燃气轮机相关热力循环
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总压101325Pa、相对湿度为60％、以及燃 用天然气的工况下连续运行，发电机出线 端的最大持续功率。
NEMA （美国电气制造协会）工况： 97710 Pa, 26.67 ℃(80F)，相对湿度为50％
9
5、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。 有三种计算方法：
26
燃机热力循环的相似性
涡轮喷气发动机的飞机
28
涡轮风扇发动机的飞机
29
涡轮螺旋桨发动机的飞机
30
涡喷发动机
31
32
涡扇发动机
33
涡桨发动机
34
35
三、燃机的复杂热力循环 （节能或增效目的）
36
回热循环
回热器（R）：Regenerator
37
理想
38
回热循环： 优点：提高热效率 缺点：1、尺寸大，增加维护费用 2、不适用高压比燃机
空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能 对外输出的功。
比功反映燃机哪方面信息？ WGT 与 WT 和 WC 的关系？
7
4、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。
① 标准额定功率 ② 合同额定功率 ③ 现场额定功率 ④ 尖峰功率
8
单机功率
• 标准额定功率 是指在IS0工况下，即环境温度15℃、
39
间冷循环
中间冷却器（IC）：Intercooler
40
理论上，间冷次数无穷多时，压缩过程 就变为等温压缩，压缩耗功降至最低， 循环比功增加最多。 最佳压比分配使循环比功最大
41
间冷循环： 优点：提高比功 缺点： 1、增加了冷却器设备 2、间冷循环宜选取较高的压比 3、一般只能用一次
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ42
再热循环
基于负荷估算，负荷变化的思考， 发电功率100%--70%---50%，T3，压比，温度，流量的变化
24
型号
GE PG9351 （FA）
首台 ISO额定功率
年份
KW
压比
1996 255600 15.4
流量 kg/s
624
透平前 温度 ℃
1327
进气温 度 ℃
15
排气温 度 ℃
609
= 624*1004*1600*(1-0.5076)*0.90 – 624*1004*288*(2.184-1)/0.88 = 444MW - 243MW = 201MW
15
16
燃气轮机理想简单循环性能分析
17
理想简单循环比功
如何提高燃机的比功和效率？
18
实际简单循环性能分析
19
实际简单循环性能分析
T
2 2！
1
1！
3 3！
4！ 4
s
20
21
燃烧室的损失主要表现在那两个方面，目前的
情况怎样？
22
燃气轮机输出功率的计算
为什么涡轮进口燃气的流量比压气 机中的空气流量大？
燃煤联合循环 （煤的气化及燃烧）
•整体煤气化燃气—蒸汽联合循环（IGCC） •增压流化床燃气—蒸汽联合循环（PFBCCC）
•… …
=0.35kg×29308kJ/kg=10257.8kJ
热效率：
t
wnet q1
3600 35.10% 10257.8
14
• 某燃机电厂，燃机发电效率39%，天然气 热值37700KJ/Nm3，天然气密度0.6kg/m3 求：平均生产1度电需消耗天然气的质量？ 收益：1度电=1kW·h=1kJ/s×3600s=3600kJ
= 1.07*624*1004*1600*(1-0.5076)*0.90 – 0.9*624*1004*288*(2.184-1)/0.88 = 475MW - 219MW = 256MW
基于负荷估算，负荷变化的思考， 发电功率100%--70%---50%，T3，压比，温度，流量的变化
25
二、航空燃机的热力循环
1. 压比 2. 温比 3. 比功 4. 单机功率 5. 热效率
4
1、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。
5
2、温比
温比是指循环最高温度t3*（燃气初温）与 最低温度t1*之比值。
燃气初温： 在第一级喷嘴 后缘平面处的 燃气的平均滞 止温度
6
3、比功 比功是指相应于进入燃气轮机的每lkg
43
Alstom GT24 / 26
M701F3 270MW 17 压比 1290摄氏度
GE 9351FA 256MW 15.4 压比 1318摄氏度
GT 26 265MW 30压比 1235摄氏度
44
四、燃机相关联合循环
燃气（油）联合循环 （利用燃机排气）
• 余热锅炉型 • 排气补燃型 • ……
第二部分 燃机相关热力循环
燃机的热力循环 第二章 航空燃机的热力循环 第三章 燃机的复杂热力循环 -蒸汽联合循环
1
燃烧室 燃料
燃气轮机发电装置示意图
1800-2300K 3 2
q1
压气机
涡轮（透平）
发电机
1 进气口
电
q2
4
排气
2
一、发电燃机的热力循环
热力系统 示意图
3
电站燃气轮机循环的主要性能指标
23
型号
首台 ISO额定功率
年份
MW
压比
三菱M701F4 1997
312
18
流量 kg/s
703
透平前 温度 ℃
1427
进气温 度 ℃
15
排气温 度 ℃
597
= 1.05*703*1004*1700*(1-0.4881)*0.90 – 0.9*703*1004*288*(2.284-1)/0.88 = 580MW - 267MW = 313MW
10
q : 每1kg空气，加给机组的热量； f : 每1kg空气，加入的燃料量； Hu ：燃料的低热值； Gf ：每秒钟加给机组的燃料量； PGTG：单机输出电功率
11
什么是燃料的低热值？燃料的高热值？
燃料的热值是指单位燃料在量热计中燃烧后测得 的热量数值。由于燃料燃烧产物中的H2O在冷凝 的过程中会放出潜热包括在量热计所测的数值中， 所以测出的数值称为高热值。这部分潜热在发动 机中是无法利用的，因此要将这部分热量从高热 值中减去。燃料在气缸中燃烧后发出的有效热量 称为低热值。
12
• 热耗率 机组每输出产生l kW·h的功需要多
少焦耳的热量。
• 油耗 每产生lkW·h的功所消耗的标准燃
油（是指发热量为43124kJ/kg的燃油） 的克数。
13
• 某发电厂平均生产1度电需消耗350克标准 煤，已知标准煤的热值为29308kJ/kg，试 求这个电厂的平均热效率是多少？
收益：1度电=1kW·h=1kJ/s×3600s=3600kJ 代价：350克标准煤发热量
NEMA （美国电气制造协会）工况： 97710 Pa, 26.67 ℃(80F)，相对湿度为50％
9
5、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。 有三种计算方法：
26
燃机热力循环的相似性
涡轮喷气发动机的飞机
28
涡轮风扇发动机的飞机
29
涡轮螺旋桨发动机的飞机
30
涡喷发动机
31
32
涡扇发动机
33
涡桨发动机
34
35
三、燃机的复杂热力循环 （节能或增效目的）
36
回热循环
回热器（R）：Regenerator
37
理想
38
回热循环： 优点：提高热效率 缺点：1、尺寸大，增加维护费用 2、不适用高压比燃机
空气，在燃气轮机中完成一个循环后所能 对外输出的功。
比功反映燃机哪方面信息？ WGT 与 WT 和 WC 的关系？
7
4、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。
① 标准额定功率 ② 合同额定功率 ③ 现场额定功率 ④ 尖峰功率
8
单机功率
• 标准额定功率 是指在IS0工况下，即环境温度15℃、
39
间冷循环
中间冷却器（IC）：Intercooler
40
理论上，间冷次数无穷多时，压缩过程 就变为等温压缩，压缩耗功降至最低， 循环比功增加最多。 最佳压比分配使循环比功最大
41
间冷循环： 优点：提高比功 缺点： 1、增加了冷却器设备 2、间冷循环宜选取较高的压比 3、一般只能用一次
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ42
再热循环
基于负荷估算，负荷变化的思考， 发电功率100%--70%---50%，T3，压比，温度，流量的变化
24
型号
GE PG9351 （FA）
首台 ISO额定功率
年份
KW
压比
1996 255600 15.4
流量 kg/s
624
透平前 温度 ℃
1327
进气温 度 ℃
15
排气温 度 ℃
609
= 624*1004*1600*(1-0.5076)*0.90 – 624*1004*288*(2.184-1)/0.88 = 444MW - 243MW = 201MW
15
16
燃气轮机理想简单循环性能分析
17
理想简单循环比功
如何提高燃机的比功和效率？
18
实际简单循环性能分析
19
实际简单循环性能分析
T
2 2！
1
1！
3 3！
4！ 4
s
20
21
燃烧室的损失主要表现在那两个方面，目前的
情况怎样？
22
燃气轮机输出功率的计算
为什么涡轮进口燃气的流量比压气 机中的空气流量大？
燃煤联合循环 （煤的气化及燃烧）
•整体煤气化燃气—蒸汽联合循环（IGCC） •增压流化床燃气—蒸汽联合循环（PFBCCC）
•… …
=0.35kg×29308kJ/kg=10257.8kJ
热效率：
t
wnet q1
3600 35.10% 10257.8
14
• 某燃机电厂，燃机发电效率39%，天然气 热值37700KJ/Nm3，天然气密度0.6kg/m3 求：平均生产1度电需消耗天然气的质量？ 收益：1度电=1kW·h=1kJ/s×3600s=3600kJ
= 1.07*624*1004*1600*(1-0.5076)*0.90 – 0.9*624*1004*288*(2.184-1)/0.88 = 475MW - 219MW = 256MW
基于负荷估算，负荷变化的思考， 发电功率100%--70%---50%，T3，压比，温度，流量的变化
25
二、航空燃机的热力循环
1. 压比 2. 温比 3. 比功 4. 单机功率 5. 热效率
4
1、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。
5
2、温比
温比是指循环最高温度t3*（燃气初温）与 最低温度t1*之比值。
燃气初温： 在第一级喷嘴 后缘平面处的 燃气的平均滞 止温度
6
3、比功 比功是指相应于进入燃气轮机的每lkg
43
Alstom GT24 / 26
M701F3 270MW 17 压比 1290摄氏度
GE 9351FA 256MW 15.4 压比 1318摄氏度
GT 26 265MW 30压比 1235摄氏度
44
四、燃机相关联合循环
燃气（油）联合循环 （利用燃机排气）
• 余热锅炉型 • 排气补燃型 • ……
第二部分 燃机相关热力循环
燃机的热力循环 第二章 航空燃机的热力循环 第三章 燃机的复杂热力循环 -蒸汽联合循环
1
燃烧室 燃料
燃气轮机发电装置示意图
1800-2300K 3 2
q1
压气机
涡轮（透平）
发电机
1 进气口
电
q2
4
排气
2
一、发电燃机的热力循环
热力系统 示意图
3
电站燃气轮机循环的主要性能指标
23
型号
首台 ISO额定功率
年份
MW
压比
三菱M701F4 1997
312
18
流量 kg/s
703
透平前 温度 ℃
1427
进气温 度 ℃
15
排气温 度 ℃
597
= 1.05*703*1004*1700*(1-0.4881)*0.90 – 0.9*703*1004*288*(2.284-1)/0.88 = 580MW - 267MW = 313MW
10
q : 每1kg空气，加给机组的热量； f : 每1kg空气，加入的燃料量； Hu ：燃料的低热值； Gf ：每秒钟加给机组的燃料量； PGTG：单机输出电功率
11
什么是燃料的低热值？燃料的高热值？
燃料的热值是指单位燃料在量热计中燃烧后测得 的热量数值。由于燃料燃烧产物中的H2O在冷凝 的过程中会放出潜热包括在量热计所测的数值中， 所以测出的数值称为高热值。这部分潜热在发动 机中是无法利用的，因此要将这部分热量从高热 值中减去。燃料在气缸中燃烧后发出的有效热量 称为低热值。
12
• 热耗率 机组每输出产生l kW·h的功需要多
少焦耳的热量。
• 油耗 每产生lkW·h的功所消耗的标准燃
油（是指发热量为43124kJ/kg的燃油） 的克数。
13
• 某发电厂平均生产1度电需消耗350克标准 煤，已知标准煤的热值为29308kJ/kg，试 求这个电厂的平均热效率是多少？
收益：1度电=1kW·h=1kJ/s×3600s=3600kJ 代价：350克标准煤发热量