提高燃气轮机热效率的途径

摘要：燃气轮机装置是大型联合循环机组，它启动快、调节峰值性能强，在自然环境下高的天气，会影响燃汽轮机的输出功率下降，降低调峰功能，通过采用各种冷却技术，减小温对其的影响，增加燃气轮机的热效率，加强燃气轮机的调峰功能。

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前言：

日前，在全球环保，创造绿色地球的大环境下，燃气轮机装置由于同等单位体积出能大、体积小、被广泛用于航空和轮船舰艇动力。地面是的应用大多是带压缩机或者带发电机。在沿海等缺电的地区，多用于调峰电厂。或在内地输送电困难的地方的自备电厂。各大企业纷纷把目光投入到节能减排，提高效率的途径上，如何在自然条件下提高燃气轮机装置的热效率，备受科研人员的青睐。燃气轮机是大型联合循环机组，影响它热效率充分发挥的因素很多，从它的影响因素入手控制其对联合机组的影响，是开源节流的一种比较有效的途径。就比如医学上的对症下药。药到病除。

燃气轮机的工作原理

燃气轮机的工作原理很简单，可以简单的说就和喷气式飞机的喷喷气引擎一样。

自然空气从燃气轮机组的进气口进入，然后通过压气的叶片将空气压力升高后，空气进入燃烧室。与燃烧室内喷入的天然气混合，然后点火燃烧。气体燃烧受热后急剧膨胀。然后进入涡轮区，经过一级一级的叶片，逐级推动叶片转动。直到从出气口排出。叶片转动带动轴的转动，从而轴上带着的机械也就转动了。到达了燃气轮机组联合运转的目的。燃气轮机的工作过程是这样的：压气机装置连续不断地从大气中吸入自然空气，然后将其压缩，让压缩后的空气再进入燃烧室。在燃烧室内与喷入的燃料----天然气混合后燃烧。使之成为高温燃气，此时气体急剧膨胀，便随即流入燃气涡轮中运用膨胀原理作功。推动涡轮叶轮旋转并带动压气机叶轮旋转。加热后的高温燃气其作功的能力显著提高，因此燃气涡轮在其带动压气机的同时，扔有剩余的功作为燃气轮机的输出。作为机械功，来带动起动机。燃气轮机开始起动时，需用起动机来带着旋转。直到加速后能独立运行后，起动机才可脱开。

影响燃气轮机热效率的因素

自然天气的高温天气。环境的温度、大气的压力、空气的相对湿度、海拔的高度、燃料的类型、蒸汽的循环方式、循环水的温度、入口空气的冷却等，对整个热力循环效率都有不同程度的影响。1、大气的温度大气的温度的影响。首先，大气的温度及其湿度，对燃气轮机和它的联合循环系统性能具有有相当大的影响。随着空气中大气温度的升高。空气的比容增大，吸入压缩机的空气同等质量的流量减少。从而导致燃气轮机和联合循环的出力大大减小。就是老百姓俗话说的没劲了。即便机组的转速以及燃气透平之前的燃气初温，保持不变，压气机的压缩比也一定会有所下降，燃气透平做功量也减少。但排气温度却不断的增高，使得燃气轮机和它的联合循环的出力和热耗都产生变化。这种影响是最重要的影响。大多数的厂家都把降低大气温度对燃气轮机热效率的影响作为首要的研究对象。2、大气的压力对燃气轮机热效率的影响。大气压力低的高海拔地球，同等质量的空气进入压缩机流量会增大，从而影响燃气轮机的热效率。这类影响较小。3、空气的湿度，同等空气的湿度不同，块钱的比容就不同，也会影响燃气轮机的热效率。

如何提高燃气轮机的热效率

既然我们上面提到的影响燃气轮机热效率的最主要因素是大气的温度。那么我们就要从人为调节大气的温度入手，改善燃气轮机的吸入大气温度，从而降低大气温度对燃气轮机热效率的干扰。通过人为手段，将位于至少一部分压缩装置下游的地方，以及第一涡轮控制面积上游的地方和发动机第一个位置。从旁路引走一部分的发动机的工作气流，并至少将其中一部分气流从旁路引走。气流重新喷射到第一涡轮的控制面积的下游。以提高其热效率和提高输出功率。高压的蒸汽在发动机内，进行从旁路引气位置，以及将旁路引气流喷进人工作气流位置之间喷入。使喷射的蒸汽质量和流量基本上和从旁路引走的气流的质量与流量相等。这样就大大降低了大气温度对燃气热效率的影响。从而提高了燃气轮机的热效率。冷却燃气轮机进气的方法很多，目前大部分开发商都把提高燃气轮机热效率放在了自己产品的优势上，提高燃气轮机的热效率的有效途径是冷却进口空气，降低进口空气的温度，方法多种多样，工艺也很复杂，最主要的有一些几种方式，我们下面介绍几种冷却进气的方式。供大家参考。

蒸发冷却： 一种方式是在燃气轮机的进口空气过滤器的下游侧的空气通道中，安装上湿膜蒸发冷却器。将冷水喷洒在它的上面。通过水分蒸发来冷却进气。另一种方法是直接将水雾化后，喷入进气道中来对进气进行冷却。此种冷却一定要喷入的水质必须具有足够的纯净度。否则会因为杂质就会引起燃气轮机叶片的腐蚀。

表面式冷却：表面式冷却是通过换热器来直接冷却燃气轮机的进气。它是在燃气轮机的进气道中安装上鳍片管式的换热器。管内通入摄氏5℃左右的冷水。燃气轮机的进气经过鳍片管的外侧时被冷却。由于水的汽化潜热较大大，此时大部分制冷的能量消耗在空气中水分的凝结上。从而达到到空气的温度进一步下降。

电制冷：采用燃气轮机或者联合循环电厂自身所能发出的电力。来驱动氨基压缩式的制冷机产生低温冷水。再通过闭式循环回路而送到燃气轮机的进气道的鳍片管换热器中，同表面制冷达到一样的效果，来降低燃气轮机的进气温度。

冰蓄冷制冷 ：利用电网中的夜晚低谷电廉价的优势。采用水冷式的低温冷水机组制冷。把冷冻液输入到较大容量的蓄冷槽的盘管内。从而产生大量的冰和水的混和物，供燃气轮机的白天高峰发电时的冷却进气。从而达到冷却进气的目的。

蒸汽或热水制冷：利用联合循环电厂中的余热锅炉尾部的余热，产生的低压蒸汽或者高温热水。送入溴化锂吸收式制冷机中产生摄氏5℃的冷水。再同样做表面冷却的工作。降低进气的温度。

结束语：虽然提高燃气轮机的热效率的工作和技术很复杂，但是只要我们潜心研究，科学运用就一定能找到更好的方法提高燃气轮机的热效率，并通过各种手段达到提高燃气轮机热效率的目的。相信，随着科学的发展，一个提高燃气轮机热效率的更有效的方法和手段会被广泛的应用，从而大大提高燃气轮机的热效率。

参考文献：

1、陈杨，燃气轮机技术。浙江电力2009,3

2、郑加华。关于燃气轮机的进气冷却装置《燃气轮机技术》2001.6

3、焦树建。燃气—蒸汽联合循环的理论基础。清华大学出版社，2003

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