燃气轮机及其联合循环发电技术介绍资料

温度、压力对燃机出力及效率的影响
温度、压力对燃机出力及效率的影响
• 效率随温比升高而升高；对应温比有一个最佳压 比；在提高燃气温度的同时，必须提高压比；
• 燃气轮机会在1650~1700 ℃而终止燃气初温的增 长。
• 在转速、压比、燃气初温等条件均保持不变的情 况下，大气压力对燃气轮机效率没有影响，但是 影响到燃气轮机的功率。因为燃气轮机的功率与 空气流量成正比，在温度不变的条件下，空气密 度与大气压力成正比，因此燃气轮机功率与大气 压力成正比。
燃机订货四工况 • 1.ISO工况：标况 • 2.性能考核工况（年均工况） • 3.夏季工况：考核最小出力 • 4.冬季工况：选电机。
名词定义
• 简单循环：依次由压缩、燃烧、膨胀过程组成的热力 循环；
• 联合循环：燃气轮机循环与蒸汽或其他流体的朗肯循 环相联合的热力循环；
• 燃料比能(热值) ：总比能是单位质量的燃料燃烧时所 释放的总热量，用kJ/kg表示，净比能是总比能减去燃 烧过程中水分蒸发所吸收的热量，也用kJ/kg表示；
主要性能修正曲线（环境温度-出力）
主要性能修正曲线（环境温度-热耗率）
主要性能修正曲பைடு நூலகம்（环境湿度-出力）
主要性能修正曲线（环境湿度-热耗率）
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。
• 先进的燃气轮机已普遍应用模块化结构。运输、安装、维修 和更换都比较方便，而且广泛地应用了孔探仪，振动和温度 监控、焰火保护等措施，其可靠性和可用率大为提高，指标 已超过了蒸汽轮机电站的相应指标。
• 9E、9F级重型燃气轮机已在发电领域得到广泛地应用。GE和 西门子公司都已研发了H级燃气轮机。其中GE公司基于空气冷 却透平技术的9H级燃气轮机其联合循环效率约61%，联合循环 出力可达到592MW。西门子公司全内空冷H级燃机单机出力约 400MW，联合循环出力约600MW ，效率也在60%以上，自2011 年以来全球已投产9台，首台投产于德国巴伐利亚州。
燃气轮机及其联合循环 发电技术介绍
发电事业部机务室 2014.7.11
一、燃气轮机发展状况
燃气轮机发展状况
• 燃气轮机（Gas Turbine）是20世纪40年代兴起的一种新型动 力机械，具有功率大、重量轻、尺寸小、起动快等优点。它 先广泛应用于航空和宇航领域，随后迅速向能源（发电）、 石化、冶金以及海陆交通等诸多领域发展。
• 现在世界上已有廿多个国家，一百多个企业生产 近千种型号的燃气轮机，国内主要引进通用（GE ）、西门子、三菱技术。
二、燃气轮机组成及原理
燃气轮机组成
• 1－压气机 2－燃烧室 3－透平 4－轴承 5－发 电机
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。
燃气轮机发展状况
• 在环保方面，由于燃气轮机的燃烧效率很高，排 气干净，未燃烧的碳氢化合物，CO、S0x，等排放 物一般的都能够达到严格的环保标准，再结合应 用注水或注蒸汽抑制燃烧、干式低NOX燃烧室，或 者在排气管路中安装选择性催化还原装置(SCR)等 技术措施，可使NOx的排放低至9ppm,满足最严格 的环保要求。因此，燃气轮机发电机组，特别是 燃气-蒸汽联合循环机组已作为基本负荷机组或备 用机组得到了迅速的应用。
• 热耗率：每单位时间消耗的净燃料能量与输出的净功 率的比值，单位是kJ/kWh；
• 热效率：净输出功率与基于燃料净比能的热消耗量之 比。
燃气轮机性能影响参数一览表
压气机进口温度 压气机进口相对 湿度 转速 燃料温度 进口压损 排气压损 大气压 燃料成分 负荷比例
单位 ℃ %
rpm ℃ mmH2O mmH2O mbar -
• 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。
燃气轮机的结构
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燃气轮机转子结构
燃气轮机整体结构
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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。
燃气轮机标准工况定义（ISO11086:1996）
• 燃气轮机的标准额定出力指燃气轮机在透平温度 、转速、燃料、进气温度、压力和相对湿度、排 气压力为标准参考条件，且处于新的和清洁状态 下运行时的标准或保证的出力。
• ISO工况定义：压气机进口压力为101.3kPa，温度 15℃，相对湿度60%；用来冷却工质的冷却水或 空气温度为15℃；标准气体燃料的H/C重量比为 0.333，净比能为50000kJ/kg；标准燃料油的H/C重 量比为0.1417，净比能为42000kJ/kg。
• 燃料前置模块，指天然气前置模块或燃油 前置模块；
• DLN模块； • 润滑油辅助模块； • 燃气轮机控制模块； • 二氧化碳消防模块。
燃气轮机简单循环原理（布雷登循环）
温度、压力对燃机出力及效率的影响
• 温比：涡轮前进口燃气温度与压气机进口 气流温度的比值。
• 压比：压气机出口的气流压力与其进口的 气流压力的比值。