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燃氣輪機用什么燃料?

來源:新能源網
時間:2024-08-17 08:38:15
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燃氣輪機用什么燃料?【專家解說】:先說一下用的什么燃料吧,這是轉載一個叫小魚兒的文章:燃氣輪機 燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變?yōu)橛杏霉Φ膬热际絼?/p>

【專家解說】:

先說一下用的什么燃料吧,這是轉載一個叫小魚兒的文章:燃氣輪機 燃氣輪機是以連續(xù)流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉,將燃料的能量轉變?yōu)橛杏霉Φ膬热际絼恿C械,是一種旋轉葉輪式熱力發(fā)動機。 中國在公元十二世紀的南宋高宗年間就已有走馬燈的記載,它是渦輪機(透平)的雛形。15世紀末,意大利人列奧納多·達芬奇設計出煙氣轉動裝置,其原理與走馬燈相同。至17世紀中葉,透平原理在歐洲得到了較多應用。 1791年,英國人巴伯首次描述了燃氣輪機的工作過程;1872年,德國人施托爾策設計了一臺燃氣輪機,并于1900~1904年進行了試驗,但因始終未能脫開起動機獨立運行而失敗;1905年,法國人勒梅爾和阿芒戈制成第一臺能輸出功的燃氣輪機,但效率太低,因而未獲得實用。 1920年,德國人霍爾茨瓦特制成第一臺實用的燃氣輪機,其效率為13%、功率為370千瓦,按等容加熱循環(huán)工作,但因等容加熱循環(huán)以斷續(xù)爆燃的方式加熱,存在許多重大缺點而被人們放棄。 隨著空氣動力學的發(fā)展,人們掌握了壓氣機葉片中氣體擴壓流動的特點,解決了設計高效率軸流式壓氣機的問題,因而在30年代中期出現(xiàn)了效率達85%的軸流式壓氣機。與此同時,透平效率也有了提高。在高溫材料方面,出現(xiàn)了能承受600℃以上高溫的鉻鎳合金鋼等耐熱鋼,因而能采用較高的燃氣初溫,于是等壓加熱循環(huán)的燃氣輪機終于得到成功的應用。 1939年,在瑞士制成了四兆瓦發(fā)電用燃氣輪機,效率達18%。同年,在德國制造的噴氣式飛機試飛成功,從此燃氣輪機進入了實用階段,并開始迅速發(fā)展。 隨著高溫材料的不斷進展,以及透平采用冷卻葉片并不斷提高冷卻效果,燃氣初溫逐步提高,使燃氣輪機效率不斷提高。單機功率也不斷增大,在70年代中期出現(xiàn)了數種100兆瓦級的燃氣輪機,最高能達到130兆瓦。 與此同時,燃氣輪機的應用領域不斷擴大。1941年瑞士制造的第一輛燃氣輪機機車通過了試驗;1947年,英國制造的第一艘裝備燃氣輪機的艦艇下水,它以1.86兆瓦的燃氣輪機作加力動力;1950年,英國制成第一輛燃氣輪機汽車。此后,燃氣輪機在更多的部門中獲得應用。 在燃氣輪機獲得廣泛應用的同時,還出現(xiàn)了燃氣輪機與其他熱機相結合的復合裝置。最早出現(xiàn)的是與活塞式內燃機相結合的裝置;50~60年代,出現(xiàn)了以自由活塞發(fā)氣機與燃氣輪機組成的自由活塞燃氣輪機裝置,但由于笨重和系統(tǒng)較復雜,到70年代就停止了生產。此外,還發(fā)展了柴油機燃氣輪機復合裝置;另有一類利用燃氣輪機排氣熱量供熱(或蒸汽)的全能量系統(tǒng),可有效地節(jié)約能源,已用于多種工業(yè)生產中。 燃氣輪機的工作過程是,壓氣機(即壓縮機)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮;壓縮后的空氣進入燃燒室,與噴入的燃料混合后燃燒,成為高溫燃氣,隨即流入燃氣透平中膨脹作功,推動透平葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉;加熱后的高溫燃氣的作功能力顯著提高,因而燃氣透平在帶動壓氣機的同時,尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時,需用起動機帶著旋轉,待加速到能獨立運行后,起動機才脫開。 燃氣輪機的工作過程是最簡單的,稱為簡單循環(huán);此外,還有回熱循環(huán)和復雜循環(huán)。燃氣輪機的工質來自大氣,最后又排至大氣,是開式循環(huán);此外,還有工質被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。燃氣輪機與其他熱機相結合的稱為復合循環(huán)裝置。 燃氣初溫和壓氣機的壓縮比,是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫,并相應提高壓縮比,可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末,壓縮比最高達到31;工業(yè)和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200℃左右,航空燃氣輪機的超過1350℃。 燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣透平等組成。壓氣機有軸流式和離心式兩種,軸流式壓氣機效率較高,適用于大流量的場合。在小流量時,軸流式壓氣機因后面幾級葉片很短,效率低于離心式。功率為數兆瓦的燃氣輪機中,有些壓氣機采用軸流式加一個離心式作末級,因而在達到較高效率的同時又縮短了軸向長度。 燃燒室和透平不僅工作溫度高,而且還承受燃氣輪機在起動和停機時,因溫度劇烈變化引起的熱沖擊,工作條件惡劣,故它們是決定燃氣輪機壽命的關鍵部件。為確保有足夠的壽命,這兩大部件中工作條件最差的零件如火焰筒和葉片等,須用鎳基和鈷基合金等高溫材料制造,同時還須用空氣冷卻來降低工作溫度。 對于一臺燃氣輪機來說,除了主要部件外還必須有完善的調節(jié)保安系統(tǒng),此外還需要配備良好的附屬系統(tǒng)和設備,包括:起動裝置、燃料系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、空氣濾清器、進氣和排氣消聲器等。 燃氣輪機有重型和輕型兩類。重型的零件較為厚重,大修周期長,壽命可達10萬小時以上。輕型的結構緊湊而輕,所用材料一般較好,其中以航機的結構為最緊湊、最輕,但壽命較短。 與活塞式內燃機和蒸汽動力裝置相比較,燃氣輪機的主要優(yōu)點是小而輕。單位功率的質量,重型燃氣輪機一般為2~5千克/千瓦,而航機一般低于0.2千克/千瓦。燃氣輪機占地面積小,當用于車、船等運輸機械時,既可節(jié)省空間,也可裝備功率更大的燃氣輪機以提高車、船速度。燃氣輪機的主要缺點是效率不夠高,在部分負荷下效率下降快,空載時的燃料消耗量高。 不同的應用部門,對燃氣輪機的要求和使用狀況也不相同。功率在10兆瓦以上的燃氣輪機多數用于發(fā)電,而30~40兆瓦以上的幾乎全部用于發(fā)電。 燃氣輪機發(fā)電機組能在無外界電源的情況下迅速起動,機動性好,在電網中用它帶動尖峰負荷和作為緊急備用,能較好地保障電網的安全運行,所以應用廣泛。在汽車(或拖車)電站和列車電站等移動電站中,燃氣輪機因其輕小,應用也很廣泛。此外,還有不少利用燃氣輪機的便攜電源,功率最小的在10千瓦以下。 燃氣輪機的未來發(fā)展趨勢是提高效率、采用高溫陶瓷材料、利用核能和發(fā)展燃煤技術。提高效率的關鍵是提高燃氣初溫,即改進透平葉片的冷卻技術,研制能耐更高溫度的高溫材料。其次是提高壓縮比,研制級數更少而壓縮比更高的壓氣機。再次是提高各個部件的效率。 高溫陶瓷材料能在1360℃以上的高溫下工作,用它來做透平葉片和燃燒室的火焰筒等高溫零件時,就能在不用空氣冷卻的情況下大大提高燃氣初溫,從而較大地提高燃氣輪機效率。適于燃氣輪機的高溫陶瓷材料有氮化硅和碳化硅等。 按閉式循環(huán)工作的裝置能利用核能,它用高溫氣冷反應堆作為加熱器,反應堆的冷卻劑(氦或氮等)同時作為壓氣機和透平的工質

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