中国船舶七〇三所 黑龙江哈尔滨 150001
摘要：燃气轮机是以气体为工质，经压缩加热后在透平中膨胀，将气体能量转换为机械能的热力涡轮机械。燃气轮机一般由压气机、燃烧室、透平、控制系统及必要的辅助设备组成。
关键词：燃气轮机；应用选型；节能措施
引言
文章对某燃气轮机发电厂自运行以来在生产实践中所采取的主要节能降耗措施进行了分析和探究，希望这些方法与经验能够对同类型的燃气轮机发电厂提供一定的借鉴作用。
1燃气轮机的应用与选型
1.1燃气轮机简单循环发电
燃气轮机驱动一台发电机便构成了燃气轮机发电机组。该系统结构轻巧，初始投资低，占地少，耗水少或不耗水，且安装方便，建设周期短，启动迅速，运行灵活，排气干净，烟尘及未燃碳氢化合物（UHC）、CO和NOx的排放量都很少，可满足国际上最严格的环保要求，而且可实现室外安装，自动化水平高，可实现无人运行或遥控运行，非常适合公用电网的尖峰负荷机组。该发电机组可安装在用电比较集中的用户附近，实现城市电网自行调峰，进行分布式能源供给，以减少长距离输电损失。一般公用电网配有10%～15%容量的燃气轮机发电机组，即可确保电网的供电质量。目前，燃气轮机发电机组的规格型号比较多，通常为单轴定转速运行，单机功率范围可从数百千瓦到数百兆瓦，选择余地较大，而且多为箱装体结构，运输安装都较为便捷。
1.2输油管线
输送原油或石油产品的管线增压站的要求与天然气输送管线类似，不同之处是增压油泵所需驱动功率相对较小。一般当增压站由公用电网供电时，多选用电动机或调速电动机进行驱动。通常在地广人稀且无公用电网供电的地区，才会选用燃气轮机或柴油机作为驱动动力。由于泵的工作转速范围比较宽，与燃气轮机的转速匹配比较容易。大功率燃气轮机的转速多为3000～3600r/min，可以直接与泵连接。小功率燃气轮机的转速通常可达7000～8000r/min以上，此时可通过减速齿轮箱连接。
管线增压站的布置与管径大小和输油量有关。燃气轮机的燃料可采用管道中输送的原油，由于原油中含有少量钠、钾等碱性盐类物质，会对高温通流部件产生腐蚀，从而可配备小型拔顶蒸馏装置，以燃气轮机排气余热为能源，生产拔顶油作为燃气轮机燃料，剩下的底部产品再返回输油管线。
1.3燃气轮机联合循环发电
利用燃气轮机发电机组的高温排气，加装余热锅炉产生过热蒸汽，驱动一台汽轮发电机组，以此构成了燃气-蒸汽联合循环发电机组，使总发电量和发电效率得以大幅提升，可用作公用电网的基本负荷机组。
1.3油气分离
油井开采出的原油通常为高压下的油气混合物，需逐级减压至大气压力，每一次减压过程中都有一些天然气自然分离出来，可通过压气机组将其压缩至适当的压力，从而供向输气管线或天然气回注装置。用于该领域的压气机组以燃气轮机驱动较为适宜，其燃料可直接取用分离出来的天然气，有着较高的便利性。
2燃气轮机节能措施
2.1热、电、冷三联供
燃气轮机热、电、冷三联供系统为一类有效实现节能降耗的方案。燃气轮机发电机组的排气通入余热锅炉所产生的蒸汽，除保证一台汽水加热器一年四季供应热水外，还可在夏季通过一台溴化锂吸收式制冷机，以蒸汽为能源而产生一定的冷媒水，用于集中式空调降温。在冬季时，其通过另一台汽水加热器产生热水，用于集中供暖使热负荷更为均衡，以保持较高的设备和能源利用率。该系统可用于宾馆、饭店、办公楼、机关、学校、医院、车站、飞机场等地，同时满足电、热、冷多种能源的需求。
2.2优化机组冷态启停操作
燃气轮机频繁启停，同时运行方式多是以调峰启停为主。燃气轮机虽然具有快速启停的特点，但是整套机组并网后并不能立即加负荷，需要汽轮机在高压缸满足进汽条件后才可以快速的增加负荷。此时，燃气轮机运行方式将会从简单的循环方式转变为联合循环运行方式，这样就能够极大的提高燃气轮机的热效率。当前燃气轮机运行期间，冷态启停占比相对来说还是比较高的，因此充分进行冷态启动方式的优化就能够有效的提高燃气轮机的技能降耗效果。冷态启动方式的节能潜力主要是在汽轮机轴封温度控制、汽轮机进汽参数控制、汽轮机差胀和热应力控制等方面。
2.3压气机部件
燃气轮机最重要的部件就是压气机部件。在燃气轮机工作过程中，压缩机通过压缩空气来提高燃气轮机的做功。如果能减小压缩，则可以提高工作的机械效率。机械效率越高，燃气轮机的性能越好，在实际工作中能更好地发挥燃气轮机的作用。有些燃气轮机（如船用燃气轮机和发电用应急燃气轮机）对机动性要求很高，因此，需要对喘振裕度较高的压缩机进行计算，否则，在加减速时会发生喘振。超跨音速压气机最重要的工作特性是“强三维效应”，也就是说，通过压缩机工作轮的气流形成了一个复杂的三维流动场，工作熵沿叶片高度下降，增加了二次流动损失和新的冲击波损失。燃气轮机有着广泛的应用。压缩机部件有一定的使用寿命，因此，需要根据其运行强度进行更换。例如，一些重型燃气轮机在航海等领域的压缩比也在不断提高，提高了三维流动的相应效果，促进了现代工业的发展，满足了现代工业发展的需要。
2.4回热循环
回热循环是一种热循环方式，是提高机组效率的有效途径。通常，余热用于完成再生循环。因此，在一个简单的循环中，我们必须决定是否要增加热交换器。通过从涡轮机排出的排气，进入燃烧室的高压空气升温，高压空气进入燃烧室进一步燃烧，温度上升。提高温度可以保证燃气轮机的性能，有助于提高其效率。在相同的涡轮进口温度下，可以降低油耗，提高热效率15%～20%。热效率的提高提高了燃气轮机的机械效率，而高的排气温度对其影响更为显著。燃气轮机排气温度高，对温度有一定要求。回热循环能更科学、有效地提高高温汽轮机的排气温度，有利于提高工作效率。
2.5蒸汽回注循环
这个循环，也被称为长度循环，使用气体将热交换器中的回收水加热成过热蒸汽。不同部分的蒸汽量（从燃烧室喷到汽轮机前面的一个地方），与压缩机提供的空气一起加热到汽轮机的进口温度，然后，一起流过汽轮机进行膨胀工作。总之，F型燃气涡轮机及其改造是我们燃气涡轮机的主要部件。燃气涡轮驱动调制的灵活性也意味着燃料波动引起的输出能量波动也很明显。结合燃气涡轮机管理的原则和逻辑，分析不同阶段的“灵活性”气体涡轮机，指导和建议评估功能和故障，以及进一步提高人们对燃气涡轮机的某些特性的认识。
2.6再热循环
再热循环也是一种热循环，对提高燃机效率起着重要作用。再热循环是通过增加燃气轮机的膨胀功来增加燃气轮机的比功。比功率的增加促进了整个再热循环。通常在高压涡轮机和低压涡轮机之间增加燃烧室，在高压涡轮机中燃烧气体，然后，进入低压涡轮机，称为再热循环。再热循环的应用提高了燃气轮机的性能，有效地提高了工作效率，保证了工作质量。
结束语
综上所述，燃气轮机作为广泛应用的热力涡轮机械，以其突出的性能优势，在未来的工业生产、经济建设及国防领域仍将发挥重要的作用。在当前的技术体系下，针对燃气轮机的节能而进行的相关研究仍有着深远的意义。
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