由於在峰值負荷範圍內具有傑出的性能,燃氣輪機已證明自己是眾多工業應用中關鍵和可靠的組件。 燃氣輪機由其經常用於電力和熱力發電,以及石油和天然氣行業。 在工業能源生產中,燃氣輪機可確保覆蓋能源消耗峰值,並為建築物供熱。 頻繁使用的領域包括燃氣輪機廠,熱電聯產(CHP)廠,以及廢熱發電廠。 使用燃氣輪機和蒸汽輪機組合可以實現特別高的能效水平。 在石油和天然氣行業,燃氣輪機在原材料的運輸和加工中被用作泵、壓縮機和發電機的機械驅動器。 燃氣輪機使用液體和氣體燃料工作,比如天然氣、汽油、柴油、燃油或石油。 將燃料和連續的排氣過程優化到最高效率水平,涉及燃氣輪機的排氣參數和燃燒過程設置之間的復雜相互作用 – 這是最佳性能的基礎。 對於維修技術人員來說,理解燃燒過程的功能,以及各測量參數對於燃氣輪機的性能和汙染排放的影響非常重要。
燃氣輪機是壹種內燃機,包括三個組件:初級壓縮機,中央燃燒室,以及實際的渦輪機。 燃氣輪機的設計,性能和尺寸根據應用和使用領域而不同。 然而,其工作原理始終是相同的,並且是基於James Prescott Joule(“焦耳過程”)的熱力循環過程。 空氣通過在壹個或多個壓縮機步驟中使用葉片進行壓縮,並在燃燒室中與氣體或液體燃料混合,然後引燃和燃燒。
壓縮空氣和燃燒氣體的混合將會產生熱氣體,其溫度可達到超過+1,000°C,這些熱氣體將會流向下遊的渦輪機組件並膨脹。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。
釋放排氣的濃度提供了燃燒效率以及如何提高該效率的重要信息。 CO 和NOX值提供了有關系統當前狀態以及是否符合排放限值的信息。 高燃料/空氣比與低燃料/空氣比之間的空氣輸入,以及相關燃燒室的溫度將會影響燃氣輪機的排放表現。
燃氣輪機的排放測量中,面臨的挑戰不僅在於測量時氣體濃度有時非常高,而且也在於氣體濃度有時非常低。 在適當的運行點,獲得最佳調節的燃氣輪機僅會排放低水平的CO和NOX。 但是也可能會出現高氣體濃度,例如當設備啟動進行測試時。 減少NO2排放以及避免燃燒室中的壓力損失,對於燃氣輪機的高效運行也很重要。
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