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內容簡介

　　

　　《電廠燃氣輪機概論/普通高等教育“十二五”規劃教材》是在北京市高等教育精品教材立項項目的資助下完成的，是學習電廠燃氣輪機及其聯閤循環發電知識的入門教材。《電廠燃氣輪機概論/普通高等教育“十二五”規劃教材》內容在撰寫時力求通俗易懂，突齣基本知識，不對技術的細節做深入的理論推演。書中包括電廠燃氣輪機技術的新發展動態以及對其未來發展趨勢的一些介紹，力求使讀者能夠盡快對電廠燃氣輪機及其聯閤循環發電知識有一個係統的瞭解。《電廠燃氣輪機概論/普通高等教育“十二五”規劃教材》共11章，包括三部分主要內容：第一部分是燃氣輪機的基本原理和結構，第二部分是燃氣�艙羝�聯閤循環發電係統與設備，第三部分是燃氣輪機及燃氣�艙羝�聯閤循環機組的運行、維護、控製和保護。《電廠燃氣輪機概論/普通高等教育“十二五”規劃教材》為普通高等院校能源動力類專業本科生教材，可供從事電廠燃氣輪機及其聯閤循環機組安裝、調試、運行、檢修及管理工作的工程技術人員閱讀或作為培訓教材使用，也可供專業碩士等相關專業人員學習參考。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1.1 燃氣輪機的工作原理
1.2 燃氣輪機的主要應用
1.3 世界主要燃氣輪機廠商介紹
1.4 燃氣蒸汽聯閤循環
1.5 燃氣蒸汽聯閤循環發電裝置在國內外的發展情況
復習思考題

第2章 燃氣輪機的熱力過程
2.1 基本熱力學知識
2.2 燃氣輪機基本的熱力過程
2.2.1 電站燃氣輪機基本的熱力過程
2.2.2 環境參數變化對燃氣輪機性能的影響
2.2.3 航空燃氣輪機基本的熱力過程
2.3 燃氣復雜循環
2.4 燃氣注蒸汽循環
2.5 燃氣蒸汽聯閤循環的多種形式
復習思考題

第3章 壓氣機
3.1 壓氣機的增壓原理
3.2 單級壓氣機性能及影響因素
3.3 壓氣機非穩定工作特性
3.4 多級軸流壓氣機工作特性
3.5 壓氣機的防喘措施機理
3.6 壓氣機結構特點
3.7 各燃氣輪機廠商壓氣機技術特點
復習思考題

第4章 燃燒室
4.1 燃燒的基本知識
4.1.1 燃燒基本原理
4.1.2 氣體燃料燃燒
4.1.3 液體燃料燃燒
4.2 燃燒室的燃燒組織
4.3 低汙染燃燒
4.4 主要燃氣輪機廠商燃燒室技術特點
復習思考題

第5章 渦輪機
5.1 渦輪機工作原理
5.2 渦輪機性能特點
5.3 渦輪機與壓氣機的協調
5.4 渦輪機的結構
5.5 渦輪機熱保護
5.5.1 冷卻介質和冷卻方式
5.5.2 渦輪機冷卻結構布置
5.5.3 渦輪機葉片腐蝕、氧化及保護
復習思考題

第6章 多種形式的燃氣蒸汽聯閤循環
6.1 常規聯閤循環
6.1.1 無補燃的餘熱鍋爐型聯閤循環
6.1.2 補燃的餘熱鍋爐型聯閤循環
6.1.3 增壓鍋爐型聯閤循環
6.1.4 排氣助燃型聯閤循環
6.1.5 給水加熱型聯閤循環
6.2 燃煤聯閤循環
6.2.1 整體煤氣化聯閤循環
6.2.2 增壓流化床燃煤聯閤循環
6.2.3 常壓流化床燃煤聯閤循環
6.3 新型聯閤循環
6.3.1 注蒸汽燃氣輪機聯閤循環
6.3.2 濕空氣渦輪機聯閤循環
6.3.3 以卡琳娜循環為底循環的聯閤循環
6.3.4 氫氧聯閤循環
復習思考題

第7章 常規燃氣蒸汽聯閤循環發電係統及設備
7.1 聯閤循環中燃氣輪機的特點
7.2 燃氣蒸汽聯閤循環的蒸汽係統
7.2.1 聯閤循環中蒸汽係統的構成及特點
7.2.2 聯閤循環中的餘熱鍋爐
7.2.3 聯閤循環中的汽輪機
7.2.4 聯閤循環中蒸汽係統設計的主要約束條件
7.3 燃氣蒸汽聯閤循環的主要輔助係統與設備
7.3.1 聯閤循環裝置的軸係配置與總體布置
7.3.2 燃氣輪機主要輔助係統概述
7.3.3 燃氣輪機主要輔助係統與設備
7.4 聯閤循環係統的熱力性能
7.4.1 聯閤循環熱力性能參數的計算與分析
7.4.2 主要設計參數對聯閤循環性能的影響
7.5 燃氣輪機的變工況
7.5.1 單軸燃氣輪機的變工況性能
7.5.2 燃氣輪機帶動發電機時的性能
7.6 部件性能惡化與進排氣壓力損失對機組性能的影響
7.6.1 壓氣機葉片積垢或磨損的影響
7.6.2 渦輪機葉片積垢或磨損對性能的影響
7.6.3 進排氣壓力損失變化對性能的影響
復習思考題

第8章 燃煤聯閤循環發電係統
8.1 整體煤氣化聯閤循環（IGCC）係統
8.1.1 整體煤氣化聯閤循環（IGCC）係統概述
8.1.2 典型IGCC熱力係統方案概念性設計
8.1.3 典型IGCC電站運行情況
8.1.4 IGCC未來的發展趨勢
8.2 增壓流化床聯閤循環係統
8.2.1 增壓流化床聯閤循環係統概述
8.2.2 第一代增壓流化床聯閤循環係統
8.2.3 第二代增壓流化床聯閤循環係統
8.3 常壓流化床聯閤循環係統
8.4 其他燃煤聯閤循環係統
8.4.1 直接燃煤燃氣輪機聯閤循環係統
8.4.2 外燃式燃煤聯閤循環係統
8.4.3 整體煤氣化燃料電池聯閤循環係統
8.4.4 燃煤的磁流體發電聯閤循環
復習思考題

第9章 燃氣輪機組調節與控製係統
9.1 燃氣輪機發電機組調節基礎
9.1.1 轉速自動調節係統
9.1.2 速度調節係統靜態特性
9.1.3 調節係統動態特性及過渡過程
9.2 燃氣輪機控製係統Mark Ⅵ
9.2.1 MarkⅥ係統組成及特點
9.2.2 燃氣輪機主控係統
9.2.3 燃氣輪機順序控製係統
9.2.4 進口導葉（IGV）的控製
9.2.5 氣機入口抽氣加熱控製
9.2.6 燃料控製係統
9.3 燃氣輪機控製係統DIASYS Netmation簡介
9.4 燃氣輪機控製係統TELEPERMXP簡介
復習思考題

第10章燃氣輪機保護係統
10.1 通用燃氣輪機保護係統
10.1.1 超速保護
10.1.2 超溫保護
10.1.3 熄火保護
10.1.4 燃燒監測保護
10.1.5 振動保護
10.1.6 液壓遮斷油係統
10.2 三菱公司燃氣輪機保護係統簡介
10.3 西門子公司燃氣輪機保護係統簡介
復習思考題

第11章 燃氣輪機組的運行與維護
11.1 燃氣輪機起動
11.1.1 正常的起動過程
11.1.2 並網、帶負荷
11.1.3 快速起動和快速加載起動
11.1.4 起動過程中的參數變化
11.2 燃氣輪機發電設備的運行監視
11.3 燃氣輪機的停運
11.3.1 正常停機
11.3.2 冷拖停機
11.3.3 手動緊急停機
11.3.4 冷機
11.4 燃氣輪機日常檢查與維護
11.4.1 日常檢查項目
11.4.2 燃氣輪機的清洗
11.5 燃氣輪機的內部孔窺檢查
11.6 燃氣輪機發電設備的檢修
11.6.1 燃氣輪機檢修範圍劃分
11.6.2 燃氣輪機檢修周期
11.7 聯閤循環發電設備運行事故
11.7.1 燃氣輪機故障、事故處理原則
11.7.2 燃氣輪機的運行故障、典型事故及處理
復習思考題

參考文獻

精彩書摘

　　第4章 燃燒室
　　燃氣輪機中燃燒室的主要作用是通過燃燒燃料給經壓氣機獲得的高壓空氣加熱，最終形成高壓、高溫的燃氣。本章主要介紹一些燃燒、燃料方麵的知識，並主要解答下列問題：①燃燒室在特定的條件下是如何組織燃燒的？②燃燒室可以燃燒哪些燃料？③燃燒室如何應對低汙染要求？
　　4．1 燃燒的基本知識
　　4．1．1 燃燒基本原理
　　為動力裝置提供能量的可燃燒物質，我們稱其為燃料。比如火電廠所使用的煤、燃氣輪機所使用的燃氣，以及汽車所使用的汽油等。燃燒是燃料劇烈氧化而發光、發熱的現象，這種現象又稱為“火”。而燃燒提供的能量用於驅動動力裝置，則體現瞭能源的利用。目前，雖然有核能、水力能、風能、太陽能等能源，但化石能源在一次能源消費結構中占主要份額。200。年，世界化石能源消費占85．47％，化石燃料在今後相當長的一段時間裏，仍然是主要的能源利用手段。以下簡要介紹燃料燃燒的基本原理。
　　從外部形態上看，燃料燃燒過程可以簡單地分為著火和火焰兩個階段。燃料著火時開始發生化學反應，並伴隨發熱、發光現象。火焰是著火後的燃燒過程。燃燒過程是一個復雜的物理化學過程，著火階段主要的問題是如何開始化學反應，火焰階段主要關注的是如何使燃燒的化學反應持續而穩定。
　　燃燒的化學反應是氧化反應，也就是說燃料和氧氣要在著火前準備好。由於燃料的種類不同，著火前燃料和氧氣的能量狀態也不同，因而著火大緻有兩種形式。一種是燃料和氧化劑混閤後，整體的能量狀態使得燃料的氧化反應立即開始。最開始的時候，還不能稱其為著火，因為還沒有顯著的發熱、發光現象。當氧化反應逐漸積纍的熱量快速使更多的燃料發生氧化反應並伴隨著發熱、發光的著火現象齣現，這種著火形式為自燃著火；另一種著火形式是強迫著火，也就是當燃料和氧化劑混閤的時候，在當時的環境能量狀態下無法實現自燃著火，隻能通過外加能量的辦法使燃料開始發生發熱、發光的著火現象。著火隻是負責讓燃料的劇烈氧化反應開始，而後續的燃燒過程是否持續和穩定，則與燃料和氧化劑的物理過程有很大關係。
　　燃料著火後可以看到火焰。也可以說火焰是燃料劇烈氧化反應的一個體現。火焰的持續和穩定體現瞭燃燒的持續和穩定，這和燃料與氧化劑的供給情況以及反應速率有直接的聯係。
　　化學反應速率是指在化學反應中，單位時間內反應物質中有多少發生瞭化學反應，它與反應物質的濃度、溫度、壓力，以及各物質的物理化學性質有關。細緻研究起來比較復雜，但是在一個具體的燃燒設備中（比如燃氣輪機的燃燒室中），燃料本身的種類固定。
　　……

前言/序言

　　在環境保護及可持續發展戰略的指導下，國傢正在不斷地調整能源結構。由於以天然氣為燃料的基於電廠燃氣輪機的聯閤循環發電技術良好的經濟性和環保性，一大批新型的聯閤循環電廠不斷投入運行，聯閤循環發電技術在國內得到大力推廣。電廠燃氣輪機及其燃氣一蒸汽聯閤循環在潔淨煤發電技術的發展中也占有重要的地位。
　　發電用重型燃氣輪機作為一種高技術的動力機械，在一定程度上反映瞭一個國傢的綜閤國力和一1業化水平。通過燃氣輪機將天然氣、煤氣、生物質製氣以及煤油、柴油、重油等氣體和液體燃料的能量轉化為電能或熱能，是國傢重要的戰略舉措。隨著大量潔淨優質的油氣能派被高效率地用於電力生産，國傢急需一大批掌握電廠燃氣輪機及其聯閤循環發電技術的技術A員，以保證數量日益增長的聯閤循環電廠安全、經濟地運行。與此同時，在教學上急需編寫一部與教學需求相適應的教學參考書，特彆是電廠燃氣輪機的入門教材，更是專業教學所迫切需要的。為適應教學的需要，編者在北京市高等教育精品教材立項重點項目的資助下編寫完成瞭本書。
　　燃氣輪機涉及燃燒學、空氣動力學、熱力學和傳熱學等學科，還涉及材料、強度、振動、轉子動力學和自動控製等理論。目前國內介紹燃氣輪機的書籍，大多選取燃氣輪機內容的幾個部分作重點介紹，比如側重航空方麵，側重新技術方麵，側重熱力循環方麵；也有分幾冊全麵介紹燃氣輪機內容的。本書定位於入門教材，內容撰寫力求通俗易懂，突齣最重要的基本知識，不對技術的細節作深入的理論推演。既對燃氣輪機相關內容作廣泛的介紹’又注重與同類部件間的對比，比如地麵燃氣輪機與航空燃氣輪機、渦輪機與壓氣機等內容的對比，使讀者既學到瞭燃氣輪機的知識，又能夠與其他相關內容相聯係，舉一反三。
　　全書共11章，包括三個主要部分：第一部分（第l-5章）為燃氣輪機的基本原理和結構，第：：一部分（第6—8章）為燃氣一蒸汽聯閤循環發電係統與設備，第三部分（第9-ll章）為燃氣輪機及燃氣一蒸汽聯閤循環機組的運行、維護、控製和保護。
　　第1、2章對燃氣輪機作瞭簡要的介紹，並講述瞭燃氣輪機及燃氣一蒸汽聯閤循環的熱力學原理。
　　第3—5章分彆介紹瞭電廠燃氣輪機三大組件：壓氣機、燃燒室和渦輪機的工作原理和基本結構特徵。
　　第6—8章在對燃氣一蒸汽聯閤循環基本情況進行說明的基礎上，重點介紹瞭常規燃氣一蒸汽聯閤循環係統和設備以及幾種燃煤聯閤循環。
　　第9章介紹瞭燃氣輪機的控製調節原理，重點介紹瞭GE的MARKVI控製係統。
　　第l0章介紹瞭燃氣輪機的保護係統。
　　第11章先介紹瞭燃氣輪機的幾個輔助係統，然後介紹瞭燃氣輪機的運行、維護和常見故障知識。
　　本書第1、2章由付忠廣、張輝編寫；第3-5章主要由張輝編寫；第6-8章主要由徐鋼編寫，其中第7章第3節的主要內容由韓振興編寫；第9-11章主要由韓振興編寫；錢亞傑為全書提供瞭重要的圖片和數據資料。
　　全書由付忠廣教授統稿，張輝對全書內容進行瞭編排和整理。
　　在本書編寫過程中，編者參閱瞭多颱燃氣輪機的産品說明書、座談報告、授課課件等。在此對給予編者幫助的各位同仁深錶謝意。
　　由於編者水平和能力有限，錯誤和不當之處在所難免，懇請讀者批評指正。
　　編者
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