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燃气轮机与联合循环
部分考点整理

第一章
1、 燃气轮机的组成及各部分的工作原理
燃气轮机装置简称燃气轮机，是一种完整成套的动力装置，是由压气机、燃烧室、透平、有时还有换热器等主要分部组成的回转式热机。
2、 燃气蒸汽联合循环的热力学原理及其工作流程
用余热锅炉吸收燃气轮机排气的热量产生蒸汽，然后用汽轮机将蒸汽的热量转化为机械功。
3、 燃气蒸汽联合循环分类
（1）余热锅炉联合循环；（2）补燃余热锅炉联合循环；（3）助燃锅炉联合循环；（4）正压锅炉联合循环；
4、 燃气蒸汽联合循环与常规蒸汽循环机组的区别
（1）联合循环没有多级回热加热系统
原因：常规锅炉具有空预器，可以进一步利用锅炉汽水受热面后的烟气余热而不使余热损失掉；而联合循环余热锅炉无空预器，若给水温度过高，排烟温度就会很高，余热浪费掉；
（2）联合循环没有单独的除氧器
5、 燃气蒸汽联合循环基本热力参数计算
课本P14~15例1-1；P19习题21
第二章
1、 燃气轮机热力参数和性能参数
热力参数：压比（π）、温比（τ）
（1） 压缩比（压比）：说明工质在压气机内受压缩的程度。是压气机出口的气流压力与其进口的气流压力的比值。
（2） 温度比（温比）：说明工质被加热的程度。是透平前进口燃气温度与压气机进口气流温度的比值
性能参数：比功（）、热效率（）
（1） 比功：进入压气机内1kg空气完成 一个循环后，对外界输出的有效轴功
（2） 热效率：燃气轮机输出的有用功与所耗燃料的热量的比值。
2、 理想简单循环性能参数与压比和温比的关系
压比π一定时，温比τ越高，比功越大，热效率越大；温比τ一定时，改变压比π，可使比功取得最大值。即从比功的角度来看，压比存在着最佳值，记为
热效率仅取决于压比π，而与温比τ无关，压比π越大，效率越高。
3、 实际简单循环的循环性能参数与压比和温比的关系
压比π一定时，温比τ越高，比功越大,在一定的温比下，存在一个特定的压比使比功取得最大值。
效率不仅与压比π有关，而且还与温比τ有关。在一定的压比下，温比越高，效率越高。在一定的温比下，存在一个特定的压比使效率取得最大值。
4、 压气机等熵效率，透平内效率
P23，公式2-15,2-16
5、 复杂循环：再热循环，中间冷却循环，回热循环（图）
再热循环：P28，图2-10
中间冷却循环：P29，图2-12
回热循环：P30，图2-14
第三章
1、 压气机的作用和分类
作用：连续不断的从周围环境吸取空气并将其压损后供给给燃气轮机的燃烧室。
分类： 轴流式：气体在总体上沿轴向流动。离心式：气体在总体上沿径向流动。
2、 轴流式压气机的不稳定工况
失速、阻塞、喘振
3、 失速的原因、危害
原因：由于压气机流量减少，某一级叶栅中叶背的边界层就会急剧增厚，导致气流再次分离，引起流动损失急剧增大，称为失速。
危害：使压比和效率下降，产生振动
4、 阻塞的现象、原因、危害
现象：流量增大到一定时，无法继续增大，
原因：高速时，原因是气流达到了超临界。低速时，叶栅入口面积大于了出口面积，出现了涡轮工况，变成了涡轮机，
危害：气流被阻塞，压比和效率降低
5、 喘振现象、原因、危害及防治措施
原因：内因：压气机失速；外因：压气机下游有容积较大的管网部件（燃烧室、透平等）
现象：是一种气流震荡现象，流量忽增忽减，压比忽高忽低，剧烈震动并伴有轰鸣声
危害：若不能及时消除或停机，整台机组可能严重毁坏
防治措施：中间放气旋转导叶，分轴压气
6、 燃烧室的作用和分类（图）
作用：利用一部分高压空气使燃料燃烧，燃烧产物与其它高压空气混合后，送至燃气轮机
分类：按燃烧室布置方式分为：分管型燃烧室、环管型燃烧室、圆筒型燃烧室、环形燃烧室。按气流流过燃烧室的流程分类：顺流式、逆流式。（图为按照布置方式分类的图）
7、 燃烧室的工作特点
u 燃烧室在一个连续的、高速的气流中下进行燃烧过程
u 燃烧室在高温、大负荷下工作
u 燃烧室在变工况情况下工作
u 有时候，燃烧室需要具备燃烧多种燃料的能力
u 燃烧过程是一个及其复杂的物理化学过程
8、 透平的作用和分类（图）
作用：将来自燃烧室的燃气中的热能转化为机械功，带动压气机并向外界输送净功
分类：轴流式：燃气在总体上沿轴向流动。 向心式：燃气在总体上沿径向流动
9、 透平与汽轮机的区别
（1）汽缸壁薄，（2）级数少，（3）转子和叶片均需用压缩空气或者用水、水蒸气进行冷，（4）没有调节级，（5）其效率变化对燃气轮机装置效率变化的影响更为显著
10、 透平冷却系统的设计基本准则
v 透平不同部位所用的冷却空气要从压气机的部位引过来
v 冷却空气的流量要合适，分配要合理
v 冷却空气要能保持清洁，否则会堵塞冷却通道
11、 两种冷却系统
发散冷却、闭环蒸汽冷却
第五章
1、 余热锅炉的类型
v 按汽水系统分：分为单压式、多压式、再热多压式
v 按照锅内汽水流程的特点，分为汽包式和直流式
v 按照汽水循环方式的不同，分为自然循环式和强制循环式
v 按照炉内烟气的流动方向，分为卧式和立式
v 按照有无补燃装置，可分为补燃式和无补燃式
2、 余热锅炉的特点
v 热力特性变化大
v 燃气温度低、流量大，传热方式以对流为主
v 炉内烟气的速度和温度分布很不均匀
v 汽水系统形式多样
v 变工况时烟气侧和蒸汽侧热力变化不协调
v 需要适应燃气轮机快速启动的要求
3、 余热锅炉的热力参数（定义）
效率： 余热锅炉效率为输出的热量与输入的热量之比
端差：进入余热锅炉的烟气的温度与流出余热锅炉的过热蒸汽的温度之差称为余热锅炉的端差
节点温差：蒸发器起始点处燃气的温度与给水饱和温度之差称为余热锅炉的节点温差
接近点温差：锅炉汽包压力下饱和水的温度与省煤器出口处的给水温度之差称为余热锅炉的接近点温差
4、 锅炉排烟温度的选取
v 排烟温度越低，余热锅炉的效率越高。
v 要达到较低的排烟温度，余热锅炉就要有更多的换热面积，这一方面会使制造费用上升,另一方面还会使烟气侧的流动阻力增大，从而导致燃气轮机功率和效率的下降。
v 对排烟温度的选取还受到烟气酸露点温度的限制。
v 在燃烧含有硫分的气体燃料或液体燃料的联合循环中排烟温度一般取为150℃-200 ℃之间；在燃烧天然气的联合循环中，排烟温度一般取为100℃左右。
5、 主蒸汽温度的选取
v 在经济上存在一个最佳主蒸汽温度。
v 主蒸汽温度一般要在的范围内，通过优化进行选取。
v 对于多压余热锅炉，中压蒸汽和低压蒸汽的温度则比它们各自所在的余热锅炉受热面上游的烟气温度低11℃左右。
6、 主蒸汽压力的选取
v 选取主蒸汽压力时，同样也要考虑经济和技术两方面的因素。
v 主蒸汽压力提高，余热锅炉的排烟温度就要升高，效率下降，余热锅炉中产生的蒸汽就会因此而减少。但对蒸汽循环而言，由于工质在余热锅炉中的平均吸热温度升高，循环效率会因此而有所提高。
7、 节点温差的选取
v 从经济上看，存在着最佳的节点温差。
v 在其他条件不变时，增大节点温差，排烟温度就要升高，余热锅炉的效率就会因此而降低。
v 减小节点温差，余热锅炉各换热面的传热温差都减小，换热面积就要增大，从而使锅炉造价升高；同时，烟气侧阻力增加，燃机效率下降。
v 节点温差的最佳值一般在8一20℃之间
8、 接近点温差的选取
v 余热锅炉设置一定的接近点温差，主要是为了防止低负荷工况下或机组启停期间给水在省煤器中汽化，导致省煤器管壁过热、振动等安全问题。
v 从安全角度看，接近点温差应选取得稍大一些。
v 接近点温差过大时，锅炉的循环倍率就要提高，蒸发器的换热面积会增大。
v 所以，从安全性和设备造价两个因素综合考虑，较为合适的在5一20℃之间
9、 烟气侧流速的选取
v 烟气侧流速的变化会对传热和流动都产生影响。
v 烟气流速增大时，余热锅炉的换热系数会增大，但同时烟气侧的流动阻力也会增加。
v 前者可使换热面积减小或增加传热量，有利于传热。
v 后者则使燃机排气压力升高，导致燃机出力和效率下降。
v 因此，对余热锅炉烟气流速也要按照整体经济性最优的要求来取值。
10、 余热锅炉采用多压的原因
v 按照最佳值选取蒸汽参数时，单压的余热锅炉的排烟温度只能降低到200 ℃左右甚至更高。
v 采用双压或三压蒸汽系统来解决这个问题，即在余热锅炉中除了产生高压过热蒸汽外，还产生中压或低压过热蒸汽，补入汽轮机的中、低压缸中做功。
11、 蒸汽循环的除氧系统
联合循环中常用的除氧方式有三种：一是在余热锅炉中进行除氧；二是在凝汽器中进行真空除氧；三是设置独立除氧器除氧。
12、 联合循环的汽轮机结构上的特点
v 低压部分的结构相对更庞大，单缸汽轮机的“锥度”较大。
v 一般采用全周进汽，无调节级。
v 因无回热抽汽管道等，可能采用轴向或侧向排汽，以便于单层布置。
v 结构尽可能对称，蒸汽导管、控制阀、关断阀、外围管道等也都设计成偶数并对称布置，以降低启动过程中的热应力。
v 在不影响汽轮机效率的前提下，增大动静部件之间的间隙，以防止在快速启动过程中由于动静部件膨胀不同步而发生碰磨。
13、 燃气轮机的启动装置及启动机的分类
v 燃气轮机的启动装置一般由启动机、变矩器（祸合器）、盘车机构和控制器等组成，其核心是启动机。
v 联合循环燃气轮机所使用的启动机主要有柴油机、变频器加主发电机、汽轮机三种形式
14、 清洗装置分类
清洗装置有干式和湿式两种类型。
v 干式清洗装置主要由盛装清洗介质的容器和将清洗介质送人压气机进气管的设施组成。
v 湿式清洗装置主要由盛装清洗液的容器、清洗液输送泵等组成。
15、 同步自动离合器的功能
同步自动离合器是一种依靠自身机构自动实现啮合或脱离，从而使输入设备与输出设备联接或者分离开来的设备。
功能：静态啮合、动态脱离、动态啮合。
16、 联合循环机组的布置方案（图）
CGS方案、CSG方案、一拖一双轴方案、二拖一多轴方案
图：P114，图5-21联合循环机组的各种设备组合和布置方案
第六章
1、 燃气轮机的启动阶段
（1）冷拖、清吹。（2）点火、暖机。（3）升速、脱扣。（4）自升速
2、 燃气轮机的启动方式
按照启动时间的长短，燃气轮机的启动可分为正常启动、快速启动和紧急启动三种方式。
第七章
1、 流化床的分类
鼓泡流化床、循环流化床
2、 空气加热型增压流化床和蒸汽加热型增压流化床比较
空气加热型
优点：烟气除尘指标容易保证、负荷适应性好。
缺点：是所需的换热面积大材料要求高，另外，其蒸汽循环部分也难以达到很高的参数。
蒸汽加热型的优缺点则正好相反。
3、 IGCC工艺流程及主要设备
IGCC工艺流程：
v 煤的气化： 煤经气化成为中低热值煤气。
v 煤气的净化：煤气经过净化，除去硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料。
v 燃气轮机发电：送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气轮机作功。
v 蒸汽轮机发电：燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。
主要设备：气化炉、净化设备、燃气轮机、余热锅炉、汽轮机
第八章
1、 程式循环的原理（图）及优缺点
图：P163，图8-1 程式循环的热力系统
程氏循环的主要优点是：
v 不需要尺寸庞大的汽轮机、凝汽器及其辅助设备，投资少而且压比高、效率高、比功大；
v NOx 排放量低；
v 余热锅炉的换热效果好，效率高。
其主要缺点是：
v 工作中有大量蒸汽排向大气，所以需要大量补水。
2、 湿空气透平（HAT）循环原理（图）及优缺点
图：P165，图8-4 HAT循环的热力系统
其优缺点与程式循环优缺点相同。