第三节 燃气轮机发电装置
燃气轮机装置1.总述
美国海军“马金岛”号两栖攻击舰 （每艘装备2台LM2500燃气轮机）
Xi’an Jiaotong University
第一章 总述
中国海军目前在052C等新型驱逐舰 上还是使用的是仿制乌克兰的燃气 轮机，性能方面不比LM2500。
中国华电集团公司与美国通用电 气公司航改型燃机合资项目2012 落户上海市。
Xi’an Jiaotong University
第一章 总述
涡轴：输出轴功率，速度<400km/h的直升机，汽车，发 电机组等；
Xi’an Jiaotong University
第一章 总述
世界上最大民用客机——“空客A380”
载客：550人 翼展：79.8m 机长：73m 高度：24.1m 发动机：4-R-R Trent900
1940年， BBC第一台燃机机车制成，η=16%，P=1.62MW；
1941年， 英国第一架燃气轮机飞机也试飞成功（5月15日）；
设计制造者：Sir Frank Whittle
Xi’an Jiaotong University
第一章 总述
实用及发展阶段
1947年，英国MV（GEC）第一台舰用燃机试航； 1950年，英Rover第一台燃机汽车行驶。
怀特在实验室
1930~1939年间，英国人Whittle获得燃 气轮机专利，发明离心式压气机+单管/ 多管燃烧室+轴流透平
Xi’an Jiaotong University
第一章 总述
第一台涡轮喷气式飞机
设计制造者：Hans Von
Xi’an Jiaotong University
第一章 总述
1939年，瑞士EW（爱休维斯）第一台闭式燃机制成， η=31.5%，P=2MW；
燃气轮机发电技术分析
燃气轮机发电技术分析燃气轮机发电技术是目前较为普遍的发电技术之一，可以应用于各种发电场合，其优点在于高效节能、使排放物降至最低，并且具备一定的灵活性。
本文将重点分析燃气轮机发电技术的工作原理、构成以及应用。
工作原理燃气轮机处于热力学闭合循环系统中，其原理类似于内燃机，在燃烧室中加热空气使其膨胀，并将其推动到涡轮机上，进而产生动力。
与内燃机不同的是，燃气轮机使用的是压缩空气和燃料混合后的燃气，燃气通过静、动叶片产生的动力转动轴，再通过发电机将机械能转化为电能。
构成燃气轮机发电站主要由燃气轮机、发电机和控制系统三部分构成。
1.燃气轮机：燃气轮机通常由压气机、燃烧器、涡轮和废气排放系统组成。
压气机提高进气空气压缩比，使燃气轮机的效率更高。
燃烧器是将燃料与进气气体混合，然后进行燃烧的部分。
涡轮作为传递动力的部分，能够将高速流动的燃气能转化为机械能。
废气排放系统用于排放燃气轮机产生的废气。
2.发电机：发电机是通过机械能转化为电能的装置，主要由转子和定子两部分构成。
转子通过机械动力带动旋转，定子将其转速转化为电能输出。
3.控制系统：控制系统主要用于监控和调整燃气轮机的运行情况，保证其稳定运行。
常见的控制系统包括叶轮调节系统，温度控制系统等。
应用燃气轮机发电技术主要应用于发电站、能源站、炼油厂等场所。
1.发电站：燃气轮机发电站是一种以燃气轮机为核心的发电设备，能够以较高的效率生成电力，用于城市、工业、交通、军事等方面的电力供应。
2.能源站：燃气轮机能够利用燃气烧烤饭、加热等的副产物，使能源的利用效率提高，同时也可用于地下能源储备等。
3.炼油厂：燃气轮机可以利用炼油厂的余热，在发电的同时回收热能，使能源利用效率更加高效。
总结。
燃气轮机课件
燃气轮机课件燃气轮机课件燃气轮机是一种将化学能转化为机械能的设备，它在现代工业中起着至关重要的作用。
本文将介绍燃气轮机的工作原理、应用领域以及未来发展趋势。
一、工作原理燃气轮机基于布雷顿循环原理工作，即将空气压缩、燃烧、膨胀和排气四个过程连续进行。
首先，空气经过压气机被压缩，使得空气的温度和压力升高。
接下来，燃料被喷入燃烧室中与压缩空气混合并燃烧，释放出巨大的能量。
燃烧产生的高温高压气体通过涡轮机膨胀，驱动涡轮机旋转。
最后，排气经过排气管排出，完成一个循环。
二、应用领域燃气轮机广泛应用于电力、航空、船舶等领域。
在电力领域，燃气轮机通常与发电机组合使用，通过涡轮机的旋转驱动发电机发电。
相比传统的燃煤发电厂，燃气轮机发电具有快速启动、高效率和低污染的优势。
在航空领域，燃气轮机被用作喷气式飞机的动力装置。
其高功率密度和可靠性使得飞机能够在高空高速环境下安全运行。
此外，燃气轮机还广泛应用于船舶动力系统、石油钻机和工业压缩机等领域。
三、未来发展趋势随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，燃气轮机的发展正朝着更高效、更清洁的方向发展。
一方面，燃气轮机的热效率不断提高，通过提高压缩比和燃烧温度，减少能量损失，提高机组的发电效率。
另一方面，燃气轮机的排放控制也得到了重视。
采用低NOx燃烧技术和燃烧后处理装置，可以显著降低燃气轮机的氮氧化物排放。
此外，燃气轮机与可再生能源的结合也是未来的发展方向。
通过将燃气轮机与太阳能、风能等可再生能源相结合，可以实现能源的高效利用和碳排放的减少。
总之，燃气轮机作为一种高效、可靠的能源转换设备，在工业领域发挥着重要作用。
通过了解其工作原理、应用领域和未来发展趋势，我们可以更好地认识和利用燃气轮机，推动工业的可持续发展。
燃气轮机发电原理
燃气轮机发电原理燃气轮机发电是一种先进的可再生能源技术，它利用流体的潜在能量来发电，可以大大减少对传统的化石燃料发电的依赖。
燃气轮机发电原理在现代发电技术中具有至关重要的作用，它包括有高压流体推动轮机转动、机械能转化成电能以及输出功率调节等过程。
燃气轮机发电原理的关键部件是轮机。
轮机是一种涡轮装置，由一个活塞在一根轴上旋转所构成。
活塞上安装着叶片，当叶片与燃气结合时，燃气推动活塞，活塞因此旋转，从而使轮机转动。
气阀在活塞向前推进的过程中开启，排出燃气，然后关闭，使活塞继续向前推进。
个过程重复多次，使轮机保持连续的转动。
燃气轮机发电的机械能转化成电能是通过发电机实现的。
发电机由电磁感应法则（即电流通过磁场会产生力）驱动。
发电机将轮机产生的机械能转化成电能，而电能则可以直接输入电网，从而实现发电。
以上是采用燃气轮机发电的原理。
燃气轮机发电原理同时也可以应用于发电功率调节，尤其是在电力系统的最后一道环节。
经过发电机的转换，轮机可以将机械能转换成电能，随着发电功率的变化而变化，从而达到调节电力系统负荷的目的。
此外，燃气轮机发电也具有较高的可再生能源利用率，可以将多种可再生能源，如水能、风能等，转化成电能，从而实现电能的绿色可再生，从而降低对传统化石燃料发电的依赖。
综上所述，燃气轮机发电原理是一种先进的可再生能源技术，它不仅可以应用于发电机的发电，也可以用于电力系统的发电功率调节，还具有较高的可再生能源利用率，能够将多种可再生能源转化成电能，从而实现可再生电力的使用，减少对传统的化石燃料发电的依赖。
因此，燃气轮机发电可以为电力行业提供更加可持续性的发电方式，有助于改善环境。
煤气燃气轮机发电系统介绍
海拔高度
5m
燃机进口压损
100mmH2O
燃机出口压损
100mmH2O
燃机进口温度
15℃
设计大气压力
1.013bar
设计大气相对湿度
60%
燃机工况点
全工况
净输出功
5500kW
燃料流量
61.79GJ/Hr
热耗率
11838kJ/kW-hr
涡轮排气温度
510℃
焦炉煤气为低热值燃料，且H2含量较高，直接起动安全性较差，故燃气轮机在 设计中采用双燃料系统,先用柴油启动,待起动稳定全速后切换到焦炉气运行。
厂用电负荷分别采用6KV和0.4KV电压等级。其中煤气压缩机 组等大型电动机采用6KV电压；其它负荷采用0.4KV电压（中性 点直接接地、动力与照明共用系统）。燃气轮机发电机组、余 热锅炉、汽轮发电机组等辅机由各自的6/0.4KV厂用变电器供电 ，即0.4KV厂用按主热力设备分段供电，分别由6KV母线引接。
2.4余热锅炉
余热锅炉采用双锅筒具有螺旋翅片管 受热面一体化除氧器的双压自然循环 结构，模块化设计，卧式布置，锅炉 稳定性好，抗震性强，锅炉的主要部 件钢架支承，锅炉运行技术要求低， 操作管理方便。
2.5煤气增压系统
煤气增压机组电压等级为发电机组出 口电压等级，受环境要求需设计为增 安型防爆等级；在煤气压缩机后设足 够容量的煤气缓冲罐。
燃气轮机发电系统设计
燃气轮机热电联产系统工艺流程: 此工艺流程为：焦炉煤气净化后，经压缩机压缩
提高压力到燃机需求；燃气轮机通过焦炉煤气燃烧作 功发电供生产用电，同时排出高温烟气；余热锅炉吸 收燃机烟气余热；将水处理设备提供锅炉的除盐水加 热为蒸汽供生产车间工艺使用；构成燃气轮机热电联 产系统（动力一期生产系统）。若提高余热锅炉蒸汽 设计参数为高品过热蒸汽，在余热锅炉后再加蒸汽轮 发电机组发电、供汽，就构成燃气轮机热电联产联合 循环发电系统（动力二期生产系统）。
燃气轮机原理(精华版)
QD20燃机轮机机组第 1章概述1.1 燃气轮机简介燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。
走马灯是燃气轮机的雏形我国在11 世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。
15世纪末，意大利人列奥纳多〃达芬奇设计的烟气转动装臵，其原理与走马灯相同。
现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。
当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。
图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。
压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。
在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。
燃气轮机动力装臵是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。
为了保证整个装臵的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配臵控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。
燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。
燃气轮机区别于汽轮机有三大特征：一是工质，它采用空气而不是水，可不用或少用水；另是多为内燃方式，使它免除庞大的传热与冷凝设备，因而设备简单，启动和加载时间短，电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少；再是高温加热高温放热，使它有更大的提高系统效率的潜力，但也使它在简单循环时热效率较低，且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料，影响了使用经济性与可靠性。
燃气冷热电三联供系统发电装置ppt课件
燃气轮机＋烟气型溴冷机
第二部分
『燃气发电装置 的分类及 性能』
2 燃气发电装置的分类及性能
内燃机
标题数字等都可以通过点击 和重新输入进行更改。
燃气轮机
标题数字等都可以通过点击 和重新输入进行更改。
微型燃气轮机
目前，以燃气内燃机发电装置和燃气 轮机发电装置为动力的热电联产系统 应用相对较多， 综合效率也较高， 技 术比较成熟， 运行比较稳定， 其中燃 气内燃机发电装置的额定功率通常在 50 ～ 5 000 kW， 而燃气轮机发电装置 的额定功率一发电及附 属设备的 选择』
3.1 发电装置
发电装置选择的考虑因素：用户实际需求热（冷） 电比
对于办公和居住建筑等电负荷比冷、热负荷小的场合应 优先选用产热量较大的燃气轮机发电装置系统， 并将部 分发电机发出的电驱动电制冷装置， 用以提高系统产热 和制冷能力， 优化匹配电制冷和烟气余热吸收式制冷机 组， 以满足用冷、用热负荷， 提高系统经济性， 这种 方式通常被称为以热（冷） 定电；
目 录
▷ 第一部分 『燃气冷热电三联供简介』
▷ 第二部分 『燃气发电装置的分类及 性能』
▷ 第三部分 『燃气发电装置及附属设 备的选择』
第一部分
『燃气冷热电三 联供简介』
1 燃气冷热电三联供简介
燃气冷热电三联供， 即CCHP （Combined Cooling，Heating and Power）， 是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机 等产生动力驱动发电机发电， 满足用户的电力需求， 系统排出的废热通过余热回收利用设备（余热锅炉） 向用户供热、供冷和生 活热水。 燃气冷热电三联供技术作为分布式能源的一种， 因其技术新颖、建设周期短、系统综合效率高， 已经在发达国家得到了广泛的认 可。燃气冷热电三联供技术通过对一次能源的梯级利用， 提高了能源的综合利用率， 减少了污染物排放；三联供机房可以建在终 端用户附近， 减少能源输送过程中的损耗， 节能效果明显； 三联供系统与大电网互相依靠、互为补充， 提高了能源系统的可靠性， 有助于应对突发事件。CCHP 系统典型流程见图1。
燃气轮机发电技术分析
燃气轮机发电技术分析燃气轮机发电技术是目前世界上最具有潜力的发电技术之一，它具有高效、环保、运行稳定等特点，正在逐步代替传统的火电发电。
下面将从燃气轮机的原理、组成部分、优缺点、应用领域等方面分析燃气轮机发电技术。
一、原理燃气轮机发电技术是将空气通过压缩机压缩，然后加入燃料使其燃烧，产生高温高压的燃气，进而推动轮辋旋转，并带动发电机旋转发电。
简单来说，就是将热能转化为机械能再转化为电能的过程。
二、组成部分燃气轮机发电系统由压缩机、燃烧室、轴流式涡轮机、发电机和控制系统等组成。
其中，压缩机、燃烧室和轴流式涡轮机构成了燃气轮机的核心部分，发电机则是将机械能转化为电能的关键部分，而控制系统则是整个发电系统的大脑，控制着整个系统的运行。
三、优缺点燃气轮机发电技术相对于传统的火电发电有以下优点：1、高效。
由于燃气轮机发电系统采用的是空气压缩和燃料燃烧的方式产生能量，因此其效率非常高，可以达到50%以上，远高于传统火电的30%左右。
2、环保。
燃气轮机发电系统燃烧产生的废气，其污染物排放量明显低于传统火电，因此其环保指标也非常突出。
3、运行稳定。
燃气轮机发电系统的动力驱动链路比较短，没有繁琐的减速装置，因此其运转稳定性非常好，能够满足电力网对电能质量的要求。
燃气轮机发电系统的缺点主要体现在以下几个方面：1、成本高。
由于燃气轮机发电系统高效率和环保的特点，其生产成本相对传统火电要高，因此投资成本也就更高。
2、响声大。
由于燃气轮机发电系统产生的高速气流和涡旋之间的碰撞声，其运行过程中噪音相对高一些。
3、燃料质量要求高。
燃气轮机发电系统的燃烧室要求燃料质量非常高，燃料不纯或含有过多不燃物质的情况下，可能会对设备造成损坏。
四、应用领域燃气轮机发电技术目前已应用于电网电源或备用电源系统，同时也应用于工商业用电和航空领域。
在发电行业方面，燃气轮机发电系统通常会应用于电力峰值调峰、中高效燃气轮机组等领域；在工商业用电方面，燃气轮机发电系统通常用于微型和小型厂房电网，其运行稳定性和高效性大大提高了企业用电效率；在航空领域，燃气轮机发电系统通常用于喷气式飞机的动力系统。
燃气轮机发电
原理
一种双燃气轮机发电机组，它由两台并联的燃气轮机作为动力源，两台燃气轮机通过两个叠片式联轴器与超 越离合式并车机构联接，超越离合式并车机构再通过叠片式联轴器与发电机联接，并车机构与发电机间的叠片联 轴器、发电机等核心部件，置于具有隔声装置的集装箱体内，构成了主机舱，主机舱内各主要设备及隔声箱体安 装在机组整体式底盘上，本实用新型实现了用一种型号燃气轮机配套较高额定发电功率燃气轮机发电机组及根据 用户用电情况选择单台或双燃气轮机工作达到提高机组发电效率、节约燃料的目的，适用于各级城市的大中型电 信局、大型企、事业单位、宾馆、饭店及要害部门在停电时作为备用应急电源，可广泛推广应用。
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联合循环发电或热电联产：
燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机或供热式蒸汽轮机（抽汽式或背压式）共同组成的循环系统，它将 燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电，或将部分发电作功 后的乏汽用于供热。形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机 各自推动各自发电机的多轴联合循环。
组成的循环系统，也称为开式循环。其优点是装机快、起停灵活，多用于电调峰和 交通、工业动力系统。最高效率的开式循环系统是GE公司LM6000PC轻型燃气轮机，效率为43%。
前置循环热电联产或发电：
由燃气轮机及发电机与余热锅炉共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回 收，转换为蒸汽或热水加以利用。主要用于热电联产，也有将余热锅炉的蒸汽回注入燃气轮机提高燃气轮机出力 和效率。最高效率的前置回注循环系统是GE公司LM5000-STIG120轻型燃气轮机，效率为43.3%。前置循环热电联 产时的总效率一般均超过80%。为提高供热的灵活性，大多前置循环热电联产机组采用余热锅炉补燃技术，补燃 时的总效率超过90%。
燃气轮机及其联合循环发电技术介绍ppt课件
5
二、燃气轮机组成及原理
6
燃气轮机组成
• 1－压气机 2－燃烧室 3－透平 4－轴承 5－发电机
7
燃机组成
• 燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平组成。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，在达到较高效率 的同时又缩短了轴向长度。
• 附属系统和设备，包括：启动装置、燃料系统、润滑油系 统、进气系统、排气系统等。
• 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。
8
燃气轮机的结构
9
燃气轮机转子结构
10
燃气轮机整体结构
11
燃气轮机主要辅助模块 • 启动装置，指启动电机； • 压气机清洗装置； • 燃料前置模块，指天然气前置模块或燃油
基准值 15 60
3000 26.67 88.9 127 1014 100%CH4
出力 √ √
√ √ √ √ √ √ -
热耗率 √ √
√ √ √ √ √ √ √
排气流量 √ √
√ √ √ √ √
排气温度 √ √
√ √ √ √ √ √
热耗 √ √
√ √ √ √ √ √ -
注：“√”表示有相应的修正曲线，“-”表示不适用，该表及以下性能曲 线均是以GE 9171E型燃机为例。
4
燃气轮机发展状况
• 燃气轮机的应用发展现已提高到降低总能耗的高 度，它是当前世界节能技术的主要发展方向之一 。能量的分级利用与综合利用的全能量系统工程 的概念被普遍重视，以热电联产及热动联供为核 心的总能系统同样有广阔的前景，今后在能量转 换过程的系统中，燃气轮机将占更重要的位置， 并将大量采用燃气轮机总能系统。