燃气轮机性能保证指标
电站燃气轮机课程复习思考题 1. 词语解释： （1）循环效率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为机械功l c的百分数。 （2）装置效率（发电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为电功l s的百分数。 （3）净效率（供电效率）: 当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q转化成为净功l e的百分数。 （4）比功:进入燃气轮机压气机的1kg的空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能对外输出的机械功（或电功）l s（kJ/kg）,或净功l e（kJ/kg）. （5）压气机的压缩比: 压气机的出口总压与进口总压之比。 （6）透平的膨胀比: 透平的进口总压与出口总压之比。 （7）压气机入口总压保持系数:压气机的入口总压与当地大气压之比。 （8）燃烧室总压保持系数:燃烧室的出口总压与入口总压之比。 （9）透平出口总压保持系数:当地大气压与透平的排气总压之比。 （10）压气机的等熵压缩效率:对于1kg同样初温度的空气来说，为了压缩达到同样大小的压缩比，等熵压缩功与所需施加的实际压缩功之比。 （11）透平的等熵膨胀效率:对于1kg同样初温度的燃气来说，为了实现同样的膨胀比，燃气对外输出的实际膨胀功与等熵膨胀功之比。 （12）温度比:循环的最高温度与最低温度之比。 （13）回热循环:在简单循环回路中加入回热器，当燃气透平排出的高温燃气流经回热器时，可以把一部分热能传递给由压气机送来的低温空气。这样，就能降低排气温度，而使进到燃烧室燃料量减少，从而提高机组的热效率。 （14）热耗率：当工质完成一个循环时，把外界加给工质的热能q，转化成机械功（或电工）
第三章燃气轮机 3.1概述 （1）燃烧室功用及重要性 1.保证燃机在各种工况下，将燃料化学能转换为热能，加 热压气机压缩的空气，用于涡轮膨胀做功。 2.燃烧室是燃机的主要部件之一，燃机的性能、可靠性、寿命 皆与它有密切关系。 （2）燃烧室的工作条件 ①燃烧室在高温、大负荷下工作 ②燃烧室在变工况下工作 ③燃烧室在具有腐蚀性的环境下工作 ④燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程 ⑤燃烧室中的燃烧在高速气流及贫油混合气情况下进行 （“空气分股”、“减速扩压”、“反向回流”） （3）燃烧室的设计要求 ①不同工况下，燃烧室工作应稳定 ②燃烧要安全 ③燃烧室具有最小的流体阻力 ④燃烧室出口温度场应能满足涡轮的要求 ⑤在任何使用条件下，燃烧室都应该迅速、可靠地启动点火，且联 焰性好 ⑥工作寿命长 ⑦燃烧室的尺寸和质量要小 ⑧排气污染应能满足国家标准要求 ⑨检视、装拆和维修应当方便 3.2三种基本类型燃烧室 的结构概述 （1）分管燃烧室 1.结构特点 管形火焰筒的外围包有一个单独的壳体，构成一个分管，沿燃气轮机周围6-16 个这样的分管，各分管用传焰管连通，以传播火焰和均衡压力。 2.优点： ①装拆、维修、检修方便 ②因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近实际 情况 3.缺点： ①装拆、维修、检修方便 ②因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近实际 情况
（2）环管燃烧室 1 .结构特点： 若干个火焰筒均匀排列安装在同一个壳体内，相邻火焰燃烧区 之间用传焰管连通。 2.优点： ①适合与轴流式压气机配合，布局紧凑、尺寸小、刚性小； ②气流转弯小，流体阻力小，热散失亦小； ③调试比较容易，加工制造的工作量比分管小。 3.缺点： ①燃烧室出口温度场沿周向不够均匀； ②燃烧室的流体损失较大； ③耗费的材料、工时较多； ④质量较重。
燃气轮机性能指标主要影响因素及提高性能途径研究 摘要: 本文以9e燃机为例，概括介绍了国内已经投产的燃气轮机的主要性能指标，并通过对不同设计和运行条件下技术性能指标的对比，分析对燃气轮机性能指标产生影响的主要影响因素，从而总结和简述了提高性能指标的主要途径。 关键词: 燃气轮机；性能指标；功率；热耗率；影响因素；abstract：illustrated by 9e gas turbine, the main technical performance parameters of gas turbine in china are described, and with the comparison of the technical parameters under different design and operation condition, an analysis on the main influencing factors is presented, so as to summarizethe major way to improve the performance parameters. keywords: gas turbine; performance parameter; power; heat rate; influencing factor 中图分类号：th138.23 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012） 1.引言 燃气轮机是从本世纪50年代开始逐渐登上发电工业舞台的。但是由于当时机组的单机容量较小，而热效率又比较低，因而在电力系统中只能作为紧急备用电源和调峰机组使用。 60年代时欧美的大电网曾发生过电网瞬时解列的大事故，这些事
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 燃气轮机合成气燃烧室燃烧稳定性的实验研究Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-1217-35 燃气轮机合成气燃烧室燃烧稳定性 的实验研究 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 燃气轮机是通过燃烧将化学能转化为机械能的装置，目前燃气轮机广泛的应用到发电、管道输送、船舶动力等领域。对于燃气轮机，燃烧室是燃气轮机最重要的部位，实现稳定安全的燃烧是十分重要的，只有保证燃烧室的稳定燃烧，才能保证燃气轮机的安全稳定的运行。本文通过理论和实验研究，对燃烧室稳定性燃烧进行分析，并且提出了相应促进燃烧稳定的方法，希望为燃气轮机的安全稳定运行提供理论参考。 由于燃气轮机具有功率大、体积小、效率高、污染低等特点，燃气轮机在多种领域具有广阔的应用前景。保证燃气轮机的稳定燃烧，就必须保证燃烧室在任何工况下的稳定燃烧。燃烧室燃烧稳定性关系到燃气轮机的寿命以及安全运行，因此对燃烧室燃烧稳定
燃气轮机系统建模与性能分析 摘要：燃气轮机机组具有超强的北线性，人们掌握它的具体实施工作过程运行 规律是很难得。在我过电力工业中对它的应用又不断加强。为了更加透彻的解决 这个问题，本文将通过建立燃气轮机机组系统建模及模拟比较研究机组设计和运 行中存在的问题，从而分析它的性能。 关键词：燃气轮机；系统建模；性能 1模拟对象燃气轮机的物理模型 在标准IS0工况条件(15℃101.3kpa及相对湿度60%)下，压气机不断从大气中 吸入空气，进行压缩。高压空气离开压气机之后，直接被送入燃烧室，供入燃料 在基本定压条件下完成燃烧。燃烧不会完全均匀，造成在一次燃烧后局部会达到 极高的温度，但因燃烧室内留有足够的后续空间发生混合、燃烧、稀释及冷却等 复杂的物理化学过程，使得燃烧混合物在离开燃烧室进入透平时，高温燃气的温 度己经基本趋于平均。在透平内，燃气的高品位焙值(高温、高压势能)被转化为功。 1.1燃气轮机数值计算模型与方法 本文借助于 GateCycle软件平台，搭建好的燃气轮机部件模块实现燃气轮机以上物理模型的功能转化，进行燃气轮机的热力学性能分析计算的。在开始模拟燃 气轮机之前，首先对燃气轮杋部件模块数学模型及计算原理方法进行简单介绍。1.2压气机数值计算模型 式中，q1 、q2 、ql 分别为压气机进、出口处空气、压气机抽气冷却透平的 空气的质量流量； T1*、 p1* 分别为压气机进出口处空气的温度、压力； T2*、 p2* 分别为压气机出口处空气的温度、压力 ηc、πc分别为压气机绝热压缩效率，压气机压比 γa为空气的绝热指数；ρa为大气温度；?1为压气机进气压力损失系数 ιcs、ιc分别为等只压缩比功和实际压缩比功 i*2s、i*2、i*1分别为等只压缩过程中压气机出口处空气的比焓，实际压缩过程中压气机出日处空气的比烩和压气机进日处空气的比焓； 当压气机在非设计工况下工作时，一般计算方法是将压气机性能简单处理编制成 数表，通过插值公式求得计算压气机的参数，即在压气机性能曲线上引入多条与 喘振边界平行的趋势线，这样可以把压比，流量，效率均视为平行于喘振边界的 等趋势线和转速的函数。本文采用了同样的计算方法，在计算燃气轮机变工况性 能过程中引入无实际物理涵义的无量纲参变量CMV（compressor map variable），仅相当于引入的平行于压气机喘振边界的趋势线，压气机的质量流量、压力和效 率计算是通过上下游回馈的热力计算结果，插值寻找能够使得上下游热力参数 （压力，温度，输出功率，转速，流量）计算收敛的工作点，即压气机的变工况 工作点。 1.3燃烧室数值计算模型 其中 式中： α为过量空气系数： L0为燃料的理论空气量：
燃气轮机数学模型与仿真模型 任何动力学问题都是研究惯性系统在外力和外力矩作用下的运动，燃气轮机装置也可以看作是一个惯性系统，系统中有以转动惯量J 表征的转动惯性；有以容积V 表征的容积惯性；也有以金属质量M 和比热C 乘积表征的热惯性，动力学问题研究参数变化（如供油量、大气条件、涡轮压气机可调导叶转角等）时整个惯性系统的运动过程。 双转子发动机的动力学模型如图1所示。模型中有三个转子：高压转子、中压转子和低压转子，都是转动惯性环节，其转动惯量分别为HT J 、LT J 和PT J 。模型中还有四个容积：位于高、低压压气机之间容积惯性IC V ；位于高压压气机和高压涡轮之间容积惯性B V ；位于高、低压涡轮之间容积惯性HLT V ；位于低压涡轮和动力涡轮之间容积惯性LPT V ，整个系统的运动由这些转子和容积的动态特性决定。 图1 三轴燃气轮机物理模型 如果燃气轮机有回热器、中间冷却器，还必须有热惯性环节。重型燃气轮机的转子、壳体、机匣、火焰筒也都有明显的热惯性，轻型燃气轮机装置的这些部件热惯性较小，可以忽略不计。根据上面的物理模型，惯性系统的数学模型，通过转子和容积的运动方程式建立各容积惯性和转动惯性的微分方程组如下所示： eHC eHT HT HT HT N N dt d J -=ωω eLC eLT LT LT LT N N dt d J -=ωω eL ePT PT PT PT N N dt d J -=ωω HCin LCout LHC LHC G G dt d V -=ρ
()HTin HCout B B G f G dt d V -+=1ρ ()LTin HTout HLT HLT G f G dt d V -+=1ρ ()PTin LTout LPT LPT G f G dt d V -+=1ρ 第1节 压气机数学模型 压气机是一个完全非线性的部件，据相似原理可知，其工作特性可以用压比 c π、折合流量 P T G c η四个参数间关系来表示，只要在压比、折合流量、折合转速三个参数里确定其中任意两个参数，则压气机就有完全确定的工作状况。在工程实际中，常将压气机通用特性线换算为进气是标准大气状态下的特性线，故折合流量与折合转速为： 101325 0288.P T G G in in in in = 288 in c c T n n = 式中：in G ，c n 分别为换算成进气是标准大气状态下的折合流量、折合转速。部件特性可简化为： ()c c in n ,f G π1= ()c c c n ,f π η2 = () c in in out c n ,G f P P 3== π () c in c n G f ,4=η 压气机进口焓值和熵函数分别为： 5() in in h f T = 6()in in f T ?= 压气机出口的理想熵函数为： .out s in c lg ??π=+
第23卷 第1期 2010年3月 《燃 气 轮 机 技 术》G A ST U R B I N ET E C H N O L O G Y V o l .23 N o .1 M a r .,2010 M 701F 燃气轮机燃烧室的特点和燃烧调整 金晓刚 (深圳市广前电力有限公司,广东 深圳 518052) 摘 要:本文分析了三菱M 701F 燃气轮机燃烧室的特点和燃烧调整的方法,以及这些特点对燃烧室部件的影响。 关 键 词:M 701F 燃气轮机;燃烧室特点;特点;调整 中图分类号:T K 473.2 文献标识码:B 文章编号:1009-2889(2010)01-0058-04 M 701F 燃气轮机的主要参数为:17级轴流式压气机,压比17;20个环管布置D L N 燃烧室;透平入口初温1400℃;采用4级反动式透平,单循环效率38.2%。 M 701F 型燃气轮机的燃烧室采用环管逆流布 置方式,带旁路阀。20个预混干式低N O x (D L N )燃烧器沿机组圆周向均匀地斜插入燃烧室外缸里,燃烧室之间设有联焰管传递火焰。如图1所示,每个燃烧室由燃料喷嘴、火焰筒、过渡段和旁路阀及其它 附件组成。 图1 燃烧室的主要部件 1 燃烧室的结构特点 燃料喷嘴由位于圆心的值班燃料喷嘴和围成一圆圈的8个干式预混主燃料喷嘴组成,如图2所示。干式预混喷嘴可降低燃烧温度,特别是减少局部高温区,减少了N O x 的生成。值班燃料喷嘴采用扩散燃烧方式,形成稳定的值班火焰,用以维持主火焰的稳定。燃烧室设置旁路阀是三菱公司的特有技术,旁路阀装于燃烧室尾部区域,可将压气机的出口空 气直接导入过渡段,根据不同燃烧状态,旁路一部分压气机的排气,以调节进入燃烧系统的空气流量,保证不同预混燃烧状态下的最佳空燃比,保持预混燃烧的稳定。 为满足1400℃透平初温要求,M 701F 机组火焰筒和过渡段均使用了N i 基超合金材质,并采取双层结构,如图3所示。图中a 为火焰筒壁面的空气冷却结构。火焰筒为双层壁面,冷却空气从外壁的小孔进入,并在夹层中沿壁面的沟槽流动形成对流 ＊收稿日期:2009-06-07 DOI :10.16120/j .cn ki .issn 1009-2889.2010.01.007
图说燃气涡轮发动机的原理与结构 曹连芃 摘要：文章介绍燃气涡轮发动机的工作原理；对燃气轮机的主要部件轴流式压气机、环管形燃烧室、轴流式涡轮分别进行了原理与结构介绍；对燃气涡轮发动机的整体结构也进行了介绍。 关键字：燃气涡轮发动机，燃气轮机，轴流式压气机，燃烧室，轴流式涡轮 1. 燃气涡轮发动机的工作原理 燃气涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转，见图1。 图1-走马灯与燃气涡轮 燃气轮机属热机，空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。图2是一台燃气轮机原理模型剖面，通过它来了解燃气轮机的工作原理。 从外观看燃气轮机模型：整个外壳是个大气缸，在前端是空气进入口；在中部有燃料入口，在后端是排气口（燃气出口）。 燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气；中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；右边是涡轮（透平），是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。
图2-模型燃气轮机结构 在图3中表示了燃气轮机的简单工作过程：空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气，其流向见浅蓝色箭头线；燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出，其流向见红色箭头线。 图3-燃气轮机工作过程 在燃气轮机中压气机是由涡轮带动旋转，压气机的叶轮与涡轮安装在同一根主轴上组成燃气轮机转子，如图4所示。
28 2008年第3期 9E 型燃气轮机燃烧事故分析及预防 A n al y si s a n d P r ev e n t i on M e a s u r e s f o r C o m b u s t i on E v e n t o f 9E G a s T ur bi n e 摘要：针对一起9E 燃气轮机组的燃烧事故，详细分析了事故的起因与过程，对9E 机组的火焰监测保护存在的问题进行了探讨，并提出防止燃烧事故的技术措施，对运行与维护提出了建议。关键词：燃气轮机；分散度；燃烧；监测中图分类号：TK 477 文献标识码：B 文章编号：1007－1881（2008） 03－0026－03叶仁杰 （台州电厂龙湾发电，浙江 台州318016） 图18号火焰筒烧灼情况 温州300M W 燃气—蒸汽联合循环发电工 程有3台100M W 联合循环机组。在一次运行巡检中发现1号燃气轮机冒黑烟，即手动停 机。经检查， 2只火焰筒、1只过渡段完全烧毁，其余4只火焰筒和7只过渡段经修复后可以使用。事故造成直接经济损失约150万元，抢修时间3天，企业损失电量约900万k W h 。虽然燃烧部件局部已严重损坏，但G E 燃烧监测保护并未动作切断燃料，围绕该起事故进行深入分析，探讨事故发生的原因，可为今后的运行提供借鉴。 1 事故经过 事故发生在当日23时45分，因电气原因，1号燃机满负荷跳机。在其后重新启动过程中，因机务、控制等各方面原因历经了4次高速清吹、点火，直至次日3时28分并列。3时52分机组负荷80M W ，排气分散度 （通常默认是第一分散度） 26．7℃。22时54分负荷100M W ，排气分散度升至38． 3℃，约1h 后升至50℃，减负荷至90M W ，第2日0时54分分散度升至59℃，运行人员再次减负荷至85M W ，排气分散度降至40℃，此后机组一直维持该负荷运行，排气分散度基本 稳定在40． 5℃。凌晨6时20分运行人员巡回检查时发现烟囱冒黑烟，立即停运机组。 经检查，设备损坏情况如下： （1） 7－8和8－9联焰管严重损坏，其中阳联焰管烧穿，管身因高温严重变形，靠7号、9号火焰筒一侧的联焰管头部烧灼情况稍轻，其余燃烧单元的联焰管正常。 （2） 8号火焰筒严重损坏，筒体尾部全部溶化，密封裙环全部丧失，筒体除顶部颜色基本正常外，其余大部分颜色变黑，筒身部分冷却气孔被溶化的金属重新凝固后堵塞，见图1。 （3） 2号、7号、12号过渡段正常，3号、4号、6号过渡段内部表面（气流转弯处）有不同程度的斑坑，但未穿透。其余7只过渡段内有大小和范围不同的穿孔，未穿透的斑坑内部及其他部位有明显结垢。8号过渡段严重溶化、烧穿，见图2。 （4） 8号过渡段对应的3片静叶凹弧表面浙江电力 ZH E J I AN G ELECT R I C P O W E R
第28卷第3期2015年9月《燃气轮机技术》GAS TUＲBINE TECHNOLOGY Vol.28No.3Sep．，2015 收稿日期：2015-01-10改稿日期：2015-02-10 作者简介：张亚平（1982—），女，江苏盐城人， 主要从事燃气轮机本体结构设计及技术服务工作，E-mail ：zhangyaping@ntc-china．com 。 GE 公司6F．01燃气轮机DLN 2．5H 燃烧系统 张亚平 （南京汽轮电机（集团）有限公司，南京210037） 摘 要：介绍了GE 公司的6F．01燃气轮机及其主要技术特点， 阐述了在6F．01燃气轮机上应用的DLN 2．5H 燃烧系统的各种燃烧模式，并与GE 公司其它的DLN 燃烧系统进行了比较，分析了各个DLN 燃烧系统在燃烧室结构、喷嘴布置及燃烧模式上的主要技术特点和区别。关 键 词：DLN ；燃烧系统；燃气轮机；燃烧室；燃料喷嘴；燃烧模式 中图分类号：TK473 文献标志码：B 文章编号：1009-2889（2015）03-0014-04 为了降低NO x 排放量，电厂之前普遍采取向燃烧区注水或水蒸汽的措施来降低NO x 的排放水平。但随着环保要求越来越严格，通过注水或水蒸汽来进一步降低NO x 排放水平，会对燃气轮机的性能、部件寿命及检修间隔等产生较大的负面影响，并且 CO 和UHC （未完全燃烧碳氢化合物）等污染物的排放量开始大幅增加。基于这些因素，各大燃气轮机生产厂商开始寻求其它NO x 排放控制技术，目前广泛采用的是干式低NO x （DLN ）燃烧技术，即通过对燃气轮机燃料和空气的预混，并合理控制掺混比例，使燃烧室内进行贫燃料燃烧，且燃烧火焰面温度低于1650?（空气里N 2氧化生成NO x 的起始温度），从而控制NO x 排放。 1GE 公司6F．01燃气轮机简介 GE 公司地面发电用燃气轮机以7系列燃气轮 机为基础，模化发展出6系列和9系列燃气轮机，涵盖了各个功率等级。源自GE 大量的运行经验和技术，6F．01燃气轮机应运而生，其在热力回收应用领域提供低成本发电产品，包括针对流程工业的热电联供，市政区域供热和中型联合循环电网支持。6F．01燃气轮机即最早于2004年在土耳其安装运行的6C 燃气轮机，该型燃气轮机在6B 燃气轮机技术的性能和经验基础上又发展了一步，是GE 公司F 级技术经验在40MW 燃气轮机上的运用成果。它吸取了F 级技术的燃料适应性广、可靠性高、可用性强、可维护性好等特点。6C 燃气轮机设计功率为42MW ，在通过一系列的系统升级和冷却密封等技术的研发改进后重新命名为6F．01，原机型已经累计运行超过11万小时。 6F．01燃气轮机燃烧温度达1370?，透平排气温度602?，单机输出功率51MW ，热效率38%；“1+1”联合循环输出功率75MW ，热效率接近56%，是迄今为止100MW 以下燃气轮机在联合循环领域可以企及的最高效率。和6C 相比，6F．01燃气轮机出力增加，热效率提高，联合供热后效率更可超过80%。 6F．01燃气轮机的技术特点如下： 1）燃气轮机和辅机模块化设计，易于安装、调试、检修和维护，配备50/60Hz 高效率负荷齿轮箱，Mark Ⅵe 控制系统。 2）12级轴流压气机，全三维气动设计，3级进口可调导叶，压比20．7，贯穿拉杆螺栓结构，所有叶片现场可换。 3）6个环管型燃烧室，先进DLN 燃烧系统，NO x 排放的体积分数为25?10－6，燃烧室设置了检修人孔，过渡段和火焰筒的检修更换无需开缸。 4）3级高效率透平，全三维气动设计，第1级 DOI:10.16120/https://www.doczj.com/doc/374559795.html,ki.issn1009-2889.2015.03.003
南京工程学院继续教育学院 毕业论文 9FA燃气轮机干式低NOx燃烧系统及燃 烧监视 姓名：时永兴 学号： 专业：热动 学历：大学 指导教师：赵雅菊 函授站：戚电 中国·南京 2008 年 12 月
目录 前言 (3) 9FA燃气轮机干式低NOx燃烧系统及燃烧监视 (4) 摘要 (4) 一、燃气轮机燃烧系统概况 (4) 1.1燃烧室布置 (4) 1.2气体燃料供给系统 (5) 二、燃烧控制系统 (5) 2.1燃烧模式 (6) 2.1.1扩散模式(L83FXP) (7) 2.1.2次先导预混模式(L83FXL) (7) 2.1.3先导预混(L83FXH) (7) 2.1.4预混(L83FXM) (7) 2.2燃烧模式转换 (8) 2.3实践问题 (9) 三、控制功能的实现 (12) 3.1燃烧基准温度 (12) 3.2进口导叶控制 (12) 3.3进气加热 (13) 3.4气体清吹系统 (13) 四、燃烧监视 (14) 五、造成排烟分散度大的一般原因 (14) 5.1测量 (14) 5.2燃气系统 (15) 5.3燃气喷嘴 (15) 5.4承压室总成 (15) 5.5燃烧系统 (15) 5.6一级喷嘴 (15) 六、排烟分散度大对燃机的影响 (16) 七、排烟分散度允许值TTXSPL的算法 (17) 八、报警与遮断 (18) 九、实例分析 (19) 十、总结 (21) 参考文献： (22) 致谢 (22)
前言 燃气轮机的燃烧调整是一个复杂的过程，需要在不同的负荷段作出相应的调整，最终得出一个最佳的燃料燃烧控制曲线。而且燃气轮机燃烧室的动态特性跟燃料温度、压气机入口空气温度、燃料的成分等有很大的关系，在实际的运行中需要不断总结，努力得到最好的燃烧效果。 燃烧监视就是通过检测反映排烟温度场均匀程度的排烟分散度，来反映燃烧系统或透平的状况的。当排烟分散度大或者说排烟温度场不均匀时，控制系统及时发出报警，提醒运行人员采取措施，或者直接发出遮断指令，这样以防止事故进一步扩大，危及燃烧室、过渡段或透平的寿命。 我们对燃机燃烧过程应有充分的认识，同时在运行中应加以足够的重视。因为，当燃烧真正发生故障时，如果任其发展，将直接导致燃烧室和透平的严重损坏，而对排烟分散度的监视，是我们发现问题的一个极其重要的手段。 我们应注意排烟分散度的变化情况，经常把目前的值与以前类似状况下的值作比较，当发现其变化较大时应及时查明原因。因为，当排烟分散度达到或接近允许值时，很可能燃烧室或透平已经有所损坏了，因此，一旦发现排烟分散度有异常的情况，我们就必须积极地采取有效的方法进行检查，把故障排除在萌芽状态。 本文在撰写过程中，结合9FA燃机实际运行经验，查阅了《燃机控制规范》、《MK-Ⅵ控制程序图》等资料。有不完善之处，欢迎批评指正。
燃气轮机燃烧室性能指标的衡量 （1）燃烧效率。目前，一般燃气轮机组中燃烧室的燃烧效率都能达到95％～99％，航空发动机的燃烧效率更高。 （2）总压保持系数。定义为=P3/P2，是衡量燃烧室气动性能好坏的指标，目前一般燃烧室在设计工况的在0.95～0.97左右。对于连续流动的工质，总压下降有两个原因。一是热力学上的“热阻”，它随工质加热程度（用燃烧室出口总温与进口总温之比τ=T3/T2来表示）的增加而增加，是不可避免的；另一个就是摩擦、掺混等不可逆流动的因素导致的损失，其中有的是为了有效组织燃烧过程而不得不付出的代价。燃气轮机燃烧室研制中要致力于最大限度地减少不必要的总压损失。 （3）出口温度均匀度。在许多燃气轮机中，燃烧室的出口是与透平的入口很靠近的，如果出口处燃气的温度不均匀，即有些地方温度高，有些地方温度低。这样就有可能使透平叶片受热不均，甚至有被烧坏的危险。一般希望燃气的最高温度不能比出口平均温度t3高60～80℃。此外，在装有许多个燃烧室的机组中，还应力争每个燃烧室出口温度场的平均值相互之间的偏差不超过15～20℃。 此外，出口温度沿燃气轮机半径方向的分布有一种中间高，两端低的自然趋势，这正是发挥透平叶片材料的潜力所要求的，因为透平叶片尖部（外径处）受气流加热最严重，容易局部金属温度高；而叶片根部（内径处）则应力最大，希望金属温度低些以保证更好的强度。这样叶片中径处气流温度相对高一些正好满足叶片等强度的要求。 （4）污染物排放。随着环境保护要求的提高，控制燃烧污染物的排放已成为燃气轮机燃烧室研制中首要解决的问题之一。目前我国对燃气轮机的燃烧污染物排放还没有制定限制规范，但国际上对燃气轮机特别是航空燃气轮机排放已做出严格的限制。 （5）火焰筒壁温度水平和梯度。火焰筒壁面温度的高低及其均匀程度对于燃烧室的工作寿命有决定性的影响。一般规定，火焰筒的壁面温度不应超过金属材料长期工作所能承受的温度水平。对于工作寿命要求较长的燃烧室来说，希望能把火焰筒的最高壁温控制在650~700℃左右，但在工作寿命较短的燃烧室中，其最高壁温则有可能超过800～850℃，甚至局部有可能达到900℃左右。火焰筒壁面上温度分布的均匀程度也是一个很重要的安全性指标，因为局部温度梯度是导致热应力的原因，特别是在受冷、热气流冲击和接缝、边缘等传热条件不均匀的部位，容易发生金属温度的差异；必须在调试时严密注意和控制。 （6）燃烧室的变工况特性。随着燃气轮机运行工况的变化，燃烧室也往往会在偏离设计工况的条件下工作。这时，流经燃烧室的空气流量、温度、压力、速度以及燃料消耗量都会发生变化。由于燃烧室没有运动部件，因此供入空气的任何变化对燃烧室内部流动的影响只表现在量的方面。简单地说，不同工况下的流动基本上是“相似”的，即气流的模式相同，只是速度大小成比例地加大或减小。供入燃料量的变化，则会从另一方面对燃烧过程产生重要的影响。一般而言，决定燃烧室工况的独立变量有两个，即特征流动状态（例如入口流动状态）和相对燃料量（用过量空气系数表示）。对于在具体燃气轮机中应用的燃烧室而言，这二者之间有一定的函数关系，一般而言燃烧室的值随燃气轮机负荷的升高而下降。燃烧室的变工况特性可以用燃烧室性能参数，即燃烧效率、总压保持系数，壁面温度、出口温度场等随过量空气系数 的变化来表示。 现有对于燃烧室变工况特性的认识远不如对压气机和透平那样清楚和完整，而且都是通过
影响燃气轮机及其联合循环特性的因素分析 姓名：张瑞琦学号：2012031426 联合循环发电技术对改变电力能源结构、改善环境、提高电网调峰灵活性有重要作用。随着天然气开采技术的提高以及西气东输和引进液化天然气两大工程的启动, 燃气轮机及其联合循环在我国得到迅速发展和应用。对任一个联合循环方案, 其热力系统及组成均有所区别, 而且环境条件和运行参数如环境温度、大气压力、空气相对湿度、海拔高度、空气进口压损及余热锅炉烟气阻力、燃料类型、蒸汽循环方式、循环水温度、入口空气冷却等对整个热力循环的出力和热耗的影响也不同。为使建成后的联合循环电厂单位投资最省、热效率最高、投产后具有较好经济效益, 对影响燃气轮机及其联合循环系统的出力和热耗的相关因素进行分析, 从而选择合适机型和运行方式。 1 环境因素的影响 1. 1 大气温度 大气温度对简单循环燃气轮机及其联合循环的性能有相当大的影响。随着大气温度的升高,空气比容增大, 吸入压气机的空气质量流量减少,导致燃气轮机及其联合循环的出力减小。即使机组的转速和燃气透平前的燃气初温保持恒定, 压气机的压缩比也会有所下降, 燃气透平做功量减少, 但排气温度却有所增高, 使得燃气轮机及其联合循环的出力和热耗产生变化。 随着大气温度升高, 燃气轮机及其联合循环的出力均成线性下降, 但是联合循环的出力的减小较燃气轮机平缓。环境温度每升高10度 , 单循环燃气轮机出力下降5% ~ 7%,联合循环出力下降3. 5% ~ 5. 5% 。这是由于联合循环的燃气透平排气温度略有增高, 可以在余热锅炉中获取更多的能量, 到蒸汽轮机中去做出更大数量机械功的缘故。另外, 随温度升高, 燃气轮机相对效率成曲线下降, 每升高10度相对效率下降0. 05% ~ 1. 8% 。然而, 大气温度对联合循环机组的相对效率影响不大, 这是由于大气温度变化对燃气Brayton 循环及蒸汽Rankine 循 环热效率的影响相反, 在大气温度约为15度时, 联合循环热耗达到最低点, 此时Brayton 循环及蒸汽Rankine 循环热效率的乘积为最大值。 1. 2 空气湿度 有研究表明: 当空气温度< 37度时, 即使相对湿度为100% 时, 大气中所含的水蒸气数量仍然是很少的( 即绝对湿度值很小) , 其影响是可以忽略不计的。然而, 随着燃气轮机单机功率增大, 以及为降低NOx 的排放而进行的注水注汽,绝对湿度的影响变得越来越明显。从图2 中不难看清: 空气绝对湿度与燃气轮机及其联合循环机组的出力和热耗均成线性关系, 且各自的影响几乎一样。绝对湿度每增加0. 01, 出力下降0. 001% ~ 0. 002%, 而热耗上升0. 002%~ 0. 004% 。 1. 3 大气压力和海拔高度的影响 目前燃气轮机及其联合循环大都是按ISO 状态条件( 大气压力p a = 0. 1013MPa、环境温度15度、相对湿度60%) 进行设计的。不同的海拔高度将导致不同的平均大气压力, 随着海拔的升高,p a 和t a 都在下降。而燃气轮机的出力与所吸入的空气质量流量成正比, 而质量
燃气轮机和内燃机发电机组性能及经济 性分析 2014-9-9 摘要：介绍燃气分布式能源系统配置。对燃气轮机、燃气内燃机发电机组性能（性能参数、变工况特性、余热特性、燃气进气压力）、经济 性等进行比较。 关键词：分布式能源系统；燃气轮机发电机组；燃气内燃机发电机组；经济性 Analysis on Performance and Economy of Gas Turbine and Gas Engine Generator Units Abstract ：The configuration of gas distributed energy system is introduced ．The performance of gas turbine generator unit including performance parameters ，variable conditions characteristics ，waste heat characteristics and gas inlet pressure as well as the economy are compared with gas engine generator unit ． Keywords：distributed energy system ：gas turbine generator unit ； gas engine generator unit ；eeonomy 1 概述 燃气分布式能源系统（以下简称分布系统）是指布置在用户附近，以天然气为主要一次能源，采用发电机组发电，并利用发电余热进行供冷、 供热的能源系统[1-11]。主要设备包括发电机组、余热利用装置等，作为动 力设备的发电机组是分布系统的关键。 分布系统通常采用的发电机组为燃气轮机发电机组（以下简称燃气轮机组）、燃气内燃机发电机组（以下简称内燃机组）。燃气轮机组是以 连续流动气体为工质，将热能转化为机械能的旋转式动力设备，包括压气 机、燃烧室、透平、辅助设备等，具有结构紧凑、操作简便、稳定性好等 优点。在分布系统中应用的主要是发电功率范围为25?20000kW的微 型、小型燃气轮机组。 内燃机组是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入气缸内部燃烧并产生动力的设备，是一种将热能转化为机械能的热机，具有体积小、热效 率高、启动性能好等优点，发电功率范围为5?18000kW美国不同规模分 布系统的发电机组发电功率见表 1 。
换热器热力学平均温差计算方法 1·引言 换热器是工业领域中应用十分广泛的热量交换设备，在换热器的热工计算中，常常利用传热方程和传热系数方程联立求解传热量、传热面积、分离换热系数和污垢热阻等参数[1，2]。温差计算经常采用对数平均温差法(LMTD)和效能-传热单元数法(ε-NTU)，二者原理相同。不过，使用LMTD方法需要满足一定的前提条件；如果不满足这些条件，可能会导致计算误差。刘凤珍对低温工况下结霜翅片管换热器热质传递进行分析，从能量角度出发，由换热器的对数平均温差引出对数平均焓差，改进了传统的基于对数平均温差的结霜翅片管换热器传热、传质模型[3]。Shao和Granryd通过实验和理论分析认为，由于R32/R134a混合物温度和焓值为非线性关系，采用LMTD法会造成计算误差；当混合物的组分不同时，所计算的换热系数可能偏大，也可能偏小[4]，他们认为，采用壁温法可使计算结果更精确。王丰利用回热度对燃气轮机内流体的对数平均温差和换热面积进行计算[5]。Ziegler定义了温度梯度、驱动平均温差、热力学平均温差，认为判定换热效率用热力学平均温差，用对数平均温差判定传热成本的投入，而算术平均温差最易计算；当温度梯度足够大时，对数平均温差、算术平均温差和热力学平均温差几乎相等[6]。孙中宁、孙桂初等也对传热温差的计算方法进行了分析，通过对各种计算方法之间的误差进行比较，指出了LMTD法的局限性和应用时需要注意的问题[7，8]。Ram在对LMTD法进行分析的基础上，提出了一种LMTDnew的对数平均温差近似算法，减小了计算误差[9]。本文在已有工作的基础上，分别采用LMTD和测壁温两种方法，计算了逆流换热器的传热系数，对两种方法进行比较，并在实验的基础上，进一步分析了二者的不同之处。 2·平均温差的计算方法 在换热设备的热工计算中，经常用到对数平均温差和算术平均温差。 对数平均温差在一定条件下可由积分平均温差表示[10]，即：
燃气轮机燃烧室（机械工程学燃气轮机领域术语） 编辑 燃气轮机燃烧室是燃气涡轮发动机（简称燃气轮机）中必不可少的部件之一，在这里燃料中含有的化学能通过燃烧化学反应，转变成热能，形成高温（通常也是高压的）燃烧产物，推动涡轮做功，随后燃气根据不同的用途，采用不同方式将热能转变为机械能。 目录 1燃烧室简介 2燃烧室特性参数 3燃烧室效率的计算 4总压损失的计算 5参考文献 6燃气轮机简介 1燃烧室简介编辑 燃烧室是一种用耐高温合金材料制作的燃烧设备。在整台燃气轮机中，它位于压气机与涡轮之间。燃气轮机运行时，燃烧室在宽广的工况范围内工作。在燃气轮机变工况的过程中，燃烧室进口的空气流量、温度、压力、速度以及燃油消耗量都会发生变化，这些变化反过来又会影响整台燃气轮机的性能。所以，弄清燃烧室的变工况特性，对整台燃气轮机的变工况运行有积极地意义。 燃气轮机燃烧室
2燃烧室特性参数编辑 表征燃烧室性能指标的参数主要有燃烧室效率、压力损失、稳定性、点火范围、出口温度分布和容热强度等，但与燃气轮机变工况密切相关的参数主要是燃烧室效率和压力损失，前者直接关系到燃气轮机的燃料消耗量（影响燃气轮机的效率），而且还影响到流经涡轮的燃气流量；而后者直接影响到涡轮的膨胀比。由于燃烧室内部燃烧过程的复杂性，人们还不能全部用理论计算的方法给出燃烧室效率和压力损失随工况的变化关系，这些的关系式主要还是以实验为基础的经验公式。 燃气轮机燃烧室（爆炸图） 3燃烧室效率的计算编辑 由于燃烧室壁散热、燃料燃烧不完全以及燃料产物的离解，燃料的热值不能完全利用。燃烧室效率就是用来表征燃料燃烧完全程度的物理量。 燃料室效率的定义是燃油实际用于加热工质的热量与燃油完全燃烧时放出的热量之比。 其表达式 式中： —燃烧室进口空气质量流量 —燃烧室出口燃气质量流量 —燃油流量 —燃烧室出口每千克燃气的焓 —燃烧室入口每千克空气的焓 —每千克燃油的焓 —燃油热值 在已知燃烧室结构尺寸的情况下，燃烧室主要与燃烧室进口压力、进口温度、进口速度和油气比（余气系数）有关，因此燃烧室效率应该具有以下形式 由定性分析可得，随着增加，燃烧室效率逐渐增加，在达到一定温度后，效率基本保持不变。这是因为在温度较低时，燃料与空气的热交换和质量交换不够充分，即燃烧不够充分。温度的升高对燃料的燃烧过程有改善作用，但温度增加到某一值后，燃烧室中混流区的影响远远大于温度提高的影响，所以效率不再明
动力与能源工程学院 燃气轮机性能分析 （报告三） 学号： 专业：动力机械及工程 学生姓名： 任课教师： 2010年4月
透平特性的计算 一、透平特性计算的意义 目前，燃气轮机已广泛应用于航空、船舶、发电等诸多领域，提高燃气轮机的性能已成为人们关注的焦点。透平变工况通常是指转速、入口压力、温度以及出口压力的变化。上述参数的变化将会导致级间热降的重新分配、速度三角形的变化以及流动损失的改变，最终引起涡轮级综合参数(流量、效率以及功率)的变化。 讨论变工况可以更好的了解已设计好的透平在工况变动时性能的变化(如功率、效率、扭矩等)和各参数的变化规律。使运行时能情况明了。一个好的透平，应该在设计工况和变工况下都是工作良好的。在设计时，就要预先考虑变工况的性能，对于变工况运行时间较长的机组，尤其要注意到这点。工况变动的多少，要视具体任务而定。如机车的燃气轮机，在拖动平原地区长途特快客车时，工况就变得少，如果是站内调度车厢之用，工况就变动得多。此外，讨论透平变工况还可以为整个装置的变动工况计算及调节控制系统设计提供必要的数据。 二、特性线获取的方法概述 变工况特性曲线的决定方法分实验和计算两种。实验法可以得到比较准确的数据，也是校核计算法是否准确的客观标准。但实验法要有一定的设备和消耗，在机器未制造出来以前，也无法进行。整台透平试验，要有足够大的风源，只有专门的科研生产机构才能实现。当然，也可根据相似原理，做缩小比例的模型试验，此时就要做模型。总之，试验费用是昂贵的。实验法是好，但不易办到。计算法虽准确度差点，却容易实观。 计算的方法较多，把用经验公式或类似机组的比拟方法除外，则现存的计算法基本原理都差不多。把透平看成一个流道，以平均直径处基元级代替级，在各轴向间隙(即前述之特征截面)处满足基本方程(即连续方程、能量方程、运动方程和状态方程)，就可推算出各不同相似准则数下(如膨胀比和折合转速)，其它准则数(如效率、折合流量等)为多少。各种方法的不同大致是由计算时选用的叶栅损失模型、简化假定和计算技巧不同造成的。一般地说，所作假定越符合实际，计
Internal Combustion Engine&Parts 0引言 燃气轮机最初仅仅应用于航空领域，后来随着技术进步，使得核心技术指标得到提高，逐步应用于能源、交通、石化和电力等非交通领域。经过半个多世纪的发展，现代燃气轮机具有结构紧凑、功率密度大、启动性能高、燃料多元化和运行灵活等优点，开始广泛应用于航空航天系统、分布式能源领域以及作为移动电源或者各种主辅动力装置。因此，研究如何提高燃气轮机产品总体性能十分重要。 燃气轮机性能研究分为试验获取和仿真建模分析两种方式，前者需要通过大量实验探索的方式来获取试车性能参数，但是由于试车存在费用高、危险性高以及周期长等问题，这种方式实施起来具有一定的难度，而后者通过建立数学仿真模型进行性能评估的方式得到了广泛应用，尤其适用于缺少整机或者关键部件的设计初始阶段。随着仿真建模分析技术的不断进步，性能更高和结构更复杂的燃气轮机也可以通过精确的数学模型来模拟实际运行过程，分析和预测整机性能，并通过理论分析获取控制规律，在没有前期类似试车经验供参考时指导试车工作，提前预测压气机喘振边界、超温边界和超转边界，使燃气轮机在稳定工况尤其是过渡态加减速工况下能够稳定安全运行。 1仿真建模的重要意义 建立燃气轮机仿真模型，给定一组性能参数，并进行相应的性能分析对于燃气轮机设计分析工作具有重要意义。 1.1指导燃气轮机性能评估 由于燃气轮机技术的快速发展，现代燃气轮机结构越来越复杂。比如压气机进口导叶可调结构、压气机级间放气结构、临界面积可调的缩放式尾喷管结构以及变几何涡轮结构的应用，大幅度增加了燃气轮机的复杂程度[1]。因此，在燃气轮机设计初期或者进行关键部件试验之前，通过建立准确可靠的数学模型对关键部件的设计点特性和非设计点特性进行评估显得非常重要。具体方式是通过建立精确可靠的数学模型在设计阶段择优选取设计参数，并通过对已有特性图的缩放来获得关键部件的近似特性，根据这些条件计算燃气轮机在整个工作范围内性能以及关键参数变化趋势，做出性能评估。 1.2指导燃气轮机控制规律选取 对于采用变几何结构的燃气轮机来说，选取不同的控制规律或者控制策略对燃气轮机性能的影响各不相同。在实际设计中，需要运用详尽的数学模型对相应的控制规律进行分析，例如采取控制涡轮前温度恒定方式、采取低压转速恒定方式或者采取高压转速恒定方式等，通过分析来获得稳态工况的控制策略和关键参数的限制量，以及过渡态工况下燃油流量控制策略和变几何结构的调节规律，实现多参数的控制规律优化，选取对于燃气轮机最优化的控制系统设计[2]。在进行燃气轮机实际试车试验时，可以根据实际运行情况验证仿真分析结论并修正。 1.3提供燃气轮机试车指导 燃气轮机仿真分析的结论可以辅助指导实际试车工作。通过模拟分析燃气轮机压气机喘振条件、涡轮超温条件以及转子超转条件，事先提出合理的试车方案和试车目标[3]。特别是对于没有类似试车经验可借鉴参考的情况，更突显出仿真分析的重要性。同时，仿真分析中的参数可以 燃气轮机仿真建模方式探讨 杨超;孟丽 （中科合肥微小型燃气轮机研究院有限责任公司） 摘要:燃气轮机性能研究分为试验获取和仿真建模分析两种方式，前者需要通过大量实验探索的方式来获取试车性能参数，但是由于试车存在费用高、危险性高以及周期长等问题，这种方式实施起来具有一定的难度，而后者通过建立数学仿真模型进行性能评估的方式得到了广泛应用，尤其适用于缺少整机或者关键部件的设计初始阶段，文章指出了建立燃气轮机仿真建模的重要意义，讨论了燃气涡轮发动机性能仿真建模的几种方式，为燃气轮机的设计和性能分析提供依据。 关键词:燃气轮机；仿真建模；建模方式 应该对汽轮机进行不断的改善和优化。汽轮机的发展趋势是提高效率和降低能耗，在科学技术的不断改进和发展下，技术设备也正在不断创新。虽然现阶段提高效率并降低能耗的效果并不是十分明显，但未来汽轮机转化的效率却会不断提升。如此可见，汽轮机的未来发展还是十分可期的。 5结束语 电厂在发电过程中，所用的能源很容易对环境造成一些问题。所以，需要考虑环保方面的问题，从而更进一步的对电厂汽轮机的结构进行改进和优化，才有可能在今后的发展过程中提升发电效率，并产生更重大的社会效益与经济效益。 参考文献: [1]高秀芳.电厂汽轮机运行优化措施探讨[J].科技与企业，2015（01）：201-203. [2]张伟.浅谈电厂汽轮机运行优化措施[J].科技创新与应用，2014（25）：123-124. [3]冯剑钊，张景伟.电厂汽轮机运行优化措施探讨[J].科技视界，2015（12）：89-92.