由于在峰值负荷范围内具有杰出的性能,燃气轮机已证明自己是众多工业应用中关键和可靠的组件。 燃气轮机由其经常用于电力和热力发电,以及石油和天然气行业。 在工业能源生产中,燃气轮机可确保覆盖能源消耗峰值,并为建筑物供热。 频繁使用的领域包括燃气轮机厂,热电联产(CHP)厂,以及废热发电厂。 使用燃气轮机和蒸汽轮机组合可以实现特别高的能效水平。 在石油和天然气行业,燃气轮机在原材料的运输和加工中被用作泵、压缩机和发电机的机械驱动器。 燃气轮机使用液体和气体燃料工作,比如天然气、汽油、柴油、燃油或石油。 将燃料和连续的排气过程优化到较高效率水平,涉及燃气轮机的排气参数和燃烧过程设置之间的复杂相互作用。 对于维修技术人员来说,理解燃烧过程的功能,以及各测量参数对于燃气轮机的性能和污染排放的影响非常重要。
燃气轮机是一种内燃机,包括三个组件:初级压缩机,中央燃烧室,以及实际的涡轮机。 燃气轮机的设计,性能和尺寸根据应用和使用领域而不同。 然而,其工作原理始终是相同的,并且是基于James Prescott Joule(“焦耳过程”)的热力循环过程。 空气通过在一个或多个压缩机步骤中使用叶片进行压缩,并在燃烧室中与气体或液体燃料混合,然后引燃和燃烧。
压缩空气和燃烧气体的混合将会产生热气体,其温度可达到超过+1,000°C,这些热气体将会流向下游的涡轮机组件并膨胀。在此过程中热能被转化成机械能。 随后,在膨胀涡轮机中,富含能量的热排气几乎会膨胀至环境压力,从而去其速度。 在膨胀过程中,排气将会把能量转移到涡轮机。 总能量的大约2/3被用来驱动压缩机(进气口)。 直接耦合的发电机会把机械能转换成电能。能量输出的大约1/3用于低压侧,以便用于第二次驱动,例如驱动发电机,转子,压缩机或泵,然后热气会被导入下游热量回收锅炉,用于建筑供热。
释放排气的浓度提供了燃烧效率以及如何提高该效率的重要信息。 CO 和NOX值提供了有关系统当前状态以及是否符合排放限值的信息。 高燃料/空气比与低燃料/空气比之间的空气输入,以及相关燃烧室的温度将会影响燃气轮机的排放表现。
燃气轮机的排放测量中,面临的挑战不仅在于测量时气体浓度有时非常高,而且也在于气体浓度有时非常低。 在适当的运行点,调节的燃气轮机仅会排放低水平的CO和NOX。 但是也可能会出现高气体浓度,例如当设备启动进行测试时。 减少NO2排放以及避免燃烧室中的压力损失,对于燃气轮机的高效运行也很重要。
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