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内容简介

　　

　　《电厂燃气轮机概论/普通高等教育“十二五”规划教材》是在北京市高等教育精品教材立项项目的资助下完成的，是学习电厂燃气轮机及其联合循环发电知识的入门教材。《电厂燃气轮机概论/普通高等教育“十二五”规划教材》内容在撰写时力求通俗易懂，突出基本知识，不对技术的细节做深入的理论推演。书中包括电厂燃气轮机技术的新发展动态以及对其未来发展趋势的一些介绍，力求使读者能够尽快对电厂燃气轮机及其联合循环发电知识有一个系统的了解。《电厂燃气轮机概论/普通高等教育“十二五”规划教材》共11章，包括三部分主要内容：第一部分是燃气轮机的基本原理和结构，第二部分是燃气�舱羝�联合循环发电系统与设备，第三部分是燃气轮机及燃气�舱羝�联合循环机组的运行、维护、控制和保护。《电厂燃气轮机概论/普通高等教育“十二五”规划教材》为普通高等院校能源动力类专业本科生教材，可供从事电厂燃气轮机及其联合循环机组安装、调试、运行、检修及管理工作的工程技术人员阅读或作为培训教材使用，也可供专业硕士等相关专业人员学习参考。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1.1 燃气轮机的工作原理
1.2 燃气轮机的主要应用
1.3 世界主要燃气轮机厂商介绍
1.4 燃气蒸汽联合循环
1.5 燃气蒸汽联合循环发电装置在国内外的发展情况
复习思考题

第2章 燃气轮机的热力过程
2.1 基本热力学知识
2.2 燃气轮机基本的热力过程
2.2.1 电站燃气轮机基本的热力过程
2.2.2 环境参数变化对燃气轮机性能的影响
2.2.3 航空燃气轮机基本的热力过程
2.3 燃气复杂循环
2.4 燃气注蒸汽循环
2.5 燃气蒸汽联合循环的多种形式
复习思考题

第3章 压气机
3.1 压气机的增压原理
3.2 单级压气机性能及影响因素
3.3 压气机非稳定工作特性
3.4 多级轴流压气机工作特性
3.5 压气机的防喘措施机理
3.6 压气机结构特点
3.7 各燃气轮机厂商压气机技术特点
复习思考题

第4章 燃烧室
4.1 燃烧的基本知识
4.1.1 燃烧基本原理
4.1.2 气体燃料燃烧
4.1.3 液体燃料燃烧
4.2 燃烧室的燃烧组织
4.3 低污染燃烧
4.4 主要燃气轮机厂商燃烧室技术特点
复习思考题

第5章 涡轮机
5.1 涡轮机工作原理
5.2 涡轮机性能特点
5.3 涡轮机与压气机的协调
5.4 涡轮机的结构
5.5 涡轮机热保护
5.5.1 冷却介质和冷却方式
5.5.2 涡轮机冷却结构布置
5.5.3 涡轮机叶片腐蚀、氧化及保护
复习思考题

第6章 多种形式的燃气蒸汽联合循环
6.1 常规联合循环
6.1.1 无补燃的余热锅炉型联合循环
6.1.2 补燃的余热锅炉型联合循环
6.1.3 增压锅炉型联合循环
6.1.4 排气助燃型联合循环
6.1.5 给水加热型联合循环
6.2 燃煤联合循环
6.2.1 整体煤气化联合循环
6.2.2 增压流化床燃煤联合循环
6.2.3 常压流化床燃煤联合循环
6.3 新型联合循环
6.3.1 注蒸汽燃气轮机联合循环
6.3.2 湿空气涡轮机联合循环
6.3.3 以卡琳娜循环为底循环的联合循环
6.3.4 氢氧联合循环
复习思考题

第7章 常规燃气蒸汽联合循环发电系统及设备
7.1 联合循环中燃气轮机的特点
7.2 燃气蒸汽联合循环的蒸汽系统
7.2.1 联合循环中蒸汽系统的构成及特点
7.2.2 联合循环中的余热锅炉
7.2.3 联合循环中的汽轮机
7.2.4 联合循环中蒸汽系统设计的主要约束条件
7.3 燃气蒸汽联合循环的主要辅助系统与设备
7.3.1 联合循环装置的轴系配置与总体布置
7.3.2 燃气轮机主要辅助系统概述
7.3.3 燃气轮机主要辅助系统与设备
7.4 联合循环系统的热力性能
7.4.1 联合循环热力性能参数的计算与分析
7.4.2 主要设计参数对联合循环性能的影响
7.5 燃气轮机的变工况
7.5.1 单轴燃气轮机的变工况性能
7.5.2 燃气轮机带动发电机时的性能
7.6 部件性能恶化与进排气压力损失对机组性能的影响
7.6.1 压气机叶片积垢或磨损的影响
7.6.2 涡轮机叶片积垢或磨损对性能的影响
7.6.3 进排气压力损失变化对性能的影响
复习思考题

第8章 燃煤联合循环发电系统
8.1 整体煤气化联合循环（IGCC）系统
8.1.1 整体煤气化联合循环（IGCC）系统概述
8.1.2 典型IGCC热力系统方案概念性设计
8.1.3 典型IGCC电站运行情况
8.1.4 IGCC未来的发展趋势
8.2 增压流化床联合循环系统
8.2.1 增压流化床联合循环系统概述
8.2.2 第一代增压流化床联合循环系统
8.2.3 第二代增压流化床联合循环系统
8.3 常压流化床联合循环系统
8.4 其他燃煤联合循环系统
8.4.1 直接燃煤燃气轮机联合循环系统
8.4.2 外燃式燃煤联合循环系统
8.4.3 整体煤气化燃料电池联合循环系统
8.4.4 燃煤的磁流体发电联合循环
复习思考题

第9章 燃气轮机组调节与控制系统
9.1 燃气轮机发电机组调节基础
9.1.1 转速自动调节系统
9.1.2 速度调节系统静态特性
9.1.3 调节系统动态特性及过渡过程
9.2 燃气轮机控制系统Mark Ⅵ
9.2.1 MarkⅥ系统组成及特点
9.2.2 燃气轮机主控系统
9.2.3 燃气轮机顺序控制系统
9.2.4 进口导叶（IGV）的控制
9.2.5 气机入口抽气加热控制
9.2.6 燃料控制系统
9.3 燃气轮机控制系统DIASYS Netmation简介
9.4 燃气轮机控制系统TELEPERMXP简介
复习思考题

第10章燃气轮机保护系统
10.1 通用燃气轮机保护系统
10.1.1 超速保护
10.1.2 超温保护
10.1.3 熄火保护
10.1.4 燃烧监测保护
10.1.5 振动保护
10.1.6 液压遮断油系统
10.2 三菱公司燃气轮机保护系统简介
10.3 西门子公司燃气轮机保护系统简介
复习思考题

第11章 燃气轮机组的运行与维护
11.1 燃气轮机起动
11.1.1 正常的起动过程
11.1.2 并网、带负荷
11.1.3 快速起动和快速加载起动
11.1.4 起动过程中的参数变化
11.2 燃气轮机发电设备的运行监视
11.3 燃气轮机的停运
11.3.1 正常停机
11.3.2 冷拖停机
11.3.3 手动紧急停机
11.3.4 冷机
11.4 燃气轮机日常检查与维护
11.4.1 日常检查项目
11.4.2 燃气轮机的清洗
11.5 燃气轮机的内部孔窥检查
11.6 燃气轮机发电设备的检修
11.6.1 燃气轮机检修范围划分
11.6.2 燃气轮机检修周期
11.7 联合循环发电设备运行事故
11.7.1 燃气轮机故障、事故处理原则
11.7.2 燃气轮机的运行故障、典型事故及处理
复习思考题

参考文献

精彩书摘

　　第4章 燃烧室
　　燃气轮机中燃烧室的主要作用是通过燃烧燃料给经压气机获得的高压空气加热，最终形成高压、高温的燃气。本章主要介绍一些燃烧、燃料方面的知识，并主要解答下列问题：①燃烧室在特定的条件下是如何组织燃烧的？②燃烧室可以燃烧哪些燃料？③燃烧室如何应对低污染要求？
　　4．1 燃烧的基本知识
　　4．1．1 燃烧基本原理
　　为动力装置提供能量的可燃烧物质，我们称其为燃料。比如火电厂所使用的煤、燃气轮机所使用的燃气，以及汽车所使用的汽油等。燃烧是燃料剧烈氧化而发光、发热的现象，这种现象又称为“火”。而燃烧提供的能量用于驱动动力装置，则体现了能源的利用。目前，虽然有核能、水力能、风能、太阳能等能源，但化石能源在一次能源消费结构中占主要份额。200。年，世界化石能源消费占85．47％，化石燃料在今后相当长的一段时间里，仍然是主要的能源利用手段。以下简要介绍燃料燃烧的基本原理。
　　从外部形态上看，燃料燃烧过程可以简单地分为着火和火焰两个阶段。燃料着火时开始发生化学反应，并伴随发热、发光现象。火焰是着火后的燃烧过程。燃烧过程是一个复杂的物理化学过程，着火阶段主要的问题是如何开始化学反应，火焰阶段主要关注的是如何使燃烧的化学反应持续而稳定。
　　燃烧的化学反应是氧化反应，也就是说燃料和氧气要在着火前准备好。由于燃料的种类不同，着火前燃料和氧气的能量状态也不同，因而着火大致有两种形式。一种是燃料和氧化剂混合后，整体的能量状态使得燃料的氧化反应立即开始。最开始的时候，还不能称其为着火，因为还没有显著的发热、发光现象。当氧化反应逐渐积累的热量快速使更多的燃料发生氧化反应并伴随着发热、发光的着火现象出现，这种着火形式为自燃着火；另一种着火形式是强迫着火，也就是当燃料和氧化剂混合的时候，在当时的环境能量状态下无法实现自燃着火，只能通过外加能量的办法使燃料开始发生发热、发光的着火现象。着火只是负责让燃料的剧烈氧化反应开始，而后续的燃烧过程是否持续和稳定，则与燃料和氧化剂的物理过程有很大关系。
　　燃料着火后可以看到火焰。也可以说火焰是燃料剧烈氧化反应的一个体现。火焰的持续和稳定体现了燃烧的持续和稳定，这和燃料与氧化剂的供给情况以及反应速率有直接的联系。
　　化学反应速率是指在化学反应中，单位时间内反应物质中有多少发生了化学反应，它与反应物质的浓度、温度、压力，以及各物质的物理化学性质有关。细致研究起来比较复杂，但是在一个具体的燃烧设备中（比如燃气轮机的燃烧室中），燃料本身的种类固定。
　　……

前言/序言

　　在环境保护及可持续发展战略的指导下，国家正在不断地调整能源结构。由于以天然气为燃料的基于电厂燃气轮机的联合循环发电技术良好的经济性和环保性，一大批新型的联合循环电厂不断投入运行，联合循环发电技术在国內得到大力推广。电厂燃气轮机及其燃气一蒸汽联合循环在洁净煤发电技术的发展中也占有重要的地位。
　　发电用重型燃气轮机作为一种高技术的动力机械，在一定程度上反映了一个国家的综合国力和一1业化水平。通过燃气轮机将天然气、煤气、生物质制气以及煤油、柴油、重油等气体和液体燃料的能量转化为电能或热能，是国家重要的战略举措。随着大量洁净优质的油气能派被高效率地用于电力生产，国家急需一大批掌握电厂燃气轮机及其联合循环发电技术的技术A员，以保证数量日益增长的联合循环电厂安全、经济地运行。与此同时，在教学上急需编写一部与教学需求相适应的教学参考书，特别是电厂燃气轮机的入门教材，更是专业教学所迫切需要的。为适应教学的需要，编者在北京市高等教育精品教材立项重点项目的资助下编写完成了本书。
　　燃气轮机涉及燃烧学、空气动力学、热力学和传热学等学科，还涉及材料、强度、振动、转子动力学和自动控制等理论。目前国内介绍燃气轮机的书籍，大多选取燃气轮机内容的几个部分作重点介绍，比如侧重航空方面，侧重新技术方面，侧重热力循环方面；也有分几册全面介绍燃气轮机内容的。本书定位于入门教材，內容撰写力求通俗易懂，突出最重要的基本知识，不对技术的细节作深入的理论推演。既对燃气轮机相关內容作广泛的介绍’又注重与同类部件间的对比，比如地面燃气轮机与航空燃气轮机、涡轮机与压气机等內容的对比，使读者既学到了燃气轮机的知识，又能够与其他相关内容相联系，举一反三。
　　全书共11章，包括三个主要部分：第一部分（第l-5章）为燃气轮机的基本原理和结构，第：：一部分（第6—8章）为燃气一蒸汽联合循环发电系统与设备，第三部分（第9-ll章）为燃气轮机及燃气一蒸汽联合循环机组的运行、维护、控制和保护。
　　第1、2章对燃气轮机作了简要的介绍，并讲述了燃气轮机及燃气一蒸汽联合循环的热力学原理。
　　第3—5章分别介绍了电厂燃气轮机三大组件：压气机、燃烧室和涡轮机的工作原理和基本结构特征。
　　第6—8章在对燃气一蒸汽联合循环基本情况进行说明的基础上，重点介绍了常规燃气一蒸汽联合循环系统和设备以及几种燃煤联合循环。
　　第9章介绍了燃气轮机的控制调节原理，重点介绍了GE的MARKVI控制系统。
　　第l0章介绍了燃气轮机的保护系统。
　　第11章先介绍了燃气轮机的几个辅助系统，然后介绍了燃气轮机的运行、维护和常见故障知识。
　　本书第1、2章由付忠广、张辉编写；第3-5章主要由张辉编写；第6-8章主要由徐钢编写，其中第7章第3节的主要内容由韩振兴编写；第9-11章主要由韩振兴编写；钱亚杰为全书提供了重要的图片和数据资料。
　　全书由付忠广教授统稿，张辉对全书内容进行了编排和整理。
　　在本书编写过程中，编者参阅了多台燃气轮机的产品说明书、座谈报告、授课课件等。在此对给予编者帮助的各位同仁深表谢意。
　　由于编者水平和能力有限，错误和不当之处在所难免，恳请读者批评指正。
　　编者
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