三菱燃气轮机及其发展.pdf

燃气轮机及其发展 LOGO 主要内容： 燃气轮机简介 燃气轮机的历史发展沿革 三菱的燃气轮机 三菱低热值煤气联合循环电站 燃气轮机简介： 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。 燃气轮机简介： 燃气轮机的基本原理与蒸汽轮机很相似，不同处在于工质 不是蒸汽而是燃料燃烧后的烟气。燃气轮机属于内燃机， 所以也叫内燃气轮机。构造有三大部分：空气压缩机，燃 烧室，燃气透平系统。 燃气轮机是利用气体作为工质在燃烧室里燃烧，将燃料的 化学能转变为气体的内能。在喷嘴里，气体的内能转变为 气体的动能，燃气高速喷出，冲击叶轮转动。 燃气轮机的发展沿革： 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。 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。 燃气轮机的发展沿革： 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。 燃气轮机的发展沿革： 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。 燃气轮机的工作过程： 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，需用启动设备，待加速到能独立 运行后，起动机才脱开。 燃气轮机工作过程的分类： 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。 影响效率的主要因素： 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。 燃气轮机的主要部件：压气机 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。 燃气轮机的主要部件：燃烧室和透平 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。