樸文哲

摘 要：眾所周知，燃氣輪機在運作的時候會受到外在的溫度的干擾，當(dāng)外在的溫度變高的時候，設(shè)備的出力就會變低，此時的效率也受到一定的影響，尤其是在夏天氣溫比較高的時候，這種現(xiàn)象更是顯著。文章以此為前提具體的論述了如何提升設(shè)備熱效率方面的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機；熱效率；進氣冷卻

燃氣輪機是我們在工作中常見的一種設(shè)備，它屬于熱機的一個類型。它是一個大的名稱范圍，其類型多種多樣，但是原理都是基本相同的。而一般所指的燃氣渦輪引擎，通常是指用于船舶（以軍用作戰(zhàn)艦艇為主）、車輛（通常是體積龐大可以容納得下燃氣渦輪機的車種，例如坦克、工程車輛等）、發(fā)電機組等的。和推進類的設(shè)備存在的一個明顯的差異是它不單單要為壓縮機供力，還要為傳動軸傳遞力。

因為此類設(shè)備的熱循環(huán)本身是一種開式的模式，其主要來自于大氣，因此外在的氣溫會對它的功率有較高的影響。夏天氣溫比較高，不論是生活還是生產(chǎn)活動的用電量都非常大，因此需要設(shè)備高效運作，不過因為它固有模式的原因，在氣溫增加的時候，它的功率不僅不會增加反倒會下滑，此時的熱耗損變多，因此無法發(fā)揮出其在夏季高效供電的能力了。對于上述問題，目前相關(guān)人員已經(jīng)展開了細致的分析研究。

燃氣輪機裝置的工作原理：燃氣輪機裝置是一種比較新型的動力裝置。最簡單的燃氣輪機裝置包括三個主要部件：壓氣機、燃氣輪機和燃燒室，空氣和燃料分別經(jīng)壓氣機與泵增壓后送入燃燒室，在其中燃料與空氣混合并燃燒，釋放出熱能。燃燒所產(chǎn)生的燃氣吸熱后溫度升高，然后流入燃氣輪機邊膨脹邊作功，作功后的氣體排向大氣并向大氣放熱。重復(fù)上述升壓、吸熱、膨脹與放熱過程，連續(xù)不斷地將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能，進而轉(zhuǎn)換成機械能。

1 幾種主要的進氣冷卻技術(shù)

在當(dāng)前背景下，要想提升設(shè)備的熱效率，最合理高效的方法就是講設(shè)備的進口空氣冷卻處理。其本質(zhì)是將進氣力的熱向外擴散，它的具體方法是經(jīng)由熱交換設(shè)備的冷卻裝置里的水把上述的熱帶走。使用這種工藝能夠保證設(shè)備在夏天氣溫較高的時候高效的運作。當(dāng)前常用的冷卻工藝有兩個大的種類，分別是制冷式以及蒸發(fā)式。

1.1 制冷式冷卻技術(shù)

這種工藝指的是在設(shè)備的進氣區(qū)域內(nèi)安上一個熱交換設(shè)備來開展的。這樣能夠明顯的降低進氣時的氣溫。常用的熱交換設(shè)備有兩個種類，分別是直接的以及間接的。前者是將冷卻塔里的物質(zhì)豎直的放到氣流里面，經(jīng)由制冷體系形成的冷水自上到下的處噴射，它和空氣以對流的形式存在，能夠明顯的把進氣的氣溫變低。這種方法對設(shè)備的進氣阻力較低，而且它的一大優(yōu)點是所需的資金較少。不過因為它要持續(xù)的排放污水，因此污水的處理量非常大，有時候還會因為污水的存在而導(dǎo)致細菌出現(xiàn)，同時處理污水也會耗費一定的資金。對于后者來講，它使用的是管翅樣式的設(shè)備，此時的冷流體會在設(shè)備中運行，而空氣會在管道之外的翅片一旁運行。此類設(shè)備和我們常見的設(shè)備存在一定的區(qū)別，在工作中要認真的分析凝水分離等現(xiàn)象。目前燃氣輪機進氣制冷式冷卻方式應(yīng)用比較廣泛的主要有吸收式制冷冷卻和壓縮式制冷冷卻兩種方式。

1.1.1 壓縮式制冷冷卻

壓縮式制冷冷卻方式一般利用壓縮式制冷循環(huán)，通過消耗機械功（電力）獲得冷源。它有很多的優(yōu)點。比如經(jīng)過此方式處理之后的制冷氣溫很低，在開始的時候需要的費用不多。不過它也有一些缺點，比如要耗損非常多的電能，除此之外，由于制冷能力的下降，它的效率也會受到干擾。這個缺陷的存在會嚴重的影響到對設(shè)計點的選取。就算是選擇的合適了，也會隨著氣溫的變動而受到影響，無法確保系統(tǒng)穩(wěn)定的運作。

1.1.2 吸收式制冷冷卻

吸收式制冷裝置有氨吸收式制冷和溴化鋰吸收制冷兩種型式。對于第一種來講，優(yōu)點是它的制冷氣溫非常低，不過它也有一些缺點，比如最為明顯的是它的裝備太大，而且占用的土地規(guī)模也很大，所需的費用多，對于防爆的規(guī)定也很嚴格。所以，在當(dāng)前的工作中一般很少使用這種類型，通常使用后一種。吸收式制冷系統(tǒng)可以利用低位熱能進行制冷，對于余熱相對較為豐富的燃氣輪機裝置而言是一個突出的優(yōu)點。通常情況下吸收式制冷系統(tǒng)所需熱量約占燃機透平余熱的5%左右，并視當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素有所變化。由于吸收式制冷系統(tǒng)能夠利用燃機的余熱而不以消耗電力作為代價進行制冷，因此對提高機組運行的經(jīng)濟性極為有利。吸收式制冷的另一特點是在制冷負荷變化較大時（20%～100%），它的效率非常高，這個優(yōu)點的存在對于設(shè)備的進氣冷卻來講也是非常有好處的，尤其是我國的北方冬夏氣溫差異較為明顯的區(qū)域。

這種系統(tǒng)的缺陷是它在開始的時候需要大量的資金投入，它在運作的時候重要的零件是不用轉(zhuǎn)動的，所以它在后續(xù)的維修養(yǎng)護過程中就不用花費太多的錢了。這樣對于前期的高耗費來講能夠起到一定的彌補作用。除此之外，該系統(tǒng)的環(huán)保特點比較顯著，它的工質(zhì)不會影響到大氣，而且在運作的時候也不會出現(xiàn)明顯的噪聲等。這種系統(tǒng)不僅僅在我國應(yīng)用普遍，在國外的大多數(shù)企業(yè)也多是使用這種系統(tǒng)。由于制冷系統(tǒng)的形式存在一定的差異，所以它有很多的類型，比如蒸汽噴射式制冷冷卻、吸收式制冷和壓縮式制冷混合式冷卻等。

1.2 蒸發(fā)式冷卻

蒸發(fā)式冷卻技術(shù)的原理是利用液態(tài)水經(jīng)過蒸發(fā)汽化時所吸收的汽化潛熱來降低空氣溫度。通常來講，當(dāng)那些處在沒有飽和狀態(tài)的空氣碰到液體模式的水的時候，兩者間就會出現(xiàn)一個傳熱和傳質(zhì)的活動，水的蒸發(fā)會把大氣中的閃熱生成它要的潛熱，進而將大氣的氣溫降低。目前使用比較頻繁的冷卻措施有兩個類型。接下來分別介紹。第一種方法是將濕膜蒸發(fā)冷卻器安裝在燃氣輪機進口空氣過濾器下游側(cè)的空氣通道中，通過噴灑水在濕膜蒸發(fā)冷卻器上面，使水分蒸發(fā)進而冷卻進口空氣。第二種方法俗稱噴霧冷卻，就是直接將水霧化后噴入進氣道中，使其對進氣進行冷卻。進氣噴霧冷卻系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：噴嘴矩陣、水泵模塊與鋼架、排水裝置及與之配套的電氣、儀控、管路等。如果使用第二個方法的話一定要掌控好空氣中的水的含量，通常來講要將其控制在設(shè)備生產(chǎn)單位要求的水量范圍之內(nèi)，要不然的話就會影響到設(shè)備的運作。向燃氣輪機進氣中噴入的水霧最終將隨氣流進入燃機壓氣機，假如水中有一定的雜志存在的話，其就會導(dǎo)損壞葉片，因此對水的純度有非常嚴格的規(guī)定。該系統(tǒng)的優(yōu)點也很多，比如它的工藝不是很繁瑣，而且花費的資金較少，運作以及后續(xù)的維護很是便捷，所需的能量也不是很多。

2 結(jié)束語

通過上文的分析可以得知，采用進氣噴霧冷卻技術(shù)能夠有效提高燃氣輪機發(fā)電機組的出力，降低熱耗率。通過大量的具體案例我們得知，冷卻的具體情況會根據(jù)大氣本身的濕度的變化而出現(xiàn)一定的變化，通常是濕度變大的時候冷卻效果變差，濕度變低的時候冷卻效果變好。一般來講，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)相對濕度超過75%后，冷卻幾乎沒有效果，噴霧降溫后出力基本不會增加，甚至熱耗率會上升。相對濕度越低，蒸發(fā)冷卻獲益越大，所以蒸發(fā)冷卻法非常的適合用到那些氣溫較高的區(qū)域。對于那些空氣濕度較高（通常規(guī)定濕度大于百分之七十五）的區(qū)域我們通常推薦使用制冷式工藝，通過進氣冷卻工藝能夠非常顯著的提升設(shè)備運作時期的熱功效，提升設(shè)備的出力，能夠獲取非常顯著的效益。在實際的工作中，要結(jié)合不同區(qū)域的實際情況，認真分析它們的濕度以及氣溫狀況來合理的選取冷卻方法。

參考文獻

[1]何語平，祝耀坤.采用進氣冷卻技術(shù)提高燃氣輪機的出力和熱效率[J].浙江電力，2004，23（3）：25-29.