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1、浅析燃气轮机在电力行业中的应用摘要：在电力行业的发展中，利用燃气轮机进行发电，具有热效率快、污染低、建设周期短的优点，对电力行业的发展有着重要的作用。本文首先介绍了燃气轮机的工作原理和构成，进而阐释了燃气轮机在我国电力行业中的应用，最后提出了我国加快燃气轮机技术发展的重要对策。关键词：燃气轮机；电力行业；应用1燃气轮机的工作原理1.1燃气轮机的工作过程燃气轮机是由高速旋转叶轮构成的、将燃料燃烧产生的热能直接转换成机械功对外输出的回转式动力机械。走马灯可视为燃气轮机的雏形，它是我国古代科学家发明的，在南宋高宗年间（11311162年）已有了使用的记载，它靠蜡烛燃烧产生上升的热气吹动顶部的叶轮来带
2、动纸剪或绘画的人马旋转。现代的燃气轮机由压气机、燃烧室和透平组成，压气机和透乎均为高速旋转的叶轮机械，是气流能量与机械功之间相互转换的关键部件。现代的燃气轮机是由压气机、燃烧室以及透平组成，压气机和透平都是高速旋转的叶轮机械，是气流能量与机械功之间相互转换的关键部件。靠透平驱动而旋转的压气机连续地从大气中吸人空气并将其压缩升压，压缩后的空气进入燃烧室，与喷人的燃料混合燃烧，成为高温燃气后流人透平中膨胀作功，作功后的燃气压力降至大气压力而排人大气小。燃烧加热升温后形成的高温燃气，就像一块石头从低处被提升至高处后具有的下落能量显著增加一样，其作功能力大大提高，使透平的出功明显大于压气机耗功，有较多
3、富余的功输出以驱动发电机发电。1.2燃气轮机的组成首先，压气机。压气机是吸入空气并且将其压缩升至所要求压力的部件，在燃气轮机中应用的轴流式和离心式两种。轴流式压气机是由动叶栅和静叶栅两个重要部件组成，动叶栅装在转子上高速旋转，使空气在其中流速增大、压力升高。由于压缩过程需要的是提高空气的压力，所以从动叶流出的气流进入静叶中扩压降速，将速度能转化成压力能，从而使气流按需要的方向流出。离心式压气机是由高速旋转的叶轮和扩压器组成。空气在叶轮旋转的离心力作用下的流速增大，压力升高，接着流入扩压器中扩压降速，压力升至所需要的数值。其次，燃烧室。燃烧室是将喷人的燃料与压缩空气混合燃烧形成高温燃气的部件。它
4、尺寸小、结构紧凑，在单位时间和单位体积内燃烧释放出来的热量很大，最大的可达常压锅炉的300倍。另一方面是燃烧区内的平均流速高。故燃烧室中是在高热强度、高速流动的气流中连续进行燃烧的。再次，透平。透平是将高温燃气中具有的能量转换成为机械功的部件，在燃气轮机中应用的有轴流式和向心式两种。轴流式透平级，是由静叶栅和动叶栅组成，燃气在静叶栅中膨胀加速，流人动叶栅中继续膨胀加速并转弯，推动动叶栅和转子高速旋转作功。向心式透平是由喷嘴和叶轮组成，燃气在喷嘴中膨胀加速后吹向叶轮，使之高速旋转做功。2.1燃气轮机在电力行业中的应用现状燃气轮机在电力工业中带基本负荷和调峰运行均适用，同时还适于做备用机组。应指出
5、，燃气轮机不仅起动快，且能方便地实现，不需外电源的黑箱起动。例如，用柴油机做起动机时即可实现，这样在电网出现故障供电中断时，备用的燃气轮机即可紧急起动投运而保证急需用电部门的供电。燃气轮机不仅适用于大型中心电站，特别是联合循环电站，还由于燃气轮机对负荷需求变化适快，能快速起动和黑箱起动，适用于在孤立的电网供电。例如，我国某偏远地区的石化基地远离电网，于是建立了由3台11MW瓦燃气轮机组成的电站，供给整个基地生产和生活用电，同时还产生蒸汽供热，实践证明效果良好。由于燃气轮机的优点，使之还适于在电力用户一旁就近发电供电，即所谓分布式供电。当然，这主要是用小型和微型燃气轮机发电，在电网供电能力不足和
6、电价较高的地区应用较合适，它不仅可保障供电且还可以降低费用。这种燃气轮机发电机组尺寸小、重量轻、振动小、噪声低、运行平稳，可方便地装在建筑物附近甚至楼顶，甚为方便。视使用者的需要，可设计成热电联供和热电冷三联供。2.2燃气轮机在电力行业应用的进展在燃气轮机应用的早期，即1970年前，简单循环燃气轮机的效率低于30%且大量为燃油机组，因而燃气轮机电站主要用作调峰运行，每天在用电高峰时起动投运并网发电，之后即停机，一天运行数小时。另有部分则作备用机组，提高电网供电的可靠性。1939年投运的4000千瓦燃气轮机发电机组，即装在地下电站中备用。到20世纪70年代，情况起了很大变化，原因是在这期间效率达
7、34%的燃气轮机投运，数种型号100MW级的大功率燃气轮机投运。它们的效率均超过30%，多台余热锅炉型联合循环电站投运，效率超过了40%。另外，价格较便宜的燃气轮机最合适的燃料天然气的产量迅速增长，使得做基本负荷运行的机组多了起来，开始了从用于凋峰和备用到基本负荷、调峰和备用均适用的转变。至20世纪80年代后期和90年代，大量燃用天然气的做基本负荷运行的联合循环电站投运，完成了上述转变，成为基本负荷、调峰和备用均适用的机组，进而成为作基本负荷运行占主导地位的状态。国外燃气轮机电站和联合循环电站造价远低于燃煤火电站的造价，可靠性高，污染排放低，建设周期短等，使燃气轮机和联合循环电站在各类电站中所
8、占比重不断加大。美国在20世纪肋年代后期，燃气轮机年产容量就超过了汽轮机。目前，全世界发电设备的年订购容量，燃气轮机与联合循环之和大体上与汽轮机相当。而在一些工业发达的国家中，如美国和德国，则是燃气轮机与联合循环之和超过了汽轮机。因此，燃气轮机和联合循环发电，在世界范围已成为电力工业中的主要方面军。3加强我国燃气轮机技术的建议加强自主研发，加大对燃气轮机的支持力度。燃气轮机技术的产业化代表了国家的工业发展水平和重大装备的制造水平，反映了一个国家的科技实力和经济实力，同时也是关系得到我国可持续发展的重要问题。因此，在燃气轮机的建设方面，国家应该确立长远的技术发展战略和目标。政府相关部门应该加大对
9、燃气轮机技术研发的财政支持力度，建立自己的研发队伍和试验基地，提高国家的技术强度，打造属于本国的产品，形成燃气轮机设计的产业化规模。进一步满足我国重大装备项目建设的需要，并在世界燃气轮机的市场上实现一定的市场份额。建立国家燃气轮机技术研发中心，提高科技含量。国家相关部门要积极建立企业型的国家级研发中心，更好的吸引人才，合理有效地组织燃气轮机技术的研发技术，实现具有自主知识产权的产业目标。首先，掌握先进的燃气轮机的设计方法，加强热物理基础、材料力学和转子动力学为基础的燃气轮机的有机结合；其次，积极掌握制造大型燃气轮机相关部件的技术，提高自主研发的能力，建立规模较大的技术研究基地；再次，大力培养各
10、方面的专业技能人才，加强技能创新，为燃气轮机技术的提升奠定重要的基础。大力引进国外先进技术，提高自主创新能力。在大力引进国外先进技术的同时，要不断提高自身的自主创新能力，逐步改变对国内跨国公司的技术依赖行，在燃气轮机的重要研究领域实现自己技术的突破，实现自身的快速发展。燃气轮机技术领域要充分发挥国内动力机械制造企业的优势，更好的组织有关企业、学校和科研单位建立属于自己领域的技术设计平台，逐步从消化吸收国外技术走向自身的改革创新。燃气轮机作为21世纪最具有市场前景的第三代动力机械，是动力系统的核心。燃气轮机技术已经逐步成为一个国家技术水平、军事实力的重要标志，对国家综合国力的提升有着重要的作用。
