燃气轮机电厂基础知识介绍
燃气轮机介绍
燃气轮机介绍燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生的高温高压气体推动叶轮旋转，从而产生功的动力装置。
它是一种高效、灵活、可靠的发电机组形式，广泛应用于工业生产、能源供应和航空航天等领域。
燃气轮机的工作原理是将燃气与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压气体，然后将气体喷入轮叶机构中，通过叶轮的高速旋转产生动能，进而驱动发电机或其他机械设备工作。
相较于传统的蒸汽动力装置，燃气轮机具有启动快、负荷调节范围广、设备体积小等优点。
燃气轮机主要由压气机、燃烧室和轮叶机构组成。
压气机负责将空气压缩至高压，提供燃烧所需的气体条件；燃烧室是燃烧过程的关键部分，将燃气和压缩空气混合并点燃，产生高温高压气体；轮叶机构包括高速轴、轴承和叶轮等部件，通过叶轮的旋转将高温高压气体的动能转化为机械能。
燃气轮机具有很高的热效率，一般可达35%~45%。
这是由于燃气轮机在燃烧室中的高温高压条件下，能够充分利用燃气的化学能，将其转化为动能。
与此同时，燃气轮机还能够通过余热回收技术，将燃烧产生的废热用于蒸汽循环或其他工艺中，进一步提高能源利用效率。
燃气轮机具有较强的负荷调节能力，能够快速响应负荷变化并保持稳定运行。
这是由于燃气轮机的启动时间较短，一般只需几分钟即可达到满负荷运行状态，而且其负荷调节范围广，可在10%~100%的额定负荷范围内稳定运行。
燃气轮机具有结构紧凑、体积小的特点，适应性强，可根据不同的应用场景进行灵活布局。
此外，燃气轮机还具有低污染排放、低噪音和可靠性高的优点。
这些特点使得燃气轮机在城市燃气发电、工业生产和航空航天领域得到广泛应用。
燃气轮机是一种高效、灵活、可靠的动力装置，通过燃气燃烧产生的高温高压气体推动叶轮旋转，从而产生功。
它具有热效率高、负荷调节范围广、结构紧凑等优点，广泛应用于各个领域。
随着科技的发展，燃气轮机的性能将进一步提高，为人们提供更加可靠、高效的能源供应。
燃气轮机电厂基础知识介绍
余热锅炉的外观结构图
余热锅炉本体采用模块化结构，以方便运输、安装。模块 由管簇组成,是几十根管子组成的蛇形管组件, 模块两端有 上联箱与下联箱，是锅炉的受热部件，水在模块内被外部 的高温气体加热。
机旋转，把空气压入燃烧区。燃机点火后，则逐渐转变至由
透平带动压气机旋转压气
压气机有轴流式和离心式两种，轴流式压气机效 率较高，适用于大流量的场合。在小流量时，轴 流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心 式。功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采 用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高 效率的同时又缩短了轴向长度。
燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。
4、影响效率的主要因素
燃气初温和压气机的压缩比，是影响 燃气轮机效率的两个主要因素。提高 燃气初温，并相应提高压缩比，可使 燃气轮机效率显著提高。
下面是一台燃气轮机模型，通过它来了解燃气轮机的工作过程。
模型的前端是空气进入口；环绕燃气轮机安装的是燃烧室；在燃烧室端面有 天燃气的入口；燃气轮机的后面是燃烧后的高温气体排出口。
燃烧室布置
燃料喷嘴
3、燃气轮机之透平系统
燃气透平也称为燃气轮，从燃烧室喷出的 高压燃气推动透平叶轮旋转，把燃气的内 能转化为透平的机械能
燃气推动旋转的叶轮上的叶片称为动叶， 在每级动叶的前方还安装一组静止的叶片 （静叶），静叶起着喷嘴的作用，使气流 以最佳方向喷向动叶。一组静叶加一组动 叶为透平的一级。为了充分利用燃气的热 能，透平一般为3级或4级。如下图所示：
采用 天然气为原料，采用“燃气—蒸汽联合循环”技术来发电 的电厂称为燃气—蒸汽联合循环发电厂。采用天然气发电可大大 减少对环境的污染，采用“燃气—蒸汽联合循环”技术发电，发 电效率高达57%，燃煤电厂为40%左右，发同样的电能CO2排 放量仅为燃煤电厂的40%左右,SO2几乎没有，NOX甚微。
1.燃气电厂介绍
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燃气电厂介绍
七、燃气电厂余热锅炉的汽水流程：
高压部分由高压省煤器、高压汽包、高压蒸发器、 高压过热器组成。通过低压汽包出来的水由高压 给水泵注入高压省煤器加热，然后进入高压汽包， 在高压蒸发器内加热成饱和蒸汽上升到高压汽包。 从高压汽包输出的饱和蒸汽通过高压过热器加热， 产生高压过热蒸汽，用来驱动高压蒸汽轮机旋转 做功。
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燃气电厂介绍
六、燃气电厂余热锅炉：
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燃气电厂介绍
六、燃ห้องสมุดไป่ตู้电厂余热锅炉：
余热锅炉分类：有补燃型和无补燃型；燃气电厂 多用无补燃型（HRSG）。 布置方式有：
水-汽强制循环的余热锅炉：立式布置，依靠循环 水泵产生的动力使水循环；
水-汽自然循环的余热锅炉：卧式布置，依靠流体 密度差流动。
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燃气电厂介绍
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燃气电厂介绍
六、燃气电厂余热锅炉：
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燃气电厂介绍
七、燃气电厂余热锅炉的汽水流程：
在联合循环中适用的余热锅炉的汽水流程有：单压 循环、双压循环、三压循环及有再热循环和无再热 循环。 目前燃气电厂主要采用三压再热循环余热锅炉，汽 水系统主要由低压、中压、高压三部分组成，可同 时产生低压过热蒸汽、中压过热蒸汽、高压过热蒸 汽，分别驱动低压汽轮机、中压汽轮机、高压汽轮 机，可最充分的把燃气的热能转换成机械功。
燃气电厂介绍
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燃气电厂介绍
一、燃气电厂概况：
燃气电厂主要由燃气轮机、发电机、蒸汽轮机和 余热锅炉及相关辅助设备、管道等组成。
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燃气电厂介绍
一、燃气电厂概况：
燃气电厂主要由燃气轮机、发电机、蒸汽轮机和 余热锅炉及相关辅助设备、管道等组成。
燃气轮机 发电机 汽轮机
燃气轮机基础知识.
燃气轮机转子
燃烧室产生的高温膨胀气体是同时作用到涡轮叶片与压气机叶片 上，如何保证涡轮带动压气机正向旋转呢，简单说涡轮叶片工作直径 大于压气机出口处的叶片工作直径，涡轮叶片的面积也大于压气机出 口处的叶片面积，这就初步保证在同一压力下涡轮的输出力矩大于压 气机所需的力矩，当然更重要的是压气机叶片与涡轮叶片的良好空气 动力学设计才能保证两者高效运行。燃气轮机在设计时就要保证涡轮 机输出的功率要大于压气机所需的功率，才能使燃气轮机在带动压气 机的同时还能向外输出功率。
轴流式压气机
压气机负责从周围大气中吸入空气，增压后供给燃烧室，从工作原 理上讲，主要有轴流式压气机与离心式压气机。离心式压气机工作原 理与离心式鼓风机（或离心式风筒）相同，用得较少，这里介绍轴流 式压气机。 轴流式压气机的叶轮由叶片与叶盘组成，工作原理如同电 风扇的叶片，电风扇的叶片旋转时拨动空气流动产生风；压气机的叶 轮旋转把空气推进气缸压缩。 为了生成高压空气，压气机在主轴轴向 装有多级叶轮，若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压气机转子，下 图一个13级压气机的转子,转子上的叶片与主轴一同旋转，称为动叶。 光有动叶还不能有效的压气，简单说，空气经过动叶后运动方向不单 是轴向前进，还沿着动叶旋转的方向运动。这会使下级动叶的压缩效 率大大降低。倘若这样一级级下去，压气机内的空气变成跟着转子旋 转的气团，根本无法正常压气。在每级动叶后每插入一级静止的叶片 （静叶），可改善这种状况。
六燃气轮机的油系统
燃气轮机润滑油系统是任何一台燃气轮机必备的一个重要的辅助 系统。它的作用是在机组启动、正常运行以及停机过程中，向正在运 行的燃气轮机发电机组的各个轴承、传动装置及其附属设备，供应数 量充足的、温度和压力合适的、干净的润滑油，以确保机组安全可靠 地运行，防止发生轴承烧毁、转子轴颈过热弯曲、高速齿轮法兰变形 等事故。此外，部份润滑油可能从系统分流出来，成为液压油系统的 油源，或经过滤后作为控制油系统的用油。整个润滑油系统的组成应 包括下列一些设备：
燃气轮机手册
燃气轮机手册燃气轮机是一种热力机械，将燃料的化学能转化为机械能。
下面是一份简要的燃气轮机手册，介绍燃气轮机的基本原理、类型、应用和维护。
一、燃气轮机基本原理燃气轮机的工作原理是基于热力学循环，通常采用布雷顿循环。
在布雷顿循环中，气体在高温高压条件下膨胀，产生动力，然后通过冷却在低压低温条件下收缩，形成一个闭合的循环。
燃气轮机的四个主要部分是：燃烧室、喷嘴、涡轮和压缩机。
1. 燃烧室：燃烧室是将燃料和空气混合并燃烧的地方。
燃料可以是天然气、石油气、煤炭气等多种形式。
2. 喷嘴：喷嘴是将高温高压的气体排放到涡轮的地方。
喷嘴的设计对燃气轮机的性能至关重要。
3. 涡轮：涡轮是燃气轮机的核心部分，利用高温高压气体的能量驱动。
涡轮的叶片设计要承受高速气流的冲击，因此需要高温合金等先进材料。
4. 压缩机：压缩机是将空气压缩并送入燃烧室的地方。
压缩机的工作效率直接影响到燃气轮机的性能。
二、燃气轮机类型1. 轴流式燃气轮机：轴流式燃气轮机的气体流动方向与轴线平行，具有结构简单、体积小、重量轻、维护方便等优点。
2. 径流式燃气轮机：径流式燃气轮机的气体流动方向与轴线呈径向，具有效率高、抗振性能好等优点。
3. 反动式燃气轮机：反动式燃气轮机在涡轮后方设有反作用轮，可以提高输出功率和效率。
三、燃气轮机应用燃气轮机广泛应用于电力、石油、化工、航空、航天等领域。
在电力领域，燃气轮机主要用于应急发电、调峰发电和热电联产等。
在航空航天领域，燃气轮机是飞机和火箭的动力装置。
四、燃气轮机维护1. 定期检查：定期对燃气轮机进行检查，确保各部件工作正常，及时发现并排除故障。
2. 清洁保养：保持燃气轮机清洁，避免灰尘和污物进入机内，影响性能和寿命。
3. 燃料系统维护：定期检查燃料系统，确保燃料供应稳定，防止泄漏。
4. 冷却系统维护：保持冷却系统畅通，避免过热损坏。
5. 润滑系统维护：定期更换润滑油，保证各部件润滑良好。
燃气轮机是一种高效、环保的热力机械，具有广泛的应用前景。
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图九 复杂循环
燃气轮机基础知识
＜三＞燃气－蒸汽联合循环 燃气循环和蒸汽循环联合在一起的循环
即燃气－蒸汽联合循环。 燃气机组效率：
图十 燃气－蒸汽联合循环
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图十一 联合循环T-S图
燃气轮机基础知识
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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火电站 → 燃气电站 → 水电、风电、核电 4. 我们工作领域将会逐渐转化
我们必须跟上时代，不断学习新知识进入新的领域。
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燃气轮机基础知识
二、燃气机组概况
〈一〉组成：
1. 压气机：多级轴流式压气机
2. 燃烧室：多管或筒式
3. 燃气透平：高温、燃气气轮机
4. 拖动负载：发电机、螺旋浆、泵等
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图五 燃气轮机特性曲线
燃气轮机基础知识
3. 燃烧室及其特性 过程：等压燃烧过程
GK → 压气机流量，即进入燃烧室空 气流量
Gn → 燃料流量 GT → 燃气流量，进入透平流量 在等压下（P2≈P3），燃烧后燃料热转化
为燃气温度升高。
热平衡方程：
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燃气轮机基础知识
4. 循环效率η：
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2020/11/21
燃气轮机基础知识
燃气轮机基础知识
一、燃气机组与我们的工作 1. 能源趋势
煤 → 火力发电 油气 → 燃气轮机电厂（联合循环） 原子能 → 核电站 水力、风力、太阳能 → 水电站、风力电站、太阳能电站 2. 电站发展趋势 1）火电站 → 超临界（高效、环保）、大容量（60~100万行瓦级） 2) 燃气 →蒸汽联合循环电站是方向（高效、环保） 3) 大力发展可再生能源电站 3. 电站控制趋势
联合循环燃气轮机发电厂简介
联合循环燃气轮机发电厂简介联合循环发电：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电。
形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各自推动各自发电机的多轴联合循环。
胜利油田埕岛电厂采用的是美国GE公司的MS9001E 然气轮机，其热效率为33.79%,余热锅炉为杭州锅炉厂的立式强制循环余热锅炉。
1．燃气轮机 1.1 简介燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机,它的结构与飞机喷气式发动机一致,也类似蒸汽轮机。
主要结构有三部分：1 、燃气轮机（透平或动力涡轮）；2、压气机（空气压缩机）；3、燃烧室。
其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料（气体或液体燃料）也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在定压下进行燃烧。
生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工,推动动力叶片高速旋转,乏气排入大气中或再加利用。
燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。
主要用于发电、交通和工业动力。
燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机,轻型燃气轮机为航空发动机的转型,其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高,主要用于电力调峰、船舶动力。
重型燃气轮机为工业型燃机,其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高,主要用于联合循环发电、热电联产。
埕岛电厂采用的MS9001E 燃气轮发电机组是50Hz, 3000转/分,直接传动的发电机。
该型燃气轮发电机组最早于1987年投入商业运行，基本负荷燃用天然气时的功率为123.4MW热效率为33.79%,排气温度539C，排气量1476X103公斤/小时，压比为12.3，燃气初温为1124C，机组为全自动化及遥控，从启动到满载正常时间为约20分钟，机组使用MARIK控制和保护系统.MS9001E型机组为户外快装机组,因此不需要专用的厂房建筑,而是用多块吸声板构成的长方形箱体,机组即放置在其内,箱体既起隔声作用,又能代替厂房使机组在各种气候条件下都能正常工作,每台机组连同发电机及控制室等均分别放置在长方体状的箱体内,在其周围还有空气进气系统,燃料供应单元和机组的冲洗装置等附属设备,组成整套燃气轮机动力装置。
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
一、燃气轮机发电装置的组成 燃气轮机是近几十年迅速发展起来的热能动力机械。现广泛应用的是按 开式循环工作的燃气轮机。它不断地由外界吸入空气，经过压气机压缩，在 燃烧室中通过与燃料混合燃烧加热，产生具有较高压力的高温燃气，再进入 透平膨胀作功，并把废气排入大气。输出的机械功可作为驱动动力之用。因 此，由压气机、燃烧室、透平再加上控制系统及基本的辅助设备，就组成了 燃气轮机装置。如果用以驱动发电机供应电力，就成了燃气轮机发电装置。
燃气轮机基础知识
第一章 绪论
先进的燃气轮机已普遍应用模块化结构。运输、安装、维修和更换都比 较方便，而且广泛地应用了孔探仪、振动、温度监控、焰火保护等措施，其 可靠性和可用率大为提高，指标已超过了蒸汽轮机电站的相应指标。此外， 在环保方面，出于燃气轮机的燃烧效率很高，排气干净，未燃烧的碳氢化合 物，CO、S0X，等排放物一般的都能够达到严格的环保标准，再结合应用 干式低NOX燃烧室、排气烟道中安装选择性催化还原装置(SCR)等技术措施， 可施使NOX的排放低至9ppm，满足最严格的环保要求。因此，燃气轮机发 电机组，特别是燃气-蒸汽联合循环机组已作基本负荷机组或备用机组得到 了迅速的应用。 燃气轮机的发展主要还是圈绕着增加单机功率，提高效率和经济性，燃 用多种燃料和廉价燃料，减少对环境的有害影响来进行的。诸如加强高温材 料的开发，提高冷却技术，发展闭回路蒸汽冷却燃气轮机，发展新型航空改 型燃气轮机，开发先进的燃气轮机循环，进一步发展清洁煤技术等等。燃煤 的燃气-蒸汽联合循环是“煤的清洁燃绕”技术中最为令人瞩目的项目，是九十 年代到下世纪之初最有发展前途的方式。到目前为止最具竞争力的方案有三 个，即(1)增压流化床方案(PFBC);(2)增压流化床加炭化炉加顶置燃烧室方 案(简称CPFBC燃气· 蒸汽联合循环);(3)整体煤气化联合循环(IGCC)。
燃气轮机知识点总结
结构部分压气机1.大型压气机的工作温度范围是常温-400℃左右；压气机不需要特殊的降温手段，但在结构上应满足强度和刚度要求。
(C1p2)2.压气机通流部分的四种型式为：等外径、等内径、等平均直径、混合型。
(C1p7-10)3.轴流式压气机静子主要由气缸和静子叶片组件组成。
它是压气机中不旋转的部分。
(C1p11)4.工业型机组的压气机气缸一般是铸造的。
为了减小气缸的厚度，通常采用在气缸外表面加筋的办法来增强刚性。
气缸一般采用分段布置。
(C1p13)5.压气机静叶的功能是把气流在动叶中获得的动能转变为压力能，同时使气流转弯以适应下级动叶的进口方向。
工作时静叶只承受气流作用力，与动叶相比较强度问题不大，但应考虑共振问题。
通常，压气机静叶设计成直叶片，且沿叶高各截面的型线一样。
(C1p22)6.转子的刚度问题主要反映在临界转速上，机组的工作转速应避开临界转速。
最大工作转速低于一阶临界转速的称刚性转子，它要求临界转速高于最大工作转速20％— 25％。
当工作转速高于一阶或二阶临界转速的称柔性转子。
(C1p37)7.压气机转子的结构型式有哪三种？鼓筒式、盘式、盘鼓混合式。
(C1p39)8.盘鼓式转子的分类？焊接式、径向销钉式、拉杆式。
(C1p43)9.为获得良好的性能，动叶叶身型面设计主要考虑的两个因素是：是否满足气动及强度的要求。
(C1p63)燃气透平1.透平将高温燃气能量转换成为机械功，目前，大型燃机的透平进口初温为1100-1430℃，膨胀做功后降到约600℃。
(C2p3)2.透平静子由气缸、静叶及支承和传力系统等组成。
(C2p5)3.透平静叶的作用与设计要求(C2p16-17)透平静叶又称喷嘴，它的作用是使高温燃气在其中膨胀加速，把燃气的内能转化为动能，然后推动转子旋转作功。
对静叶设计的要求为：①耐高温、耐热腐蚀；②耐热冲击；③热应力小；④足够的刚度和强度。
4.透平转子是透平转动部分的总称，由透平轮盘、透平轴、工作叶片及联接件等组成。
燃气轮机基础知识普及
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午5时 0分20.10.2217:00Oct ober 22, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月22日星期 四5时0分1秒17:00:0122 October 2020
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午5时0分1秒下 午5时0分17:00:0120.10.22
流阻增加，涡轮膨胀功减小(5%~10%)
③ 极限回热 T2’*=T4*, T4’*=T2* 实际回热T2’*<T4*, T4’*>T2*
面积不可能无限大，存在传热温差
回热不完善 ④温比一定时，提高压比，回热 效果变差。
当压比达到回热极限压比时，T4*=T2* 回热效果变为乌有。
压比应小于回热极限压比。
提高温比* = T3*/T1*
——从循环特性参数方面来讲，这是提高循环 热效率的主要方向。
——表现在两方面: 一方面提高燃气初温，即透平前温T3*； 一方面降低T1*，即降低环境温度T0。
对于提高燃气初温
依赖两种技术的发展。
第一种技术：加强冶金工业耐高温合金技术的发展、加强热处理 工艺技术的研究，以提高涡轮透平材料的耐高温特性。
回热循环的特点
①具有较高的热效率
吸热温度增加、放热温度降低
q 2-2’
q 4-4’
未考虑压力损失
由六个热力过程组成 ： 1-2 压缩过程； 2-2’ 在回热器中的预热过程； 2’-3 燃烧加热过程； 3-4 膨胀做功过程； 4-4’ 在回热器中的冷却过程； 4’-1 大气中的放热过程。
②循环比功不变，实际略有减小
燃气轮机会在1650~1700 ℃而终止燃气初温的增长。
电厂燃气轮机概论01绪论
• 传热对此能量交换影响不大； • 能量损失不可忽略。 • 轴只做旋转运动，轴上带有动叶片，机匣
上带有静叶片。
9
1.2 叶轮机械的历史
• 公元前70年罗马人发明了paddle-type water wheels (用 水冲击浆叶的水车）用于加工谷物；
•通过工质的连续流动产生 •通过封闭在工作空间内的定量工
力
质产生力
•旋转运动
•绝大多数是往复运动，但也有个 别是旋转运动
25
1.2 叶轮机械简介
• 叶轮机械相对于活塞式机械的优点：
–单机功率可大 –单位功率重量轻 –单位功率体积小 –可用率高 –自动化程度高 –环保性能好（大气污染物排放水平、噪声等）
机械功
电能
（热机）
（发电机）
6
1.1 前言
热功 流动功 机械功
鉴于叶轮机械是功能转换过程中 最重要和最先进的机械，这里重 点阐述叶轮机械原理与工作过程
7
1.2 叶轮机械
1.2 叶轮机械的定义
什么是叶轮机械(Turbomachine）？
• 使通过其中的流体工质发生焓的变化，并 通过旋转的轴进行功的传递；
49
（6）微型燃气轮机
50
1.3.3 燃气轮机的发展史
1. 1900年以前：零星的雏形 2. 1900—1939 ：试验机组 3. 1940s：实用燃机和航空发动机 4. 1950s：工业用燃机研制出来、航空上取
代活塞式发动机、小功率燃机出现 5. 1960s：陆、海、空用燃机均迅速发展 6. 1970s—1980s：发电用燃机遭遇困难，
技术研发重点，并且有明确的扶持政策； • 特别是成熟的燃气轮机设计体系，均已成为各大公
燃气轮机基础知识
轴流式
环管形燃烧室
燃气轮机的燃烧室将燃料的化学能转变为热能，将压气 机压入的高压空气加热到高温以便到涡轮膨胀做功，燃料 为液体燃料（例如汽油）或气体燃料（例如天然气）。燃 烧室外壳前面是通往压气机的空气入口，后面是通往涡轮 的高温气体出口。 燃烧室内有燃烧器，对于液体燃料， 燃烧器把进入的燃料雾化从喷嘴喷出；对于气体燃料，燃 烧器把进入的气体燃料扩散预混从喷嘴喷出，与压气机来 的空气充分混合后燃烧，产生高温高压气体从过渡段出口 喷出。在燃烧室内有火焰筒，燃烧器喷出的火焰在火焰筒 内燃烧，火焰筒前段是主燃区，保证火焰正常燃烧；中段 是补燃区，在火焰筒壁上有许多进气孔，让空气进入补燃， 保证完全燃烧；后段是通向涡轮叶片的燃气导管，也称为 过渡段。在燃烧室内的白色箭头线就是气流在燃烧室的流 向。
燃气轮机基础知识
一、燃气轮机的简单工作过程
燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，燃气轮机的工作过 程是，压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气 进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮 中膨胀作功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的 作功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气 轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速 到能独立运行后，起动机才脱开。
燃烧室结构示意图
轴流式涡轮
涡轮也称透平。涡轮也分轴流式涡轮与径向式两类，燃 气轮机大多数采用轴流式涡轮， 简单说轴流式涡轮的工 作原理就像风吹风车旋转一样，是靠燃气流对涡轮上的叶 片作用使其旋转的，由于气流主方向与涡轮轴平行，故称 之为轴流式涡轮。 涡轮主要由涡轮叶片、涡轮盘（叶 盘）、涡轮轴构成，涡轮上的叶片称为动叶，也就是带动 涡轮轴旋转的叶片。涡轮机一般有一至四个涡轮，大多数 燃气轮机的几个涡轮共一个转轴，一同组成涡轮转子。 在涡轮每级动叶的前方还安装一组静止的叶片（静叶）， 静叶是燃气的导向器，起着喷嘴的作用，使气流以最佳方 向喷向动叶。一组静叶加一组动叶为一级涡轮。
燃机电厂基础知识介绍
1.3 燃机命名规则
• 三菱生产M501D, M701F系 • M501 60HZ;M701,50HZ • D, F为E型,F型代号
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1.3 燃机命名规则
• 燃气-蒸汽联合循环产品系列的设备配置中，各种代
• • • • • • •
号的含义规定如下。 以S2O9E为例: S: 联合循环,蒸汽与燃气的缩写 2： 燃气轮机的台数 0： 没有意义 9： 燃气轮机系列号 E： 燃气轮机型号 因此，S2O9E就表示配备2台9000系列E型燃气轮机 的燃气-蒸汽联合循环电站；S109E就表示配备1台 9000系列E型燃气轮机的燃气-蒸汽联合循环电站
17
1.6.3 压气机机翼
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1.6.4 燃机压气机
• 压气机：绝热压缩 • 压气机进气温度 • 提高压比（B级12, E级15，F级17,H级23） ：1.增加 级数（H级18级）；2.提高轮毂直径（提高叶片顶部 速度）；改良叶型，使其有更高的临界马赫数，并有 较小的叶型损失。 • 进口可转导叶（IGV)：1.在起，停机过程中，低转速 时，控制进气角度（降低进气攻角，防止叶片背面进 气气流旋转脱离，压气机喘振），防止压气机喘振。 2.保持透平排气温度不变。
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1.8.2 余热锅炉岛参数
• 接近点温差：接近点温差是省煤器出口水压下饱和温度和 出口水温度间的温差。在设计工况下，当窄点温度选定 后，当接近点温差增大时，余热锅炉的总传热面积会增 加。这是由于省煤器的对数平均温差虽然有所增大．致使 其传热面积有所减小，但蒸发器的对数平均温差却会减小 很多，致使蒸发器的传热面积增大甚多的缘故。当然，此 时过热器的传热面积是保持不变的，结果是余热锅炉的总 传热面积要增大。但是，对于结构已定的余热锅炉，当进 入的燃气温度，随机组负荷的减小或降低时，接近点温差 也会随之减小。
燃气轮机发电厂的工作原理、类型、及其发电厂设备构成
燃气轮机发电厂的工作原理、类型、及其发电厂设备构成(一)燃气轮机燃气轮机是将气体压缩、加热后在透平中膨胀，把热能转换为机械能的旋转式动力机械。
简单循环的燃气轮机由压气机、燃烧室、燃气透平三大部分，以及控制与保护系统、润滑油和液压油系统、空气过滤器和消声器、燃料系统、起动装置等附属设备组成。
1.工作原理单轴简单循环燃气轮机的工作原理如图1所示。
压气机从大气吸入空气，经绝热压缩，压力和温度升高;压缩后的空气进入燃烧室，与由燃料喷嘴喷射出来的燃料进行混合和燃烧，所产生的高温燃气，进入透平，经过绝热膨胀做功，推动透平转子转动将燃料的化等压加热座席冷却学能转变为机械能;膨胀做功后的燃气直接排入大气。
透平发出的功率约有2/3消耗于压气机对空气进行压缩，其余的1/3成为燃气轮机输出的机械功。
图1单轴简单循环燃气轮机的工作原理2.类型燃气轮机按结构轻重程度可分为重型和轻型两类，按循环方式可分为简单循环和复杂循环两类。
(二)燃气轮机发电厂燃气轮机发电厂采用燃气轮机或燃气-蒸汽联合循环中的燃气轮机和汽轮机驱动发电机。
目前，燃气轮机及其联合循环主要燃用液体燃料(柴油、重油、渣油和原油)或气体燃料(天然气、焦炉煤气、高炉煤气、液化石油气、炼油厂气和煤层气等)，直接燃用超净水煤浆和煤粉的燃气轮机正在试验中。
整体煤气化燃气-蒸汽联合循环电厂和燃煤的增压流化床燃气-蒸汽联合循环电厂尚处于商业示范阶段。
1.燃气轮机发电厂的类型燃气轮机发电厂主要有以下几种:(1)单纯用燃气轮机驱动发电机的发电厂。
燃气轮机的循环方式可以是多种多样的，如简单循环、再热循环等。
目前大型燃气轮机的单机功率已达260MW，供电效率为35%~41.57%。
一个发电厂可以安装1台或多台燃气轮发电机组，一般用作调峰或紧急备用。
(2)用燃气轮机与汽轮机组合成的联合循环发电厂。
它可以是余热锅炉型的、有补燃的余热锅炉型的和双流体循环型的。
目前单轴式联合循环机组的单机功率已达390MW,供电效率为55%~58%。
燃气轮机基础知识
第一节热力学基础知识
压力 压力就是工质作用在单位面积 容器壁面上的垂直作用力。气体的 压力是气体分子做不规则运动时撞 击容器器壁的平均结果。这里所说 的压力就是物理上的压强。压力的 符号是p。
基础知识
2010-9-2
第一节热力学基础知识
压力的测量：
基础知识
2010-9-2
推进功 实际的动力设备总是有工质源源不断的流 入和流出因此区动力设备的一部分或全部所 占有的空间以及作为我们研究的对象是很方 便的，即我们去设备部件内部容积作为系统， 这就是开口系统。 这个推着工质进入或流出设备的功，我们 称之为推进功。因为这个功只是当工质流动 是才存在，所以又称为流动功。
基础知识 2010-9-2
第一节热力学基础知识
温度T 温度 是标志物体冷热程度的一个物理量。处 于热平衡的物体具有相同的温度，这是 用温度计测量物体温度的依据。 温标 温度的数值表示方法。分热力学温标和 摄氏温标。前者为国际单位制基本温标。
基础知识
2010-9-2
第一节热力学基础知识
比容 单位质量物质所占的容积称为比容。 国际单位制中，比容的单位是 米3/千克（m3/kg）。 密度：单位容积内所含工质的质量。 密度 ρ＝m / V
基础知识 2010-9-2
第二节传热学基础知识
传热学是研究温度不同的物体之间 的热交换过程，或者同一物体温度不同 的部分之间的热交换过程的科学。也就 是说它是研究物体内能的转移过程的。
基础知识
2010-9-2
第二节传热学基础知识
导热 基本规律 导热是两个物体相互接触而发生的传 热现象。它的特点是两个物体之间彼此 没有物质交换没有作功而能量却以热的 形式从一物体传到他物去。
燃气轮机介绍
环管形燃烧室燃气轮机
❖ 燃气涡轮机发动机有多种结构形式，有环 形燃烧室燃气轮机、环管形燃烧室燃气轮机、 分管形燃烧室燃气轮机等。
❖ 此处主要介绍环管形燃烧室、环管形燃烧 室燃气轮机。
❖ 主要，由轴流式压气机、环管形燃烧室、轴 流式涡轮组成。
环管形燃烧室燃气轮机
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燃气轮机转子
❖ 燃气轮机的压气机转子与涡轮转子共用同一根转轴，一 同组成燃气轮机转子，涡轮在向外部提供动力的同时也 带动压气机一同旋转。
压气机转子
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2.1轴流式压气机
❖ 空气经过动叶后运动方向不单是轴向前进，还沿着动叶 旋转的方向运动，这会使下级动叶的压缩效率大大降低。 为此，在每级动叶后插入一级静止的叶片（静叶），可改 善这种状况。 ❖ 运动的动叶与静叶的相对位置与气流走向（仅演示两级 动叶一级静叶）。蓝色叶片是静叶，绿色叶片是动叶，橙 红色箭头表示空气气流的走向。转子旋转时，空气从轴向 进入，经过一级动叶后空气运动角度转向右下方,这个角 度的空气如果直接进入下级动叶,压缩效果会很差。但通 过静叶整，流后，空气运动方向转回轴向，再进入二级动叶 压缩，效果可大大改善。 ❖ 转子安装在压气机的气缸（外壳）内，静叶机匣固定在 气缸内壁。
，
3、燃气轮机的特点
❖ 优点： 结构紧凑、质量轻、体积小、占地面积小， 单位功率质量较低；相对于汽轮机，省去了 庞大的锅炉系统。 启动快、从冷态启动至满负荷，通常只用 几分钟至半小时。 耗水少或者不用水。
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❖ 缺点： ❖ 部分负荷时效率低，油耗高。
燃气—蒸汽联合循环发电
，
燃气—蒸汽联合循环发电
1、燃气轮机基本原理
❖ 电站燃气轮机循环主要性能指标：
压比：压气机出口的气体压力P2*与进口的气体压力P1* 之比值，反映工质被压缩的程度。 温比：循环最高温度t3*（燃气初温：第一级喷嘴后缘 平面处的燃气的平均滞止温度）与最低温度t1*之比值。 比功：是指相应于进入燃气轮机的每lkg空气，在燃气 轮机中完成一个循环后所能对外输出的功。 单机功，率：燃气轮发电机组的输出电功率PGTG，为主要的 性能指标。 热效率：当工质完成一循环时，把外界加给工质的热量 转化成为机械功或电功的百分数。
燃气轮机基础知识
燃气轮机基础知识
哇塞，朋友们！今天咱来聊聊燃气轮机基础知识，这可太有意思啦！
你想想啊，燃气轮机就像是一个超级大力士！比如说汽车发动机，那就是个小小的燃气轮机嘛。
它能让汽车跑起来，带着我们到处溜达，这多厉害呀！
燃气轮机是咋工作的呢？其实就像人跑步一样，得先吸气，然后用力跑出去。
燃气轮机吸进燃料和空气，然后在里面“轰轰”地燃烧，产生巨大的能量，推动着叶片快速转动，这不就有动力啦！
嘿！它可是个多面手呢！在发电领域，那可是大显身手，就像舞台上光芒四射的明星。
飞机上也少不了它呀，带着飞机在天空中翱翔，简直酷毙了。
还有轮船，有了燃气轮机，那航行速度蹭蹭往上涨！
再来说说它的优点，它启动速度超快的，就像短跑运动员听到枪声立马起跑一样。
而且它结构紧凑，不占太多地方，多方便啊！它还很耐用呢，可不是那种娇滴滴的家伙。
咱再想想，如果没有燃气轮机，那我们的生活会变成啥样呢？飞机飞不
起来了，轮船慢悠悠的，那可不行呀！燃气轮机就是我们现代生活的大功臣！
它当然也不是完美无缺的啦，它也有一些小缺点呢，比如油耗可能会有
点高。
但这并不影响它的重要性呀！
总之，燃气轮机就是这么个神奇又重要的东西。
我们的生活离不开它，
它让我们的世界变得更加精彩，更加便利！所以呀，我们可得好好了解了解它，好好重视它呀！。
燃气轮机科普知识
燃气轮机科普知识
嘿，朋友们！今天咱来聊聊燃气轮机这个厉害的家伙！
燃气轮机啊，就像是一个超级大力士，给我们的生活带来了巨大的动力。
你想想看，它就像一辆不知疲倦的跑车，呼呼地转着，为各种设备提供着强大的能量。
燃气轮机工作起来那可真是带劲！它把燃料和空气混合起来，然后“嘭”的一下点燃，产生的能量就推动着叶轮飞快地转动起来。
这叶轮一转起来，那可不得了，就像一个疯狂的舞者，带动着整个机器都充满了活力。
它的用途那可多了去了。
在发电厂里，燃气轮机是个大功臣，为我们的城市提供着源源不断的电能。
没有它，咱晚上还怎么能舒舒服服地开灯看电视呢？在飞机上，它也是个厉害角色，带着飞机在天空中翱翔，让我们能快速地到达想去的地方。
哎呀，你说这燃气轮机是不是很了不起？
而且啊，燃气轮机还特别灵活。
它能快速启动和停止，就像一个短跑运动员，随时准备起跑或者停下休息。
这可比那些慢吞吞的大家伙厉害多了吧！
燃气轮机的发展也是日新月异啊！科学家们一直在努力让它变得更高效、更强大。
说不定哪天，它就能变得像科幻电影里那样，超级无敌厉害呢！那时候，我们的生活又会发生多大的变化呀！
咱再想想，如果没有燃气轮机，这世界会变成啥样呢？很多工厂可能就没法正常运转了，飞机也飞不起来了，那可真是不敢想象啊！所以说，燃气轮机可真是我们生活中不可或缺的一部分啊。
朋友们，燃气轮机就是这样一个神奇又重要的东西。
它默默地工作着，为我们的生活带来便利和进步。
让我们一起为燃气轮机点个赞吧！它真的值得我们好好珍惜和爱护呀！
原创不易，请尊重原创，谢谢!。
燃气轮机基础知识_2022年学习资料
轴流式-叶-气缸-主轴-静叶
环管形然烧室-燃气轮机的燃烧室将燃料的化学能转变为热能，将压气-机庄入的高压空汽加热到高温以便到涡轮膨胀做 ，燃料-为液体燃料（例如汽油】或气体燃料（例如关然气）。燃-烧室外壳前面是通往压气机的空气入口，后面是通往 轮-的高温气体出口。，燃烧室内有燃烧器，对宇液体燃料-人气丸-的空汽充分混合后燃烧，产生高温高库在从过渡段 -年。茬燃烧火焰筒士燃烧器喷出的父着猴灭焰简-2-内您烧，火焰简前段是主燃区，保捉火焰正常燃烧-；中-管， 称为-过渡段。茌燃烧室内的百色箭头线就是气流在燃烧室的流
离心式压缩机燃气轮机基础知识
三、燃气轮机的主要辅助部分-对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善-的调节保安系统，（油系统一润 油、控制油、液压油。超温、-气体泄露报警装置，轴瓦的振动位移以及温度，超速保护等-此外还需要配备良好的附属 统和设备，包括：起动装置、燃-料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。-四、燃气轮机的主要优缺点 燃气轮机与其他动力机械，如内燃机，汽轮机相比，有-一系列的主要优点：-1、结构简单-燃气轮机主要结构只有转 （压气机和透平的叶轮在同-一根轴上和静子（导向叶片、机壳、轴承和燃烧室等静止部-分与汽轮机装置相比不需要庞 的锅炉和凝气设备。，与内往-复相比不需要往复运动的拉杆、活塞和曲轴等部件。由于结构-简单给安装、运行和维护 来极大方便。
涡轮静叶-涡轮动叶-涡轮气缸-1级2级3级4级
空气从进气口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压-空气，其流向见黄色箭头线：高压空气进入燃烧室， 料与空气混合在-燃烧室燃烧，产生高温高压燃气；高温高压燃气膨胀推动涡轮旋转做功：-做功后的气体从排气口排出 其流向见红色箭头线。-然烧
二、影响然气轮机效率的两个主要因素-燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。-提高燃气 温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。70年-代未，压缩比最高达到31；工业和船用燃气轮机的燃气 温最高达-1200°℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。-燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气涡轮等组成。压气 有轴流式和离心-式两种，轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合。在小流量时-轴流式压气机因后面几级叶片很 ，效率低于离心式。功率为数兆瓦的-燃气轮机中，有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到-较高效率 同时又缩短了轴向长度。-燃烧室和涡轮不仅工作温度高，而且还承受燃气轮机在起动和停机时-因温度剧烈变化引起的 冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机-寿命的关键部件。为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还-须用空气冷却来降低工作温度。
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第三节：燃气轮机发展史
中国在公元十二世纪的南宋高宗年间就已有走马 灯的记载，它是涡轮机(透平)的雏形。
15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计出烟气 转动装置，其原理与走马灯相同。
至17世纪中叶，透平原理在欧洲得到了较多应用。
1791年，英国人巴伯首次描述了燃气轮机的工作 过程。
1920年，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃 气轮机，其效率为13％、功率为370千瓦，按等 容加热循环工作，但因等容加热循环以断续爆燃 的方式加热，存在许多重大缺点而被人们放弃。
燃气轮机发展史
随着空气动力学的发展，人们掌握了压气机叶片 中气体扩压流动的特点，解决了设计高效率轴流 式压气机的问题，因而在30年代中期出现了效率 达85％的轴流式压气机。与此同时，透平效率也 有了提高。在高温材料方面，出现了能承受 600℃以上高温的铬镍合金钢等耐热钢，因而能 采用较高的燃气初温，于是等压加热循环的燃气 轮机终于得到成功的应用。
第二章：燃气—蒸汽联合循环发电系统的流程
下图是燃气—蒸汽联合循环发电系统设备与生产流程图，显示了天然气发电的主要流程
在经过加热后的天然气进入燃气轮机的燃烧室，与压气机压入 的高压空气混合燃烧，产生高温高压气流推动燃气轮机旋转做 功。
从燃气轮机排出的气体温度高达摄氏600度，仍然具备很高的 能量，把这些高温气体送到锅炉，把水加热成蒸汽去推动蒸汽 轮机，带动发电机发电。
加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃 气透平在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气 轮机的输出机械功。
燃气轮机由静止起动时，需用启动设备，待加速 到能独立运行后，起动机才脱开。
3、燃气轮机工作过程的分类
燃气轮机的工作过程是最简单的，称为简单循环； 此外，还有回热循环和复杂循环。
燃气轮机的工质来自大气，最后又排至大气，是 开式循环；此外，还有工质被封闭循环使用的闭 式循环。例如：燃气—蒸汽混合循环电厂。
采用 天然气为原料，采用“燃气—蒸汽联合循环”技术来发电 的电厂称为燃气—蒸汽联合循环发电厂。采用天然气发电可大大 减少对环境的污染，采用“燃气—蒸汽联合循环”技术发电，发 电效率高达57%，燃煤电厂为40%左右，发同样的电能CO2排 放量仅为燃煤电厂的40%左右,SO2几乎没有，NOX甚微。
第二节、液化天然气 （LNG）燃机发电厂与燃煤发电厂性能比较示意图
燃气轮机是利用气体作为工质在燃烧室里燃烧，将 燃料的化学能转变为气体的内能。在喷嘴里，气体 的内能转变为气体的动能，燃气高速喷出，冲击叶 轮转动
2、燃气轮机的工作过程
压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将 其压缩。
压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后 燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀 作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转
是靠燃烧产生的高温高压气体推动燃气叶轮旋转 如下图：
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速 旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机 械，是一种旋转叶轮式热力发动机。 燃气轮机的基本原理与蒸汽轮机很相似，不同处在 于工质不是蒸汽而是燃料燃烧后的烟气。燃气轮机 属于内燃机，所以也叫内燃气轮机。
燃气轮机电厂基础知识介绍
第一章：燃气—蒸汽联合循环发电简介
第 一节、 天然气是清洁能源
天然气的主要成分是甲烷（CH4），其分子由一个碳原子（C） 与四个氢原子（H）组成。天然气无色、无味、无腐蚀性，天然 气燃烧生成水（H2O）与二氧化碳（CO2），不产生灰、渣、二 氧化硫等有害物质，天然气是世界公认的清洁能源。LNG就是液 化天然气，液化后的天然气体积是气体形态的六百份之一，方便 大量储存和远距离运输。
1939年，在瑞士制成了四兆瓦发电用燃气轮机， 效率达18%。同年，在德国制造的喷气式飞机试 飞成功，从此燃气轮机进入了实用阶段，并开始 迅速发展。
燃气轮机发展史
随着高温材料的不断进展，以及透平采用冷却叶 片并不断提高冷却效果，燃气初温逐步提高，使 燃气轮机效率不断提高，单机功率也不断增大。
在70年代中期出现了数种100兆瓦级的燃气轮机， 最高能达到130兆瓦。
燃气轮机与其他热机相结合的称为复合循环装置。
4、影响效率的主要因素
燃气初温和压气机的压缩比，是影响 燃气轮机效率的两个主要因素。提高 燃气初温，并相应提高压缩比，可使 燃气轮机效率显著提高。下面是一台燃气轮机模来自，通过它来了解燃气轮机的工作过程。
环，按燃机转子结构分为单轴和多轴燃气轮机。 2、联合循环设备的介绍
联合循环发电设备的配套可采用一台燃气轮机和 一台余热锅炉及一台汽轮机“一托一”的方式，也可以采 用二台燃气轮机和二台余热锅炉及一台汽轮机“二托一” 的方式，有的电站也采用多托一的方式。
燃气轮机的主要生产厂家
目前，国内燃机项目主要是B、E、F级燃机。 世界主要的厂家是美国GE公司、德国 Siemens公司、日本三菱公司及ABB公司。 在我国，主要以E/F级燃机为主，大部分集 中在江浙、深圳一带。GE公司的 PG9171E和PG9351FA为典型代表。 Siemens公司以V94.2和V94.3为典型代 表。日本三菱公司以M701F为典型代表。
燃气轮机整体结构
第三章：燃气轮机概述
第 一节、燃气轮机工作原理及工作过程
1、燃气轮机的工作原理 燃气轮机的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。
走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热， 热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机
燃气轮机的分类
燃气轮机和火电机组相比具有结构简单、重量轻、污染小、 效率高及安装建设周期短等特点，近些年大批量的燃机电 厂陆续投产发电。
1、燃气轮机的分类：工业型和航机改装型 工业型燃气轮机是地面上广泛使用的机组，使用寿
命长，可以作为电厂调峰使用。 航机改装型燃气轮机广泛用于船舶业航空业，和工
业型燃气轮机相比体积较小，重量较轻。 此外按燃气轮机的热力特性分为简单循环和联合循