燃气轮机工艺介绍

燃气轮机工艺介绍一、燃气轮机的工艺背景

燃气轮机装置是一种比较新型的动力装置，相比较传统的热机有很大的优势。主要表现在:

1.燃气轮机及联合循环热效率高2.机动性好，学校、工厂都可以作为燃气轮机的布置地点3.能源清洁，能满足日益严格的环境保护要求二、国外燃气轮机的概况1.与现有的DCS技术相结合，将使燃气轮机的控制系统技术达到高度的信息集成。2.为了尽可能地保证燃气轮机在其整个使用过程中始终运行在最佳状态，先进过程控制技术以及自适应控制技术广泛应用于燃气轮机控制系统中。3.通过INTERNET互联网将燃机运行状况传送到专家诊断系统，进行远程调控三、国内燃气轮机的概况目前国内的燃气轮机的开发还处于初级阶段，核心技术仍由国外公司掌握，燃气轮机关键零部件及燃机控制系统仍需国外支持，总之进口燃机及其控制统目前在我国处于垄断地位。但是随着世界范围内天然气资源的进一步开发及我国西气东输工程的实施，燃气轮机及其联合循环在电力生产中将会占据越来越重要的地位。四、燃气轮机的原理

燃气轮机的原理与中国的走马灯相同。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。五、燃气轮机的内在构造燃气轮机主要由三大主机组成：压气机，燃烧室，透平。燃气轮机的运行过程

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。5.1压气机的构造与运行过程 压气机：旋转的压气机就向一把风扇，将进气加压，加速并驱动之进入燃烧系统。每一级叶片轮由一圈动轮和一圈静轮组成。

从工作原理上讲，主要有轴流式压气机与离心式压气机。离心式压气机工作原理与离心式鼓风机（或离心式风筒）相同，用得较少

这里介绍轴流式压气机轴流式压气机的叶轮由叶片与叶盘组成，工作原理如同电风扇的叶片，电风扇的叶片旋转时拨动空气流动产生风；压气机的叶轮旋转把空气推进气缸压缩。

压气机入口导叶调节阀可以通过改变叶片的偏向角来控制进入压气机空气的多少从而调节燃烧室中空气的压力和速度。

为了生成高速空气，压气机在主轴轴向装有多级叶轮，若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压气机转子，右图是一个12级压气机的转子,转子上的叶片与主轴一同旋转，称为动叶。

空气经过动叶后运动方向不单是轴向前进，还沿着动叶旋转的方向运动。这会使下级动叶的压缩空气效率大大降低。倘若这样一级级下去，压气机内的空气变成跟着转子旋转的气团，根本无法正常压气。在每级动叶后每插入一级静止的叶片（静叶），可改善这种状况因此由叶片的偏转规律和流体运动顾虑可知旋转的动轮可增加的是空气的速度，静叶轮增加的是空气的压力。使得经过压气机的空气变成高速高压气体。

燃气轮机的压气机由本身的涡轮机带动，燃气轮机启动时，先使用外动力带动压气机旋转，把空气压入燃烧室。燃气轮机点火后进入运转状态，则转变至由涡轮带动压气机旋转压气5.2燃烧室的构造与运行过程

燃烧室的作用是为提供一个稳定燃烧的场所,燃料等压燃烧后，可产生大量膨胀气体，并将燃料的化学能转化成气体的动能。

目前燃气轮机的燃烧室主要有四种类型：圆筒形燃烧室、分管形燃烧室、环管形燃烧室、环形燃烧室。因为环形燃烧室是较先进的结构，有燃烧好、温度均匀、结构简单重量轻等优点，本节介绍环形燃烧室。

环形燃烧室只有一个整体的环形燃烧室空间，也只有一个环形火焰筒。其环形燃烧室空间类似于环管形燃烧室空间，是在气缸（机壳）内环绕主轴的一个空间。在环形燃烧室空间内有火焰筒，火焰筒也是环形结构，火焰筒前方圆周安装有多个燃烧器，火焰筒环形出口对向涡轮叶片，右图是装有18个燃烧器的火焰筒剖面图。

燃料（燃油或天然气）通过燃烧室端部燃料入口进入，由燃烧器喷嘴喷入火焰筒，喷入的天然气与压气机压入的高压空气在燃烧室火焰筒里混合燃烧。燃烧使气体温度剧烈上升，膨胀的高温高压燃气从过渡段喷出，进入透平做功。

白色箭头线是压气机进入燃烧室火焰筒的气流走向；红色箭头线是燃烧室喷向涡轮叶片的气流走向5.3压气机的构造与运行过程

从燃烧室喷出的高压燃气推动涡轮旋转，把燃气的内能转化为涡轮的机械能。涡轮也称透平。涡轮也分轴流式涡轮与径向式两类，燃气轮机大多数采用轴流式涡轮，本节介绍轴流式涡轮。

简单说轴流式涡轮的工作原理就像风吹风车旋转一样，是靠燃气流对涡轮上的叶片作用使其旋转的，由于气流主方向与涡轮轴平行，故称之为轴流式涡轮。

涡轮主要由涡轮叶片、涡轮盘（叶盘）、涡轮轴构成，涡轮上的叶片称为动叶，也就是带动涡轮轴旋转的叶片。在涡轮每级动叶的前方还安装一组静止的叶片（静叶），静叶是燃气的导向器，起着喷嘴的作用，使气流以最佳方向喷向动叶。一组静叶加一组动叶为一级涡轮。

燃气通过静叶后以最佳的角度喷向动叶，达到最大的推力使动叶运动。作功后的燃气再通过下级静叶调整为最佳的角度推动下级动叶运动。总得来说在透平中，主要完成由动能向机械能的转换过程，速度下降，压力，温度有小幅的下降。

燃气轮机调节控制的的目的是使机组在运行过程中保持某一参数基本不变。对于压缩机机组而言，就是保持所选定的压气机转速不变。因此保持转速就是调节目标。根据转速的变化趋势来进行燃汽轮机的调节是基本出发点六、燃气轮机中包含的控制系统因为燃气轮机的转速取决于通过涡轮机的燃气压力，而气又是由燃烧室中的燃料和高压空气混合燃烧产生，所以控制住燃料的进入量和通过压气机的高压气体的多少就可以调节主轴转速的大小。 因此在转速控制系统中又包含两个小的控制系统，通过压气机空气的压力控制系统和燃烧室的燃料进入量控制系统。 调节导叶调节阀可以改变压气机进入的空气量，从而控制气压