燃氣輪機原理概述及熱力循環(huán)

1、COMPRESSORAIRCOMBUSTIONCHAMBEREXHAUSTWORKFUELTURBINE單晶單晶熱力循環(huán)正向（p-v圖上順時針） 熱能 機械能逆向（p-v圖上逆時針） 熱能 機械能動力循環(huán)(汽輪機、燃氣輪機)輸入外功(冰箱、空調(diào)等）熱力循環(huán)熱力循環(huán)p-vp-v圖圖p*2*1*2pp滯止溫度滯止溫度TT*1*3TT流體等熵減速到靜止時的壓力即為滯止壓力，相應(yīng)的溫度為滯止溫度。WWWn=WT-WcWn/qbW壓縮回?zé)峒訜崛紵蛎浕責(zé)岱艧峁べ|(zhì)經(jīng)歷的熱力過程回?zé)嵫h(huán)（開式）回?zé)嵫h(huán)（開式）燃氣輪機間冷循環(huán)示意圖燃氣輪機間冷循環(huán)示意圖余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)(1)余熱

2、鍋爐(HRSG)：Heat Recovery Steam Generator狹義：余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)（余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)（2）燃氣輪機多種熱力循環(huán)的組合燃氣輪機多種熱力循環(huán)的組合哪幾種熱哪幾種熱力循環(huán)？力循環(huán)？間冷循環(huán)間冷循環(huán)回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)再熱循環(huán)再熱循環(huán)余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)模擬系統(tǒng)（余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)模擬系統(tǒng)（2）理想余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的特點：理想余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的特點：l燃氣輪機燃氣輪機高溫區(qū)、高品位熱量，平均吸熱溫度高；高溫區(qū)、高品位熱量，平均吸熱溫度高；l蒸汽輪機蒸汽輪機低溫區(qū)、低地品位熱量，平均放熱溫度低；低溫區(qū)、低地品位熱量，平均放熱溫度低；l熱量梯級利用，循環(huán)效

3、率較高。熱量梯級利用，循環(huán)效率較高。理想余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)圖和溫熵圖理想余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)圖和溫熵圖最低供電效率最低供電效率約約53%53%；除除KA13E2KA13E2型機型機組，其他機組組，其他機組供電效率供電效率56%56%。燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站外景 燃氣輪機的簡單循環(huán)燃氣輪機的簡單循環(huán) （布雷登（布雷登循環(huán)）循環(huán)）1*11111kkntcpkkWWWc T111nkbkWq 理想簡單循環(huán)的比功、效率與壓比、溫比的關(guān)系理想簡單循環(huán)的比功、效率與壓比、溫比的關(guān)系 理想簡單循環(huán)的比功、效率與壓比、溫比的關(guān)系理想簡單循環(huán)的比功、效率與壓比、溫比的關(guān)系 結(jié)論結(jié)論11比功與壓比、溫比的關(guān)系

4、比功與壓比、溫比的關(guān)系：（1）壓比）壓比一定時，溫比一定時，溫比越高，則比功越高，則比功Wn越大；越大；（2）溫比）溫比一定時，隨壓比一定時，隨壓比從小到大變化，比功從小到大變化，比功Wn呈呈先增后減的趨勢，而且存在一個先增后減的趨勢，而且存在一個使比功最大的最佳壓比使比功最大的最佳壓比 Wmax；（3）溫比是影響最佳壓比的唯一因素，溫比）溫比是影響最佳壓比的唯一因素，溫比越高，則越高，則最佳壓比越大。最佳壓比越大。結(jié)論結(jié)論22效率與壓比、溫比的關(guān)系效率與壓比、溫比的關(guān)系：（1）燃氣輪機的循環(huán)效率）燃氣輪機的循環(huán)效率僅取決于壓比僅取決于壓比，而與溫比，而與溫比無關(guān)；無關(guān)；（2）效率）效率隨壓比

5、增大而增大。隨壓比增大而增大。n工況條件的差別工況條件的差別 (1)(1)實際的壓縮和膨脹過實際的壓縮和膨脹過程均為有損耗的不可逆程均為有損耗的不可逆過程，不是等熵過程；過程，不是等熵過程； (2)(2)工質(zhì)實際流動中存在工質(zhì)實際流動中存在壓力損失，燃燒室和進壓力損失，燃燒室和進排氣道內(nèi)的吸熱和放熱排氣道內(nèi)的吸熱和放熱過程并非等壓；過程并非等壓； (3)(3)燃燒室中實際上存在燃燒室中實際上存在不完全燃燒損失和散熱不完全燃燒損失和散熱損失；損失；n工況條件的差別工況條件的差別 (4) 實際工質(zhì)的比定壓熱實際工質(zhì)的比定壓熱容和等熵過程指數(shù)隨溫容和等熵過程指數(shù)隨溫度、壓力等變化，并非度、壓力等變化

6、，并非理性氣體；理性氣體； (5) 壓氣機空氣流量與透壓氣機空氣流量與透平燃氣流量實際上不相平燃氣流量實際上不相等；等； (6) 實際燃氣輪機中存在實際燃氣輪機中存在軸承摩擦等機械損失和軸承摩擦等機械損失和傳動損失。傳動損失。n比功和效率變化趨勢的異同比功和效率變化趨勢的異同 (1)理想循環(huán)與實際循環(huán)的理想循環(huán)與實際循環(huán)的比功比功Wn隨壓比隨壓比和溫比和溫比的變化趨勢一致，但實際循環(huán)的比功相對較??；的變化趨勢一致，但實際循環(huán)的比功相對較??； (2)理想循環(huán)與實際循環(huán)的理想循環(huán)與實際循環(huán)的效率效率 隨壓比隨壓比的變化趨的變化趨勢一致，但隨溫比勢一致，但隨溫比的變化趨勢不同：實際循環(huán)的的變化趨勢不

7、同：實際循環(huán)的效率效率隨溫比隨溫比的增加而增加；溫比一定時，的增加而增加；溫比一定時，隨壓比隨壓比從小到大變化，從小到大變化，效率效率呈先增后減的趨勢，而且存呈先增后減的趨勢，而且存在一個在一個使使效率效率最高的最佳壓比最高的最佳壓比max； (3) 實際燃氣輪機的實際燃氣輪機的使使效率效率最高的最佳壓比最高的最佳壓比max通通常大于常大于使使比功比功最大的最佳壓比最大的最佳壓比Wmax。u再熱循環(huán)再熱循環(huán)u間冷循環(huán)間冷循環(huán)u回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)u其他多種熱力循環(huán)組合的聯(lián)合循環(huán)其他多種熱力循環(huán)組合的聯(lián)合循環(huán)改善措施增大比功提高熱效率目的減小尺寸改善熱經(jīng)濟性u再熱循環(huán)再熱循環(huán)：分段膨脹、中間再熱的熱

8、力循環(huán)。分段膨脹、中間再熱的熱力循環(huán)。增大比功。增大比功。n(1)壓比和溫比一定時，再熱循環(huán)可使比功增大；但燃壓比和溫比一定時，再熱循環(huán)可使比功增大；但燃料消耗量和總加熱量增加，效率料消耗量和總加熱量增加，效率有所降低。有所降低。u間冷循環(huán)間冷循環(huán)：對壓縮段之間的工質(zhì)進行冷卻的熱力循環(huán)。對壓縮段之間的工質(zhì)進行冷卻的熱力循環(huán)。 分級壓氣機之間須增加間冷器，會增加機組的尺寸分級壓氣機之間須增加間冷器，會增加機組的尺寸和重量。和重量。l采用間冷器機組總尺寸、總重量增大；l水冷卻空氣失去不用水的優(yōu)點；l工質(zhì)在間冷器中有壓損，各壓氣機的壓比乘積大于總壓比才能保證壓縮結(jié)束時達到所需壓力。u回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)：利用排氣余熱對壓氣機出口的工質(zhì)進行預(yù)熱利用排氣余熱對壓氣機出口的工質(zhì)進行預(yù)熱的的熱力循環(huán)。熱力循環(huán)。提高熱效率。提高熱效率。n(1)透平透平排氣溫度高于壓氣機出口工質(zhì)溫度時，才能實排氣溫度高于壓氣機出口工質(zhì)溫度時，才能實現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)?，F(xiàn)回?zé)嵫h(huán)。n(2)回?zé)嵫h(huán)可節(jié)省燃料熱量，提高熱效率?；?zé)嵫h(huán)可節(jié)省燃料熱量，