【关注】燃气轮机叶片冷却技术的发展研究-第3页-北极星火力发电网

投稿

我要投稿

目前，GE公司已经在其最新的H型燃气轮机上采用闭式蒸汽冷却技术，H型燃气轮机的开发第一次明确蒸汽冷却这一概念，并明确了蒸汽冷却下燃气轮机的一些设计要求：

1 对冷却蒸汽的要求

在蒸汽冷却系统的设计中，蒸汽的纯度是至关重要的，应避免杂质堆积在叶片喷嘴的内表面上。全部蒸汽应取自由汽包蒸发出的蒸汽以适于蒸汽纯度的要求，并应对高压蒸汽进行温度调节，按规定蒸汽需进行全部过滤并使用除盐水。另外，在备用状态下，全部高压管线及冷却蒸汽管线中需要充满氮气以防腐蚀。氮气系统可以是供余热锅炉的使用常规充氮系统的扩展。

2 对压气机设计的要求

H型燃气轮机的压气机Fr7H和Fr9H由CF6-80C2航空发动机及LM6000燃气轮机衍生而来。Fr7H是由CF6-80C2航空发动机以2.6:1的比例放大而来的，而Fr9H是CF6-80C2以3.1:1的比例放大而来的，他们都增加了4级压气机叶片，但在叶片的安排上略有不同。性能方面，Fr7H具有23∶1的压比及558 kg/s的空气流量，而Fr9H则有685 kg/s的空气流量。此外，为了防止蒸汽到达动叶片，GE采用通常用于航空发动机的密封技术——管状密封。

3 火焰筒设计

最初的H型燃烧系统是一个标准的铅合金火焰筒/环型分布干式低氮氧化物设计。为适应流量的增加，Fr9H及Fr7H机组的火焰筒直径与FA系列相比增加20%。Fr9H使用14只火焰筒，Fr7H使用12只火焰筒。

日本的三菱重工在其M501G燃气轮机上也实现了蒸汽冷却技术的应用，热风洞测量的结果显示，蒸汽冷却的冷却效果比空气冷却的冷却效果约高出5%，与常规的501F的燃烧室比较，蒸汽冷却的M501G节省通常用于燃烧室和过渡段冷却的冷却空气流量的10%～20%。

Corman J.C.认为：应用蒸汽冷却以后，随着涡轮进口燃气质量流量的增大，涡轮的输出功率增大，同时也便于应用先进的预混燃烧室来降低污染;另外在注蒸汽燃气轮机循环中应用开式蒸汽冷却要优于闭式或半闭式蒸汽冷却;而在燃气-蒸汽联合循环中，在燃气轮机中应用闭式或半闭式蒸汽冷却更有效。

在前人研究的基础上，Yousef S.H. Najjar(2003)等人比较了空气冷却、开式蒸汽冷却和闭路蒸汽冷却三种冷却方案的性能。得出三种冷却方案下燃气轮机的循环效率和功率系数有明显的差别，其中闭路蒸汽冷却方案在总体性能上优于空气冷却和开式蒸汽冷却;即在相同的工况下，采用闭路蒸汽冷却方案的联合循环的功率系数、总效率分别比采用空气冷却的方案高出11%和3.2%。

在中国，燃气轮机虽然历经了50年的发展，但与国外的先进技术相比，国内无论在整机设计还是制造方面与国外还有很大的差距。国内对蒸汽冷却的研究还处在探索阶段，通过大量的理论分析，研究人员对蒸汽冷却的效果达成共识，即认为与空气冷却方式相比，蒸汽冷却不仅可以提高系统效率，而且使系统具有良好的环保性能。

4 汽雾冷却技术

汽雾冷却是向蒸汽中添加水雾形成汽雾两相流来改善蒸汽换热能力的一项冷却技术，通过改善蒸汽的品质减少其消耗量，既保证了有效的冷却，又提高了涡轮系统的整体性能。

美国克鲁森大学的科研小组对汽雾冷却进行了一系列基础性研究，并取得一些进展。T.Guo等人对水平加热直管的汽雾冷却进行研究，分析了壁面加热与不加热情况下汽雾的冷却效果。

此外，他们还研究了水雾浓度和液滴的大小及其分布对冷却效果的影响：水雾浓度过低，液滴热沉作用不明显，反过来，雾浓度过高，易产生液膜，造成局部过冷;液滴过小，不易穿过热边界层，强化不明显，液滴过大，其随动性较差。由于汽雾冷却仍处于探索阶段，相关文献不是很多，但作为一项新的叶片冷却技术，其前景是诱人的。

5 总结

对燃气轮机现状的分析让我的心情有些沉重，国内的技术虽然落后，但为什么我们砸了钱，出了人，研究了几十年，依然没有起色，在写这篇作业的过程中，我仔细对比了国内外所取得的成果，发现国内的成果主要集中在可行性分析，理论初探，真正到了要花钱的地方，我们还是捉襟见肘，而国外的研究机构和企业，如GE和三菱，他们舍得花钱去试验。当然，科研经费的差距不容忽视，我们现在能做的就是在现有的条件下，尽可能的把理论研究透了，以减少试验的成本。就燃气轮机叶片冷却而言，我们似乎任重而道远。

原标题：【行业观察】燃气轮机叶片冷却技术的发展

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

订阅北极星周刊，精彩内容不再错过！

特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创，转载需获授权。

阅读下一篇

重磅新政丨2020年火电机组将强制承担15%以上新能源发电配额

燃气轮机查看更多>GE查看更多>燃气轮机叶片查看更多>

姓名：
性别：
出生日期：
邮箱：
所在地区：
行业类别：
工作经验：
学历：
公司名称：
任职岗位：

【关注】燃气轮机叶片冷却技术的发展研究

重磅新政丨2020年火电机组将强制承担15%以上新能源发电配额

登录注册

绑定账号

想要获取更精准资讯推荐？建议您完善以下信息~

订阅成功

想要获取更精准资讯推荐？建议您
完善以下信息~