提高燃氣輪機熱效率的途徑

摘要：燃氣輪機裝置是大型聯合循環機組，它啟動快、調節峰值性能強，在自然環境下高的天氣，會影響燃汽輪機的輸出功率下降，降低調峰功能，通過采用各種冷卻技術，減小溫對其的影響，增加燃氣輪機的熱效率，加強燃氣輪機的調峰功能。

關鍵字：燃氣輪機 提高熱效率 冷卻 噴霧 加大進水口淺析提高燃氣輪機裝置熱效率的途徑

前言：

日前，在全球環保，創造綠色地球的大環境下，燃氣輪機裝置由于同等單位體積出能大、體積小、被廣泛用于航空和輪船艦艇動力。地面是的應用大多是帶壓縮機或者帶發電機。在沿海等缺電的地區，多用于調峰電廠。或在內地輸送電困難的地方的自備電廠。各大企業紛紛把目光投入到節能減排，提高效率的途徑上，如何在自然條件下提高燃氣輪機裝置的熱效率，備受科研人員的青睞。燃氣輪機是大型聯合循環機組，影響它熱效率充分發揮的因素很多，從它的影響因素入手控制其對聯合機組的影響，是開源節流的一種比較有效的途徑。就比如醫學上的對癥下藥。藥到病除。

燃氣輪機的工作原理

燃氣輪機的工作原理很簡單，可以簡單的說就和噴氣式飛機的噴噴氣引擎一樣。

自然空氣從燃氣輪機組的進氣口進入，然后通過壓氣的葉片將空氣壓力升高后，空氣進入燃燒室。與燃燒室內噴入的天然氣混合，然后點火燃燒。氣體燃燒受熱后急劇膨脹。然后進入渦輪區，經過一級一級的葉片，逐級推動葉片轉動。直到從出氣口排出。葉片轉動帶動軸的轉動，從而軸上帶著的機械也就轉動了。到達了燃氣輪機組聯合運轉的目的。燃氣輪機的工作過程是這樣的：壓氣機裝置連續不斷地從大氣中吸入自然空氣，然后將其壓縮，讓壓縮后的空氣再進入燃燒室。在燃燒室內與噴入的燃料----天然氣混合后燃燒。使之成為高溫燃氣，此時氣體急劇膨脹，便隨即流入燃氣渦輪中運用膨脹原理作功。推動渦輪葉輪旋轉并帶動壓氣機葉輪旋轉。加熱后的高溫燃氣其作功的能力顯著提高，因此燃氣渦輪在其帶動壓氣機的同時，扔有剩余的功作為燃氣輪機的輸出。作為機械功，來帶動起動機。燃氣輪機開始起動時，需用起動機來帶著旋轉。直到加速后能獨立運行后，起動機才可脫開。

影響燃氣輪機熱效率的因素

自然天氣的高溫天氣。環境的溫度、大氣的壓力、空氣的相對濕度、海拔的高度、燃料的類型、蒸汽的循環方式、循環水的溫度、入口空氣的冷卻等，對整個熱力循環效率都有不同程度的影響。1、大氣的溫度大氣的溫度的影響。首先，大氣的溫度及其濕度，對燃氣輪機和它的聯合循環系統性能具有有相當大的影響。隨著空氣中大氣溫度的升高。空氣的比容增大，吸入壓縮機的空氣同等質量的流量減少。從而導致燃氣輪機和聯合循環的出力大大減小。就是老百姓俗話說的沒勁了。即便機組的轉速以及燃氣透平之前的燃氣初溫，保持不變，壓氣機的壓縮比也一定會有所下降，燃氣透平做功量也減少。但排氣溫度卻不斷的增高，使得燃氣輪機和它的聯合循環的出力和熱耗都產生變化。這種影響是最重要的影響。大多數的廠家都把降低大氣溫度對燃氣輪機熱效率的影響作為首要的研究對象。2、大氣的壓力對燃氣輪機熱效率的影響。大氣壓力低的高海拔地球，同等質量的空氣進入壓縮機流量會增大，從而影響燃氣輪機的熱效率。這類影響較小。3、空氣的濕度，同等空氣的濕度不同，塊錢的比容就不同，也會影響燃氣輪機的熱效率。

如何提高燃氣輪機的熱效率

既然我們上面提到的影響燃氣輪機熱效率的最主要因素是大氣的溫度。那么我們就要從人為調節大氣的溫度入手，改善燃氣輪機的吸入大氣溫度，從而降低大氣溫度對燃氣輪機熱效率的干擾。通過人為手段，將位于至少一部分壓縮裝置下游的地方，以及第一渦輪控制面積上游的地方和發動機第一個位置。從旁路引走一部分的發動機的工作氣流，并至少將其中一部分氣流從旁路引走。氣流重新噴射到第一渦輪的控制面積的下游。以提高其熱效率和提高輸出功率。高壓的蒸汽在發動機內，進行從旁路引氣位置，以及將旁路引氣流噴進人工作氣流位置之間噴入。使噴射的蒸汽質量和流量基本上和從旁路引走的氣流的質量與流量相等。這樣就大大降低了大氣溫度對燃氣熱效率的影響。從而提高了燃氣輪機的熱效率。冷卻燃氣輪機進氣的方法很多，目前大部分開發商都把提高燃氣輪機熱效率放在了自己產品的優勢上，提高燃氣輪機的熱效率的有效途徑是冷卻進口空氣，降低進口空氣的溫度，方法多種多樣，工藝也很復雜，最主要的有一些幾種方式，我們下面介紹幾種冷卻進氣的方式。供大家參考。

蒸發冷卻："一種方式是在燃氣輪機的進口空氣過濾器的下游側的空氣通道中，安裝上濕膜蒸發冷卻器。將冷水噴灑在它的上面。通過水分蒸發來冷卻進氣。另一種方法是直接將水霧化后，噴入進氣道中來對進氣進行冷卻。此種冷卻一定要噴入的水質必須具有足夠的純凈度。否則會因為雜質就會引起燃氣輪機葉片的腐蝕。

表面式冷卻：表面式冷卻是通過換熱器來直接冷卻燃氣輪機的進氣。它是在燃氣輪機的進氣道中安裝上鰭片管式的換熱器。管內通入攝氏5℃左右的冷水。燃氣輪機的進氣經過鰭片管的外側時被冷卻。由于水的汽化潛熱較大大，此時大部分制冷的能量消耗在空氣中水分的凝結上。從而達到到空氣的溫度進一步下降。

電制冷：采用燃氣輪機或者聯合循環電廠自身所能發出的電力。來驅動氨基壓縮式的制冷機產生低溫冷水。再通過閉式循環回路而送到燃氣輪機的進氣道的鰭片管換熱器中，同表面制冷達到一樣的效果，來降低燃氣輪機的進氣溫度。

冰蓄冷制冷 ：利用電網中的夜晚低谷電廉價的優勢。采用水冷式的低溫冷水機組制冷。把冷凍液輸入到較大容量的蓄冷槽的盤管內。從而產生大量的冰和水的混和物，供燃氣輪機的白天高峰發電時的冷卻進氣。從而達到冷卻進氣的目的。

蒸汽或熱水制冷：利用聯合循環電廠中的余熱鍋爐尾部的余熱，產生的低壓蒸汽或者高溫熱水。送入溴化鋰吸收式制冷機中產生攝氏5℃的冷水。再同樣做表面冷卻的工作。降低進氣的溫度。

結束語：雖然提高燃氣輪機的熱效率的工作和技術很復雜，但是只要我們潛心研究，科學運用就一定能找到更好的方法提高燃氣輪機的熱效率，并通過各種手段達到提高燃氣輪機熱效率的目的。相信，隨著科學的發展，一個提高燃氣輪機熱效率的更有效的方法和手段會被廣泛的應用，從而大大提高燃氣輪機的熱效率。

參考文獻：

1、陳楊，燃氣輪機技術。浙江電力2009，3

2、鄭加華。關于燃氣輪機的進氣冷卻裝置《燃氣輪機技術》2001.6

3、焦樹建。燃氣—蒸汽聯合循環的理論基礎。清華大學出版社，2003