微型燃气轮机简介
微型燃气轮机工作原理
微型燃气轮机工作原理微型燃气轮机工作原理燃气轮机是一种重要的发电机组件，可以将化石燃料、天然气等燃料的热能转化为机械能，再转化为电能，成为现代工业领域不可或缺的一部分。
微型燃气轮机则是在燃气轮机基础上，经过了小型化、高效化等技术改进，形成的一种新型发电机组件。
本文将从微型燃气轮机的原理、结构和特点等方面进行分析。
一、微型燃气轮机的原理微型燃气轮机的工作原理与燃气轮机基本相同。
其工作流程如下：1. 燃烧室燃气轮机的第一个部分是燃烧室。
在这里，燃料的化学能被释放出来，然后用气体将其推出。
2. 压缩部分在燃烧后，燃气的湍流带动了涡轮。
这个涡轮转动后驱动压缩机，将空气加压。
3. 冷却部分由于压缩会导致空气升温，所以在运从过程中，空气需要从环境中获取冷却。
对于微型燃气轮机来说，冷却主要是通过内部循环系统和外部传热。
4. 膨胀部分通过压缩了的空气驱动涡轮推动发电机或机械设备的机械转动，这里可利用运动学、热力学等的基本原理说明微型燃气轮机内部的工作过程。
其中微型燃气轮机的改进主要集中在涡轮和压缩机的小型化和高效化方面。
通过采用导叶技术、叶片材料、空气进口方式等改进方案，压缩机效率得到了大幅度的提升。
二、微型燃气轮机的结构从整体结构上来看，微型燃气轮机也是由燃烧室、涡轮、压缩机、燃料供应系统、控制系统、轴承支撑、发电机和辅助设备等组成的。
在微型燃气轮机内部，气体进入燃烧室，燃料从燃气涡轮的后端进入燃烧室。
在燃烧室内部，气体燃烧并通过涡轮引导出去。
这就是流经转子的气体。
流入涡轮后，气体被压缩和加热，转子受到气体的冲击力受到推动。
微型燃气轮机与传统的燃气轮机的主要区别在于规模和通量。
微型燃气轮机的工作流量通常为100升/秒以下，轴功率通常小于30千瓦。
而整体低成本、小型化、高效化则是微型燃气轮机发展的重要方向。
三、微型燃气轮机的特点对比于传统的系统，微型燃气轮机要小很多，但也就更灵活。
以下是一些微型燃气轮机的特点：1. 体积小、重量轻微型燃气轮机通常以几千瓦的发电量作为设计，体积小，重量轻，可以灵活、方便地移动和运输。
微型燃气轮机效率
微型燃气轮机效率【原创版】目录一、微型燃气轮机简介二、微型燃气轮机的效率三、微型燃气轮机的优点四、微型燃气轮机的应用领域五、未来发展前景正文一、微型燃气轮机简介微型燃气轮机，又称微涡轮发电机或微型涡轮发电机组，是一类新型的小型热力发动机。
其单机功率范围为 25～300 千瓦，基本技术特征是采用径流式叶轮机械（向心式透平和离心式压气机）以及回热循环。
近年来，随着全球范围内的能源与动力需求结构的变化，特别是电力系统的放松控制和环境保护等要求的变化，微型燃气轮机得到了电力、动力等有关部门的高度重视，在美、欧等国发展迅猛。
二、微型燃气轮机的效率微型燃气轮机的效率受多方面因素影响，如压气机效率、燃烧室出口的总温、回热器效率等。
根据动力的大小，其效率并不成线性正比。
一般来说，微型燃气轮机的效率在 30% 左右，如果考虑卖热气的话，效率可达 50～60%。
与柴油机相比，微型燃气轮机的效率略低，但柴油机的效率也没有那么高，一般在 33% 左右，能达到 50% 的只有陶瓷绝热柴油机，这种发动机目前尚未上市。
三、微型燃气轮机的优点微型燃气轮机具有以下优点：1.启动速度快：微型燃气轮机从启动到满负荷运行的时间较短，能够快速响应负荷变化。
2.占地面积小：微型燃气轮机的体积较小，占地面积有限，便于安装和运输。
3.环境友好：与柴油机相比，微型燃气轮机排放的污染物较少，对环境影响较小。
4.燃料适应性强：微型燃气轮机可以燃烧多种燃料，如天然气、柴油、生物质能等，燃料选择灵活。
四、微型燃气轮机的应用领域微型燃气轮机广泛应用于以下领域：1.分布式发电系统：微型燃气轮机可以与太阳能、风能等新能源结合，形成分布式发电系统，提高能源利用率。
2.备用电源：微型燃气轮机可作为医院、数据中心等关键设施的备用电源，确保电力供应的可靠性。
3.动力电源：微型燃气轮机可为船舶、无人机等移动设备提供动力电源，满足其对能源的需求。
五、未来发展前景随着全球能源结构的变化和环境保护要求的提高，微型燃气轮机在未来有着广阔的发展前景。
微型燃气轮机简介
第11页，共19页。
4.6 技术特点
无油，空气冷却，运动部件少，可靠性高
采用空气轴承
采用回热器，大幅度提高发电效率
采用电力电子转换器，没有齿轮箱
采用超低排放燃烧器 自备电池板，具有零启动功能
对燃料适应性强
商用固体氧化物燃料电池和燃气轮机联合循环发电效率 高达60 %～ 75 %, 是目前矿物燃料动力发电技术中效
空气压力、速度和温度也在这个过程中有所提 高。
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4.3透平转子
使用离心压气机的微型燃气轮机多 对应使用向心透平转子。在向心透 平中，工质朝轴心方向流动。透平 转子形状设计形似机翼，在工质向 心流动的过程中会在转子上形成压力 差推动转子旋转。
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4.4回热器
回热是提高燃气轮机效率的一种燃气轮机装置的热效率的一种有效措施。工质在燃气
目录
CONTENTS
1 简介
2 工作原理 3 发展历史 4 研究现状 5 应用方式
第1页，共19页。
1
PART
简介
第2页，共19页。
1 简介
什么是微型燃气轮 机？
Micro-Turbine
什么是Turbine？
燃气轮机
（燃气涡轮发动机）
Gas Turbine？
涡轮是流体介质中蕴有的能量转换成
机械功的机器，具有旋转叶片， 与转子同轴连接
状态。
这种发电装置效率可达60%以上，NOx排放低于1ppm，是目前世界上最为先进的高效
洁净发电方式之一。
第19页，共19页。
第14页，共19页。
4
PART
研究现状
微型燃气轮机
微型燃汽轮机1引言功率为数百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，显著提高了对用户供电的可靠性。
这些优点使得微型燃气轮机在分散式供电、热电联供和车辆混合动力方面的应用得到了迅猛发展[1]。
1998年末美国Capstone公司推出了第1台商业化的微型燃气轮机装置，现已有多家公司研制和生产这种微型燃气轮机，主要集中在北美、瑞典和英国。
美国AlliedSignal公司估计，到2010年微型燃气轮机发电机组的销售额将达到100~150亿USD[2]。
微型燃气轮机在生产电力的同时回收利用了燃烧后的废热，可同时提供供暖服务和空调制冷服务，这种热电联产的发电形式越来越受欢迎[3]。
我国也在医院、机场、楼宇等领域有应用的实例，并取得了较好的效果[4]。
在充满竞争的电力零售市场上，微型燃气轮机凭藉其综合发电成本低的优势必将在未来的电力系统中占据越来越重要的位置[5]。
2003年冬季，英国Powergen公司将开展微型电站装入居民家庭厨房的试点工程。
这种燃气电站可取暖、供热水、发电，试验表明一年可节约能源费用249.6USD。
微型燃气轮机在未来的电力系统中必将同大型集中式电站一起为用户提供清洁便宜的能源服务。
2微型燃气轮机的结构微型燃气轮机是热电联产发电机组，美国Capstone公司生产的微型燃气轮机的工作原理如图1所示，内部结构剖面如图2所示。
Capstone公司生产的微型燃气轮机的主要组成部分包括：发电机、离心式压缩机、透平、回热器、燃烧室、空气轴承、数字式电能控制器（将高频电能转换为并联电网频率，提供控制、保护和通讯）。
2024年微型燃气轮机市场规模分析
2024年微型燃气轮机市场规模分析引言微型燃气轮机作为一种新兴的发电技术，不仅具有高效率、低排放的特点，还能适应多种燃料，广泛应用于发电、空调和热水供应等领域。
本文旨在对微型燃气轮机市场规模进行分析，了解其发展趋势以及潜在的市场机会。
微型燃气轮机市场规模定义微型燃气轮机是指功率在100kW以下的燃气轮机，主要应用于小型和中型企业、机关单位以及家庭使用。
其较小的体积和灵活的安装方式使得微型燃气轮机在城市中的应用更加方便。
市场规模目前，微型燃气轮机市场正呈现出快速增长的趋势。
根据市场研究数据显示，全球微型燃气轮机市场规模在过去几年中每年以10%的速度增长。
据预测，到2025年，全球微型燃气轮机市场的价值将达到数十亿美元。
驱动因素微型燃气轮机市场的快速发展得益于以下几个驱动因素：1.能源效率的提高：微型燃气轮机的热效率可以达到80%以上，相较于传统发电方式有较大的优势，能够有效降低能源消耗。
2.环保要求的提升：随着环保意识的增加和对大气污染的关注，微型燃气轮机因其低排放的特点受到越来越多的关注和采用。
3.能源多元化需求：微型燃气轮机可以适应多种燃料，如天然气、液化石油气等，能够满足不同地区和不同用户的能源需求。
4.市场潜力巨大：由于微型燃气轮机的安装、运维成本相对较低，且具有一定的发电能力，因此在一些偏远地区和新兴市场具有较大的市场需求。
市场分析地区分布目前，微型燃气轮机市场的主要消费地区包括北美、欧洲和亚洲。
其中，北美地区市场规模最大，占据全球市场份额的40%以上。
而亚洲地区的微型燃气轮机市场正在快速增长，预计在未来几年中将成为全球市场的新的增长点。
应用领域微型燃气轮机的应用领域非常广泛，包括发电、暖通空调、热水供应等。
其中，发电领域是微型燃气轮机的主要应用领域，占据市场份额的50%以上。
随着新能源政策的推进以及能源需求的增加，微型燃气轮机在发电领域的应用前景广阔。
市场竞争格局微型燃气轮机市场目前呈现出较为分散的竞争格局，市场前几名的厂商占据了市场份额的一半以上，但市场上仍有很多中小规模的厂商在不同领域中崭露头角。
科技成果——微型燃气轮机
科技成果——微型燃气轮机
项目概述
燃气轮机广泛应用于飞机、船舶和工业部门，大体可分为航空发动机、轻型燃气轮机、重型燃气轮机三个方面。
航空发动机一般不带有动力涡轮，而轻型与重型燃气轮机则带有动力涡轮。
燃气轮机以空气为介质，一般包括压气机、燃烧室和燃气涡轮三个部分，空气经压气机进行压缩，提高空气的压力和温度，高温高压空气进入燃烧室与燃料充分混合，燃烧后形成高温高压燃气，燃气具有做功能力，进入燃气涡轮中推动涡轮旋转，一方面带动压气机工作，另一方面对外输出功率。
简单循环中，涡轮发出的机械功有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。
本项目涉及的微小型燃气轮机属于轻型燃气轮机范畴，一般功率在100-2000kW，结构形式以离心压气机和向心涡轮为主，主要应用于微小型设备的动力，应急发电，冷热电联供等军民用行业，具有较好的市场前景。
项目成熟情况目前该微型燃气轮机已经过部件设计、整机装配与点火实验，技术成熟度达到4级，通过性能试验及整机耐久考核后，可实现工程应用。
应用范围
微小型燃机区别于航空发动机和轻型燃机，是功率档次在100-2000kW量级，由于其体积小、功率密度大、排放洁净、噪音小等特点，可应用于军事设备以及民用设备中。
微型燃气轮机研究与应用
微型燃气轮机研究与应用微型燃气轮机是一种高效、可靠、灵活的热力设备，已经在工厂、学校、住宅等多个领域得到了广泛的应用，其中最为典型的就是微型燃气轮机发电。
本文旨在介绍微型燃气轮机的研究现状和应用前景，以及其存在的问题和发展方向。
一、微型燃气轮机概述微型燃气轮机是基于燃气轮机技术的一种小型发电设备，其原理是利用高温高压下的燃气驱动叶轮旋转，驱动发电机工作。
与传统的燃油发电机相比，微型燃气轮机具有高效率、低污染、可靠性高、运行成本低等优点，特别是在固定负载、长时间运行的场合下性能优越。
二、微型燃气轮机技术的研究现状目前，微型燃气轮机技术已经进入一个成熟发展阶段，一些企业和高校开展了相关研究，燃气轮机技术也得到了较大的发展。
总体上，微型燃气轮机技术的研究现状可以概括为以下几个方面：1. 燃气轮机机型设计当前，微型燃气轮机技术的研究主要集中在机型设计方面，包括叶轮和燃烧室的设计。
目前采用的基本叶轮类型有：开式叶轮和封闭型叶轮。
开式叶轮由多片叶片组成，用于传输动能，封闭型叶轮包括静叶、转轮和动叶，广泛应用于工业燃气轮机。
对于燃烧室的设计，主要有截形燃烧室和环状燃烧室等。
2. 燃气轮机材料研究在微型燃气轮机中，钛合金、高温合金等高分子材料的应用得到了很大的发展。
新材料的应用，可以大大提高燃气轮机的温度和耐腐蚀性，提高机器的质量和使用寿命，同时也能够减少由于运行产生的噪音等负面影响。
3. 燃气轮机节能技术研究随着环保和低碳经济政策的逐步推进，燃气轮机的节能技术也愈发重要。
经过多年的研究，目前主要有三种燃气轮机的节能技术：循环废热利用技术、燃气轮机热交换技术、燃气轮机冷凝技术。
在这些节能技术的帮助下，微型燃气轮机的能源利用效率得到了更大程度的提高。
三、微型燃气轮机的应用前景微型燃气轮机具有很大的应用前景和市场需求。
在现今紧张的能源环境下，燃气轮机的优势非常明显，不仅可以解决能源供电和环境污染等问题，同时也能够推动低碳经济和工业发展。
【涨姿势】微型燃气轮机知多少？
【涨姿势】微型燃气轮机知多少？导读常规燃气轮机为了提高效率，需要追求高透平初温以及大压比，这对材料要求很高，而且需要复杂的冷却技术，加工成本很高。
为了降低成本，减少系统的复杂度，微型燃气轮机走的是不同的技术路线。
微型燃气轮机本质上是燃气轮机的一种，单机功率范围：数十千瓦至数百千瓦。
技术特征：一般采用离心式压气机和向心式透平，转子采用背靠背结构，通常采用高效板翅式回热器预热燃烧室进口空气，多采用空气轴承，不需要润滑系统，结构简单紧凑。
目前国际市场微型燃气轮机产品的主要性能指标见下表，燃料多采用天然气和柴油，发电效率普遍达到25%~30%（未来目标40%），若采用冷热电三联产（CCHP），能量利用率达70%~90%，NOx排放不高于25ppm，使用寿命已经超过40000h。
微型燃气轮机的热力循环通常选择带回热的布雷顿循环，压比仅为3~5之间，转子一般为径流式设计，一次加工成型，结构紧凑，成本低廉；透平入口温度较低，涡轮通常采用普通陶瓷，不需要冷却。
微型燃机转子的转速很高，一般30000~100000rpm之间，高速轴承是微型燃气轮机研制的关键技术之一。
目前多采用空气轴承。
微型燃气轮机回热器通常采用板翅式，结构简单，换热效果好，流阻低；燃烧室温升较低，污染物排放水平也不高；各部件均采用模块化设计，零件数量少，可靠性高。
应用微型燃机的应用1）热、电、冷联产系统整个系统以微型燃气轮机为核心动力装置，以天然气、沼气、合成气以及柴油味燃料，经微型燃机做功后，高温烟气被用来驱动余热利用装置进行供热、制冷，提高能量利用率。
专业术语：能量梯级利用。
2）微型燃气轮机-燃料电池联合发电系统顶层循环：燃料电池取代燃烧室，其高温排气进入涡轮膨胀做功，燃料电池内部处于一定压力状态；上图所示。
底层循环：燃料电池使用燃气轮机的排气作为空气源，燃料电池内部流动及工作处于常压。
下图所示。
这种发电装置效率可达60%以上，NOx排放低于1ppm，是目前世界上最为先进的高效洁净发电方式之一。
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油为燃料，经微型燃机做功后，高温烟气被用来驱动余热利用装置进行供热、
制冷，提高能量利用率。联合循环效率达到80%！
5.2 微型燃气轮机-燃料电池联合发电系统
燃料电池取代燃烧室，其高温排气进入涡轮膨胀做功，燃料电池内部处
于一定压力状态。 这种发电装置效率可达60%以上，NOx排放低于1ppm，是目前世界上最 为先进的高效洁净发电方式之一。
4.3透平转子
使用离心压气机的微型燃气轮 机多对应使用向心透平转子。 在向心透平中，工质朝轴心方 向流动。透平转子形状设计形 似机翼，在工质向心流动的过 程中会在转子上形成压力差推 动转子旋转。
4.4回热器
回热是提高燃气轮机效率的一种燃气轮机装置的热效率的一种有效
措施。工质在燃气轮机总膨胀做工后温度较高，直接向冷源放热会 造成很大的热损失，在回热器中，利用燃气轮机排气的热量加热压
部件：压气机(Compressor)、燃烧室(Combustor)和燃气透平(Turbine)三大部件(简单循环)
原理：压气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，随即流入燃气涡轮中膨胀做功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；
由于功率密度大，特别适用于军舰、飞机等应用领域
PART
2
工作原理
4.1工作过程
各类型燃料 压气机 （压缩机） 压缩空气 预热 回热器 燃料热能 → 转子机械能 高温燃气 推动
做完功的燃气
空气
燃烧室
透平 （涡轮）
同轴 转子 转动
废气
热交换器
供热
燃气轮机回热循环示意图
4.2压气机
目前主流的微型燃气轮机采用离心 压气机。 压气机的工作过程:工质经进气道进 入压气机，在工作轮的回转带动的 作用之下，跟着工作轮高速旋转， 在离心作用下被压缩，空气压力、 速度和温度也在这个过程中有所提 高。
PART
3
发展历史
问世于20世纪90年代。 （25～75 kW） 问世后的90年代中期，微型 燃气轮机的发展呈蓬勃之势
2000年以后，微型燃气轮机 技术不断发展革新，单机功 率不断加大。 （300kW）
今天，微型燃气轮机技术进入 成熟期，运行可靠，质量稳定， 在各个领域有着广泛的应用。
PART
无油，空气冷却，运动部件少，可靠性高
采用空气轴承
采用回热器，大幅度提高发电效率 采用电力电子转换器，没有齿轮箱 采用超低排放燃烧器 对燃料适应性强 商用固体氧化物燃料电池和燃气轮机联 合循环发电效率高达60 %～ 75 %, 是目 前矿物燃料动力发电技术中效率最高的
自备电池板，具有零启动功能 烟气热能含量高，便于热能回收利用
微型燃气轮机
主讲人： 时间： 年 月
1
简介 工作原理 发展历史 研究现状 应用方式
2
目录
CONTENTS
3
4
5
PART
1
简介
1 简介
什么是微型燃 气轮机？ Micro-Turbine 什么是Turbine？
燃气轮机 （燃气涡轮发动机）
Gas Turbine？
涡轮是流体介质中蕴有 的能量转换成机械功的 机器，具有旋转叶片， 与转子同轴连接
同等功率的燃气轮机体积是柴油机 的三分之一到五分之一，是蒸汽轮 机的五分之一到十分之一左右
被欧美公司垄断，我国发展较为滞后
1 简介
各类型燃料 压缩空气
燃料热能 → 转子机械能 高温燃气 透平 （涡轮） 同轴 转子 转动
空气
压气机 （压缩机）
燃烧室
推动
提供动能 燃气轮机简单循环示意图
1 简介
什么是微型燃气轮机？
缩空气，提高整个装置内部的热效率
4.5燃烧室
燃烧室中燃料和压缩空气混合燃烧，产生带有大量热能的高温
混合气体，混合气体中经过膨胀加速，在离开燃烧室时变为高速高 温气流。混合气体在经过燃气轮机的透平转子时膨胀做工，将热能
转化为转子动能。
可以说，燃烧室中的过程为整个燃气轮机提供了最初始的功率 输入。
4.6 技外有多家企业在积极开发制造相应的设备 对于该技术的发张有政策的倾斜 国内研究现状 微型燃气轮机技术在我国得到广泛的应用和重视 已完成100KW样机设计，预计不久推出市场
PART
5
应用方式
5.1 热、电、冷联产系统
整个系统以微型燃气轮机为核心动力装置，以天然气、沼气、合成气以及柴