燃气轮机简介
燃气轮机简介
西门子SIEMENS 燃气轮机 ❖ we
GE 燃气轮机
1、燃气轮机基本原理
❖ 地面燃气轮机旳评价参数：
效率：42.9% ，联合循环效率高达58%；（油耗率、热耗） 功率： 最大334MW； 涡轮前温度、压比； 寿命：50000~100000小时； 停机检验时间：4000~8000小时； 单位功率旳重量：重型旳一般不小于2～5kg/kW，轻型则
在1872瑞士人Stole取得了一种燃气轮机旳专利，他设计 旳燃气轮机涉及多级轴流式压气机、反动式涡轮、燃烧 室、回热器等部件。
1895年,美国人 Charles提出了完整旳燃气轮机旳设计专 利。
2、燃气轮机发展史
❖ 在1923年，法国人 Stolze制造了第一台“真正”
旳燃气轮机，而且进行了试验，但是成果却是失败 了。装置除了带动本身旋转外，几乎不能对外输出 功。 ❖ 同步，其他旳人也尝试制造燃气轮机，但是几乎都 失败了。 ❖ 失败旳主要原因有两个：
部件旳效率偏低（主要是压气机，当初旳压气机效率只有 60%左右）。
材料旳限制（没有耐热钢和冷却技术，涡轮前温度只有 740K左右，在后来旳学习中会发觉涡轮前温度循环效率旳 影响最大）。
2、燃气轮机发展史
❖ 到了20世纪30年代，因为空气动力学旳发展应用在 压气机设计领域，使得压气旳效率和压比均得到了 提升；同步冶金技术旳发展出现了耐热钢，能够承 受500~600摄氏度左右旳高温。为燃气轮机旳制造成 功提供了基本旳确保。
一、燃气轮机简介
1. 燃气轮机基本原理 2. 燃气轮机发展史 3. 燃气轮机旳特点 4. 燃气轮机旳应用 5. 发展前景
燃气轮机介绍
西门子 燃气轮机
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GE 燃气轮机
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三菱燃气轮机
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2、燃气轮机结构组成
❖ 2.1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，分轴流式压气机与离心式压 气机（应用较少），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，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。
❖ 理论上进入燃烧室的空气压力越高越好，实际上综合各 种因素，，压比较多为 12 至 20。燃气轮机的压气机由本身 的涡轮机带动，燃气轮机启动时，先使用外动力带动压气 机旋转，把空气压入燃烧室。燃气轮机点火后进入运转状 态，则转变至由涡轮带动压气机旋转压气。
西门子 燃气轮机
西门子 燃气轮机
西门子 燃气轮机
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。
❖ 燃气轮机定义：燃气轮机是将燃料（石油、天然 气）的能量转化为某种形式的有用功，例如机械 功或者高速喷气式动力装置的推力。
❖ 最简单的燃气轮机包括三部分：压气机、燃烧室、 涡轮。
❖压气机——压缩空气（消耗功） ❖燃， 烧室——燃料与空气燃烧（化学能转化为热能） ❖涡 轮——燃气膨胀做功，一部分功用来带动压
燃气轮机进气口温度
燃气轮机进气口温度1. 简介燃气轮机是一种利用燃料燃烧产生高温高压气体，通过轮叶机械能转换，驱动发电机或直接驱动机械设备的动力装置。
燃气轮机的性能和效率受多个因素影响，其中之一就是进气口温度。
燃气轮机进气口温度是指进入燃气轮机的空气在进气口处的温度。
进气口温度的高低直接影响燃气轮机的性能和效率。
在正常运行条件下，燃气轮机进气口温度通常在600°C到1500°C之间。
2. 影响因素2.1 燃料燃烧温度燃气轮机的进气口温度主要受到燃料燃烧温度的影响。
燃料的燃烧温度越高，产生的热量也就越高，进气口温度也会随之升高。
因此，燃料的选择和燃烧控制对于控制进气口温度至关重要。
2.2 空气压力燃气轮机的进气口温度还受到空气压力的影响。
随着空气压力的增加，进气口温度也会相应升高。
因此，在设计和运行燃气轮机时，需要考虑空气压力的变化对进气口温度的影响。
2.3 进气口设计燃气轮机的进气口设计也对进气口温度起着重要的影响。
合理的进气口设计可以减小进气口温度的波动，提高燃气轮机的性能和效率。
进气口设计需要考虑空气的均匀流动，避免局部过热或过冷。
2.4 环境温度环境温度是另一个影响燃气轮机进气口温度的因素。
在高温环境下，进气口温度会相应升高。
因此，在选择燃气轮机的安装位置时，需要考虑环境温度对进气口温度的影响。
3. 进气口温度的影响3.1 燃气轮机性能进气口温度的升高会导致燃气轮机性能的下降。
高温空气进入燃气轮机后，会使得燃气轮机的燃烧温度升高，导致燃烧效率下降。
同时，高温空气还会使得燃气轮机的叶片受热膨胀，增加叶片的磨损和疲劳，降低燃气轮机的可靠性和寿命。
3.2 燃气轮机效率进气口温度的升高还会导致燃气轮机效率的下降。
高温空气在进入燃气轮机后，会使得燃气轮机的排气温度升高，从而导致热损失的增加。
燃气轮机的效率与热损失成反比，因此进气口温度的升高会降低燃气轮机的效率。
3.3 燃气轮机排放进气口温度的升高还会影响燃气轮机的排放。
燃气轮机
我国解放前没有燃气轮机工业，解放后全国各地试制过十几种型号的陆海空用途的燃气轮机。1956年我国制 造的第一批喷气式飞机试飞，1958年起又有不少工厂设计试制过各种燃气轮机。
1962年上海汽轮机厂试制船用燃气轮机，1964年与上海船厂合作制成550KW燃气轮机，1965年制成6000KW列 车电站燃气轮机，1971年制成3000KW卡车电站。在这期间还与703研究所合作制造了3295KW、4410KW、KW等几种 船用燃气轮机。
压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高；压缩 空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到涡轮中膨胀做功，推动涡轮带动 压气机和外负荷转子一起高速旋转，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。从涡轮中 排出的废气排至大气自然放热。这样，燃气轮机就把燃料的化学能转化为热能，又把部分热能转变成机械能。通 常在燃气轮机中，压气机是由燃气涡轮膨胀做功来带动的，它是涡轮的负载。在简单循环中，涡轮发出的机械功 有1/2到2/3左右用来带动压气机，其余的1/3左右的机械功用来驱动发电机。在燃气轮机起动的时候，首先需要 外界动力，一般是起动机带动压气机，直到燃气涡轮发出的机械功大于压气机消耗的机械功时，外界起动机脱扣， 燃气轮机才能自身独立工作。
燃气轮机
内燃式动力机械
01 基本简介
03 工作原理 05 内部结构
目录
02 发展概述 04 优缺点 06 发电厂
07 密封
09 发电形式
目录
08 舰船用机 010 国内状态
燃气轮机（Gas Turbine）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。
微型燃气轮机效率
微型燃气轮机效率摘要：一、微型燃气轮机简介二、微型燃气轮机效率的计算三、微型燃气轮机的优点四、微型燃气轮机与柴油机的效率比较五、微型燃气轮机发电技术的发展正文：一、微型燃气轮机简介微型燃气轮机，又称为微涡轮发电机或微型涡轮发电机组，是一类新近发展起来的小型热力发动机。
其单机功率范围为25～300 千瓦，基本技术特征是采用径流式叶轮机械（向心式透平和离心式压气机）以及回热循环。
近年来，随着全球范围内的能源与动力需求结构的变化，特别是电力系统的放松控制以及环境保护等要求的变化，微型燃气轮机得到了电力、动力等有关部门的高度重视。
二、微型燃气轮机效率的计算微型燃气轮机的效率是指吸收热量与放出热量之比。
其效率的计算需要考虑压气机的效率、燃烧室出口的总温以及回热器的效率等因素。
若压气机效率为100%，可以由进、出口计算得到压气机的压比。
然而，微型燃气轮机的效率并不能简单地用涡轮效率来计算，因为涡轮传给压气机的功并不是就此消耗，总体效率需要综合考虑多个因素。
三、微型燃气轮机的优点微型燃气轮机具有以下优点：1.高效：微型燃气轮机的效率一般在30% 左右，相较于柴油机的40～50% 的效率，虽然较低，但在分布式供电系统中，其效率可以提高到50～60%。
2.环保：微型燃气轮机采用清洁的气体燃料，排放的污染物较少，有助于环境保护。
3.灵活性：微型燃气轮机具有快速启停和调节能力，可以根据负荷需求进行快速调整，适应性强。
4.噪音低：微型燃气轮机的噪音相对较低，有利于降低噪音污染。
四、微型燃气轮机与柴油机的效率比较柴油机的机械效率一般在40～50％，而火电厂的燃气轮机在30％。
如果将热能用于供热，燃气轮机的效率可以在50～60％左右。
然而，微型燃气轮机的效率并不高，一般在30% 左右。
尽管如此，在分布式供电系统中，微型燃气轮机的效率可以提高到50～60%，与柴油机相当。
五、微型燃气轮机发电技术的发展微型燃气轮机发电技术近年来得到了迅猛发展，特别是在美、欧等国。
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。
燃气轮机效率与温比压比关系曲线
燃气轮机效率与温比压比关系曲线1. 燃气轮机简介燃气轮机是一种常见的热力发电装置，其通过燃烧燃料产生高温高压气体，然后将气体通过扩张机械转化为旋转动能，最终驱动发电机发电。
燃气轮机具有结构简单、启动快速、效率高等优点，在电力、航空、船舶等领域得到广泛应用。
2. 燃气轮机效率燃气轮机的效率是衡量其能量利用程度的重要指标。
通常情况下，燃气轮机的效率可以分为两部分：压缩功和扩张功之间的比值以及扩张功和输入焓之间的比值。
2.1 压缩功与扩张功之间的比值在燃气轮机中，压缩功是指将空气压缩至工作状态所需消耗的能量，而扩张功是指由于高温高压气体膨胀而产生的能量。
这两者之间的比值被称为压缩功与扩张功比，记作ηc。
2.2 扩张功与输入焓之间的比值扩张功是燃气轮机从高温高压气体中获得的能量，而输入焓是指单位时间内通过燃烧室进入轮机系统的能量。
这两者之间的比值被称为扩张功与输入焓比，记作ηt。
2.3 燃气轮机总效率燃气轮机的总效率是指压缩功和扩张功之间以及扩张功和输入焓之间两个比值的乘积，即ηtotal=ηc×ηt。
3. 温比和压比在讨论燃气轮机效率与温比压比关系之前，我们首先需要了解温比和压比这两个概念。
3.1 温比温比是指工作状态下的绝对温度与参考状态下的绝对温度之间的比值。
通常情况下，参考状态选择大气标准条件下的绝对温度（298K）。
工作状态下的绝对温度可以通过测量得到。
3.2 压比压比是指工作状态下的绝对压力与参考状态下的绝对压力之间的比值。
与温比类似，参考状态一般选择大气标准条件下的绝对压力（101.3kPa）。
4. 燃气轮机效率与温比压比关系曲线燃气轮机效率与温比压比之间存在一定的关系，可以通过绘制效率-温比压比曲线来展示。
4.1 曲线特点燃气轮机效率-温比压比曲线通常呈现以下特点： - 曲线起始于（1,1）点，即在参考状态下，燃气轮机的效率为100%。
- 随着温比的增加，燃气轮机的效率逐渐提高，并逐渐趋近于一个极限值。
燃气轮机特性
小型化燃气轮机具有体积小、重量轻、启动速度快等优点，适用于分布式能源、移动电源、 船舶等领域。
通过采用先进的制造技术和优化设计，小型化燃气轮机的性能和可靠性得到了显著提升，满 足了不同领域的需求。
05
燃气轮机未来展望
燃气轮机在新能源领域的应用
燃气轮机工作原理
燃气轮机的工作原理基于牛顿第三定律，即作用力和反作用力相等。当 转，进 而产生机械能。
压气机首先吸入空气并将其压缩，然后燃料在燃烧室中与压缩空气混合 并燃烧，产生高温高压气体驱动涡轮旋转。
最终，涡轮通过轴将机械能输出，可以用于驱动发电机或各种机械装置。
与柴油机、蒸汽轮机等其他类型的发动机相比，燃气轮机具有更短的启动时间，能 够快速达到额定功率。
快速启动的燃气轮机适用于需要频繁启停的应用场景，如调峰电站、备用电源等。
运行可靠
燃气轮机采用精密的控制系统和 高效的冷却系统，能够在高温、
高压等极端条件下稳定运行。
燃气轮机的零部件相对较少，结 构简单，降低了故障发生的概率。
持续发展。
清洁化
随着环境保护意识的日益增强，燃气轮 机的清洁化发展成为了必然趋势。
通过采用先进的排放控制技术和清洁燃 料，如氢气、生物质等，燃气轮机的排 放污染物得到了有效控制，符合日益严
格的环保标准。
清洁化的燃气轮机在减少环境污染、应 对气候变化等方面具有重要意义，有助
于推动全球绿色能源转型。
小型化
燃气轮机特性
目 录
• 燃气轮机简介 • 燃气轮机性能特点 • 燃气轮机与内燃机的比较 • 燃气轮机发展趋势 • 燃气轮机未来展望
01
燃气轮机简介
燃气轮机概述
MS9001E 简单循环、单轴、重型燃气轮机
燃气轮机的叶轮转子
压气机转子
等压燃烧的加热过程
燃气轮机的优点
1.
2. 3.
4. 5. 6. 7. 8.
结构紧凑，质量轻。即单位功率的质量小。 重型机组为2 ~ 5 kg/kw, 轻型机组为 1 kg/kw. 体积小，占地面积小。 起动快，从冷态起动至带满负荷，有些机组只需数分钟，在紧急 情况下起动时间还可缩短一半。 安装周期短，在做好基础设施等准备工作后，机组到位，很快就 能投入运行（约1~2 个月）。 运行平稳，可靠性高。 效率高，现简单循环的燃气轮机的热效率已达到 42.9 % 污染排放低。 耗水少或者不用水。
燃气轮机的四个工作过程
1、压气机的压缩过程：在压气即中，空气被压缩，比容 减少，压力、温度增加 2、燃烧室中的加热过程：在燃烧室中。从压气机中排除 的高压空气与燃料混合燃烧，将燃料中的化学能释放出 来，转化成热能，使工质温度升高，比容增大 3、透平中的膨胀过程：从燃烧室出来的高温高压燃气， 进入透平后，对外界输出一定数量的机械功，与此同时， 工质的温度、压力下降，比容增加 4、排气在大气中放热：燃气经排气机匣和烟道排入大气， 温度降到环境温度，此时压力、温度和比容都回到压气 机进口状态。
燃气轮机在静止状态时，压气机和透平都不 做功，机组 的通道中无气体流动，这时在燃烧室中无法加入，燃 料去燃烧。因此燃气轮机是无法依靠其自身来起动， 只有依靠外界动力。一般是用 起动机，用它带动压气机 转子旋转加速，使机组的流道中建立起气流，在燃烧 室中气流达到稳 定燃烧的条件后才能喷入燃料，点火 燃烧, 这时 透平输功率迅速增大，燃气轮机的速迅速增 加，当起动到燃气轮机自身能独立工作后，起动机才 脱开而停止工作 。
燃气轮机的原理与结构介绍
燃气轮机的原理与结构介绍燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生高温高压气流，通过推动涡轮转动，进而驱动发电机或其他机械装置的热动力装置。
其工作原理主要包括燃气燃烧、能量转换和工作过程三个方面。
1.压缩机：压缩机是燃气轮机的核心部件之一，以提高压气机进气流动的动能，同时将气体压力提升至燃烧室所需的压力值。
压缩机通常由多级叶轮设计，叶片与壳体之间的间隙很小，以确保气流的紧凑状态。
气流在各级叶轮中加速，并在每个级别后面的导向叶片中改变流向，最终进入燃烧室。
2.燃烧室：燃烧室是将燃气和空气混合并进行燃烧的部分。
压缩机泵入的气体首先通过燃气轮机喷油器喷入燃烧室，混合燃气在点火器的点火下燃烧。
在燃烧的过程中，燃气内部的化学能被释放出来，产生高温高压的气流。
3.涡轮：涡轮是燃气轮机中的另一个关键部件，由高压涡轮和低压涡轮组成。
高温高压的燃气通过高压涡轮的叶片，使涡轮快速旋转。
旋转的涡轮通过轴向传递的力量，带动高速旋转的低压涡轮，最终推动轴线上的装置工作。
涡轮通常由高温合金材料制成，以保证在高温高压的环境下的耐磨、耐腐蚀性能。
4.排气系统：排气系统主要用于将燃气轮机的废气排放到大气中。
排气管在涡轮后面连接，将排放的废气引导出燃气轮机。
同时，排气管内部还设置了一些降温装置，以降低排气温度，减少对环境的污染。
1.压缩：压缩机将大量的空气吸入，通过多级叶轮的旋转将气体压缩成高压气体。
在此过程中，气体的体积减小，温度和压力增加。
2.燃烧：压缩后的高压气体进入燃烧室，在燃料的点火下燃烧。
这些燃烧物质会释放出大量的热能，将气体的温度提高到非常高的程度。
3.膨胀：高温高压的气体通过高温涡轮的叶片，使涡轮快速旋转。
涡轮通过轴向传递的力量带动低压涡轮旋转，同时提供给发电机或其他机械装置所需的动力。
4.排气：膨胀后的废气通过排气管排出，同时通过降温装置冷却后排放到大气中。
排气管内设有减震器和消声器，以减少噪音和震动对环境和设备的影响。
总而言之，燃气轮机利用压缩、燃烧、膨胀和排气等过程，将燃气燃烧产生的高温高压气体转化为机械能或电能。
燃气轮机工作原理
燃气轮机工作原理一、燃气轮机的概述燃气轮机是一种利用高温高压气体推动涡轮旋转，从而驱动发电机或者直接驱动机械设备的热力机械。
它具有结构简单、启动快速、运行平稳、效率高等优点，在工业生产和能源领域得到广泛应用。
二、燃气轮机的组成1. 压缩机：将空气压缩至高压状态，进入燃烧室进行燃烧。
2. 燃烧室：将空气和燃料混合并点火，使其产生高温高压气体。
3. 涡轮：接受高温高压气体的推动，带动转子旋转。
4. 发电机或者其他设备：通过涡轮旋转带动发电机或者其他设备运转。
三、燃气轮机的工作原理1. 压缩过程在压缩过程中，空气从进口处进入压缩机，并被逐渐压缩至设计要求的高压状态。
这个过程中需要消耗大量的能量，因此需要使用大功率电动机或者其他动力源来带动压缩机运转。
2. 燃烧过程经过压缩的空气进入燃烧室，与燃料混合并点火。
在高温高压下，燃料和空气发生化学反应，产生大量的热能。
同时，产生的高温高压气体通过喷嘴喷出，推动涡轮旋转。
3. 膨胀过程在涡轮上的叶片受到高温高压气体的冲击力后，开始旋转。
旋转时，涡轮叶片将能量传递给轴承和发电机等设备，并将剩余的能量排放到排气管中。
4. 排放过程在膨胀过程中产生的废气通过排气管排放到大气中。
为了保护环境和减少能源浪费，现代燃气轮机通常会采用废气再循环技术，将一部分废气重新引入到燃烧室中进行再次利用。
四、燃气轮机的优点1. 结构简单：相比于蒸汽轮机等其他类型的发电设备，燃气轮机结构更为简单。
2. 启动快速：燃气轮机启动时间短，只需要几分钟的时间即可达到额定转速。
3. 运行平稳：由于结构简单，燃气轮机运行过程中没有明显的振动和噪音。
4. 效率高：燃气轮机的效率较高，可以达到50%以上。
五、燃气轮机的应用领域1. 电力工业：燃气轮机可以直接驱动发电机产生电能。
2. 航空航天工业：燃气轮机可以用于飞行器、导弹等设备的推进。
3. 石油化工工业：燃气轮机可以用于化工厂的能源供应和驱动设备。
4. 海洋工程：燃气轮机可以用于船舶和海洋平台等设备的推进和能源供应。
燃气轮机装备制造简介介绍
02
燃气轮机制造工艺
燃气轮机制造流程
材料准备
选择合适的材料，如 高温合金、钛合金等 ，进行材料准备。
粗加工
对材料进行粗加工， 如切割、打孔等，以 满足后续工艺的需求 。
热处理
对材料进行热处理， 以提高材料的力学性 能和耐腐蚀性。
精加工
对材料进行精加工， 如磨削、抛光等，以 获得精确的尺寸和形 状。
性能评估
通过实验和计算方法，评估燃气 轮机的热效率、功率密度、排放
等性能指标。
测试与验证
对燃气轮机进行严格的测试和验证 ，确保其性能和可靠性满足设计要 求。
故障诊断与预测
通过监测和分析燃气轮机的运行数 据，及时发现并预测潜在的故障， 提高设备的可用性和安全性。
04
燃气轮机产业现状与发展趋势
全球燃气轮机产业发展现状
通用电气（GE）
作为全球领先的燃气轮机制造商，通 用电气在燃气轮机设计、制造和运营 方面拥有丰富的经验。其产品广泛应 用于航空、能源和工业领域。
西门子
西门子是另一家全球知名的燃气轮机 制造商，其产品广泛应用于电力、交 通和工业领域。西门子燃气轮机具有 高效、可靠和环保的特点。
中国燃气轮机装备制造企业介绍
05
燃气轮机与其他能源形式的比 较
燃气轮机与化石能源的比较
1 2
燃料种类
燃气轮机可以使用多种化石燃料，如天然气、石 油等，而化石能源主要依赖煤炭、石油等有限资 源。
燃烧效率
燃气轮机采用先进的燃烧技术，具有较高的燃烧 效率，而化石能源的燃烧效率相对较低。
3
污染物排放
燃气轮机排放的污染物较少，对环境影响较小， 而化石能源燃烧会产生大量的二氧化碳和其他污 染物。
燃气轮机特性
Байду номын сангаас
燃气轮机在混合动力系统中的应用
联合循环发电
将燃气轮机和发电机与其他能源形式（如柴油机、蒸汽轮机等） 结合，形成联合循环发电系统，提高能源利用效率。
分布式能源系统
利用燃气轮机作为分布式能源系统的核心，为建筑物、工业园区等 提供电力、热力和冷力等多种能源服务。
储能与调峰
通过燃气轮机的快速启停和调峰能力，实现电网的储能和调峰需求， 提高电网的稳定性和可靠性。
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要求，促进了相关领域的技术进步。
燃气轮机在船舶领域的应用与展望
船舶动力系统
燃气轮机作为船舶动力系统的重要组成部分，具有较高的推进效 率和可靠性，广泛应用于各类船舶。
船舶节能减排
通过采用先进的燃气轮机技术和排放控制技术，降低船舶的能耗 和污染物排放，符合绿色船舶的发展趋势。
船舶混合动力系统
结合燃气轮机和电池、柴油机等多种能源形式，形成船舶混合动 力系统，提高能源利用效率和船舶的经济性。
燃气轮机与其他发动机的比较
与柴油发动机的比较
燃料类型
启动与运行
燃气轮机主要使用气体燃料，如天然 气或煤制气，而柴油发动机主要使用 柴油燃料。
燃气轮机启动迅速，运行平稳，适合 频繁启动和停止的应用场景。柴油发 动机的启动和运行相对较慢，但具有 较大的扭矩输出。
效率与排放
燃气轮机通常在高温和高速条件下运 行，具有较高的热效率，且排放较低。 而柴油发动机的效率相对较低，排放 也较高。
影响因素
热效率受到多种因素的影响，如燃机设计、制造工艺、运行工况等。现代燃气轮 机通常采用空气和燃料分级燃烧、回热循环等技术，以提高热效率。
功率与转速
燃气轮机行业发展趋势
2023-11-04
目 录
• 行业概述 • 行业发展现状 • 行业发展趋势 • 行业发展面临的挑战与机遇 • 行业未来发展展望 • 相关政策和建议
01
行业概述
燃气轮机简介
燃气轮机定义
燃气轮机是一种以空气为介质、内燃为主、连续回热的气流内燃式发动机。
燃气轮机的工作原理
燃气轮机由压气机、燃烧室和涡轮组成，通过压气机将空气吸入并压缩，与 燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的燃气高速流动推动涡轮转动，从而输出 机械功。
燃气轮机产业的未来发展路径和目标
发展绿色能源产业
推动燃气轮机产业向绿色能源产业转型，促进清 洁能源的发展，减少对传统能源的依赖。
提高产业竞争力
加强技术创新和产业升级，提高燃气轮机产业的 国际竞争力，实现燃气轮机的国产化和自主化。
促进经济发展
通过发展燃气轮机产业，带动相关产业链的发展 ，促进经济发展和就业增长。
03
行业发展趋势
燃气轮机技术的发展趋势
高温材料技术
研究和展新型的高温材料，提高燃气轮机的耐高 温性能，从而提高燃气轮机的效率和性能。
高效燃烧技术
优化燃烧室设计，提高燃料的燃烧效率，减少污染 物的排放。
先进冷却技术
研究和发展新型的冷却技术，如空冷、氢冷等，提 高燃气轮机的冷却效率，延长其使用寿命。
燃气轮机行业的产业链结构
01
02
03
产业链上游
主要包括原材料供应商和 零部件制造商，如钢铁、 有色金属、机械制造等企 业。
产业链中游
主要包括燃气轮机制造商 和维修服务提供商，如 GE、西门子、三菱等公 司。
产业链下游
主要包括终端用户，如电 力、工业、交通、航空航 天等领域的企业和机构。
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
，
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
，
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。
，
❖ 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。
燃气轮机发展前景分析
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燃气轮机发展历程
02
燃气轮机起源于20世纪初，最初用于航空发动机领域。随着技术的发展和市场需求的变化，燃气轮机逐渐应用于工业和电力领域。
燃气轮机的出现为能源转换和利用提供了新的途径，具有高效、清洁、灵活等优点，成为现代工业和电力行业的重要动力装备。
燃气轮机技术不断发展，经历了从简单到复杂、从低效到高效的过程。技术进步包括材料科学、热力学、控制技术等方面的突破，使得燃气轮机的性能不断提高。
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燃气轮机 概念
燃气轮机概念燃气轮机是一种先进的动力装置，广泛应用于电力、交通、工业等领域。
它是一种热力发动机，利用燃料燃烧产生的热能转化为机械能，从而驱动发电机或其他机械装置。
1.工作原理燃气轮机的工作原理基于牛顿第三定律，即作用力和反作用力大小相等、方向相反。
燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮和废气排放系统组成。
燃料在燃烧室中燃烧，产生高温高压气体，气体经过压气机压缩后进入涡轮，推动涡轮旋转，从而驱动发电机或其他机械装置。
废气排放系统将废气排出，完成一个工作循环。
2.燃气轮机系列燃气轮机按照功率、用途、工作介质等因素可分为多种系列，如航空燃气轮机、工业燃气轮机和电力燃气轮机等。
不同系列的燃气轮机用途和特点也不同。
例如，航空燃气轮机主要用于航空领域，要求体积小、重量轻、功率大；工业燃气轮机主要用于工业领域，要求可靠性高、维护成本低；电力燃气轮机主要用于电力领域，要求供电稳定、环保性能好。
3.压气机压气机是燃气轮机的重要组成部分，主要作用是压缩进入燃烧室的气体，提高气体压力和密度，为燃烧提供更好的条件。
压气机一般由转子、定子和叶片组成，转子负责旋转，定子负责固定，叶片则安装在转子上，通过形状和空气动力学设计，将气体吸入压气机内并提高其压力和密度。
4.燃烧室燃烧室是燃气轮机的核心部分，主要作用是燃料和空气混合、点燃燃料、产生高温高压气体。
燃烧室一般由进气道、喷嘴、燃烧盘和尾喷口组成。
进气道负责将空气吸入燃烧室内，喷嘴负责将燃料喷入燃烧室内，燃烧盘负责混合和点燃燃料，尾喷口则负责将燃烧产生的气体排出。
5.涡轮涡轮是燃气轮机的输出部分，主要作用是将高温高压气体的热能转化为机械能。
涡轮一般由叶片、转子和输出轴组成。
高温高压气体进入涡轮后，推动叶片旋转，从而驱动转子旋转，最终将机械能输出到输出轴上。
6.废气排放废气排放系统是燃气轮机的排泄部分，主要作用是将废气排出，完成一个工作循环。
废气排放系统一般由排气管道和消声器组成。
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我国工业燃气轮机的现状与前景一、世界工业燃气轮机的发展趋势1、世界工业燃气轮机的发展途径与现状自1939年瑞士BBC公司制成世界上第一台工业燃气轮机以来，经过60多年的发展，燃气轮机已在发电、管线动力、舰船动力、坦克和机车动力等领域获得了广泛应用。
由于结构上的分野，工业燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机（包括航机改型燃气轮机）。
80年代以后，燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。
由于其热效率高、污染低、工程总投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点，逐步成为继汽轮机后的主要动力装置。
为此，美国、欧洲、日本等国政府制定了扶持燃气轮机产业的政策和发展计划，投入大量研究资金，使燃气轮机技术得到了更快的发展。
80年代末到90年代中期，重型燃气轮机普遍采用了航空发动机的先进技术，发展了一批大功率高效率的燃气轮机，既具有重型燃气轮机的单轴结构、寿命长等特点，又具有航机的高燃气初温、高压比、高效率的特点，透平进口温度达1300℃以上，简单循环发电效率达36%～38%,单机功率达200MW以上。
90年代后期，大型燃气轮机开始应用蒸汽冷却技术，使燃气初温和循环效率进一步提高，单机功率进一步增大。
透平进口温度达1400℃以上，简单循环发电效率达37%～%，单机功率达300MW以上。
这些大功率高效率的燃气轮机，主要用来组成高效率的燃气-蒸汽联合循环发电机组，由一台燃气轮机组成的联合循环最大功率等级接近500MW，供电效率已达55%～58%，最高60%，远高于超临界汽轮发电机组的效率（约40%～45%）。
而且，其初始投资、占地面积和耗水量等都比同功率等级的汽轮机电厂少得多，已经成为烧天然气和石油制品的电厂的主要选择方案。
由于世界天然气供应充足，价格低廉，所以，最近几年世界上新增加的发电机组中，燃气轮机及其联合循环机组在美国和西欧已占大多数，亚洲平均也已达36%，世界市场上已出现了燃气轮机供不应求的局面。
目前，美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化，现代化的坦克应用燃气轮机为动力，输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机。
先进的轻型燃气轮机简单循环热效率达%。
采用间冷—回热循环的燃气轮机在110%～30%工况下，热效率下降很少，可保持在41%。
现正在开发功率大于40MW，涡轮前温度为1427℃～1480℃，简单循环热效率达45℃～50℃的轻型燃气轮机。
微型燃气轮机作为分布式电源也取得显着进展。
近20余年来，洁净燃煤发电技术已取得重要进展，最有希望的两种解决途径为：整体煤气化联合循环（IGCC）和增压流化床联合循环（PFBC），燃气轮机均是其中的关键设备。
至今，全世界已投过了10余座各种功率等级的IGCC电厂，还有一批IGCC电厂正在筹建之中，IGCC电厂已开始进入商业化应用阶段。
PFBC电站已投运5座，成功地进行了示范运行，正逐步进入商业化运行阶段。
世界重型燃气轮机制造业经过60多年的研制、发展和竞争，目前已形成了高度垄断的局面，即以GE、西门子/西屋、原ABB等主导公司为核心，其它制造公司多数与主导公司结成伙伴关系，合作生产或购买制造技术生产。
日本的三菱公司值得关注，它最初应用西屋的技术生产燃气轮机，后来发展为与西屋联合开发新型燃气轮机。
1998年三菱与西屋分手，成为拥有独立制造技术的世界重型燃气轮机制造企业之一。
燃气轮机与内燃机相比，具有重量轻、体积小、单机功率大、运行平稳、寿命长、维修方便等优点，它早已在飞机发动机中取得了独占地位。
由于美、英、俄等国对航空技术高度重视，投入了大量研究开发资金，因此，航空的燃气轮机技术比工业燃气轮机发展更迅速。
目前，世界的轻型燃气轮机制造业也形成了GE、（罗尔斯.罗伊斯）、P&W（普惠）三大主导企业。
近年来，俄罗斯、乌克兰等国借助前苏联强大的航空工业基础，也在加紧进行航机改型工作，推出了一批轻型燃气轮机。
2、工业燃气轮机技术发展的四代技术燃气轮机是一项多种技术集成的高技术，按技术特征，工业型燃气轮机可分为四代：过去的半个世纪，世界发展了头两代工业燃气轮机，其传统的提高性能途径是：不断地提高透平初温，相应地增大压气机压比和完善有关部件。
未来五十年，可能主要利用新材料和新技术的突破，再开发出两代新的燃气轮机。
（1）第一代始自四、五十年代1939年秋，瑞士研制出世界首台4MW燃气轮机发电机组。
1949年世界首套燃气蒸汽联合循环发电装置投入运行。
五十年代初，透平初温只有600～700℃，那时主要靠耐热材料性能的改善，平均每年上升约10℃。
六十年代后，还藉助于空气冷却技术，透平初温平均每年升20℃。
到了八十年代，已把初温升至850～1000℃。
第一代技术的特点是：单轴重型结构（航空移植除外），初期高温合金，简单空冷技术，亚音速压气机，机械液压式或模拟式电子调节系统。
性能参数特征：透平初温小于1000℃，压比在4-10，简单循环效率小于30%。
（2）第二代已达当今最高水平从七十年代开始，充分吸收先进航空技术和传统汽轮机技术，沿着传统的途径不断提高性能，现已开发出一批“F”、“FA”、“3A”型技术的新产品，它代表着当今工业燃气轮机的最高水平：透平初温达到1260-1300℃，压比10-30，简单循环效率36-40%，联合循环效率55-58%。
第二代技术特征：轻重结合结构，超级合金和保护涂层，先进的空冷技术，低污染燃烧，数字式微机控制系统，联合循环总能系统。
性能参数特征透平初温小于1430℃，简单循环效率小于40%，联合循环效率小于60%。
（3）第三代正在开制其主要特征是采用更有效的蒸汽冷却技术，高温部件的材料仍以超级合金为主，采用先进工艺（定向结晶，单晶叶片等）进一步改善合金性能，部分静部件可能采用陶瓷材料。
应用智能型微机控制系统也是一个方向。
GE公司的GE37是相当于第三代水平的喷气发动机，正在研制，它使用现有超级合金和少量可提供的陶瓷材料，透平初温在1400℃～1500℃，短时达到1600℃。
正在研制第三代工业燃气轮机的典型代表是许多公司的H型技术产品，它们采用蒸汽冷却，以保证达到1430℃以上的初温。
（4）第四代正在构思对第四代燃气轮机的构思是基于采用革命性的新材料，发动机处于或接近理论燃烧空气量条件下工作，透平初温将大于1600-1800℃，冷却系统可能被取消，现采用的熔点1200℃、密度为8g/cm3的超级合金将被淘汰，新的高级材料应是小密度（<5g/cm3）的、有更好的综合高温性能，也许陶瓷材料是一种选择。
美国工业燃气轮机在总体上处于世界领先地位，已开发出“FA”型产品，正在开发“G”型和“H”型（透平初温1430℃，单机功率280MW，单机联合循环功率480MW，系统效率将突破60%），正在实施多项大的发展计划，如先进动力透平系统（ATS）等，还和欧洲合作执行将高性能航空发动机改型为先进工业燃气轮机的先进燃气轮机合作计划（CAGT）。
欧洲在发电用大型燃气轮机方面不比美国逊色。
德国、瑞士和瑞典有自己研制的高性能燃气轮机。
日本、英国、意大利、法国等国都生产当今性能最好的“FA”型燃气轮机，但都沿用外国的技术。
英国和法国有航机陆用领域有很大进展。
日本在开发高温的陶瓷燃气轮机上进展迅速。
注：⑴美国IHPTETT和ATS计划：在国际市场上，美国燃气轮机在技术水平和产量方面均具有领先地位，是其在贸易方面保持大量顺差的主要产业之一。
为了保持在军务和商业竞争方面的领先地位，美国对下一代燃气轮机的发展，正在投入大量资金，实施多项大的发展计划。
如：·IHPTET计划：这项为期16年（1987～2003年）的计划是针对航空的要求提出的，要使航空发动机的推重比现有最高水平的基础翻一番，达到20。
该项计划的投资为45亿美元。
除此之外，近年来美国还有4～5个大中型航空发电动机研制项目。
这些，都为美国先进燃气轮机技术的发展提供了技术基础。
·ATS计划：即先进透平动力系统（Advanced Tubine Systems）计划。
由美国能源部主持，政府与工业界共同投资7亿美元历时8年（1992～2000年）的计划，主要目标是：透平初温1427℃，系统效率约60%，以煤为燃料，更好的RAM性能，低水耗，低污染（Nox<9ppm，CO<10ppm）。
⑵美国和欧洲合作的CAGT计划：即先进燃气轮机（Collaborative Advanced Gas Turbine）合作计划。
是一项由美国牵头，美、欧22个部门和公司参加的多国计划，主要是将波音777飞机配装的三种超级风扇发动机（GE90，PW4000和Trent）改为先进的燃气轮机。
当前首要项目是ICAD（中间冷却）方案，透平转子前温度为1700～1755K，简单循环效率为45～47%。
ICAD是实现更先进的循环-HAT的第一步。
HAT循环的热效率可达61～63%。
⑶欧共体EC-ATS计划：从80年代中期起，欧共体赞助研究新一代高效率（简单循环效率为40%，联合循环效率为＞60%）的先进燃气轮机（EC-ATS）计划。
其研究内容和美国ATS计划的第1和2阶段研究内容相仿。
这个计划由一个叶轮机械研究协会（Turbo AG）来协调和组织，成员包括ABB，BMW，Daimler Benz,Rolls-Royce,和Siemens。
⑷日本发展高效率燃气轮机：一九七八年，日本通产省工业技术院制订了主要内容为能源技术研究和开展“月光计划”，共有五个项目，第一个就是“先进燃气轮机”。
日本的燃气轮机是靠与美国进行技术协作发展起来的，即购买生产许可证仿制美国的产品，而“月光计划”研制的高温高效燃气轮机则完全依靠日本自己掌握的技术来赶超国际水平了，这是日本燃气轮机行业的一个新的起点。
另外，日本在开发高温的陶瓷燃气轮机上进展迅速。
二、我国燃气轮机工业现状1、我国重型燃气轮工业的现状我国重型燃气轮机制造业始于五十年代末。
六十年代至七十年代初，上海汽轮机厂股份有限公司（原上汽厂）、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（原哈汽厂）、东方汽轮机厂和南京汽轮电机（集团）有限责任公司（原南汽厂）都曾以厂所校联合的方式，自行设计和生产过燃气轮机，透平进气初温为700℃等级，与当时的世界水平差距不大。
典型机型有1MW、、3MW、6MW发电机组，6MW船用机组，3500hp、4500hp机车用机组。
七十年代中期，为配合川沪输气管线的建设，由国家计委批准，以南汽为基础，投资亿，并将各地燃机专业人员200余人调入南汽，建设了我国重型燃气轮机科研生产基地。
并由原第一机械工业部负责在南汽组织了由全国近百个单位参加的“2万3千千瓦燃机”大会战，透平进气初温990℃等级。
于1978年成功地完成了第一台全国产化样机的试制工作并通过了国家鉴定，这是我国当时最大功率的燃气轮机。