燃用中低热值煤气时燃气轮机的压气机与透平的重新匹配

一般的燃气轮机是按燃用天然气等高热值燃料来设计的，当燃用中低热值煤气时，燃料流量显著增加，导致压气机与透平的流量差别增大，需要调整压气机或透平的通流面积来重新匹配。由于调整通流面积，燃料变化引起燃气热力性质的变化和透平进口燃敢温度的可能调整，需计算重新匹配后的压比。     

PG9171E型燃气轮机通流部分的升级改造及其性能分析

针对PG9171E型燃气轮机的压气机排气通流部分和透平动静叶实施节能改造的分析和研究,将原有的燃气轮机压气机排气内缸蜂窝式气封、#2轴承前后迷宫式气封更换为新型刷式气封。同时,将透平一级复环更换为可磨涂层结构,三级动静叶更换为全三维结构。改造后的燃气轮机漏气量大幅减少,机组整体效率和运行性能得到显著提高。本措施对同类型燃气-蒸汽联合循环机组的气封、复环、动静叶节能改造具有较好的借鉴意义。     

IGCC系统空气分离集成对燃气轮机通流匹配约束影响研究

为了探究燃气轮机在应用于IGCC系统时,由于空气分离（以下简称空分）集成方式与燃料热值变化引起的复杂约束问题,以某F级燃气轮机为基础,构建IGCC系统燃气轮机及空分系统性能模型,研究不同运行约束条件下空分集成方式对燃气轮机通流匹配的约束边界,确定了保持进口导叶IGV全开时空分整体化率和氮气回注率的可行域与燃气轮机性能的变化规律,并针对限制因素给出压气机的流量设计需求及改进后的性能对比。结果表明：保持透平进气温度稳定在设计值的情况下,可实现的最小空分整体化率为0.15;受合成气热值及空分系统集成方式的限制,压气机与透平流量的匹配约束使低整体化率与高回注率的组合无法实现;保持透平排气温度稳定在设计值可行域的范围有所扩大;可行域内,降低空分整体化率、提高氮气回注率均有助于提升燃气轮机性能;对改型前后的燃气轮机性能进行比较,独立空分-氮气不回注组合下燃机效率提高到35.2%;在氮气不回注与氮气完全回注时,独立空分相较于完全整体化空分组合燃气轮机效率分别高19.63%和15.91%。     

基于运行数据的IGCC电站燃气轮机性能分析

基于现场数据,对天津IGCC(整体煤气化联合循环)中燃气轮机建立数学模型,分析环境温度,燃料热值,透平出口温度等因素对燃气轮机性能的影响。结果表明:环境温度降低时,机组热效率迅速增大,透平进口燃气温度上升,第一级静叶表面温度迅速减小,透平冷却效果良好。压气机压比迅速减小,IGV(可调导叶)开度对环境温度变化敏感,变化幅度大。合成气热值降低时,机组热效率稳定,透平进口燃气温度与透平叶片表面温度稳定。压气机可以通过较小的IGV开度变化保证在合成气热值大幅度变化时压比保持稳定,防止喘振。透平出口温度设定值逐渐增大,透平进口燃气温度随之上升。透平第一级静叶表面温度升高,透平冷却效果恶化。过低的透平出口温度会降低机组热效率。此时IGV可以保证压气机压比与空气质量流量的变化。     

燃气轮机转子轮盘超速及预应力试验

GE公司燃气轮机转子是在高温环境下工作的高速旋转部件。分别用高强度拉杆把压气机轮盘和透平轮盘联接成压气机转子和透平转子,两者再在靠背轮处用高强度螺栓联成燃气轮机转子,从而有良好的冷却效果[1]。为了选用较低廉的金属材料,并保证轮盘的机械强度,各级透平叶轮、叶轮间距     

向压气机内喷水能显著提高燃气轮机装置的性能

正据《Gas Turbine World》多年报道,向压气机通流部分内喷水是提高燃气轮机装置性能的简单而有效的方法。合理地选择喷水量,向压气机通流部分内喷水的燃气轮机能够可靠和稳定地运行。在喷入0.5%~2%水时,燃气轮机输出功率增加7.5%~14%,效率增加3.5%(相对值)。如果考虑到     

基于运行数据的燃气轮机性能评估方法

主要研究如何在燃气轮机燃料量及组分信息缺失或不准确的情况下评估燃气轮机现场运行性能。首先回顾并深入分析了应用ISO2314进行性能试验数据分析的过程,评估了燃气轮机性能参数的分析方法,该方法依赖准确的燃料量和组分测量值。针对机组长期运行过程中燃料量测量值随涡轮流量计漂移而准确性大幅降低的问题,对ISO2314中的数据分析方法进行改进,放弃应用燃料量测量值,引入透平通流能力变化规律来进行数据分析。提出一种基于运行参数和透平通流能力退化规律来实时计算整机效率、流量及等效透平前温的方法。该方法计算出的燃料量准确性高于机组运行过程中未及时校准的涡轮流量计所得测量值,进而保证了实时评估性能参数的准确性。     

内压气机内喷水对燃气轮机性能的影响

向压气机通流部分内喷水是改善燃气轮机装置性能的一种简单而十分有效的方法。向压气机喷水能显著增加燃气轮机的输出功率,提高效率并显著减少ＮＯＸ排放。详细叙说了向低压压气机入口以及“水雾”中间冷却的试验和理论研究结果及其应用。     

燃气轮机作为调节对象时的数学模型

设计一台燃气轮机的调节控制系统时,必须对调节对象——燃气轮机机组——的运动关系用足够精确的微分方程来描述,但燃气轮机内部参数很多,整个循环过程既有膨胀压缩的物理过程,又有喷油燃烧的化学过程,变化十分复杂。而近几年来燃气轮机装置的控制量愈来愈多,除燃料量需要调节外,有的燃气轮机的压气机导叶和透平进燃气的喷咀也参加调节,所以控制量从一个增加到三个,而国外一般燃气轮机文献     

向压气机内喷水对燃气轮机性能的影响

向压气机通流部分内喷水是改善燃气轮机装置性能的一种简单而十分有效的方法。向压气机喷水能显著增加燃气轮机的输出功率（较高环境温度下尤为明显）、提高效率并显著减少ＮＯｘ 排放。详细叙说了向低压压气机入口以及“水雾”中间冷却的试验和理论研究结果及其应用。     

基于生物质气的固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统的性能分析

以生物质气为燃料,建立了固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统的仿真模型.利用所建立的模型进行仿真,根据燃料电池特性参数和压气机、透平特性曲线,分析了燃料质量流量、空气质量流量等参数对混合动力系统性能的影响.结果表明:基于生物质气的固体氧化物燃料电池-燃气轮机混合动力系统的发电效率最高可达61.55%,但在这种情况下系统的寿命和可靠性急剧下降;在设计点工况下,系统的发电效率可达55.31%.燃料质量流量不变,空气质量流量可以在0.084 0~0.179 9kg/s内调节,系统效率变化范围为61.55%~51.43%;空气质量流量不变,为防止压气机发生喘振,燃料质量流量变化范围为0.062 3~0.084 6kg/s,功率变化范围为124.9~187.3kW.     

低热值燃料对微型燃气轮机运行特性的影响

生物质气具有热值低、可燃成分不同的特点,这种特点导致生物质气在微型燃气轮机上的应用存在问题.为天然气设计的微型燃气轮机应用低热值燃料时,会导致工质流量和热力学特性的变化,从而导致燃气轮机运行特性的变化.为将这种低热值燃料应用于微型燃气轮机,提出了几种对微型燃气轮机进行调整和改进的方法,使微型燃气轮机能适应这种低热值的燃料.应用数学模型,计算出了在应用这些方法后对微型燃气轮机运行特性的影响.结果表明,应用低热值燃料后微型燃气轮机的运行特性会发生明显的改变,在调节和改进方法中对压气机和透平进行改进以适应新的流量匹配是最适合的方法.除匹配外,还提出了一些应用低热值燃料有待解决的问题.     

氢含量对氢气_甲烷混合气扩散燃烧特性的影响研究

用实验与数值模拟手段研究了含氢量对氢气/甲烷混合燃料的扩散燃烧特性的影响,结果表明,在保持燃料总发热量不变的前提下,含氢量的增加并未使火焰长度发生显著变化,这是由于含氢量增加引起火焰缩短的趋势与燃料流量增加引起火焰加长的趋势共同作用的结果。所有燃料火焰的最高温度都发生在回流区内,随着含氢量的增加,火焰高温区域的轴向高度越来越大。火焰稳定性随着含氢量的提高而显著加强。OH基浓度分布的PLIF测量结果表明,随着含氢量的增加,火焰根部的边界越来越清晰,这说明根部的燃烧强度越来越剧烈。NOx排放浓度随着燃料中含氢量的增加而呈指数上升趋势,并与火焰温度的变化趋势相符合。燃料含氢量从0%增加到80%时,NOx浓度相对增加了46%,而从80%增加到100%时,NOx浓度相对增加了48%。从这个角度上说,含氢量80%的燃料也许比纯氢燃料更具有优势。     

氢混天然气燃气轮机加湿低氮燃烧性能研究

为了解贫预混燃烧室天然气掺氢加湿燃烧时的性能变化和容许加湿范围,解决氢混燃气轮机NO_x排放超标问题,以某燃气轮机燃烧室为研究对象,数值研究了掺氢比和加湿比对燃烧性能及污染物排放特性的影响。结果表明：燃料无加湿条件下,燃烧室出口CO和CO₂排放值随着掺氢比的增加而减小,较高燃烧温度将导致热力型NO_x排放值增加,掺氢比达到0.2以上时,NO_x排放已超出环保限值;燃料加湿条件下,随着加湿程度增加,燃气出口平均流速及水蒸气组分含量均增加,燃烧筒内全局温度、CO₂和NO_x排放值均降低,CO排放值先降低后增加;掺氢天然气加湿可实现低氮燃烧,考虑到低掺氢工况燃气轮机功率输出效能和高掺氢工况燃烧性能恶化问题,水蒸气加湿量不宜过多,当掺氢比为0.3时,推荐燃料加湿比为0.463。     

燃气轮机气动热力相关部分问题研究

简要综述了本研究组近年来在燃气轮机气动热力相关方面的研究工作进展,包括多级轴流压气机整机全工况特性的数值分析,多级轴流压气机间隙流动对性能的影响分析;燃气透平冷却叶片的气动分析方法。着重描述了叶轮机械叶片三维粘性气动优化设计系统及其实用状况。展现了在我国燃气轮机产业的消化吸收与自主研发中发挥作用的可能性,展望了本研究组的长远研究目标。     

变几何多级轴流压气机动态仿真模型的研究与应用

首先采用基于级平均直径上的一维流动逐级叠加法建立了变几何多级轴流压气机全工况性能预估模型,在此基础上,将压气机的级作为控制体,运用一维非稳态质量、动量和能量平衡微分方程来描述级出口截面处热力学参数动态特性,采用模块化方法建立各级集总参数模块,按照工质流程将各级的仿真模块连接起来即形成压气机通流部分机理性动态仿真模型.仿真试验表明:该仿真模型能够正确反映燃气轮机启动过程中与压气机有关的热力学参数变化过程,模型的动态响应特性与实际压气机热力参数的变化趋势基本一致.     

IGCC电站燃机岛性能试验中几个关键流量的确定

结合整体煤气化联合循环(IGCC)电站中燃气轮机燃料热值低、流量大以及需从压气机抽气到空分系统等特点,对IGCC电站燃机岛的性能试验中压气机抽气、燃料气、透平排气等几个流量的确定展开探讨。通过实际测量以及能量平衡计算两组方案的对比,本文给出了性能试验中确定压气机抽气流量、燃料气流量、透平排气流量的合理方法和结论。     

冷却空气对燃气轮机性能影响的计算分析

冷却空气量是影响燃气轮机性能的关键因素,透平冷却技术研究的重点方向是以最少的冷却空气量来达到最好的冷却效果,才能使燃气轮机性能达到先进水平.对市场上具有代表性的某些型号的燃气轮机冷却空气量进行了推算,并对300 MW等级燃气轮机在不同透平初温、不同冷却空气量下的性能进行了计算,对透平初温、冷却空气量对机组循环性能的影响进行了定性分析.     

压气机进气温度对联合循环机组性能影响的探讨

通过热力学模型分析和热力系统平衡计算,研究了9F级燃气轮机压气机进气温度变化对燃气轮机及联合循环发电机输出功率及效率的影响,压气机进气温度变化不仅对燃气轮机联合循环机组满负荷时的性能有影响,在部分负荷运行时对机组的效率也有影响。通过对压气机进气温度进行调节,可以改善燃气轮机联合循环的运行性能。     

IGCC系统中燃气轮机的工况点选择与用“当量温度”进行特性计算

论述了以天然气为燃料设计的燃气轮机用于ＩＧＣＣ系统运行时，压气机透平联合运行工况点的可能范围、选定原则。提出了“透平前当量燃气温度”的概念，并说明用当量温度进行ＩＧＣＣ系统燃气轮机特性计算的方法。