文献综述

每一代能源技术和动力机械兴起，都推动人类社会生产和科学技术的发展；18 世纪末蒸汽机的出现，开始了人类现代生产活动的新纪元，带动了世界第一次产业革命与资本主义的成长；石油资源的发现，开拓了能源利用的新时代，又推动了内燃机、燃气轮机与汽轮机的发展，为现代交通和电气化创造了条件。燃气轮机装置是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。主要结构有三部分：1、燃气轮机(透平或动力涡轮) ；2、压气机(空气压缩机) ；3、燃烧室。

其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料(气体或液体燃料) 也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。

其工作优点：燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资小、运行成本低和寿命周期较长等。

主要用于发电、交通和工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型，如LM6000PC和FT8燃气轮机，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高,主要用于电力调峰、船舶动力。重型燃气轮机为工业型燃机，如GT26和PG6561B等燃气轮机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。

1. 燃气轮机的发展现状与趋势

燃气轮机是一项多技术集成的高技术，其传统的提高性能途径有：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。50年代初,透平初温(t3)只有600℃-700℃，靠耐热材料性能的改善，平均每年上升约10℃；60年代后，还藉助于空气冷却技术，t3平均每年升20℃。从70年代开始，充分吸取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/ F0、/ FA0、/ 3A0型技术的新产品，它们代表着当今商业化的工业燃气轮机的最高水平：t3=1300℃，压气机压比E=10-30，简单循环效率Gsc=36- 40%，联合循环效率Gcc=55% - 58%。近期将把t3提高到1430℃，这也许是传统的冷却技术和材料所能达到透平初温的极限。正在开发的新一代产品的主要特征是采用蒸汽冷却技术，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)，部分静部件可能采用陶瓷材料。初温有较大提高t3=1400℃- 1500℃，将应用智能型微机控制系统，并更加重视环保性能。对未来燃气轮机的构思将基于采用革命性新材料，发动机处于或接近理论燃烧空气量的条件下工作，t3将达1600℃-1800℃，现采用的熔点1200℃、密度为8gPcm3的叶片超级合金将被淘汰，新的高级材料应是小密度(lt; 5gPcm3)的、有更好的综合高温性能，也许陶瓷材料是一种选择。

近50年来，我国燃气轮机的研究、设计、制造已经有了相当的基础，积累许多使用的经验，取得了很大成绩。先后研制过的燃气轮机型号达数十种，功率等级从数百kW到36MW。我国工业型燃气轮机，从两方面平行发展：一是航空陆用途径,即航机改型；另为机械部所属汽轮机厂通过自行设计制造与国际合作等各种途径来发展。试验研究方面在国内也有一定的基础，取得相当水平的科研成果。不过，由于地面燃气轮机的研制在80年代前后停顿，造成很大损失，我国燃气轮机技术与国外先进水平的差距明显，至今不具备设计制造大型高性能燃气轮机的能力。燃气轮机联合循环等系统既能充分发挥其高温加热优势，又避免较高温排热、损失大的缺陷，显示出极好的总体性能。因而得到电力、石化、冶金等部门的青睐，以联合循环、功热并供、三联供、多联产、注蒸气双工质循环等多种形式，广泛推广应用。

2. 燃气轮机简单循环主要应用形式

由燃气轮机和发电机独立组成的循环系统，也称为开式循环。其优点是装机快、起停灵活，多用于电网调峰和交通、工业动力系统。目前的最高效率的开式循环系统是GE 公司LM6000PC轻型燃气轮机，效率为43。燃气轮机简单循环发电厂布置示意图见图1