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PG6111FA型燃气轮机介绍

燃气轮机的概念
? 燃气轮机是一种将气体压缩在燃烧室加热后

在透平中膨胀,把其部分热能转换为机械能 的高速回转式动力机械。燃气轮机及其负荷 通称为燃气轮机装置或燃气轮机机组。

燃气轮机工作原理
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在周围环境条件下,空气进入轴流式压气机以

恒温被加压至 较高压力,由于压缩使空气温度升高使得压气机排出的空气 温度和压力都被提高;空气离开压气机进入燃烧室与燃料进 行恒压燃烧,在一次燃烧内局部达到了高温(接近理想条 件),但因燃烧室内所发生的混合、燃烧、稀释及冷却等过 程使燃烧混合物在离开燃烧室后进入透平时,其温度为混合 后的平均值;在透平内,燃气的热能被转而作功。在透平的 喷嘴处,热气膨胀,一部分热能转化成为动能;在后续的透 平动叶上,一部分动力作用至转动的叶片并作功。排气排入 大气中或再加利用。大约2/3的机械功用于拖动压气机,维 持燃机运行;约1/3的机械功对外输出驱动发电机或其它机 械驱动的设备。

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6FA燃机简介

18级的压气机,6个燃烧室和一个3级的透平。额定转 速5235rpm

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冷端发电及冷端驱动燃气轮机

6FA燃气轮机采用由压气机侧的冷端输出功率的方案。
这样就可以使燃气透平实现轴向排气,其排气扩压器能直 接与余热锅炉相联,有利于减小流阻损失。

压气机
? 压气机的转子部分主要由叶轮、连接螺栓、

叶片和前端短轴组成。 ? 压气机的气缸部分主要由压气机进气缸、压 气机中间缸、压气机排气缸三部分组成。IGV 安装在进口段气缸的后部。扩散段把压气机 出口压缩空气的一部分动能转化成静压,提 供给燃烧器 ? 压气机的抽气(稍后重点介绍)

压气机原理
C =w+u

u ? ??r

? 在轴流式压气机的级中,空气增压的原理:

? 外界通过工作叶轮上的动叶栅把一定数量的压缩 轴功lc传递给流经动叶栅的空气,使气流的绝对 速度动能增高,同时使气流的相对速度动能降低, 以促使空气的压力得以增高一部分。 ? 随后,由动叶栅流出的高速气流在扩压静叶栅中 逐渐减速,这样就可以使气流绝对速度动能中的 一部分(c22-c32)/2 进一步转化成为空气的压力势 能,使气体的压力进一步增高。

喘 振
?旋转失速的发展会导致压气机喘振。 ?压气机的工质流量和气流参数的时大时小的低 频周期性强烈振荡,称为喘振。 ?喘振是压气机的一类气动失稳现象,其流量和 压升具有周期性的高振幅振荡,时而体现为非 失速的正常流动,时而表现为低流量低压升的 失速流动。

喘振的产生过程
流量减少 旋转失速 流量继续减少

叶背气流严重失速 下游的高压气体会产生倒流 叶片作用

堵塞压气机通道
正向压力梯度消失

气流又沿正方向流动

流量过小,失速区又会迅速扩大而产生堵塞 下游气体再度倒流 轴向振荡 喘振 反复

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压气机设计:

IGV CBV 抽气加热器(IBH) 15个全长拉紧螺栓将轮盘压牢在螺栓分布圆

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克拉玛依电厂蒸发冷却器

燃烧室
? 燃烧室的作用是通过向燃烧室喷入燃料进行

等压燃烧,将燃料的化学能转变为热能,将 进入燃烧室的高压空气高温高压的燃气混合 燃烧,最后在透平膨胀做功。

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DLN 2.6燃烧系统

6FA燃气轮机机组使用6个燃烧室。 在4号和5号燃烧室上分别装有1个点火火花塞; 在1号、2号、6号燃烧室分别上装有2个火焰监测器; 火焰监测器均采用闭式冷却水冷却;

火花塞采用伸缩式;
相邻燃烧室都由联焰管相联结。

GE燃烧器的发展

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DLN 2.6燃烧系统
N2+O2→2NO 2NO+O2→2NO2

NOx的形成

解决方法 控制燃烧室的火焰温度、温度场分布、燃料的停留时 间、O2的浓度和化学反应速度。使火焰变稀释实现完 全的预混燃烧,火焰面的温度永远低于1650℃ 、控 制空气量、稳定燃烧。

火焰筒的冷却

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DLN 2.6燃烧系统

1个PM1喷口;

2个PM2喷口;
3个PM3喷口; 15个q喷口 ;

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DLN 2.6燃烧系统

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DLN 2.6燃烧系统

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DLN 2.6燃烧系统

DLN 2.6燃烧系统

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DLN 2.6燃烧系统

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DLN 2.6燃烧系统
? PM1 ? PM2 ? PM1+PM2 ? PM1+PM2+PM3 ? PM1+PM2+PM3+Q ~ MODE 1 ~ MODE 2 ~ MODE 3(1700℉) ~ MODE 6B(2000℉) ~MODE6BQ(2080℉PM3大) ~MODE6AQ(2140℉PM2大)

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DLN 2.6燃烧系统

透平
? 透平是将压气机和燃烧段产生的高温加压气

体中蕴含的能量转换为机械能的组件。 ? 透平段的主要部件是透平转子(每个叶轮带 92个动叶) 、透平外壳、排气机架、排气扩 压器、喷嘴和隔板、固定围带。 ? 静叶第1级和第2级喷嘴均由24个喷嘴组组成, 每组含有两个静叶。第3级喷嘴带有20个喷嘴 组,每组含有三个静叶。

叶片的冷却
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从第9级上下半缸接合处抽出的空气用来冷却第3级透平喷嘴 和轮间。开机和停机期间,空气经由外部管道送往排气室以 控制喘振。 从第13级上下半缸接合处抽出的空气用来冷却第2级透平喷 嘴和轮间。开机和停机期间,空气经由外部管道送往排气室 以控制喘振。 从压气机排气室抽出的空气用于冷却第1级喷嘴静叶、持环 和围带, 透平转子由压气机第17级抽出的正向流动的相对冷却空气实 现冷却。这种空气用来冷却第1级和第2级动叶以及转子叶轮 和隔叶块。

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采用SFC静态变频启动方式

在燃机启动过程中,我们采用SFC启动方式,把可调频 的交变电流加到发电机的定子上,使发电机变成调速电动 机方式转动,带动机组转子到其“自持转速”,使燃机能

够点火启动。
相比传统的柴油机启动方式和电机拖动方式,采用SFC 启动方式的优点是启动平稳、调节方便、反应速度快,具 有很强的自诊断能力,并且可以有效的利用已有设备(发 电机),减少项目建设的工期及日后运行的维修成本。


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