基本介紹
- 中文名：燃氣渦輪發電機
- 用途：發電設施
簡介,現狀,發展史,工作原理,
簡介
燃氣渦輪發電機的基礎知識 ：可以滿足幾乎一切包括辦公大樓、醫院、學校、商店的建築物的用電需求。 渦輪發電機出來的廢氣是吸收式制冷機的理想熱源，被用來製冷、採暖和提供衛生熱水。因為同燃煤電廠的廢氣相比，其廢氣的雜質、含硫量均很低，其次最為顯著的是其含氧量較高，可達15%以上，可以作為直燃機的助燃空氣，進行第二次燃燒。 燃氣渦輪發電機通常被用作在夏季電力尖峰時的調峰。然而，由於夏季氣溫很高，導致了燃氣輪機的出力嚴重不足，效率降低。因此，溴化鋰制冷機通過利用渦輪發電機的排氣製冷來冷卻渦輪發電機的進氣，則可以大大提高渦輪發電機的出力和效率。目前已被證明是非常有效的節能方式。 渦輪發電機通常由透平、變速箱、發電機、進氣增壓器、排氣系統組成。 渦輪發電機系統按其流程的不同，分為：聯合循環、簡單循環和前置循環。聯合循環通常由余熱鍋爐回收燃氣輪機的排氣產生蒸汽，再驅動蒸汽輪機發電，或直接提供蒸汽，是新建電廠的常見流程。 溴化鋰吸收式制冷機可以通過回收燃氣輪機或餘熱鍋爐的排氣餘熱或餘熱鍋爐的中、低壓蒸汽進行製冷，實現冷熱電聯合循環。
現狀
目前，燃氣輪機發電技術已普及我國各大熱電廠。但是，燃氣輪機在使用過程中必須面對的維護問題並不樂觀。由於天然氣的潔淨程度未必得到有效控制，天然氣中的雜質很容易在壓氣室積聚，甚至腐蝕基體金屬。很多時候使用廠家在引入燃氣輪機燃燒前必須經過過濾工序。儘管經過過濾，壓氣室依然存在雜質積聚和基體金屬腐蝕的現象。因此，燃氣輪機必須定期清洗。否則，燃氣輪機的效率會逐漸降低，同時影響使用壽命。然而，傳統的高壓氣體和高壓水沖洗效果並不顯著。在很長一段時間裡，這種情況是無可奈何的。然而，最近世界化學品供應商巨頭CHEMETALL研發出針對燃氣輪機的壓氣機清洗劑可以在不腐蝕基體金屬不拆卸的前提下進行有效清洗。據說，國外的電廠有部分已經使用，而且效果顯著。
發展史
中國在公元十二世紀的南宋高宗年間就已有走馬燈的記載，它是渦輪機(透平)的雛形。15世紀末，義大利人李奧納多·達文西設計出煙氣轉動裝置，其原理與走馬燈相同。至17世紀中葉，透平原理在歐洲得到了較多套用。
1791年，英國人巴伯首次描述了燃氣輪機的工作過程；1872年，德國人施托爾策設計了一台燃氣輪機，並於1900～1904年進行了試驗，但因始終未能脫開起動機獨立運行而失敗；1905年，法國人勒梅爾和阿芒戈製成第一台能輸出功的燃氣輪機，但效率太低，因而未獲得實用。
1920年，德國人霍爾茨瓦特製成第一台實用的燃氣輪機，其效率為13%、功率為370千瓦，按等容加熱循環工作，但因等容加熱循環以斷續爆燃的方式加熱，存在許多重大缺點而被人們放棄。
隨著空氣動力學的發展，人們掌握了壓氣機葉片中氣體擴壓流動的特點，解決了設計高效率軸流式壓氣機的問題，因而在30年代中期出現了效率達85%的軸流式壓氣機。與此同時，透平效率也有了提高。在高溫材料方面，出現了能承受600℃以上高溫的鉻鎳合金鋼等耐熱鋼，因而能採用較高的燃氣初溫，於是等壓加熱循環的燃氣輪機終於得到成功的套用。
1939年，在瑞士製成了四兆瓦發電用燃氣輪機，效率達18%。同年，在德國製造的噴氣式飛機試飛成功，從此燃氣輪機進入了實用階段，並開始迅速發展。
隨著高溫材料的不斷進展，以及透平採用冷卻葉片並不斷提高冷卻效果，燃氣初溫逐步提高，使燃氣輪機效率不斷提高。單機功率也不斷增大，在70年代中期出現了數種100兆瓦級的燃氣輪機，最高能達到130兆瓦。
與此同時，燃氣輪機的套用領域不斷擴大。1941年瑞士製造的第一輛燃氣輪機機車通過了試驗；1947年，英國製造的第一艘裝備燃氣輪機的艦艇下水，它以1.86兆瓦的燃氣輪機作加力動力；1950年，英國製成第一輛燃氣輪機汽車。此後，燃氣輪機在更多的部門中獲得套用。
在燃氣輪機獲得廣泛套用的同時，還出現了燃氣輪機與其他熱機相結合的複合裝置。最早出現的是與活塞式內燃機相結合的裝置；50～60年代，出現了以自由活塞發氣機與燃氣輪機組成的自由活塞燃氣輪機裝置，但由於笨重和系統較複雜，到70年代就停止了生產。此外，還發展了柴油機燃氣輪機複合裝置；另有一類利用燃氣輪機排氣熱量供熱(或蒸汽)的全能量系統，可有效地節約能源，已用於多種工業生產中。
1791年，英國人巴伯首次描述了燃氣輪機的工作過程；1872年，德國人施托爾策設計了一台燃氣輪機，並於1900～1904年進行了試驗，但因始終未能脫開起動機獨立運行而失敗；1905年，法國人勒梅爾和阿芒戈製成第一台能輸出功的燃氣輪機，但效率太低，因而未獲得實用。
1920年，德國人霍爾茨瓦特製成第一台實用的燃氣輪機，其效率為13%、功率為370千瓦，按等容加熱循環工作，但因等容加熱循環以斷續爆燃的方式加熱，存在許多重大缺點而被人們放棄。
隨著空氣動力學的發展，人們掌握了壓氣機葉片中氣體擴壓流動的特點，解決了設計高效率軸流式壓氣機的問題，因而在30年代中期出現了效率達85%的軸流式壓氣機。與此同時，透平效率也有了提高。在高溫材料方面，出現了能承受600℃以上高溫的鉻鎳合金鋼等耐熱鋼，因而能採用較高的燃氣初溫，於是等壓加熱循環的燃氣輪機終於得到成功的套用。
1939年，在瑞士製成了四兆瓦發電用燃氣輪機，效率達18%。同年，在德國製造的噴氣式飛機試飛成功，從此燃氣輪機進入了實用階段，並開始迅速發展。
隨著高溫材料的不斷進展，以及透平採用冷卻葉片並不斷提高冷卻效果，燃氣初溫逐步提高，使燃氣輪機效率不斷提高。單機功率也不斷增大，在70年代中期出現了數種100兆瓦級的燃氣輪機，最高能達到130兆瓦。
與此同時，燃氣輪機的套用領域不斷擴大。1941年瑞士製造的第一輛燃氣輪機機車通過了試驗；1947年，英國製造的第一艘裝備燃氣輪機的艦艇下水，它以1.86兆瓦的燃氣輪機作加力動力；1950年，英國製成第一輛燃氣輪機汽車。此後，燃氣輪機在更多的部門中獲得套用。
在燃氣輪機獲得廣泛套用的同時，還出現了燃氣輪機與其他熱機相結合的複合裝置。最早出現的是與活塞式內燃機相結合的裝置；50～60年代，出現了以自由活塞發氣機與燃氣輪機組成的自由活塞燃氣輪機裝置，但由於笨重和系統較複雜，到70年代就停止了生產。此外，還發展了柴油機燃氣輪機複合裝置；另有一類利用燃氣輪機排氣熱量供熱(或蒸汽)的全能量系統，可有效地節約能源，已用於多種工業生產中。
工作原理
燃氣輪機的工作過程是，壓氣機(即壓縮機)連續地從大氣中吸入空氣並將其壓縮；壓縮後的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合後燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣透平中膨脹作功，推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉；加熱後的高溫燃氣的作功能力顯著提高，因而燃氣透平在帶動壓氣機的同時，尚有餘功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉，待加速到能獨立運行後，起動機才脫開。
燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環；此外，還有回熱循環和複雜循環。燃氣輪機的工質來自大氣，最後又排至大氣，是開式循環；此外，還有工質被封閉循環使用的閉式循環。燃氣輪機與其他熱機相結合的稱為複合循環裝置。
燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，並相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31；工業和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200℃左右，航空燃氣輪機的超過1350℃。
燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環；此外，還有回熱循環和複雜循環。燃氣輪機的工質來自大氣，最後又排至大氣，是開式循環；此外，還有工質被封閉循環使用的閉式循環。燃氣輪機與其他熱機相結合的稱為複合循環裝置。
燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，並相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31；工業和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200℃左右，航空燃氣輪機的超過1350℃。
