燃气-蒸汽联合循环变工况调节方案对比分析

针对现存PG9351FA燃气轮机对应的燃气-蒸汽联合循环,分析了3类调节方案下燃气轮机循环、蒸汽轮机循环和联合循环的变工况特性.结果表明:针对基准机组,采用IGV调节方案不利于燃气轮机循环高效运行,但有利于联合循环运行;调节方案对蒸汽轮机循环的影响大于燃气轮机循环,故联合循环效率最高的调节方案为尽量维持T4在透平出口极限温度运行,该方案对应联合循环效率在低负荷下比IGV T3-F方案对应联合循环效率提升2%以上;为了变工况运行最佳,应尽可能采用IGV调节方案并且在较高蒸汽轮机循环效率下运行.     

基于IGV控制的先进燃气轮机联合循环运行优化

为了达到高效的先进燃气轮机联合循环优化运行,提高循环的能源利用率,以先进燃气轮机联合循环技术为研究对象,通过以有机物为工质的朗肯循环回收燃气轮机的余热,进行燃气轮机联合循环变工况仿真模拟来研究联合循环运行特性,分析了环境温度和压气机进口导叶(IGV)调节对联合循环运行特性的影响,制定了IGV角度的优化控制策略。结果表明:在变负荷工况和不同环境温度下,调节燃气轮机的空燃比,可以优化该燃气轮机联合循环的运行特性,提升联合循环效率。     

基于F级燃气轮机烟气再循环系统的分析

分析了烟气再循环技术直接应用于F级燃气轮机联合循环时对燃气热力循环参数的影响.对比分析了余热锅炉后排气分别按照无烟气循环和烟气再循环比例为10%、20%和30%的工况,烟气再循环在联合循环条件下燃气轮机进口温度与进口氧体积分数的变化趋势,以及不同烟气再循环比例条件下联合循环出力的变化趋势;计算了不同负荷条件下烟气再循环对燃气轮机本体透平进口温度及排气温度的影响;分析了烟气再循环对潜在CO_2捕集的优势.结果表明:烟气再循环可在部分负荷下提升联合循环效率,并且有助于CO_2捕集.     

添加H2对9F级燃气-蒸汽联合循环机组效率的影响

为了对未来混氢燃气轮机的运行提供相关的基础数据与理论指导,研究了向甲烷中添加H2对9F级燃气-蒸汽联合循环机组效率的影响。基于Aspen Plus软件建立了联合循环模型,其中燃气轮机模型以PG9351FA型燃气轮机为基础,蒸汽轮机模型中的余热锅炉采用三压再热结构。并对燃气轮机、蒸汽轮机和联合循环的输出功率以及效率等进行了分析。结果表明：随着燃料中H2质量分数由0增加到100%,燃气轮机输出功率增加了5.02%,效率增加了1.3%;蒸汽轮机输出功率增加了0.59%,但是蒸汽轮机效率却减小了2.9%;同时,联合循环输出功率增加了3.43%,效率增加了1.2%,因此向甲烷中掺混H2可以提高燃气-蒸汽联合循环机组的经济性。     

燃气-超临界CO2联合循环发电系统

  [目的]  燃气轮机排气温度高,可增加底循环,利用排气的余热发电,从而提高燃料总的能量利用率。鉴于超临界CO₂循环热效率高,并且具有系统简单、结构紧凑、运行灵活等潜在优势,可与燃气轮机组成新型的燃气-超临界CO₂联合循环。  [方法]  为了充分利用燃气轮机排气余热,提出在简单回热超临界CO₂循环的基础上,再嵌套一个简单回热循环的布置方式,并以PG9351(FA)型燃气轮机为例,对其热效率进行了计算分析。同时,在系统中增加余热利用装置,可将剩余热量用于供热、转换为冷量或发电。  [结果]  结果表明:对于选定的燃气轮机,超临界CO₂循环最高温度可达约600 ℃,循环发电效率约32%,获得余热温度为170 ℃以上,余热热量占燃气轮机排气热量9%,联合循环发电效率约54%。  [结论]  燃气-超临界CO₂联合循环发电系统具有较高的热效率,并且保留部分较高品位的余热,可进一步用于电厂运行。     

燃气轮机排气温度对联合循环热经济性的影响

针对燃气轮机排气温度对整体机组变工况运行的重要性,以某三压再热余热锅炉型燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象,将余热锅炉侧换热器分为单相换热器和蒸发换热器两类,并采用"效能-单元数"法编写换热模块,分析了燃气轮机排气温度对蒸汽系统热力参数的影响,结合"热经济分析"法探讨燃气轮机、余热锅炉及汽轮机效率的变化,进而得出机组效率和标准煤耗量随燃气轮机排气温度的变化.结果表明:模型在燃气轮机排气温度小扰动工况下有效可行,对进一步分析燃气扰动工况和机组优化运行有一定的实际参考价值.     

压气机静叶可调对燃气轮机和联合循环变工况性能的影响

本文叙述了压气机采用可调静叶对单轴恒速燃气轮机变工况性能的影响。通过计算得到了燃气轮机变工况性能曲线,分析了不同的最大排气温度对静叶调节区的影响,以及在部分负荷下机组效率变化的影响。叙述了压气机静叶调节时对由单轴恒速燃气轮机组成的联合循环的影响,指出这时能改善部分负荷下的效率,因而得到了实际应用。     

基于混合模型的燃气轮机负荷与排气温度关系的研究

由于缺少关键数据和资料,从理论上研究燃气轮机负荷与排气温度关系难度较大。由燃气轮机主要设备特性分析入手,通过运用浙江大唐江山天然气热电联产机组实际运行数据和设计数据对燃气轮机进行混合建模,更全面地了解燃气轮机变工况运行过程中各参量的相互影响关系,从而发掘出基于一般规律的燃气轮机负荷对排气温度的影响,这对了解燃气轮机的整体性能、优化电厂生产具有重要意义。     

燃气轮机变工况对IGCC系统性能的影响

采用成熟的商业软件Thermoflex对拟在国内建设的200 MW等级IGCC示范机组进行模拟,并对其进行物质和热平衡的核算.降负荷过程中采用目前联合循环燃气轮机较为常用的IGV(压气机进口可转导叶)调节等T3(透平前温)的调节方式,分析了这种调节方式下燃气轮机负荷率对T3、T4(排气温度)、QGe(燃气轮机排气流量)系统的效率、功率、燃料量和蒸汽侧主要参数的影响,得到了IGCC系统变工况特性及各主要参数变化的一般规律,对系统在变工况时的安全性和经济性进行了必要的分析.结果表明:调节方式直接影响系统的变工况性能,在IGCC系统变工况的过程中为了保证系统的经济性和可靠性,尽量使燃气轮机在IGV调节的范围内调控.     

9E级燃气轮机部分负荷进气加热提效技术研究与工程应用

本文在介绍燃气轮机设备运行特性和我国当前燃气轮机发电行业现状的基础上,对燃气轮机部分负荷运行情况进行了仿真计算研究和运行数据分析研究。根据实际运行数据分析,我国燃气电厂机组普遍存在实际运行负荷长期低于设计负荷、燃气轮机部分负荷运行效率衰减、高品位能源浪费巨大的问题。针对燃气电厂机组运行现状,本文通过对PG9171E型燃气轮机机组采用实际运行数据分析和仿真建模计算的方法,重点研究了燃气轮机入口空气温度调整对联合循环机组部分负荷工况性能的影响。根据研究结果,提出了一种利用燃气联合循环系统低品位余热作为热源的燃气轮机联合循环进气加热部分负荷提效技术,并对该技术在我国不同型号燃气轮机机组上的技术应用进行了分析。研究结论和实践结果表明,本文所述的燃气轮机部分负荷进气加热技术系统简洁,系统改造附加进气压损较小,能够适用于我国大部分在运燃气联合循环机组,并且能够显著提高联合循环部分负荷工况的运行效率。     

不同环境温度与负荷条件下燃气轮机联合循环热电联产特性分析

为研究环境温度、热电负荷条件对联合循环热电联产全工况性能的影响,采用模块化建模方法对系统各部件建模,利用各部件参数的相互关系将各模型耦合得到联合循环热电联产模型,通过对比分析各环境温度下的机组特性得出结论:满负荷时,随环境温度的变化联合循环热效率存在最佳值,主要与凝汽器压力变化规律有关,凝汽器压力在环境温度Ta=8℃时变化规律发生转变,联合循环效率在该温度下出现最佳值;变负荷运行时,底循环性能在高、中间和低负荷区域内的最佳环境温度不同;供热工况下,分析了热电联产机组不同评价指标下的最优供热方式,其中以经济效率作为热电联产评价指标时,在任何热负荷下都建议高电负荷运行。     

带回热的燃气轮机-有机朗肯联合循环热力设计

燃气轮机以其高效率、低污染、运行成本低的优点被广泛应用于分布式发电系统中。为了进一步提升天然气资源的利用率,本文提出了带回热的燃气轮机-有机朗肯(ORC)联合循环,以高临界温度的有机物为底循环工质,来回收燃气轮机排气中的余热。建立了带回热的燃气轮机-ORC联合循环的模型,提出了使该联合循环热效率最优的热力设计方法,进行了不同设计条件下的仿真试验。结果表明,与传统的燃气-蒸汽动力循环相比,带回热的燃气轮机-ORC联合循环具有更高的联合循环热效率。选择甲苯作为底循环工质,可以获得最高的联合循环效率。此外,燃气轮机-ORC联合循环可以用于热电联供,同时满足区域电负荷和热负荷的要求。     

环境温度对燃机联合循环热力性能的影响

针对某电厂燃机运行数据,分析了环境温度在不同运行负荷工况下,对燃-蒸联合循环三大主机的热力性能的影响。分析了环境温度对燃机的热效率、排气流量和排气温度的影响;通过计算结果分析对余热锅炉的高、低压蒸气流量、排烟温度和热效率的影响;对汽轮机的输出功率、热效率和排气湿度的影响;最后总结了对燃-蒸联合循环的热效率和相对输出功率的影响,得出该级燃机在15℃时联合循环热效率最高。     

CO2跨临界冷热联供循环性能分析

以CO2跨临界循环冷热联供系统为研究对象,通过理论计算分析了传热窄点温差约束下系统供热温度、供冷温度、制热系数（COPh）和制冷系数（COPc）随压缩机排气压强、气体冷却器出口工质温度和蒸发温度的变化规律。结果表明：供热温度随压缩机排气压强和气体冷却器出口工质温度的提高而升高,随蒸发温度的提高而降低;供冷温度只随蒸发温度变化;COPh和COPc随气体冷却器出口工质温度的提高而减小,随蒸发温度的提高而增大;当气体冷却器出口工质温度为30~40 ℃时,随压缩机排气压强的增大,COP减小,当气体冷却器出口工质温度为45 ℃时,COP先增大后减小;在考察工况下,当蒸发温度为-25 ℃、气体冷却器出口温度为45 ℃时,循环系统在压缩机排气压强为14 MPa可以达到最大供热温度120.65 ℃、最低供冷温度-15 ℃,此时系统COP为2.94。     

底层与顶层MCFC-MGT联合循环系统性能分析

在IPSEpro仿真环境下建立了熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机联合循环系统顶层循环和底层循环仿真模型.利用该模型对两种不同型式的联合循环系统在额定工况和变工况下的稳态性能进行了研究,并对两种联合循环系统的主要性能参数进行了对比分析.结果表明:熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机顶层联合循环系统具有较高的发电效率,而底层循环具有良好的变负荷特性.     

大型空气压缩机变工况性能试验研究

压缩空气储能系统压缩机受系统自身特性影响,长期处于变工况运行状态。对某多级压缩空气储能系统大型空气压缩机变工况条件下级间性能开展试验研究,即利用压缩机管网特性试验平台,开展排气压力6.5～9.5MPa范围试验测试,对压缩机各级吸气和排气压力、吸气和排气温度、压缩机排气量、电机电流、电压等参数进行实时采集。通过对压缩机实时变工况下各项参数分析,具体研究压缩机的容积效率、循环指示功率、等温效率、各级压比分配和各级压损随出口负荷变化而变化的规律。研究结果表明:压缩机的容积效率基本不随工况的变化而变化,平均为0.96;循环指示功率随出口负荷的增加而增加;压缩机的多变效率从74.02%上升到78.14%,多变效率随着排气压力的增加而增加;低压级压比增大速度较快,易达到额定状态,高压级压比达到额定状态较缓;一～四级的相对压力损失基本保持不变,五级出口排气到集气汇管的相对压力损失随着出口负荷的增大而减小。     

寒冷地区空气源热泵的供热特性分析

针对常规空气源热泵在寒冷地区应用普遍存在的压缩机排气温度高、蒸发器表面结霜和系统性能低等问题,建立了一套低温型空气源热泵供热系统,开展冬季供热实验并实测系统性能,选取典型工况进行瞬时特性分析。结果表明,系统在寒冷地区具有较好的供热性能;单个加热周期分三个基本阶段,逆向循环除霜对水箱温度影响较大;环境温度为-3.73 ℃时进行地暖供热,将200 L水从38 ℃加热到45 ℃耗时23.5 min,平均COPh为2.28;随着环境温度的升高,COPh逐渐增大,环境温度为-9 ℃,水箱温度为41 ℃时,系统COPh仍在2.0以上。     

联合循环机组合理的变工况运行方式

讨论了联合循环机组在部分负荷下，燃气轮机的压气机采用可调静叶和汽轮机采用滑压运行，可以改善联合循环效率及提高汽轮机排汽干度，从而构成合理的变工况运行方式。文章最后讨论了由多台燃气轮机组成的联合循环中汽轮机的两种运行方式，并得出其中一种的运行方式为较好的结论。     

考虑冷气掺混的重型燃气轮机变工况运行的精细建模及特性分析

为了研究全工况下燃气轮机内部运行参数及其所具有的特性规律,以PG9351FA燃机为分析对象,建立具有冷气掺混的重型燃气轮机变工况运行精细模型。该模型采用半经验公式对燃机冷却空气掺混量进行估算,充分考虑了冷气掺混对透平性能的影响,以及马赫数、攻角对透平变工况运行时造成的气流参数变化及速度损失的修正。结果显示:所建模型的精度有所提高,利用其计算所得结果与厂家提供数据相比,数据误差可控制在±0.4%以内,可用于预估燃机在部分负荷工况下的运行特性。应用模型分析了透平背压变动对透平膨胀比分配、排气温度及输出功率(出功)的影响,得到了透平内部气体流动参数和性能参数以及分级特性规律,其结果更真实地反映了机组在特定运行策略是的全工况特性规律。     

考虑透平冷却的再热燃气轮机联合循环热力性能参数影响

燃气轮机再热被认为可以提高效率和比功。本文基于准一维透平连续膨胀冷却模型和底循环简明估算模型对再热燃气轮机联合循环进行热力性能研究,以GT-26燃气轮机为基准分析了循环总压比、燃烧室出口温度、再热压力等关键参数对联合循环热力性能的影响特性,并与无再热燃气轮机的联合循环性能进行了比较。研究表明：不同燃烧室出口温度下的再热燃气轮机联合循环效率最大值对应的循环总压比相差不大;不同燃烧室出口温度和循环总压比下,联合循环效率对应的最佳高压透平膨胀比不同。当燃烧室出口温度为1 683 K时,在各自的效率最佳压比下,再热燃气轮机联合循环比无再热燃气轮机的联合循环效率提高了1.34个百分点,同时比功提高了33.2%。