燃氣輪機發電廠 – 零部件、工作原理、優點和缺點
以燃氣輪機作為主要動力裝置來發電的電廠稱為燃氣輪機發電廠。典型燃氣輪機電站的框圖如圖所示。
在燃氣輪機發電廠中,自然空氣用作工作介質。空氣藉助壓縮機進行壓縮,並送入燃燒室,在燃燒室中向壓縮空氣新增熱量,從而提高空氣的溫度。壓縮空氣的熱量可以透過在燃燒室中燃燒燃料或使用空氣加熱器來新增。
然後,來自燃燒室的熱壓縮空氣透過燃氣輪機膨脹並做機械功,即壓縮空氣的熱能轉化為機械能。燃氣輪機驅動發電機,發電機將渦輪機的機械能轉換為電能。
此外,需要注意的是,壓縮機、燃氣輪機和發電機安裝在同一軸上,以便渦輪機的機械功率可以用於壓縮機的執行。
燃氣輪機電站主要用作水電站的備用電源,用於啟動時驅動電廠中的輔助裝置。
燃氣輪機發電廠的優點
燃氣輪機發電廠具有以下主要優點:
燃氣輪機發電廠的設計和佈局比火力發電廠簡單得多,因為不需要鍋爐及其輔助裝置。
由於燃氣輪機電站不需要鍋爐、給水裝置等,因此其尺寸遠小於相同發電容量的火力發電廠。
與火力發電廠相比,燃氣輪機發電廠需要的用水量更少,因為不使用冷凝器。
與相同發電容量的火力發電廠相比,其資本成本和執行成本都低得多。
維護成本也相當低。
燃氣輪機的建設和操作比蒸汽輪機簡單得多。
在燃氣輪機發電廠中,不存在備用損失。
燃氣輪機發電廠可以從冷態條件下快速投入執行。
燃氣輪機發電廠的缺點
燃氣輪機發電廠的缺點如下:
燃氣輪機發電廠的總效率非常低,約為 20%,因為渦輪機排出的廢氣中含有足夠的熱量。
燃燒室的溫度非常高(約 1700 °C)。因此,其使用壽命相對縮短。
燃氣輪機發電廠啟動時存在問題,因為在啟動燃氣輪機之前,必須先啟動壓縮機,而這需要來自某些外部電源的動力。不過,一旦工廠啟動,就不再需要外部電源,因為渦輪機本身為壓縮機提供必要的動力。
對於燃氣輪機發電廠,工廠的淨輸出功率非常低。這是因為渦輪機產生的很大一部分功率用於驅動壓縮機。