开式燃气轮机和闭式燃气轮机的区别

一种将天然气或其他燃料气体的能量转换为机械旋转能量的内燃机称为燃气轮机。简单来说，燃气轮机是一种由燃料气体燃烧产生的热气体膨胀驱动的涡轮机。

燃气轮机主要分为两种类型，即：

  • 开式燃气轮机

  • 闭式燃气轮机

本文通过考虑基本定义、工作流体、热输入方式、效率、成本等参数，全面了解开式燃气轮机和闭式燃气轮机的区别。

什么是开式燃气轮机？

一种燃气轮机，其中液体燃料燃烧产生的热气体用来旋转涡轮机，剩余的热量排放到大气中，称为开式燃气轮机。开式循环燃气轮机的示意图如图 1 所示。

开式燃气轮机的主要部件包括：压缩机、燃烧室和涡轮机组。在开式燃气轮机中，压缩机从大气中吸入新鲜空气并压缩它，然后将压缩空气与燃料混合并喷射到燃烧室。在燃烧室中，燃料燃烧使压缩空气的温度升高。这些高压热气体通过涡轮叶片使涡轮旋转。

最后，在旋转涡轮机后，气体排放到大气中，压缩机吸入新鲜大气重复该过程。

什么是闭式燃气轮机？

闭式燃气轮机是一种空气在涡轮机内连续循环的燃气轮机。因此，在闭式循环燃气轮机的情况下，燃料气体形成一个封闭的热力学系统，其中废气不会排放到大气中，而是由冷却室冷却并返回压缩机。

闭式燃气轮机由压缩机、加热室、燃气轮机和冷却室组成。这种类型的燃气轮机基于布雷顿循环工作。其中工作流体反复使用，不会离开涡轮系统。

在闭式燃气轮机中，气体或空气由压缩机压缩，然后流入加热室。在加热室中，压缩空气或气体在通过涡轮叶片之前，借助外部热源提供的热量进行加热。当这些热压缩气体流过涡轮叶片时，它们膨胀并旋转涡轮，最后进入冷却室，在那里它们被冷却，气体再次进入压缩机以重复循环。

开式循环和闭式循环燃气轮机的区别

开式燃气轮机和闭式燃气轮机的主要区别列在下表中：

区别依据 开式燃气轮机 闭式燃气轮机
定义 工作流体（热气体）在旋转涡轮机后排放到大气中的燃气轮机类型称为开式燃气轮机。 闭式燃气轮机是指工作流体（热气体）反复循环而不会排放到大气中的燃气轮机。
压缩空气的加热 在开式燃气轮机中，压缩空气在燃烧室中加热。 在闭式燃气轮机中，压缩空气通过外部热源提供的热量在加热室中加热。
气体量 开式燃气轮机涉及燃烧产物和压缩热空气的混合。因此，气体量在整个循环中并不保持不变。 在闭式燃气轮机中，热量由外部热源提供。因此，气体量在整个循环中保持不变。
排出的气体 在开式燃气轮机中，旋转涡轮机后的气体排放到大气中。 在闭式燃气轮机中，通过涡轮机后的气体不会排放到大气中，而是进入冷却室。
工作流体的循环 在开式燃气轮机的情况下，工作流体不断被新鲜流体取代。 闭式燃气轮机涉及工作流体的连续循环。
工作流体 大气空气用作开式燃气轮机中的工作流体。 在闭式燃气轮机中，可以使用任何具有良好热力学特性的流体，例如空气、氦气、二氧化碳、氮气等。
热效率 开式燃气轮机的热效率低于闭式燃气轮机。 闭式燃气轮机的热效率更高。
工作流体的损失 由于循环是开放的，因此工作流体存在损失。 闭式燃气轮机中没有工作流体的损失。
电厂质量 使用开式燃气轮机时，电厂的质量或每千瓦的质量更小。 在闭式燃气轮机的情况下，电厂的质量更大。
涡轮叶片的寿命 涡轮叶片由于直接接触燃烧产物而更容易损坏。因此，叶片的寿命较短。 在闭式燃气轮机中，涡轮叶片的寿命更长，因为它们不会直接接触燃烧产物。
部分负荷效率 开式燃气轮机的部分负荷效率较低。 闭式燃气轮机的部分负荷效率较高。
工作压力 开式燃气轮机在低压下运行。 闭式燃气轮机在较高压力下运行。
维护成本 开式燃气轮机的维护成本较低。 闭式燃气轮机的维护成本相对较高。
控制 在开式涡轮机中，很容易控制负载或发电量。 在闭式燃气轮机的情况下，难以控制负载和发电量。
构造与成本 开式循环燃气轮机的结构简单，成本低。 闭式循环燃气轮机结构复杂，成本高。
适用性 开式燃气轮机最适合于涡轮机排放到大气中的移动车辆。 闭式燃气轮机适用于固定式应用，例如燃气轮机电厂。

结论

开式和闭式燃气轮机之间最显着的区别在于，在开式燃气轮机中，排放物排放到大气中；而在闭式燃气轮机中，废气被冷却并再次供应给压缩机以重复循环。

更新时间： 2022 年 8 月 3 日

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