另外一些因素也会对涡轮的运行产生影响。吸入的空气必须经过严格的过滤，以除去那些在高速运动时会损坏透平和压气机叶片的固体微粒。空气中添水也可以提高效率。对于最新的高温透平，通常还需要的对叶片进行冷却。因此，燃气轮机可能是常规动力电站中最高精尖的机械设备，需要专业的设计和机械设备。
7.1.4 燃气轮机改进设计
燃气涡轮航空发动机要求重量轻、紧凑，大幅度的改进性能是不现实的。固定式的发电用燃气轮机则不受这个限制，性能的提高容易实现。工程师已经开发了很多能明显的提高固定式燃气轮机性能的方法。（见图7-6(a)(b)(c)）
再热
大型蒸汽轮机电厂传统上将透平按蒸汽压力进行分成高压缸、中压缸和低压缸。这样，可在较窄的蒸汽压力范围内分别调节各缸的运行来提高效率。另外，还可将蒸汽在从高压缸进入中压缸前（此时温度已经有所降低）进行再加热获得额外的效率。这是燃煤电厂的常见措施。
图7-6(a) 改进的燃气轮机循环图示：再热
燃气轮机也可以进行类似的分缸，实际应用的一般只分成两部分，称为双转子。同样的，可在高压透平和低压透平之间进行二次燃烧。和蒸汽轮机一样，再热可以带来更高的效率。
已经有实际运行的再热燃气轮机电厂。墨西哥的蒙特雷的一座4机组1000MW的燃气轮机电厂，高温燃气通过透平第一级叶片后经过二次燃烧之后再进入透平余下的后4级叶片。
中间冷却
对压气机也可以进行类似透平的分缸，分成低压部分和高压部分。类似高压透平和低压透平之间的再热，在压气机低压部分和高压部分之间对压缩空气进行冷却可以提高效率。（压缩空气会使温度升高而占更大的体积，冷却可以减少体积从而更容易进行压缩。）这称为中间冷却。
图7-6(b) 改进的燃气轮机循环图示：中间冷却
中间冷缺技术在航改式燃气轮机（直接使用航空发动机的发电用燃气轮机）上有很好的表现，大约提高5%的效率，并能将其输出功率翻倍，而且极大的减少发电成本。
回热
回热也是提高燃气轮机性能的方法，将燃气轮机的部分排气送入压气机，可利用废气中的部分余热，从而减少燃料消耗。 图7-6改进的燃气轮机循环图示：回热
7.1.5 燃气轮机对环境影响
至少相对于燃煤电厂，燃气轮机电厂最明显的优势之一是污染相对较小。在发达国家，排放物控制已经成为新建电厂是选择技术的关键问题之一。
大部分燃气轮机电厂以清洁能源天然气作为燃料。燃气轮机要求燃料含有尽可能少的杂质，当以气化煤或生物质为燃料时，必须先经过严格的净化。
但是，燃气轮机也并不是完美的。会产生较多的NOx，部分一氧化碳和少量的碳氢化合物。其中，NOx通常是需要考虑的最严重的问题。
氮氧化物
Nox产生于燃烧过程。燃烧产生的NOx的量直接由的温度决定，温度越高，产生的NOx越多。由于
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燃气轮机的设计者都急切的追求更高的透平进口温度以提高效率，NOx的问题也越来越严重。
从20世纪70年代开始，发展旨在少NOx排放的燃气轮机减越来越必要。方法之一是给燃烧室注水，最终将取代控制燃料和空气混合过程的干式低NOx排放燃烧室，尽可能的降低将NOx的排放。
早期的低NOx燃烧室不能证明像生产商所希望那样可靠。20世纪90年代出现的第二代低NOx燃烧室有了很大的进展。最新的重型燃气轮机电厂的NOx排放一般在15 –25 ppm。新一代的燃气轮机，如GE的H-Series预期可以达到9ppm。
世界上绝大部分地区，NOx和一氧化碳的排放都要受到监管。日本是执行严格强制性限制的国家之一。为了达到要求，燃气轮机上安装精密的催化还原反应 (SCR) 系统。该系统使用金属催化剂催化NOx和氨或尿素反应，将NOx还原为氮气。SCR昂贵但是有效。东京电力生产公司在日本横滨建造的一部2800MW燃气联合循环机组利用SCR可将NOx排放降低至5ppm以下。
二氧化碳
燃气轮机也会产生大量的二氧化碳。对于燃烧天然气而言这是不可避免的。但对于同等功率容量，燃气轮机电厂产生的二氧化碳要少于常规的燃煤电厂。
天然气主要成分为甲烷，决定了燃烧产物中的二氧化碳较少。每个甲烷分子含有1个碳原子和4个氢原子，在空气中燃烧放热时，生成1分子二氧化碳和2分子水。
煤炭主要成分为碳，因此，煤炭在空气中燃烧时只生成二氧化碳，而没有水。事实上，各种情况的产热量和两种类型电站的情况都是复杂的。但就总体而言，根据电力研究机构(EPRI)的估算，每生一单位电力，燃气电站的二氧化碳排放量大约为燃煤电站的一半。
就目前来说，燃气电站替代燃煤电站可以显著的减少二氧化碳排放。因为二氧化碳是引起温室效应的主要因素，用燃气电站替代燃煤电站是一些国家达到京都议定书排放规定的方法之一。从长远来看，要继续使用天然气作为电站燃料可能还需要一些二氧化碳捕集装置。
一氧化碳和微粒
燃气轮机中天然气的不完全燃烧，会生成少量大约为10ppm左右的一氧化碳和固体微粒。
7.2联合循环电站
7.2.1简介
在本节中，我们简要的回顾一些可采用的燃气联合循环电站的模式。在这里，我们不涉及热电联产电站，限定于只生产电力的电站。并且不讨论目前联合循环电站运行中的细节问题，只对其进行简单分类。
其中一些模式没有经过实际应用，还在理论阶段。然而，我们在文献中讨论许多种联合循环的组和模式的理论研究展示了联合循环发展的思路。
我们首先详细说明了双循环电站，含有两个闭式循环。但类似于单工质循环，通过使用单一的工质，在它们之间进行内部耦合。
接下来，我们详细说明了双工质电站，两种工质分别在一个独立的闭式循环中运行，之间有热交换（外部耦合）。自然可以延伸到三工质循环电站，使用三种工质和三个闭式循环，并外部耦合，但是这种电站还没有得到发展。
第三种，开路/闭式循环电站。使用两种工质；燃料在开式循环装置（如燃气轮机）中和空气燃烧，
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水/蒸汽则在闭式回路循环。蒸汽轮机循环利用燃气轮机的尾气来加热（无论是否补燃）的是外部耦合；但是如果燃料供应给一个增压锅炉同时加热两个循环（共热），实际上是内部耦合。还有提议使用磁流体或热离子装置的开式回路联合循环电站，但是并没有得到发展，我们在此不进行讨论。
第四种，内部耦合双开式回路联合循环电站。这种类型的一种形式是将蒸汽注入开式燃气轮机的燃烧室。本质上，是不进行蒸汽冷却的开式回路电站。
这章节里，我们所讨论的联合循环电站的分类概要在表7-1中给出。注意，作为速记，我们把燃气和蒸汽闭式循环归为布雷顿和朗肯循环。严格的布雷顿循环是等压可逆燃气循环，透平和压气机的效率都为100%，并在加热和放热过程均没有压损。同样的，朗肯循环精确的定义是：液体/气体循环，工质等压加热，等压冷凝，透平和给水泵完全绝热。为了方便，我们将这些真实循环（不可逆的）用引号来表示，如“布雷顿”和“朗肯”循环。另外，我们也使用开式“布雷顿”和开式“朗肯”电站两个概念。
表 7-1 联合循环电站分类
_______________________________________________________________________________ 1. 双循环电站
(两个闭式循环之间使用一种工质内部耦合) (a) ―布雷顿‖/―朗肯‖ 循环
(i) (ii) (iii)
理想超再生循环 菲尔德循环 桑尼菲尔德循环
(b) ―朗肯‖/ ―朗肯‖ 循环
分体式 ―朗肯‖ (两重) 循环 (类似于两重压力循环) (c) ―布雷顿‖/ ―布雷顿‖ 循环
苏尔兹 半闭合燃气轮机循环 2. 双工质和三工质闭式循环电站
(使用两种或三种工质,循环之间外部耦合) (a) ―朗肯‖/ ―朗肯‖ 循环
（i）―顶部‖ 汞/水蒸汽或钾/水蒸汽循环 (ii)
―底部‖ 水蒸汽/氨或水蒸汽/有机工质循环
(b) ―朗肯‖/ ―朗肯‖/―朗肯‖循环
汞,水蒸汽,氨循环 (c) ―布雷顿‖/―朗肯‖循环
气体(例如氦气),水蒸汽循环 3. 开路/闭式循环电站
(使用两种工质, 一般组和为开式回路―布雷顿‖/闭式―朗肯‖) (a) 利用燃气轮机废气加热蒸汽 (外部耦合)
(i) (ii)
非补燃型蒸汽锅炉(HRSG) 补燃型蒸汽锅炉
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(iii)
4. 双开路电站
完全（最大化）废气锅炉r
(b) 增压锅炉(通过共同加热内部耦合) (两种工质，内部耦合)
开式 ―布雷顿‖, 开式 ―朗肯‖电站---蒸汽注入式开式燃气轮机.
_______________________________________________________________________________ 注释
外部耦合—工质在各自的闭式回路中流动,热交换在两个循环之间进行. 内部耦合---两种形式
(i) (ii)
工质一个共同的循环, 或 两种工质共同加热。
7.2.2典型的联合循环电站
本节我们将介绍一些实际应用的联合循环电站。这些电站在50多年的发展中，有许多不同的形式。我们这里包括一些有历史意义（现今已经过时）的旧式电站，一些已建立的并发展成熟的电站，更新的一些处于发展极端的电站。下文是我们所选取的所有主要联合电站的实例。
奥地利Korneuburg的CCGT电站(B)（无额外热源HRSG）
Brown Boveri 125 MW (额定) CCGT (燃气联合循环) 电站, Korneuburg B,是非补燃型开式燃气循环/闭式蒸汽循环的一个很好的实例。燃气轮机机组的功率81.1MW，蒸汽轮机机组48.7MW。采用低热值燃料（天然气），吸气温度为10℃，电站总体效率在发电机终端为0.470（扣除电厂备用，变压器终端为0.460）
图7-7是该电站的简图，显示了流量，压力和温度。燃气轮机(Brown Boveri type 13)是开式回路，质量流量为357kg/s，压比为10.0，透平进口温度大约为1000℃（涡轮转子局部最高温度冷却限制为540℃）。以低热值天然气为燃料（36.7 MJ/ N m3）的燃气轮机的总效率为0.294.
燃气轮机的排气温度为491℃，排气余热在蒸汽锅炉内回收，提高双压系统的蒸汽两个大气压。HRSG(余热蒸汽锅炉)的排气在较低温度95℃，这是允许以低硫天然气作为燃料。这意味着，蒸汽循环的给水加热只有一个过程需要添加燃料，低于大气压(4.4 bar)的水在直接接触式给水加热器中/脱氧器从28℃中加热到54℃。然后，首先在HRSG的废气余热节热器中预热。部分的水在低压(4.4bar)下蒸发,并过热到180℃。另外的一部分水加压(33.2bar)后，在高压余热锅炉中蒸发并过热到433℃.
图7-7 Korneuburg B 开式 (燃气轮机)/闭式 (蒸汽轮机)联合电站
该电站在一个简单循环中达到较高的热效率。最初那基荷电站设计的，现在慢慢作为中等负荷电站来运行，具有更高的实用性
奥地利Korneuburg的CCGT电站(A)（额外热源HRSG）
Korneuburg (Korneuburg A)的Brown Boveri CCGT电站最初75MW，包括两个25MW燃气轮机，一个补燃型余热蒸汽锅炉和一个25MW蒸汽轮机（全部为额定值）。建造于1960年，作为基荷电站运行的40多年，平均每年生产6000千瓦时的电力。
Korneuburg A是利用燃气轮机余热的补燃型燃气/蒸汽联合电站（最大加热的反面）的一个实例。这个电站最大的特点的是有两个复杂的燃气轮机（有中间再冷和回热装置，但没有热交换器），每个燃气轮
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机透平进口温度（再热透平温度）为625℃（998K）的最大效率（纯）为0.26。算上蒸汽轮机联合电站总的效率可以达到0.32（纯）。燃气轮机基础上提高的效率不明显，但是蒸汽轮机提高了43%左右的功率容量。历史上有趣的是，Brown Boveri 设计的Korneuburg A是补燃型联合循环，透平进口温度相对较低（625℃）；后来建造Korneuburg B时，提高透平进口温度到1000℃，去掉了补燃装置和中间再冷及再热。这两个电站一起成为燃气联合循环从最早的60年到最近的70年发展的一个实例，复杂燃气轮机电站和废气补燃型电站都被透平进口温度更高的简单电站所取代。这可能是作者必须倒转30年才能找到一个补燃型联合循环的实例的原因。
荷兰Hemweg的CCGT电站（最大加热）
“最大化”CCGT电站的一个实例是Brown Boveri建造在阿姆斯特丹Pjipker 和 Keppel的Hemweg的电站。原来的500MW蒸汽电站燃气轮机电站改建增加了一个13E型燃气轮机，燃气轮机废气进入蒸汽锅炉并给进一步的燃烧供氧。锅炉的燃料（天然气或轻质油）和含过量15%的氧气的废气燃烧，锅炉排烟中仍含有3%的氧气。整个电站示意图见图7-8。
由于燃气轮机废气的温度高达534℃，原来的蒸汽机组的空气预热器对于联合循环并不需要。然而，锅炉烟气通过高压和低压节热器回收利用。但通过节热器的水并不是锅炉给水的总量，按照Seippel 和Bereuter建议的方法一部分水通过一个并行管路绕过7个给水加热器中的4个进入节热器。其余的水直接进入全部的7个给水加热器。L.P.和H.P.表面加热器之间是直接连接的，L.P.节热器内的水绕过头两个加热器。锅炉产生的蒸汽在H.P.透平中膨胀后经过再热再进入L.P.透平。和普通高性能蒸汽电站一样，最佳抽汽点在H.P.膨胀后。
图7-8 Hemweg开式（燃气轮机）/闭式（蒸汽轮机）联合电站（最大化加热）流程简图 改造前蒸汽轮机的总效率为0.413，改造后增加了4.6%的效率和28%的输出功率。 第八章 空调与制冷 8.1 空调
空调是一个可以同时进行多种处理的组合过程。它可以处理空气、输送空气并把空气送入被调空间中。空调可以从中央设备或屋顶单元提供热与冷。为了被调空间居住者的健康和舒适度，或者为了工业生产的目的，它还可以控制并保持预先设定的温度、湿度、空气流动、空气洁净度、噪音级别和压差。 HVAC&R是供热(Heating)、通风(Ventilating)、空调(Air Conditioning)和制冷(Refrigerating)的缩写。在通常采纳的术语中，这些组合过程与现在定义的“空调”是相同的。由于所有这些单个过程的发展要要比其完整概念的“空调”要早，所以业内也普遍使用HVAC&R这个词。 8.1.1 空调系统的分类
根据其结构与运行特性，空调系统可分类如下： （1）独立型房间空调系统
独立型房间空调系统或简单的独立空调系统采用一个单独、完全的房间空调器、一个整体式末端、一个独立的室内-室外分体机或一个热泵装置。热泵可以从一个热源吸收热量，在较高的温度上，将这些热量排放给水或空气，用于供热目的。与其他系统不同的是，这些系统通常在每个房间都采用一个完全独立的装置。独立型空调系统可分为两类： 1）房间空调器（安装在窗户上）；
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