，而燃气–蒸汽联合循环中的低温冷源温度29~33℃，远远低于一般燃气简单循环的排气温度450~640℃，也就是燃气-蒸汽联合循环从非常高

7、的高温热源吸热，向尽可能低温的冷源放热。因此联合循环的热效率比组成他的任何一个单独循环的热效率都要高得多。2.2.2微型燃气轮机技术功率为数百kW及以下的燃气轮机在20世纪40~60年代就已存在，但由于其发电效率低，长期以来，几十至几百kW的小型发电机组市场一直由内燃发电机组占领。随着高效回热器由军用转入民用，微型燃气轮机的发电效率显著提高。20世纪90年代初出现了无齿轮箱的燃气轮机，有些机组采用了不需要润滑系统的空气轴承，使得微型燃气轮机的结构更为紧凑，几乎不用维护。微型燃气轮机体积小、重量轻、适用燃料范围广，可靠近用户安装