（华电北京热电有限公司 北京）
摘要：燃气轮机所处的环境温度在很大程度上影响其性能。空气密度随着环境温度的上升而下降，导致流过燃气轮机透平和压气机的质量流量减少，从而导致燃气轮机的出力下降。可以采用对进气进行冷却的方式避免透平出力降低问题。进气冷却是提高燃气轮机出力的最有效办法之一。本文是以沙特RAS AL KHAIR电厂的西门子SGT6-5000F型燃气轮机为例，浅述燃气轮机进气系统中采用蒸发冷却技术对其功率、效率的影响。
关键词：SGT6-5000F型燃机；进气蒸发冷却技术；沙特；功率；效率
一研究背景
燃气轮机的性能与其环境温度密切相关。当环境温度上升时，空气密度减小，由于燃气轮机是定容式动力机械，从而导致流过压气机和透平的质量流量减少，引起燃气轮机的出力下降。【4】
环境温度升高还会使压气机的压缩比降低，致使燃气透平的做功量减少；在环境温度升高的同时，压气机的耗功也在增大，从而导致燃气轮机的出力进一步下降。【2】
沙特幅员辽阔，为典型的热带沙漠气候，冬冷夏热、日夜温差大，夏季由4月至10月，酷热时间甚长，干燥少雨，日照非常强，十分炎热，气温最高时达50℃。高温导致燃机透平能耗高、效 率低，影响装置负荷；燃烧室及排烟温度高导致热部件老化，寿命缩短，为此降低吸入口空气温度提高燃气透平热效率是较好的解决方案。
二燃气轮机的原理
燃气轮机的工作过程是，压气机（即压缩机）连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀作功，推动涡轮叶轮带着压气机叶轮一起旋转；加热后的高温燃气的作功能力显著提高，因而燃气涡轮在带动压气机的同时，尚有余功作为燃气轮机的输出机械功。燃气轮机由静止起动时，需用起动机带着旋转，待加速到能独立运行后，起动机才脱开。图1表示一台燃气轮机的方案示意，其上的数字表示每个热力过程的起点和终点。设定燃气轮机的工质是理想气体，气体的热力性质和流量不变，以及诸热力过程无损耗，这个循环就称为理想循环。理想简单循环的热力过程见图中的p-v图和T-s图【1】。1-2是气体在压气机中被等熵压缩，2-3是气体在燃烧室中被等压加热，3-4是气体在透平中等熵膨胀做功，4-1是气体排入大气后被等压冷却。
（6）
由（5）和（6）式可知，当压比保持不变，随着温比的增加，燃气轮机单位质量工质做功的能力以及燃气轮机有用功系数即循环效率必将提高。
三蒸发冷却技术原理【3】
燃气轮机进气蒸发冷却系统中蒸发冷却是指直接蒸发冷却，是利用水在空气中蒸发时吸收潜热来降低空气温度，在焓湿图上表示为等焓加湿过程，理想状态下，空气在等焓加湿后可达到湿球温度。当未饱和空气与水接触时，两者之间会发生传热、传质过程，空气的显热转化为水蒸发时所吸收的潜热，从而空气温度降低。所使用的水可以是循环水，也可以是蒸馏水。采用蒸馏水可以大大减小系统结垢的风险，因此本系统采用蒸馏水，经进气冷却系统后的水再回收用于其他用途。进气蒸发冷却装置工作原理见图3。它由湿帘、布水器、除水板、水箱及一些附属设备组成。其工作原理是：蒸馏水经阀1调节送至湿帘顶部的布水器后均匀地洒在湿帘表面，由于重力作用冷却水自上往下如水帘洒下。空气首先经过滤器过滤，除去杂质，然后再进入蒸发冷却装置，与湿帘中自上而下的冷却水进行热湿交换。部分水因吸收空气的显热汽化蒸发后变成水蒸气，未蒸发的水流回水箱，排出后用于其他用途。空气因失去显热而温度降低，同时因融进了部分水蒸气而使其相对湿度增加。空气与水蒸气的混合物流向下游的除水板，其中的小水滴和部分水雾在除水板上凝结成大水滴，并在重力的作用下落入水箱，降低了进气的携水率，减少了压气机因进气空气水量增加而导致的负荷消耗；同时空气中的微小尘埃也随水滴落入水箱，淋洒下来的冷却水对空气还起到了水洗除尘的辅助效果，避免了进气中的微量杂质对燃气轮机叶片的腐蚀。
的比功以及效率都能提高。以下是此机组在运行中投用前后机组参数变化：
五结论
本文以SGT6-5000F为例，在沙特的特定环境下浅析燃气轮机进气温度在采取进气冷却技术前后对机组出力与效率的影响，结论有以下几点：
1） 采用进气冷却技术，可有效地提高燃气轮机机组的出力和效率，取得良好的经济效益，使透平出力对环境温度的依赖性有所降低。
2）对于类似于沙特的热带沙漠气候地区，使用进气冷却技术是一个经济实惠而且简便的方法。
3）燃机进气冷却技术是改善高温天气条件下运行的燃气轮机性能的一项实用技术，它是克服环境温度因子对燃机性能的影响，恢复燃气轮机出力与效率的一种有效措施。
参考文献：
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论文作者:魏绍兴
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/8
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