简单的开式循环燃气轮机装置由压缩机、燃烧室和涡轮机组成。空气通过压缩机压缩，燃料被添加到燃烧室，然后热量在涡轮机中膨胀。需要考虑两个压力，这些压力通常表示为压力比。在TS和PV图上，这些压力由恒压线表示。由于压缩机和涡轮位于同一轴上，因此涡轮产生的一些功在压缩机运行时会丢失。
随着内燃机和蒸汽轮机等领域技术的进步，燃气轮机得到了发展。由于这两个领域的运作，燃气轮机在20世纪40年代得到了开发。从年到年，研究人员开发了各种使用蒸汽或热气体来创造运动的模型。本文全面介绍一种特定类型的燃气轮机，即开式循环燃气轮机，其工作原理、优势和应用。
开式循环燃气轮机基础知识
开式循环燃气轮机是由液体燃料点燃的燃烧轮机，触发转子发生器发电。剩余的热量将在近度的温度下排放到大气中。发电机和涡轮机位于降噪外壳中，每台面积近75米乘75米。排气管有30米高，而进气结构有20米高。
开式循环燃气轮机的工作原理
以下是开式循环燃气轮机的图表：
开式循环燃气轮机由三个部件组成：压缩机、动力轮机单元和燃烧机。开式燃气轮机的工作原理是吸入新鲜大气空气，并使用离心或轴向流式压缩机进行压缩。压缩机吸收大气空气，并通过一系列压缩机进行压缩。压缩空气一旦注入燃烧室，就会与燃料混合。高压热气体用于驱动涡轮机。一旦混合物被点燃，就会产生速度气体。当速度气体通过涡轮叶片时，它会转动连接到发电机转子部分的轴。转动涡轮轴产生的动力可以为各种工业设备提供动力，并用于发电。燃气轮机的排放物被释放到大气中。由于废气不会再循环，而是释放到大气中，因此该系统被归类为开式循环。燃气轮机使用部分电力驱动压缩机和其他设备，而其余电力用于发电。压缩机配有新鲜空气将涡轮机的气体排入大气中，因此工作介质不断被取代。这是开式循环燃气轮机设备的工作原理。燃料在开式循环燃气轮机中，燃烧产物与涡轮叶片直接接触。建议使用燃烧产物不产生腐蚀或高温灰烬沉积且残留固体小到不会造成腐蚀的燃料。适用于燃气轮机的燃料包括天然气、炼油厂煤气、高炉煤气和蒸馏油。残留燃料油可能含有污染物。在°C至°C之间引起腐蚀和沉积的主要成分是五氧化钒和硫酸钠。为了解决这个问题，用氧化镁、硫酸镁和硅酸铝的燃料添加剂尽可能彻底地去除钠的气体洗涤似乎是最有效的程序。这种类型的治疗系统正在运行并且似乎在经济上是可行，应该要求燃气轮机投标包括深入的燃料分析。效率开式燃气轮机发电厂的热效率可以表示为：有时，这种发动机由闭式循环燃气轮机发动机建模。假设空气是工作流体，并用添加热量（qcc）取代燃烧过程。然后，热效率可以表示为：因此，有时，这种发动机由闭循环燃气轮机发动机建模。假设空气是工作流体，并用添加热量（qcc）取代燃烧过程。然后，热效率可以表示为：以下表达式可以根据上图建立：因此，或，开式燃气轮机电厂
开式循环燃气轮机设备是灵活、反应迅速的动力装置，可以快速投入使用，并立即再次拆除。因此，它已成为全球电网峰值电力的主要来源之一。这些装置的建造成本通常相对较高，并且效率低于联合循环工厂等基本负荷电厂。
开式循环燃气轮机的应用
简单的开式燃气轮机使用天然气或轻质燃油，通常用于中小型工业应用。适应双重燃料布置几乎没有困难，在某些情况下，两者之间可以提供自动燃料切换。机器可以是简单的单轴设计，其中涡轮功率、压缩机和输出驱动器位于同一轴上，也可以采用双轴设计，其中压缩机及其驱动涡轮位于一个轴上，涡轮功率位于输出驱动轴上。虽然这两种类型都是合适的交流发电机驱动器，但它们的功率控制特性略有不同。此外，它们可以从最初用于飞机使用的发动机或专门为陆地应用设计的单元中开发。在两者中，前者被吹捧为更轻、更紧凑、更高效，而后者被认为更坚固，但占地面积很大。在满负荷时，小型工业单元的发电效率仅为14%至20%，但大型机组的发电效率超过30%。典型1.25兆瓦的特定燃料消耗量从满负荷时每千瓦时0.51千克汽油到15°C的环境温度下半负荷时0.63千克，但随着环境温度的升高而增加，特别是在部分负荷下。常用开式循环燃气轮机的应用包括：一般来说，开式循环燃气轮机用于航空，它们为喷气推进提供动力。开式循环燃气轮机可用于发电。它们的用途包括机车推进、海洋工业和汽车。它们的使用可以纳入机械驱动系统。
开式燃气轮机的优势和劣势
以下是开式循环燃气轮机的优点：预热时间：在启动电机将涡轮机加速到额定速度并点燃燃料后，燃气轮机可以从冷启动加速到满负荷，而无需热身时间。开式循环工厂在用作峰值负荷工厂时受到青睐，因为它们的启动时间快，并且能够快速承担负荷。重量轻，体积小：每千瓦产生的重量很低。与封闭循环工厂相比，开式循环电厂需要更少的空间。燃料：从重型柴油到高辛烷值汽油。任何类型的碳氢化合物燃料都可以在燃烧室中使用。改进：部件和辅助改进通常可以在开式循环燃气轮机厂实施，以提高热效率。它们还可以根据负载因素和其他操作条件提供最经济的总体成本。不需要冷却介质：除了带有中冷器的涡轮机外，开式循环燃气轮机不需要冷却水。因此，工厂变得自成一体，独立于冷却介质。以下是开式循环燃气轮机的缺点：零件负荷效率较低：由于涡轮产生的很大一部分电力用于驱动压缩机，开式循环燃气轮机设备的效率在零件负荷时迅速下降。灵敏度：组件效率在系统中起着重要作用，尤其是压缩机。大气温度、压力和湿度的变化会影响开式循环燃气轮机。废气热量损失：由于开式循环电厂的空气流量高于封闭式循环电厂，因此导致废气热损失增加，并需要大直径管道。腐蚀：防止灰尘进入压缩机对于防止压缩机叶片和通道上的腐蚀和沉积至关重要。沉积在涡轮叶片上的碳和灰烬根本不可取，因为它们降低了开式循环燃气轮机厂的效率。
开式循环和联合循环燃气轮机的区别
天然气在发电中的受欢迎程度引发了许多关于联合循环燃气轮机（CCGT）电厂和开式循环燃气轮机（OCGT）系统的询问。每个产品都有其优点和缺点，这些系统也不例外。开式循环燃气轮机是相当直截了当的机器，从进入压缩机的新鲜环境空气开始，以发电结束。这些机器的简单性使它们比联合循环燃气轮机更有利。然而，，这个循环也有一些缺点，在某些情况下可能无法使用。为了在开式循环燃气轮机和联合循环燃气轮机之间进行选择，值得在效率和环境影响方面进行比较。效率毫无疑问，联合循环燃气轮机技术是许多天然气发电厂的热门选择。效率是这款设备的驱动力，而且似乎正在提高。最近的进步使效率超过60%。发电厂的业主，特别是那些运营联合循环发电厂的发电厂的业主，必须对最近的发展感到兴奋。开式循环燃气轮机制造商正在努力提高其产品的效率，但他们迄今为止取得的数字远远低于联合循环燃气轮机的60%以上。环境影响发电厂的建设和运营可能会影响环境。空间被占用，污染物被排放，水被用完。此外，设施的高度可能会阻碍航空活动。任何发电厂都可能对环境产生影响，但大多数人更喜欢联合循环发电厂，而不是开式循环燃气轮机。一般来说，采用这条路线的发电厂报告的排放量更少。几种污染物已显著减少，包括二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）和氮氧化物（NOx）。开式循环燃气轮机向大气中排放废热，这可能会对环境产生负面影响。联合循环电厂没有这样的问题，因为它们会重复使用废热来产生更多的能源。