燃?xì)廨啓C(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)(gas turbines)是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。它以連續(xù)流動(dòng)的氣體為工質(zhì)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn),從而將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。 燃?xì)廨啓C(jī)的基本組成包括壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪以及相關(guān)的輔助系統(tǒng)。 對(duì)于簡(jiǎn)單理想燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程,通常使用布雷頓循環(huán)來描述。 由于燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際工作時(shí),存在熱量、壓力、工質(zhì)、機(jī)械方面的損失以及不可逆性 ,因此常用燃?xì)廨啓C(jī)比功和熱效率等參數(shù)來衡量燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)性能。 燃?xì)廨啓C(jī)最早的雛形可以追溯到唐宋時(shí)期,人們用燃?xì)庾鳛閯?dòng)力驅(qū)動(dòng)銅輪、紙輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 到了 工業(yè)革命 時(shí)期,人們利用 熱力學(xué)循環(huán) 知識(shí)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)生產(chǎn)。 在后面的改進(jìn)發(fā)展過程中,燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,可以用于動(dòng)力發(fā)電、供熱、航空航天 、汽車船艦 、油氣輸運(yùn)、鋼鐵冶煉等諸多領(lǐng)域。
基本信息
運(yùn)用領(lǐng)域
動(dòng)力發(fā)電 、供熱 、油氣運(yùn)輸 、鋼鐵冶煉 、航空航天 、汽車船艦
組成部分
壓氣機(jī)、燃燒室、燃?xì)鉁u輪及輔助機(jī)構(gòu)
應(yīng)用學(xué)科
熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、燃燒學(xué)
歷史發(fā)展
早期雛形 公元690年前后, 唐朝 張遂 最早使用燃?xì)庾鳛閯?dòng)力驅(qū)使銅輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 到了北宋年間,民間非常盛行的走馬燈,就是燃?xì)廨啓C(jī)的雛形。它通過沖壓將空氣抽進(jìn)去,再利用燈燃燒后產(chǎn)生的熱氣體,來推動(dòng)一個(gè)紙輪,從而驅(qū)動(dòng)走馬。
十六世紀(jì)五十年代,意大利工程師 達(dá)·芬奇 (Leonardo da Vinci)利用壁爐中的煙氣來轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪。
工業(yè)探索階段 1791年,英國(guó) 工程師巴伯(J.Barber),利用熱力循環(huán)知識(shí)科學(xué)地描述了燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程。 1872年,德國(guó)工程師施托爾策(F.Stolze)設(shè)計(jì)了首臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī),但無法脫離發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立啟動(dòng)。
約1905年,法國(guó)科學(xué)家勒梅爾(C. Lamale)和阿爾芒哥(R. Armengaud)也對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些探索,雖然可以對(duì)外輸出功,但也因效率非常低而無法投入實(shí)用。
這些對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的探索大多是伴隨著19世紀(jì)末工業(yè)革命的浪潮展開
提升改進(jìn)階段 1920年,德國(guó)工程師霍爾茨 (H.Holzwarth) 做成了第一臺(tái)實(shí)用的燃?xì)廨啓C(jī),效率可達(dá)13%。但這一燃?xì)廨啓C(jī)是按等容加熱循環(huán)工作,存在著只能間斷爆燃等諸多問題。
到了1935年前后,隨著空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展和耐高溫材料的突破,解決了壓氣機(jī)和渦輪效率效率低以及無法使用高溫燃?xì)獾膯栴}。等壓加熱循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)也得到成功地應(yīng)用。
投入實(shí)用的階段 1939年,瑞士制成了4MW發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī),效率達(dá)18%,標(biāo)志著第一代燃?xì)廨啓C(jī)的使用。
20世紀(jì)70年代,美國(guó)GE公司研發(fā)的7F,7FA等“F”型燃?xì)廨啓C(jī),燃?xì)鉁囟取?050℃;ABB公司研發(fā)的GT24和GT26型機(jī)組,壓比可達(dá)30,燃?xì)鉁囟瓤蛇_(dá)1235℃,標(biāo)志著第二代燃?xì)廨啓C(jī)的使用。
20世紀(jì)90年代,美國(guó)能源部牽頭的“先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目”的展開,標(biāo)志著第三代燃?xì)廨啓C(jī)的投入使用。
進(jìn)入21世紀(jì),燃?xì)廨啓C(jī)朝著第四代——以近于理論燃燒空氣量條件下工作,燃?xì)鉁囟瘸^1600~1800℃,采用 新型陶瓷材料 代替 超級(jí)合金 ,更高的壓比和效率等目標(biāo)發(fā)展。
基本組成 燃?xì)廨啓C(jī)由壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪三大關(guān)鍵部件組成,配置燃料系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)及輔助設(shè)備。
壓氣機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)中的壓氣機(jī)部件通常使用動(dòng)力式壓氣機(jī),包括軸流式、離心式和混合式三種。它的功能是將大氣中的空氣吸入并壓縮,然后向燃燒室提供高壓空氣。因此通常要求其具有壓縮效率高、單級(jí)壓縮比大、氣體流量大、特性可以與渦輪相匹配、工況穩(wěn)定的區(qū)域?qū)捯约翱梢粤己玫胤来竦忍攸c(diǎn)。
燃燒室 燃燒室位于壓氣機(jī)與渦輪之間,用于將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑸闇u提供高溫高壓燃?xì)狻?/span>因此通常具有高溫、高氣流速度、高燃燒強(qiáng)度、高 過量空氣系數(shù) (通常 ,相比鍋爐等 )的特點(diǎn)。 按照結(jié)構(gòu)可以分為圓筒型、分管型、環(huán)管型和環(huán)型四種。
燃?xì)鉁u輪 又稱為燃?xì)廨喕蛘呷細(xì)馔钙健?/span>它設(shè)置在燃燒室后面,是將燃燒室出來工質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)化為透平轉(zhuǎn)子機(jī)械能的裝置。 通常由燃?xì)鈱?dǎo)管、級(jí)組和排氣擴(kuò)壓器組成。 根據(jù)燃?xì)庠跍u輪內(nèi)部的流動(dòng)方向,燃?xì)鉁u輪分為徑流式和軸流式。
輔助機(jī)構(gòu) 燃?xì)廨啓C(jī)除了由壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)鉁u輪構(gòu)成的主體外,還有調(diào)節(jié)系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、壓力工作油系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng),以及各種油泵、風(fēng)機(jī)、管道閥門、冷卻器、加熱器、起動(dòng)機(jī)等眾多輔助系統(tǒng)和輔助設(shè)備,以保證機(jī)組正常工作。
工作原理
基本原理 燃?xì)廨啓C(jī)是通過熱力循環(huán)將燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力輸出的裝置。在簡(jiǎn)單理想循環(huán)條件下,燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)可以用布雷頓循環(huán)描述。
圖1. 簡(jiǎn)單理想循環(huán)下燃?xì)廨啓C(jī)原理圖
其中“簡(jiǎn)單”是指不考慮回?zé)嵫h(huán)和再熱循環(huán);“理想循環(huán)”是指將工質(zhì)視為理想氣體,忽略熱損失和機(jī)械損失。
布雷頓循環(huán) 布雷頓循環(huán)可以很好地描述的簡(jiǎn)單理想條件下,燃?xì)廨啓C(jī)裝置的工作過程。如圖2所示,它由兩個(gè)等熵過程和等壓過程描述。
圖2. 簡(jiǎn)單理想燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的壓容圖、溫熵圖
過程1~ 2,等熵過程
壓氣機(jī)消耗一定功w,吸入低溫低壓空氣并其壓縮,空氣體積減小,壓力增大,得到的低溫高壓氣體并進(jìn)入燃燒室;
能量表現(xiàn)形式:壓氣機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力能。
過程2~ 3,等壓過程
低溫高壓氣體和燃料在燃燒室混合燃燒,溫度升高,壓力不變,得到高溫高壓燃?xì)猓?/span>
能量表現(xiàn)形式:燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為燃?xì)獾膬?nèi)能。
過程3~ 4,等熵過程
從燃燒室出來的高溫高壓燃?xì)?,在燃?xì)鉁u輪中膨脹做功,壓力下降 ,體積增大,溫度下降,成為仍有一定溫度和壓力得乏氣; 能量表現(xiàn)形式:燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為燃?xì)鉁u輪的機(jī)械能輸出。
過程4~1,等壓過程
燃?xì)廨啓C(jī)排出的乏氣體排入大氣,被大氣或者水冷卻。 得到低溫低壓氣體被壓氣機(jī)吸入后進(jìn)行下一輪循環(huán)。
實(shí)際簡(jiǎn)單循環(huán) 理論分析時(shí),壓氣機(jī)和透平中工質(zhì)都視為 可逆過程 。在實(shí)際工作過程中,氣流與機(jī)械的各種摩擦導(dǎo)致的損耗,會(huì)造成壓氣機(jī)和透平中工質(zhì)的熱力過程并不可逆,循環(huán)中各個(gè)過程都存在著損失。
技術(shù)指標(biāo)
燃?xì)廨啓C(jī)比功 為單位質(zhì)量工質(zhì)所做的功,也就是指燃?xì)廨啓C(jī)凈輸出功與壓氣機(jī)空氣質(zhì)量流量之比。
式中
:表示燃?xì)廨啓C(jī)輸出的功率,單位為 ; 比功是衡量燃?xì)廨啓C(jī)熱力學(xué)性能和尺寸的重要參數(shù)。比功越大,燃?xì)廨啓C(jī)的熱力學(xué)性能越好,輸出功越大,燃?xì)廨啓C(jī)的尺寸也越小。
熱效率 為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率與單位時(shí)間輸人燃料所含熱值之比。
式中
:表示燃?xì)廨啓C(jī)輸出的功率,單位為 ; :?jiǎn)挝毁|(zhì)量燃料的熱量,單位為 ; 熱效率反映的是燃?xì)廨啓C(jī)的燃料利用率。熱效率越高,燃料利用率越高,燃?xì)廨啓C(jī)也更經(jīng)濟(jì)。
燃?xì)庠鰤罕?/span> 燃?xì)庠鰤罕?/span>,是指燃?xì)廨啓C(jī)中氣體壓縮或者膨脹前后壓力的比值。 在用布雷頓循環(huán)描述的簡(jiǎn)單理想燃?xì)廨啓C(jī)中, (圖2所示的p-v圖中)。 燃?xì)庠隹s比 可以用于描述的燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)熱效率,簡(jiǎn)單理想循環(huán)下,循環(huán)熱效率為 。 其中,k為工質(zhì)的比熱比(單原子氣體為 ,雙原子氣體 、三原子氣體 ) 可以看出,燃?xì)庠鰤罕仍酱?,相?yīng)的燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率越高。
燃?xì)獬鯗?/span> 燃?xì)獬鯗厥侵杆腿肴細(xì)鉁u輪的燃?xì)鉁囟?,也是工質(zhì)循環(huán)的最高溫度。隨著燃?xì)獬鯗氐奶岣?,燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率和輸出功率會(huì)得到明顯提高,但燃?xì)獬鯗卦礁?,燃?xì)廨啓C(jī)的壽命越短,也受到高溫材料和冷卻技術(shù)的限制。
其他技術(shù)指標(biāo) 總壓 恢復(fù)系數(shù) : 燃燒室的進(jìn)排氣管的通常存在一定阻力,它對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)性能有很大的影響。通常采用總壓恢復(fù)系數(shù)來對(duì)壓力損失進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于燃燒室的總壓恢復(fù)系數(shù) ,定義為工質(zhì)在燃燒室出口處的總壓 與進(jìn)口處的總壓 之比, 。 冷卻引氣系數(shù): 壓氣機(jī)引氣量占?jí)簹鈾C(jī)進(jìn)口總流量的百分?jǐn)?shù);
外漏氣損失系數(shù): 表示壓氣機(jī)的外漏量占?jí)簹鈾C(jī)進(jìn)口總空氣流量的百分?jǐn)?shù);
冷卻引氣系數(shù)和外漏氣損失系數(shù),是用于表征壓氣機(jī)在吸收空氣時(shí)造成的熱量和工質(zhì)的損失。
特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn) 重量輕、體積小、操作維護(hù)簡(jiǎn)便;
功率密度高,適用于船艦航空等動(dòng)力;
單機(jī)熱效率一般,但采用聯(lián)合循環(huán)機(jī)組,效率將超過其他動(dòng)力機(jī)械。
起動(dòng)加速快,起動(dòng)的溫度低,無需預(yù)熱;
燃料多樣化,可以使用柴油、汽油、天然氣等多種燃料工作;
不需要額外設(shè)置冷卻水系統(tǒng);
安裝建設(shè)周期短;
振動(dòng)小,噪聲低,在軍用艦艇上用途廣泛。
缺點(diǎn) 燃?xì)廨啓C(jī)的效率受溫度限制,而高溫會(huì)造成葉片壽命急劇下降,若采用耐高溫材料會(huì)增加制造和使用成本。
由于是連續(xù)做功,需對(duì)渦輪葉片冷卻,存在較大的技術(shù)困難。
燃?xì)廨啓C(jī)在使用時(shí),燃料中的氮元素會(huì)在高溫下產(chǎn)生 氮氧化物 ;此外高溫的工作條件,會(huì)導(dǎo)致空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)產(chǎn)生氮氧化物。隨著燃?xì)廨啓C(jī)使用溫度的提高,氮氧化物的含量會(huì)急劇增加。 變工況性能差,尤其是在低轉(zhuǎn)速部分負(fù)荷時(shí),不僅熱效率低,還會(huì)進(jìn)一步增加油耗。
燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行過程中存在各種較大的損失,因此經(jīng)濟(jì)性較差。 加上制造困難,成本高。
分類
按熱力學(xué)循環(huán)類型分類
簡(jiǎn)單循環(huán) 簡(jiǎn)單循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)在理想情況下按照布雷頓循環(huán)工作。 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕小,容易調(diào)節(jié),但效率低的特點(diǎn)。 適用于一些要求不高的場(chǎng)合,例如某些小型發(fā)電廠。
另外簡(jiǎn)單循環(huán)又可以分為開式循環(huán)和閉式循環(huán),開式循環(huán)——工質(zhì)來自大氣又排入大氣;閉式循環(huán)——工質(zhì)與外界隔絕被封閉地循環(huán)使用。
復(fù)雜循環(huán) 實(shí)際過程為了提高燃?xì)廨啓C(jī)的效率,通常會(huì)在簡(jiǎn)單循環(huán)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),得到回?zé)嵫h(huán)、間冷循環(huán)、再熱循環(huán)等多種復(fù)雜循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)。 適合需要高效率和更廣泛應(yīng)用的場(chǎng)合,例如大型發(fā)電廠以及船艦動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)。
間冷循環(huán): 在 壓縮過程 中間,將部分工質(zhì)引至冷卻器,冷卻后再回到壓氣機(jī)中繼續(xù)壓縮以完成壓縮過程,稱為間冷循環(huán)。 再熱循環(huán): 在膨脹過程中間,把工質(zhì)引出至再熱燃燒室中加熱后,再回到渦輪中繼續(xù)膨脹以完成膨脹過程,稱為再熱循環(huán)。
間冷循環(huán)和再熱循環(huán)可以提高熱力循環(huán)的比功,此外還有將間冷-回?zé)?,再?再熱等組合形式的復(fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。
聯(lián)合循環(huán) 傳統(tǒng)聯(lián)合循環(huán)是指利用燃?xì)廨啓C(jī)的余熱產(chǎn)生的水蒸氣,導(dǎo)入蒸汽機(jī)中,實(shí)現(xiàn) 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 。 一般在大型發(fā)電廠中使用,可以很好的提高能源發(fā)電效率。 隨著發(fā)展,出現(xiàn)了多種新型聯(lián)合循環(huán),如注蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)、濕空氣透平循環(huán)、卡林那聯(lián)合循環(huán)、氫氧聯(lián)合循環(huán)、 燃料電池 聯(lián)合循環(huán)、化學(xué)鏈燃燒的動(dòng)力循環(huán)、燃煤聯(lián)合循環(huán)等。
按軸系分 分軸燃?xì)廨啓C(jī) :結(jié)構(gòu)緊湊,但較復(fù)雜,啟動(dòng)功率小,變工況性能好。 適用于變轉(zhuǎn)速負(fù)荷及作為牽引動(dòng)力,如車輛和流體機(jī)械等。
按使用安裝分類
固定式燃?xì)廨啓C(jī) 一般是指大、中功率不能整體移動(dòng)的固定燃?xì)廨啓C(jī)裝置。它們可以是重載荷型燃?xì)廨啓C(jī),也可以是航泛改型燃?xì)廨啓C(jī)。
運(yùn)輸式燃?xì)廨啓C(jī) 包括大中小型海陸空運(yùn)輸工具的燃?xì)廨啓C(jī),以及箱裝式,移動(dòng)式和便攜式燃?xì)廨啓C(jī)。它們大都是航機(jī)改型或輕結(jié)構(gòu)工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)。
其他分類 按結(jié)構(gòu)形式和功重比分類: 重型燃?xì)廨啓C(jī) 、輕型燃?xì)廨啓C(jī)(以航空發(fā)動(dòng)機(jī)改型為主)、微型和超微型燃?xì)廨啓C(jī)。 按用途分類: 工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī),船艦用燃?xì)廨啓C(jī),航空航天用燃?xì)廨啓C(jī)。
按壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu): 渦輪式和動(dòng)力式壓氣機(jī),動(dòng)力式壓氣機(jī)又包括軸流式、離心式和混合式三種。
使用領(lǐng)域
發(fā)電領(lǐng)域 燃?xì)鉁u輪的一大用途就是發(fā)電。以燃?xì)廨啓C(jī)和 發(fā)電機(jī) 為核心的簡(jiǎn)易燃?xì)鈾C(jī)組循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),具有裝機(jī)容量大,起停時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn),主要應(yīng)用在電力系統(tǒng)的電力調(diào)峰、交通和工業(yè)等領(lǐng)域。
船舶領(lǐng)域 由于燃?xì)廨啓C(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、振動(dòng)小、操作靈活等優(yōu)點(diǎn),非常符合船艦對(duì)動(dòng)力的需求。 用于船艦領(lǐng)域的燃?xì)廨啓C(jī),通常采用多種先進(jìn)復(fù)雜循環(huán)方式。并且由于海洋環(huán)境惡劣,對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)有更嚴(yán)苛的要求 ,包括抗高鹽霧和海水腐蝕、抗水下爆炸引起的巨大沖擊、可以經(jīng)受頻繁的工況變化以及長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行、更長(zhǎng)的翻修壽命。
車輛領(lǐng)域 自從1950年,英國(guó)Rover公司實(shí)現(xiàn)第一輛燃?xì)廨啓C(jī)汽車制造以來,車輛燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展從未間斷過,其機(jī)組性能也不斷得到提升。 用于車輛領(lǐng)域的燃?xì)廨啓C(jī)通常需要達(dá)到下面的要求:(1)效率高平均油耗率低;(2)能適應(yīng) 不同行駛狀態(tài)的要求;(3) 污染排放低;(4) 抗顛簸振動(dòng);(5) 抗沙塵;(6) 能適應(yīng)環(huán)境溫度的巨大變化。(7) 噪聲低;(8)能燃用多種燃油;(9) 維修方便等等。
航空航天領(lǐng)域 由于燃?xì)廨啓C(jī)可以連續(xù)做功,輸出功率高且重量輕,以及優(yōu)異的噴氣推進(jìn)效率,因此燃?xì)廨啓C(jī)作為噴氣式航空動(dòng)力具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 基本類型有:用于飛機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 、渦輪螺獎(jiǎng)發(fā)動(dòng)機(jī),用于直升機(jī) 的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。 對(duì)各種航空燃?xì)廨啓C(jī)的基本共同要求是:重量輕、省油、工作安全可靠、啟動(dòng)迅速可靠、加速性好 ,以及抗沖擊。
其他領(lǐng)域
供熱 燃?xì)廨啓C(jī)排出得乏氣仍然具有相當(dāng)高得溫度,可以在渦輪排氣擴(kuò)壓器出口,通過安裝余熱鍋爐的方式回收熱量,生產(chǎn)熱水或者蒸汽。 用于供暖、蒸汽輪機(jī)組、或者部分回注到燃?xì)廨啓C(jī)以提高燃?xì)廨啓C(jī)輸出功和效率。
輸送天然氣 管道輸送天然氣為克服流動(dòng)阻力,常需用壓縮機(jī) 將天然氣壓縮升壓。 使用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng) 離心壓縮機(jī) 的增壓機(jī)組,在大功率范圍內(nèi)(上千kW)是一種非常經(jīng)濟(jì)合適的方式。一般將燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的離心壓縮機(jī)通常要求燃?xì)廨啓C(jī)和離心壓縮機(jī)的性能是相互匹配的。
輸送石油 石油長(zhǎng)距離管道輸送是最經(jīng)濟(jì)的方法,它需用泵站將 原油 升壓來輸送,泵站中廣泛用 離心泵 ,現(xiàn)大多用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。 但是,在缺電、邊遠(yuǎn)和荒漠無人的地區(qū),以及大容量的輸油管線中,應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)作驅(qū)動(dòng)動(dòng)力則是較合適。
鋼鐵冶煉 在鋼鐵冶煉工業(yè)中,會(huì)產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w的副產(chǎn)品(高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣),將這些副產(chǎn)品用于燃?xì)廨啓C(jī),一方 面,燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的高壓氣流可以直接分流用于高爐供氣;另一方面,燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的電力和機(jī)械動(dòng)力可以返回給冶煉高爐使用。
故障分析 常見故障及原因分析
機(jī)組不能起轉(zhuǎn)
起動(dòng)機(jī)(包括柴油機(jī)、電機(jī)等)本身有故障
液力變扭器充油壓力不足
起動(dòng)離合器損壞
透平通流部分結(jié)垢,使透平阻力增加
壓氣機(jī)通流部分污染或者性能變差
燃油系統(tǒng)故障致使燃料流量偏小
點(diǎn)火失敗
電點(diǎn)火器線圈失電或斷路
點(diǎn)火器電極被積炭短路
燃料系統(tǒng)故障,不能正常供應(yīng)燃料
燃料噴嘴嚴(yán)重結(jié)焦堵塞
燃料凝固或固體物質(zhì)引起堵
換進(jìn)氣系統(tǒng)因結(jié)冰堵塞
機(jī)組不能空轉(zhuǎn)
點(diǎn)火后因熄火導(dǎo)致停機(jī)或升速緩慢
燃料供應(yīng)量過大,導(dǎo)致起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生“熱懸掛”
防喘系統(tǒng)失靈
機(jī)組喘振
加載速度過快導(dǎo)致機(jī)組在啟動(dòng)過程升速慢
機(jī)組啟動(dòng)和停止時(shí)防喘放氣閥不在打開狀態(tài)
帶不足負(fù)荷
可能是燃料系統(tǒng)由于濾網(wǎng)堵塞、燃料噴嘴結(jié)焦等導(dǎo)致供應(yīng)壓力不足
進(jìn)氣過濾器堵塞,空氣流量不足
可調(diào)靜葉開度未達(dá)到規(guī)定值
壓氣機(jī)葉片、透平噴嘴嚴(yán)重積垢
透平噴嘴、動(dòng)葉嚴(yán)重腐蝕磨損
發(fā)展趨勢(shì)
總體發(fā)展趨勢(shì) 不同規(guī)模的燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展趨勢(shì)有所差異,但各種燃?xì)廨啓C(jī)的總體的發(fā)展趨勢(shì)是:
提高燃?xì)獬鯗亍簹鈾C(jī)壓比,從而提高改善輸出功率、熱效率等參數(shù);
拓寬燃料適用范圍,滿足燃料多樣性的需求;
采用新型熱力循環(huán)和新工質(zhì)以及完善控制系統(tǒng),從而優(yōu)化總體性能;
開發(fā)使用未來 級(jí)的新一代高溫材料與冷卻技術(shù); 使用先進(jìn)新型熱力循環(huán)和新一代工質(zhì),來優(yōu)化總體性能和完善控制系統(tǒng)。
另外對(duì)于重型燃?xì)廨啓C(jī),采用先進(jìn)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)來提高壓氣機(jī)與渦輪部件性能是一大重要的發(fā)展方向;對(duì)于中小型燃?xì)廨啓C(jī)通過局部的設(shè)計(jì)改動(dòng),實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用是其重要的發(fā)展方向;對(duì)于 微型燃?xì)廨啓C(jī) ,高效燃燒室研究,變工況性能良好的壓氣機(jī)和透平是其一大重要發(fā)展方向。