燃气轮机作业.docx

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1、燃气轮机作业2017年11月燃气轮机余热锅炉联合循环简单的燃气轮机余热锅炉联合循环联合循环系统图一、例子:热效率和功比率是联合循环的两个基本特性参数，以常规的余热锅炉型联合循环（一台燃气轮机、一台余热锅炉、一台汽轮机，电动机可以一台，也可以两台，也称“一拖一”方案）为例，说说这两个参数。余热锅炉型联合循环的热效率指通过燃气轮机获得的轴工和通过汽轮机获得的轴功之和在加入系统的燃料热中所占的比例，记为ηcc。联合循环的功比率是指蒸汽轮机与燃气轮机的轴功之比，记为Scc。设燃料全部从燃气轮机燃烧室加入的，设单位时间内从燃气轮机燃

2、烧室加入的燃料热为Q_f（kJ/s）；通过燃气轮机获得的轴功为P_gt（kW）；通过气轮机获得的轴功为P_st（kW）；则，η_cc=(P_gt〖+P〗_st)/Q_f……………………………………（5）S_cc=P_st/P_gt……………………………………（6）设燃汽轮机效率为ηgt，汽轮机循环的热效率为ηst，余热锅炉的热效率为ηh，则通过燃气轮机转化为轴功的部分应为Pgt=ηgtQf；通过燃气轮机排气进入余热锅炉的部分为（1-ηgt）Qf；在余热锅炉中被转移到蒸汽的部分应为（1-ηgt）ηhQf；通过汽轮机转化为轴功

3、的部分为Pst=（1-ηgt）η_hη_stQ_f，将以上式子代入（5）（6）中，则ηcc=ηgt+（1-ηgt）ηhηst………………………………（7）Scc=[（1-ηgt）η_h]ηst/ηgt………………………………（8）对于不补燃的余热锅炉，ηh=(Tp1-Tp2)/(Tp1-T1)；式中，Tp1为燃气轮机的排气温度，Tp2为余热锅炉的排烟温度，T1为环境温度。联合循环机组发电效率：ηcc^G=ηgt+Cηst=ηgt（1+Pst/Pgt），其中C=（ηr1-ηgt/(ηMgtηGgt)）ηh供电效率：ηcc^N

4、=ηcc^G（1-ηe）式中，ηMgt为燃气轮机系统的机械效率；ηGgt为燃气轮机发电机的效率；ηe为联合循环的厂用电耗率；ηr1为燃气轮机燃烧室的燃烧效率，查阅设计资料可得出该值。二、原理：将燃气轮机的排气通至余热锅炉中，加热锅炉中的水产生蒸汽驱动汽轮机作功。该方案中蒸汽部分完全是利用燃气轮机排气余热产生的，故又称纯余热利用型。余热锅炉是一种气-水、气-汽两种热交换器的组合件。水在蒸发器内由燃气轮机排气加热变为饱和蒸汽，再进入过热器变成过热蒸汽。因此，蒸汽参数及汽轮机的容量取决于透平的排气参数，在通常燃气轮机排气参数下，

5、得到的是中温中压的蒸汽。三、燃气轮机概况：燃气轮机的基本结构燃气轮机（GasTurbine）是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。在空气和燃气的主要流程中，只有压气机（Compressor）、燃烧室（Combustor）和燃气透平（Turbine）这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环。Saturn20燃气轮机效果图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

6、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。从透平中排出的废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。在燃气轮机起动时，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

7、身独立开始工作。燃气轮机的主要优点：(1)与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比，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2~5kg/kW，而航机一般低于0.2kg/kW。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。(2)燃气轮机的启动时间很短，一般从启动到带满负荷不到30min。如果加上联合循环的蒸汽部分，在热态下启动，也不超过7omin，所以在停机后采取保温措施，机组可以迅速启动带负荷；(3)排烟温度高，一般为480~580℃；(4)发电电压等

8、级高、功率大，供电半径大；(5)发电机输出功率受环境温度影响较大；(6)功率范围大，品种齐全；(7)烟气对大气污染小，NOz排放比燃气内燃机小；(8)余热利用系统简单、高效。燃气轮机的主要缺点：(1)效率不够高。(2)燃气轮机低负荷运行时，效率会大幅度下降。燃气轮机利用压气机进气导叶的开度来调节空气进气