燃气轮机和蒸汽轮机效率(燃气轮机和蒸汽轮机效率比较)

海潮机械 2023-01-17 10:15 编辑:admin 218阅读

1. 燃气轮机和蒸汽轮机效率比较

蒸汽轮机是高速旋装机械,振动和噪声较小;工作平稳,摩擦部分少,所以可靠性高,寿命长。

燃气轮机是非常高的动力重量比,也就是同功率下,重量最小,同重量时,功率最高;振动和噪声较小;低工作压力。

燃气轮机(Gas Turbine)是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,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。

燃气轮机在空气和燃气的主要流程中,只有压气机(Compressor)、燃烧室(Combustor)和燃气透平(Turbine)这三大部件组成的燃气轮机循环,通称为简单循环。大多数燃气轮机均采用简单循环方案。

2. 燃气轮机与蒸汽轮机比哪个热效率高

蒸汽机有很多种,世界上动力最强的蒸汽机是蒸汽轮机,它的全称叫蒸汽涡轮发动机(Steam turbine)是一种撷取(将水加热后形成的)水蒸汽之动能转换为涡轮转动的动能的机械。相较于原由詹姆斯·瓦特发明的单级往复式蒸汽机,涡轮蒸汽机大幅改善了热效率,更接近热力学中理想的可逆过程,并能提供更大的功率,至今它几乎完全取代了往复式蒸汽机。涡轮蒸汽机特别适用于火力发电和核能发电,世界上大约80%的电是利用涡轮蒸汽机所产生。

老式船舰中也有不少使用,但是在现代化船舰中已经被燃气涡轮引擎全面取代,只有少数特例如现代级还使用蒸汽涡轮。

蒸汽轮机,简单的说就是个风车,发明人已不可考,但它的原理是:燃气-蒸汽轮机联合循环,即把燃气轮机和蒸气轮机这两种按不同热力循环工作的热机联合在一起的装置,有时也简称为联合循环。

3. 蒸汽轮机与蒸汽机哪个效率高

蒸汽机车早已淘汰,因为蒸汽机车效率低下,速度慢并且污染严重,所以铁路上的火车普遍换成了内燃机车和电力机车,效率大幅提升,中国铁路是内电并举,只是这些年电气化铁路比例越来越高,电力机车的数量也超过了内燃机车,电力机车功率大节能环保。

4. 蒸汽轮机的效率

蒸汽做功效率一般在百分之四十左右

简单热力发电的能源利用效率只有40%,随着二次再热大型机组的出现,高性能材料的应用,效率逐渐提升至了45%以上。

40%的利用率,这是多大的浪费。

40%的效率是不高的,燃烧一定热量的煤或天然气,居然获得了不到一半能量的电能,显然效率式极为低下的,对能源也产生了极大的浪费。

5. 汽轮机和蒸汽机效率

蒸汽机的历史可以追溯到古希腊时代。公元50年,希罗(Heron)发明过一种演示用的蒸汽轮球。当加热后蒸汽从喷嘴喷出时,轮球就会沿相反方向旋转。可是当时这一创造成果并没有得到实际应用,发明者自己也没有这种打算。1000多年过去了,当工矿业有了发展,才有人试图制造从矿井里排水的蒸汽泵。1630年就有人曾因发明以蒸汽为动力的提水机械而获专利,不过所有活动都只限于设计或试制,没有实用价值。实际上只有德国的巴本(D.Papin)、英国的萨弗里(T.Savery)和纽可门(T.Newcomen)才是蒸汽机的发明者。

6. 燃气轮机和蒸汽轮机效率比较图

涡轮式蒸汽机,其原理是高压蒸汽喷在涡轮叶片上,带动涡轮转动,跟水车的原理差不多,其结构简单紧凑,零件少,效率比往复式蒸汽机高的多.

最早的热机原理是我国的走马灯,走马灯也是涡轮机的萌芽。最初的热机是火药内燃机,由荷兰物理学家惠更斯在1680年提出,这种发动机就是利用火药的爆燃来推动活塞做功的,但是,这种机械只停留在理论上,并没有搞出来。值得中国人(学机械的)注意的是:往复式活塞内燃机的主要机构都是中国最先发明的!比如:缸体---中国最先制造的大炮于1332年铸成,往复活塞、曲柄连杆机构、飞轮等都是我国首创。

火药内燃机虽然没有搞成功,但是为未来的蒸汽机产生了巨大的促进作用。

1690年,惠更斯的助手佩本设计出了用蒸汽做功的活塞式发动机,这个发动机尚不能用于实际生产,作为工业动力源。

1698年,英国的军事工程师萨弗里发明了一个使用蒸汽为矿井抽水的机器,它可以抽出地下10米深的水。这台机器实际上就是第一台用于工业生产的蒸汽机。

1711年,纽可门(英国)制造出更好的抽水蒸汽机,其性能有了较大的突破。从1772年起,几乎全英国的矿井都使用这种蒸汽抽水机。

1768年,英国技工瓦特发明了热效率更高的近代蒸汽机,因此被人们誉为“蒸汽机的发明人”。

总的来说,蒸汽机是产生于18世纪的英国。但是,蒸汽机存在着体积庞大,热效率不高的缺陷。

由于19世纪中叶卡诺(法国人)、迈尔(德国)、格罗夫(英国)、焦耳(英国)、克劳修斯(德国)、汤姆生(英国)等人提出并完善了热力学,同时用钢铁制造的精密机械已经开始出现,从而解决了制造精密圆柱体和螺丝等零件的问题,使得内燃机的研制进程大大加快。

1860年,法国人雷诺制造出第一台可以实用的内燃机。这是一台二冲程、无压缩、电点火的煤气机。

1862年,法国工程师德罗沙提出等容燃烧的四冲程循环原理,加上这个时候转炉、平炉炼钢法已经相继出现,为内燃机制造提供了可靠的原材料----低碳素钢。

1872年,德国钟表匠雷特曼制成了第一台四冲程煤气内燃机。

1876年,德国人奥托研制成功一台热效率达到14%的往复式活塞四冲程内燃机,此后,奥托又把内燃机的热效率提高的20%以上,这种内燃机,就是现在的汽油发动机的雏形。奥托也被称为“四冲程内燃机发明人”。

1881年,工程师克拉克研制成两个汽缸的内燃机。此后不久,汽油机正式出现了。

1897年,完全依靠压缩着火的柴油机出现了,它比汽油机机构跟简单,燃料更便宜。柴油机热效率达到26%,它的发明人是德国人狄赛尔。因此,现代汽油发动机也称为奥托发动机,柴油机称为狄赛尔发动机。

狄赛尔的发动机并不完善,还不能方便地利用到工业生产中,直到20世纪20年代发明燃油喷射系统后,柴油机才开始广泛地运用到各种动力机械中!本书的设定在这里需要书友们注意。根据对燃油喷射装置的技术要求分析,燃油喷射泵完全可以在1902年制造出来,只是当时没有人发明这个简单的装置而已。也就是因为这样,造成了大型的战舰很少配置柴油动力的现象。实际上当时的柴油机在加上燃油泵和涡轮增压装置以后,完全可以替代蒸汽机和汽轮机,而且采用弹性安装法以后,装备柴油机的战舰不会出现主机过载和主轴过热的通病。柴油机的优点是省油(航程大),启动迅速(蒸汽机和汽轮机需要预先提升蒸汽压力),缺点是机构相比之下复杂了一些(不计算汽轮机锅炉部分的情况下),但是用现代(1950年)装备柴油机和汽轮机的舰船比较,装备柴油机的舰船维护费用比汽轮机舰船少14%左右。其次,柴油机在没有强化的条件下(增加喷射压力是最简单的强化手段),单台推力比汽轮机要小,加速没有汽轮机快。

1903年,柴油机用于轮船,1908年,柴油机成为潜艇主动力,1912年,柴油机驱动的远洋巨轮建造成功。

20世纪初,往复活塞式的蒸汽机在船舶上逐渐被涡轮式的蒸汽轮机(汽轮机)取代,蒸汽轮机比活塞式蒸汽机热效率更高(35%),单位体积能提供的推力更大,因此汽轮机到60年代一直成为大型船舶的主要动力。同时代的柴油机因为强化程度低而主要用于中、小型船舶。汽轮机首先由法国的拉瓦尔于1889年发明,到20世纪初,汽轮机已经能够输出6500马力,相当于4800千瓦。而实际上,当汽轮机锅炉燃料采用煤炭、燃油混合动力,优化飞轮和传动结构后,后来的汽轮机输出功率成倍提升。

7. 燃气轮机比蒸汽轮机的优点

1,GE发电

成立于 1892年

总部:美国纽约斯克内克塔

GE发电是美国GE公司旗下的子公司,其可以提供非常广泛的发电产品,包括燃气轮机,汽轮机、发电机、测量和控制系统、核反应堆、石油生产设备,太阳能电池板,热回收蒸汽发生器(HRSG)和风力涡轮机。GE的重型和航改燃气轮机即使在恶劣的环境条件下也很可靠。GE发电公司在燃气轮机领域有着非常悠久的历史,在全球燃气轮机、航空发动机和船用燃气轮机市场占有率全部保持第一,同时也是全球重型燃气轮机发电效率的吉尼斯记录保持者,可以向燃气轮机市场提供E级,F级和H级技术。

关键产品:LM2500,LM6000、6FA.03、7HA.01、9F.03、7E.03和GT13E2

2,西门子能源

成立于:1847

总部:德国柏林和慕尼黑

西门子能源是全球领先的燃气轮机制造商之一,西门子燃气轮机以其高可靠性和低维护性而在客户中倍受青睐。该公司提供范围高达567MW的各种重型,工业和航改燃气轮机。由于其产品的高效率,灵活性和环境兼容性,燃气轮机可用于许多应用和环境,包括石油和天然气工业以及工业发电。

主要产品:SGT-100,SGT-A45,SGT-A05,SGT-700,SGT6-8000H和SGT-A65

3,三菱重工

成立于:1884

总部:日本东京港区

三菱重工(MHI)为美国西屋公司代工燃气轮机制造起家,逐步掌握整机制造技术后,三菱重工通过整合空气动力学,冷却设计和材料方面的最新技术,开发了一系列高效,可靠的重型燃气轮机,并通过一系列的日本式“微创新”(比如给燃机缸加保温棉套),在市场上取得了很大的成功。该公司提供发电功率范围从40~490MW的各种燃气轮机。特别值得一提的是,三菱重工研制的燃气轮机在会其自家的联合循环发电厂中经过严格的测试,然后再安装到目标电厂中,运营商反馈三菱燃机运行中“小”毛病很少。该公司生产的J系列燃气轮机具有全球最大的发电功率,并在实现了透平进口温度超过了1600o C。

关键产品:M501D,M501F,M701G,M701J,H-25和H100

4,安萨尔多公司

成立于 1853年

总部:位于意大利热那亚

意大利安萨尔多公司是重型燃气轮机的领先制造商之一,早期曾是西门子燃气轮机产品的代工厂,后随着自主研发投入和2016年对法国阿尔斯通燃气轮机资产(位于瑞士巴登)的收购,使其成为全球最大的燃气轮机制造商之一,逐步形成一系列独居特色的重型燃气轮机产品。阿尔斯通燃气轮机的特点是易于维护、高效且对环境影响小。该公司提供E级、F级和H级技术领域的产品,功率输出范围从80MW到538MW。安萨尔多公司声称是全球唯一一家拥有第三方燃气轮机技术的公司,可以为自家产品以及竞争对手生产的燃气轮机和发电机提供售后维修维护服务。

主要产品:AE64.3A,AE94.3A,AE94.2,GT26,GT36-S6和GT36-S5

5,川崎重工

成立于:1896

总部:日本东京神户中央区和港区

日本川崎重工对国内来说并不熟悉,其产品在国内也非常罕见。但高性能燃气轮机也是川崎重工(KHI)的主要产品之一,该公司专门从事中小型燃气轮机和燃气轮机热电联产系统的生产。川崎重工也开发了很多先进的燃气轮机技术,例如DLE燃烧方法,流体分析技术和蒸汽/注水方法,可以向其客户提供环保,高效的燃气轮机,并且通过使用专有的远程监控系统监控燃气轮机的运行状况,从而为客户提供了快速,精确的服务。

关键产品:M1A-13A,L30A,M7A-03,GPS 2000,GPS5000和MGP1250

6,卡特彼勒

成立于 1925年

总部:美国加利福尼亚州圣地亚哥

卡特彼勒公司的子公司索拉燃机公司是工业燃气轮机系统设计和制造的先驱,该公司的工业燃气轮机可用于多种用途,包括船舶推进,天然气发电和机械驱动。该公司致力于开发新技术以减少其产品的排放并提高燃气轮机的燃油经济性,生产的燃气轮机装有SoLoNOx燃烧系统,该系统使用干式稀薄预混燃烧技术来减少有害排放物。

主要产品:土星20,半人马座40,水星50,金牛座70,火星90和泰坦250

7,凯普斯通公司

成立于 1988年

总部:美国加利福尼亚州范努伊斯

凯普斯通燃气轮机公司专业从事微型燃气轮机的生产,这些微型燃气轮机可使用多种燃料运行,包括天然气,沼气和液化石油气。凯普斯通微型燃气轮机的关键部件是空气轴承,它只需最少的维护,并且不需要冷却系统。微型燃气轮机可以用于发电,热电联产以及作为混合动力汽车的动力源。该公司提供范围从30~30MW的微型燃气轮机的全面产品阵容。这些微型燃气轮机的燃料灵活性使其非常适合各种市场的众多应用,包括石油和天然气、关键电源、运输、可再生能源和船舶。

关键产品:C30,C65,C200,C200S ICHP,C600S和C800S

8,MAN能源解决方案公司

成立于:1758

总部:德国巴伐利亚州奥格斯堡

MAN能源解决方案公司(MANEnergy Solutions)在国内习惯称之为曼透平,其生产的燃气轮机主要用于小型能源供应公司以及石油和天然气行业。曼透平公司的燃气轮机也用于发电厂的热电联产,通过回收和利用热废气的热能来提高效率来减少温室气体排放。这些燃气轮机还用作机械驱动器,以在管道压缩机站和海上采油平台中运行压缩机和泵。

关键产品:MGT6000-1S,MGT6000-2S和THM 1304

9,OPRA燃气轮机公司

成立于 1991年

总部:荷兰亨厄

荷兰OPRA燃气轮机公司是提供小型燃气轮机发电解决方案的全球领导者,OPRA拥有2MW OP16系列燃机发电机组的开发、制造、销售和服务的能力,该机组既可用于单机安装,也可多机组合使用。通过安装多套,功率输出可以扩展到10MW,并且可根据客户需求配置为低排放和双/多燃料功能。OPRA燃气轮机的特点是可靠性高,效率高,排放低,采购成本低,这些燃气轮机用于各种领域,包括石油和天然气,工业,商业和海洋领域。特别值得一提的是,2017年8月,OPRA已被中国大连派思集团完全收购,目前是大连派思集团的一员。

重点产品:OP16系列燃气轮机

10,中央燃气轮机公司

成立于:1946年

总部:英国德文郡牛顿阿伯特

Centrax燃气轮机由英国航空发动机设计先驱理查德·H·巴尔(Richard HH Barr)、杰弗里·怀特(Geoffrey R White)和弗兰克-惠特尔爵士(Frank Whittle)共同创立,最初自主研制了CS-600工业燃气轮机,后在1979年与英国罗尔斯-罗伊斯(世界三大航发巨头之一)签署了工业燃气轮机成套协议,推出了CX501系列燃气轮机,西门子在2014年收购罗尔斯-罗伊斯公司的能源业务后,仍保持原有的协议关系。目前Centrax燃气轮机公司可以生产和维护功率从3.9到66 MV的西门子工业燃气轮机。

关键产品:CX501-KB5,CX501-KB7,CX300和CX400