21世纪燃机动力发展趋势.ppt

目 录 一、燃气轮机产品技术特点 二、燃气轮机产品分类及应用 三、国外技术现状与发展趋势 四、国内技术现状及发展趋势 五、燃气轮机在船舶应用 一、燃气轮机产品技术特点 燃气轮机是以连续流动的气体为工质推动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机制造业由于其设计、制造、工艺的复杂性，被称为机械制造领域的“皇冠上明珠”。燃气轮机技术含量高、资金投入大、是多种技术集成的高技术，在民用与军事领域均有着广泛的应用，已经成为一个国家科技水平、军事实力、综合国力的重要标志之一。因此长期以来，世界发达国家一直都在政府的引导下，投入巨资研制和开发燃气轮机的新技术，改善和提高燃气轮机的性能和效率，极大地促进了燃气轮机的发展。 1.1燃气轮机组成 燃气轮机由三大类基本部件组成：压气机、燃烧室和涡轮。燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；燃气透平所发出的功一部分用于带动压气机工作，剩余的功作为燃气轮机的输出功。 1.2特点 与其他热力机械相比较，燃气轮机的特点显著，主要体现在以下诸方面：结构紧凑，质量轻，功率密度很大；体积小、占地面积小；联合循环机组的最高效率已近60%，是目前各种热力机械中所达到的最高效率值；NOx和CO等污染物排放低；启动快、运行平稳、振动小、可靠性高；安装周期短；耗水少或者不用水。 二、燃气轮机产品分类及应用 燃气轮机在民用与军事领域的地位是不可替代的。 在民用发电领域，各国政府从提高效率、保护环境考虑，多采用燃用天然气的燃气轮机联合循环发电，世界上新增的发电容量中有35%左右是由燃气轮机联合循环机组提供的。因此，燃气轮机在能源与电力工业中具有长远的、全局性的、不可替代的战略地位。 在军事领域，燃气轮机已经广泛地应用于海、陆、空的各种军事装备中。目前，美、英、俄等国的水面舰艇已基本上实现了燃气轮机化；现代化的坦克已应用燃气轮机作为动力。几乎所有的军用飞机都以燃气轮机作为其动力装置。 燃气轮机按功率大小可分为微型燃气轮机、中小型燃气轮机、重型燃气轮机三大类。 2.1微型燃气轮机应用 近年来随着全球范围内的能源与动力需求结构的变化，微型燃气轮机得到了高度关注和迅速发展。先进微型燃气轮机提供了清洁、可靠、高质量、多用途、小型分布式和热电联供能源的最佳方式。 在民用发电领域，微型燃气轮机主要用于分布式能源系统、废气燃烧发电、小型调峰电站、以及需要独立供电的场所。 在军事领域，微型燃气轮机也是十分重要的，主要用于飞机、舰船辅助动力、坦克及军用车辆动力、军营发电设备、武器（导弹）发电设备。 2.2中小型燃气轮机应用 2.2.1 船舶燃气轮机应用 船用燃气轮机的研制始于20世纪40年代，70年代初逐步在技术和生产上趋于成熟。由于功率密度高、机动性好、操作维护简单、低振动噪音等优点，燃气轮机在舰船方面获得了广泛的应用。 燃气轮机特别适用于作为以下三类舰船的主机：常规排水型舰艇，包括轻型航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、两栖攻击舰、高速导弹艇等；特种高性能舰船，包括水翼艇、气垫船、小水线面双体船；快速军辅船，包括快速运输舰、快速支援舰等。 此外，近20年来随着高性能民船的快速发展，综合性能优良的燃气轮机正在进入民船推进领域。燃气轮机主要用于高速渡船、大型旅游船以及LNG运输船。 2.2.2工业驱动燃气轮机 在工业驱动方面，燃气轮机主要用于石油、天然气开采、输运和化工流程，作为油田注水、注气、气举采油、输油、输气等的机械驱动动力，特别是在天然气输送管线方面，燃气轮机被大量用于驱动管线压缩机。 2.2.3发电用燃气轮机 此等功率等级的燃机主要用于发电、热电联产和应急备用电源等。用于发电的燃机机组主要集中在海上平台发电；热电联产燃机机组主要应用于中、高热值焦炉煤气利用；燃机应急备用电源，具有功率密度大、环境友好、可靠性高、维修性好等特点，主要应用于通信应急、城市安全保障、政治保电、军事装备等领域。 2.3重型燃气轮机应用 重型燃气轮机是清洁发电和动力系统的关键设备，是发展以IGCC为代表的下一代洁净煤技术和产业的战略制高点。重型燃气轮机能够带动多学科和领域研发、设计和制造能力的提升与发展。是热力、气动、燃烧、结构与材料、机械设计与制造、自动控制等大量高技术的集成，是国家科技、工业乃至综合国力的重要标志。 在发电领域，由燃气轮机和蒸汽轮机组成燃气——蒸汽联合循环发电，具有热效率高、污染低、比投资低、建设周期短、占地和用水量少、启停灵活、自动化程度高等优点，已经成为继蒸汽轮机单循环后的主要动力装置。 三、国外技术现状与发