燃?xì)廨啓C(jī)工藝介紹一、燃?xì)廨啓C(jī)的工藝背景

燃?xì)廨啓C(jī)裝置是一種比較新型的動力裝置，相比較傳統(tǒng)的熱機(jī)有很大的優(yōu)勢。主要表現(xiàn)在:

1.燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)熱效率高2.機(jī)動性好，學(xué)校、工廠都可以作為燃?xì)廨啓C(jī)的布置地點(diǎn)3.能源清潔，能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)要求二、國外燃?xì)廨啓C(jī)的概況1.與現(xiàn)有的DCS技術(shù)相結(jié)合，將使燃?xì)廨啓C(jī)的控制系統(tǒng)技術(shù)達(dá)到高度的信息集成。2.為了盡可能地保證燃?xì)廨啓C(jī)在其整個(gè)使用過程中始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)，先進(jìn)過程控制技術(shù)以及自適應(yīng)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)中。3.通過INTERNET互聯(lián)網(wǎng)將燃機(jī)運(yùn)行狀況傳送到專家診斷系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控三、國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)的概況目前國內(nèi)的燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)還處于初級階段，核心技術(shù)仍由國外公司掌握，燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵零部件及燃機(jī)控制系統(tǒng)仍需國外支持，總之進(jìn)口燃機(jī)及其控制統(tǒng)目前在我國處于壟斷地位。但是隨著世界范圍內(nèi)天然氣資源的進(jìn)一步開發(fā)及我國西氣東輸工程的實(shí)施，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)在電力生產(chǎn)中將會占據(jù)越來越重要的地位。四、燃?xì)廨啓C(jī)的原理

燃?xì)廨啓C(jī)的原理與中國的走馬燈相同。走馬燈的上方有一個(gè)葉輪，就像風(fēng)車一樣，當(dāng)燈點(diǎn)燃時(shí)，燈內(nèi)空氣被加熱，熱氣流上升推動燈上面的葉輪旋轉(zhuǎn)，帶動下面的小馬一同旋轉(zhuǎn)。五、燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)在構(gòu)造燃?xì)廨啓C(jī)主要由三大主機(jī)組成：壓氣機(jī)，燃燒室，透平。燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行過程

空氣從空氣入口進(jìn)入

燃?xì)廨啓C(jī)，高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)把空氣壓縮為高壓空氣，其流向見淺藍(lán)色箭頭線；燃料在燃燒室燃燒，產(chǎn)生高溫高壓空氣；高溫高壓空氣膨脹推動渦輪旋轉(zhuǎn)做功；做功后的氣體從排氣口排出，其流向見紅色箭頭線。5.1壓氣機(jī)的構(gòu)造與運(yùn)行過程 壓氣機(jī)：旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)就向一把風(fēng)扇，將進(jìn)氣加壓，加速并驅(qū)動之進(jìn)入燃燒系統(tǒng)。每一級葉片輪由一圈動輪和一圈靜輪組成。

從工作原理上講，主要有軸流式壓氣機(jī)與離心式壓氣機(jī)。離心式壓氣機(jī)工作原理與離心式鼓風(fēng)機(jī)（或離心式風(fēng)筒）相同，用得較少

這里介紹軸流式壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)的葉輪由葉片與葉盤組成，工作原理如同電風(fēng)扇的葉片，電風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)撥動空氣流動產(chǎn)生風(fēng)；壓氣機(jī)的葉輪旋轉(zhuǎn)把空氣推進(jìn)氣缸壓縮。

壓氣機(jī)入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)閥可以通過改變?nèi)~片的偏向角來控制進(jìn)入壓氣機(jī)空氣的多少從而調(diào)節(jié)燃燒室中空氣的壓力和速度。

為了生成高速空氣，壓氣機(jī)在主軸軸向裝有多級葉輪，若干葉輪固定在壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)軸上構(gòu)成壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，右圖是一個(gè)12級壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子上的葉片與主軸一同旋轉(zhuǎn)，稱為動葉。

空氣經(jīng)過動葉后運(yùn)動方向不單是軸向前進(jìn)，還沿著動葉旋轉(zhuǎn)的方向運(yùn)動。這會使下級動葉的壓縮空氣效率大大降低。倘若這樣一級級下去，壓氣機(jī)內(nèi)的空氣變成跟著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的氣團(tuán)，根本無法正常壓氣。在每級動葉后每插入一級靜止的葉片（靜葉），可改善這種狀況因此由葉片的偏轉(zhuǎn)規(guī)律和流體運(yùn)動顧慮可知旋轉(zhuǎn)的動輪可增加的是空氣的速度，靜葉輪增加的是空氣的壓力。使得經(jīng)過壓氣機(jī)的空氣變成高速高壓氣體。

燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)由本身的渦輪機(jī)帶動，燃?xì)廨啓C(jī)啟動時(shí)，先使用外動力帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，把空氣壓入燃燒室。燃?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火后進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，則轉(zhuǎn)變至由渦輪帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)壓氣5.2燃燒室的構(gòu)造與運(yùn)行過程

燃燒室的作用是為提供一個(gè)穩(wěn)定燃燒的場所,燃料等壓燃燒后，可產(chǎn)生大量膨脹氣體，并將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成氣體的動能。

目前燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室主要有四種類型：圓筒形燃燒室、分管形燃燒室、環(huán)管形燃燒室、環(huán)形燃燒室。因?yàn)榄h(huán)形燃燒室是較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，有燃燒好、溫度均勻、結(jié)構(gòu)簡單重量輕等優(yōu)點(diǎn)，本節(jié)介紹環(huán)形燃燒室。

環(huán)形燃燒室只有一個(gè)整體的環(huán)形燃燒室空間，也只有一個(gè)環(huán)形火焰筒。其環(huán)形燃燒室空間類似于環(huán)管形燃燒室空間，是在氣缸（機(jī)殼）內(nèi)環(huán)繞主軸的一個(gè)空間。在環(huán)形燃燒室空間內(nèi)有火焰筒，火焰筒也是環(huán)形結(jié)構(gòu)，火焰筒前方圓周安裝有多個(gè)燃燒器，火焰筒環(huán)形出口對向渦輪葉片，右圖是裝有18個(gè)燃燒器的火焰筒剖面圖。

燃料（燃油或天然氣）通過燃燒室端部燃料入口進(jìn)入，由燃燒器噴嘴噴入火焰筒，噴入的天然氣與壓氣機(jī)壓入的高壓空氣在燃燒室火焰筒里混合燃燒。燃燒使氣體溫度劇烈上升，膨脹的高溫高壓燃?xì)鈴倪^渡段噴出，進(jìn)入透平做功。

白色箭頭線是壓氣機(jī)進(jìn)入燃燒室火焰筒的氣流走向；紅色箭頭線是燃燒室噴向渦輪葉片的氣流走向5.3壓氣機(jī)的構(gòu)造與運(yùn)行過程

從燃燒室噴出的高壓燃?xì)馔苿訙u輪旋轉(zhuǎn)，把燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為渦輪的機(jī)械能。渦輪也稱透平。渦輪也分軸流式渦輪與徑向式兩類，燃?xì)廨啓C(jī)大多數(shù)采用軸流式渦輪，本節(jié)介紹軸流式渦輪。

簡單說軸流式渦輪的工作原理就像風(fēng)吹風(fēng)車旋轉(zhuǎn)一樣，是靠燃?xì)饬鲗u輪上的葉片作用使其旋轉(zhuǎn)的，由于氣流主方向與渦輪軸平行，故稱之為軸流式渦輪。

渦輪主要由渦輪葉片、渦輪盤（葉盤）、渦輪軸構(gòu)成，渦輪上的葉片稱為動葉，也就是帶動渦輪軸旋轉(zhuǎn)的葉片。在渦輪每級動葉的前方還安裝一組靜止的葉片（靜葉），靜葉是燃?xì)獾膶?dǎo)向器，起著噴嘴的作用，使氣流以最佳方向噴向動葉。一組靜葉加一組動葉為一級渦輪。

燃?xì)馔ㄟ^靜葉后以最佳的角度噴向動葉，達(dá)到最大的推力使動葉運(yùn)動。作功后的燃?xì)庠偻ㄟ^下級靜葉調(diào)整為最佳的角度推動下級動葉運(yùn)動?？偟脕碚f在透平中，主要完成由動能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過程，速度下降，壓力，溫度有小幅的下降。

燃?xì)廨啓C(jī)調(diào)節(jié)控制的的目的是使機(jī)組在運(yùn)行過程中保持某一參數(shù)基本不變。對于壓縮機(jī)機(jī)組而言，就是保持所選定的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速不變。因此保持轉(zhuǎn)速就是調(diào)節(jié)目標(biāo)。根據(jù)轉(zhuǎn)速的變化趨勢來進(jìn)行燃汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)是基本出發(fā)點(diǎn)六、燃?xì)廨啓C(jī)中包含的控制系統(tǒng)因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)速取決于通過渦輪機(jī)的燃?xì)鈮毫?，而氣又是由燃燒室中的燃料和高壓空氣混合燃燒產(chǎn)生，所以控制住燃料的進(jìn)入量和通過壓氣機(jī)的高壓氣體的多少就可以調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速的大小。 因此在轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中又包含兩個(gè)小的控制系統(tǒng)，通過壓氣機(jī)空氣的壓力控制系統(tǒng)和燃燒室的燃料進(jìn)入量控制系統(tǒng)。 調(diào)節(jié)導(dǎo)葉調(diào)節(jié)閥可以改變壓氣機(jī)進(jìn)入的空氣量，從而控制氣壓