广义的火力发电包括燃煤、燃气和燃油,今天,我们科普一下燃气的火力发电,其中一个重要的设备就是燃气轮机。
什么是燃气轮机呢?燃气轮机是以连续流动的气体(通常为天然气)为工质,把热能转换为机械功的旋转式动力机械,其原理与唐宋时期流行的走马灯相同。
从用途上来讲,燃气轮机可以应用在很多场合,如发电、工业、轮船、机车、车辆等;从结构上来讲,燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮(透平)三大部分组成。
燃气轮机的燃烧过程为压气机吸入空气并将其压缩,连续不断地向燃烧室提供高压空气,天然气和高压空气在燃烧室混合燃烧,燃烧后产生的热能驱动涡轮旋转,实现热能到机械能的转换。
若旋转的涡轮带动发电机则可将机械能转换为电能。
燃烧室的点火方法主要有电火花点火、火焰点火等。
现代燃气轮机的历史最早可以追溯到1939年德国工程师发明的航空燃气轮机;同年,而世界上第一台用于发电的燃气轮机则由瑞士BBC公司(现属ABB集团)设计制造,标志着重型燃气轮机制造业的开端。
燃气轮机的一个重要特点是透平排气温度高,会带走大量的余热,为提高效率,实现能量的梯级利用,利用这部分余热产生蒸汽(由余热锅炉完成),把燃气轮机循环和蒸汽循环联合起来,组成了燃气-蒸汽联合循环。
通常来讲,燃气轮机循环可分为开式循环和闭式循环两大类,开式循环的工质为周围的空气,经过压缩、加热、膨胀做功后排回大气放热;闭式循环的工质可以为空气以外的其他介质,工质在一个密封的系统循环使用,因此,相对而言,闭式循环造价高,系统复杂。
2022年12月31日东方电气集团自主研制的首台国产F级50MW重型燃气轮机实现首次点火成功,2024年5月17日在四川德阳经开区分布式能源站通过“72+24”小时运行考核,正式投入商运,开启了我国自主燃气轮机产业高质量发展的新篇章。
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