驅動發電機的基本燃氣輪機運行后，新鮮空氣被吸入壓縮機，旋轉的轉子葉片將空氣壓縮，提高空氣的溫度和壓力。這種熱的壓縮空氣與燃料混合，通常是天然氣，但有時也會使用液化石油氣、煤油、垃圾填埋氣體或石油，然后在燃燒室中燃燒。熱廢氣在渦輪中膨脹并釋放到大氣中。壓氣機和渦輪共用一個連接軸，因此旋轉渦輪產生的一部分旋轉能量，通常超過一半，用于驅動壓氣機。

燃氣輪機長期以來一直用于工業應用，因此嚴格為固定動力系統設計。這些工業燃氣輪機往往是用沉重、厚實的材料制成的大型機器，其高熱電容和慣性矩降低了它們對變化的負載進行快速調整的能力。它們的尺寸范圍從數百千瓦到數百兆瓦。對于最小的單位，只有20%左右，但是對于10兆瓦以上的渦輪機來說，它們的效率往往在30%左右。

另一種類型的燃氣輪機利用了數十億美元的開發工作，用于設計輕型、緊湊的噴氣式飛機發動機。這些航空衍生渦輪機使用的薄、輕、高溫合金材料能夠快速啟動和加速，因此它們很容易適應快速負載變化和大量啟動/關閉事件。其體積小，易于在工廠制造完整的設備，并將其運輸到現場，從而減少了現場安裝時間和成本。航空衍生渦輪機的尺寸從幾千瓦到大約50兆瓦不等。在較大的尺寸中，它們的效率超過40%。

注蒸汽燃氣輪機

提高燃氣輪機效率的一種方法是增加一個熱交換器，稱為熱回收蒸汽發生器(HRSG)，以捕獲渦輪機的一些廢熱。如圖3.22所示，通過余熱鍋爐泵出的水變成蒸汽，蒸汽被注入到來自壓縮機的氣流中。注入的蒸汽取代了燃燒室中本來需要的一部分燃料熱，電力期貨資料。這些裝置被稱為注入蒸汽燃氣輪機(STIG)，效率可以接近45%。此外，注入的蒸汽降低了燃燒溫度，有助于控制NOx的排放。它們比簡單的燃氣輪機要貴得多，這是由于余熱回收裝置的額外費用，以及凈化進料水必須小心謹慎。

聯合循環電廠

從我們對卡諾循環的分析中，我們知道熱機的最大可能效率既受低溫阱的限制，也受高溫源的限制。隨著廢氣離開燃氣輪機在溫度經常超過500◦C，它應該不奇怪，總體效率通常是適度的，在30%的范圍，除非一些使用高質量的廢熱。熱回收蒸汽發生器(HRSG)可以捕獲一些廢熱用于過程蒸汽或其他熱用途，但如果目標是最大限度地輸出電力，同時把任何熱效益作為次要的，燃氣輪機廢熱可以用來驅動二級蒸汽輪機。當燃氣輪機和蒸汽輪機以這種方式耦合時，其結果稱為聯合循環發電廠。通過共同努力，這種聯合循環發電廠已經取得了過高的燃料發電效率的50%。

兩個渦輪機是如何連接的：燃氣輪機排出的廢氣經過一個熱回收蒸汽發生器(HRSG)，然后被允許排放到大氣中。余熱鍋爐使水沸騰，產生高溫高壓蒸汽，在汽輪機中膨脹。蒸汽循環的其余部分是正常的:在冷凝器中產生部分真空，從汽輪機中抽出蒸汽，產生的冷凝液通過HSRG泵回，完成這個循環。

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