具有空气冷却的简单循环燃气轮机热力学建模和性能优化:(Ⅱ)优化

在第(I)部分给出循环功率和效率计算流程的基础上,通过优化低压压气机压比和总压比,分别得到了考虑空气冷却和实际气体性质的三轴燃气轮机简单循环最大比功率、最大效率及相应的冷却空气比例。计算和分析表明,存在最佳的总压比使循环性能最优,燃烧室出口燃气温度对循环最优性能有影响。     

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.     

微型燃气轮机燃烧室热力性能的实验研究

对一微型燃气轮机燃烧室在不同负荷下的热力性能进行了实验研究,得到了该燃烧室在不同负荷下燃烧效率,出口温度分布,总压保持系数及NOx排放浓度等燃烧室性能指标参数的变化情况.结果表明,该燃烧室在各个实验负荷工况下均具有优异的性能,同时随着负荷的增加,压力损失增大,NOx排放浓度降低.     

双压无再热联合循环系统热力参数优化分析

文中针对燃气蒸汽联合循环中双压无再热汽水系统的热力参数对循环效率的影响,利用热平衡方程式通过Matlab计算软件建立了汽水系统的计算模型,基于PG9171E型燃气轮机,以底循环效率为目标函数,建立了余热锅炉的高压蒸汽温度上限,排汽湿度,高压蒸汽膨胀到低压蒸汽压力时与低压蒸汽的温差三个约束条件,对系统热力参数进行计算,得到热力参数对系统性能的影响曲线,通过进一步优化,最终得到汽轮机最佳的运行参数。     

低温过热有机朗肯循环工质筛选及参数优化

以低温烟气余热驱动的内回热有机朗肯(organic Rankine cycles,ORC)系统为例,分析系统净输出功、透平膨胀比、热效率、热回收率、损失、效率以及比净功等热力性能评价指标随蒸发温度和过热度的变化规律,确定系统最佳工质及最优蒸发温度和过热度。提出用预热系数、潜热系数、过热系数与内回热系数解释系统热效率随工质临界温度变化的原因。研究结果表明:随蒸发温度升高,系统净输出功先增大后减小,热回收率和总损减小,透平膨胀比、热效率和效率增大。适当过热对于ORC系统十分重要,不仅能降低透平膨胀比,提高系统运行稳定性,还可减小系统总损,提高系统效率,增大工质比净功。经对比发现,丁烷为适合该文所选热源的最佳工质,在蒸发温度为100℃、过热度为5℃工况下能取得最佳热力性能。     

生物质气微型燃气轮机运行性能分析

为研究生物质气微型燃气轮机的运行性能,构建了微型燃气轮机模型。基于C60微型燃气轮机的设计数据,首先以天然气为燃料,验证了模型的合理性。然后以沼气、松木气和干牛粪气等生物质气为燃料,在机组输出功率为60 kW及燃烧室出口温度为1 145 K两个工况分别得到燃气轮机的主要输出参数。结果表明：维持燃气轮机输出功率为60 kW时,所需生物质气流量增大,燃烧室出口温度降低,压比增大,压气机耗功减少,机组效率提高;维持燃烧室出口温度为1 145 K,燃料流量增加,引起燃气流量增大,透平的输出功增多,机组输出功率和机组效率增大;燃料初温从300 K升高到700 K,当保持额定输出功率时随着燃料初温上升机组热效率增大;当保持额定燃烧室出口温度时,随着燃料初温上升燃料流量减少,机组输出功率和机组热效率降低。     

再热Brayton循环效率特性分析

在燃气轮机循环中工质温度变化范围大,其比热是变化的。利用数值分析方法研究了工质变比热情况下再热Brayton循环的效率特性,发现存在最佳循环总效率和对应的最优压比,讨论了循环温比、压气机和透平效率对循环最优压比和循环总效率最佳值的影响,比较了压气机效率和透平效率的影响程度,并指出了已有文献的错误。所得的分析结果对燃气轮机的优化设计和运行参数选择具有一定的指导作用。     

复杂循环燃气轮机功热并供热力学分析

对复杂循环燃气轮机功热并供的多种高效用能装置,按当量(火用)效率最高为准则进行了基本计算与分析比较,考察了燃气轮机压比、温比及高低压透平间膨胀比分配、高低压压气机间压比分配等对装置效率特性的影响,给出了它们的热力学最佳取值范围.     

生物质整体气化联合循环中燃烧室的分析

基于联合循环和能量梯级利用的概念,用分析和燃气变比热热力计算法研究生物质整体气化联合循环(BIGCC)中燃烧室的能量利用与损失情况。计算结果表明:燃用生物质燃料气,随燃气轮机初温提高,燃气轮机热效率提高,燃烧室的效率提高,但随燃烧室出口燃气温度的升高,燃烧室的效率提高幅度变缓;燃烧室的效率不仅与燃烧室燃气出口温度、空气入口温度和压力密切有关,还与燃料的组分的相对含量和发热量有关;对生物质燃料气、两种不同热值煤气在燃烧室出口燃气温度为1147℃时的燃烧室的效率进行了比较,两种不同热值煤气的效率较低,生物质燃料气效率最大。图2表2参11     

生物质气化与微型燃气轮机联合发电系统模拟分析

为了研究不同生物质对生物质气化与微型燃气轮机联合发电系统运行特性的影响,搭建了联合发电系统的模型.以木屑、秸秆、食物垃圾为原料,气化过程确定了这3种生物质的最佳空燃比依次为1.4、1.6、1.9,将相应条件下的生物质气作为微型燃气轮机的燃料,研究生物质气初温变化对燃气轮机及联合发电系统运行性能的影响.在机组输出功率为额定值时,生物质气初温由环境温度升高到450℃,所需要的生物质流量减小,联合发电系统净效率增加;在保持燃气轮机输出功不变的条件下,增设回热器,引起燃烧室出口温度升高,排烟温度降低,燃料流量减少,燃气轮机发电效率和联合发电系统净效率增大;增设回热器及提高生物质气初温均有利于减少联合发电系统中SO2、SO3的排放且不利于减少NO的排放.     

核电汽轮机与火电汽轮机比较分析

通过与火电汽轮机在热力设计、结构特性、材料选用和运行等方面的比较分析,阐述了核电汽轮机的设计特点以及与火电汽轮机的差别。     

燃气轮机燃烧室与透平交互作用研究进展

当代高性能燃气轮机高温部件燃烧室和透平存在着复杂的流动传热现象.随着燃机透平进口温度不断提高,部件交互作用愈发突出,直接影响到燃烧筒和叶片材料的温度水平.总结了国内外燃机中燃烧室/透平交互作用的研究进展,包括热斑、湍流度、辐射、旋流、尾迹管理等因素,归纳了典型的理论研究、实验研究、数值模拟成果.燃烧室与透平交互作用的机理研究已取得较大进展,在真机工况下的验证与应用仍需开拓.高温部件的实验平台与计算开发是支撑设计体系建设的重要基础.     

某型涡扇发动机改型燃气轮机方案探讨

本文参考俄罗斯新研制的一种双通道燃气轮机ΓΤУ-18ПС,它的外涵增压空气经与内涵燃机的排气换热后驱动热空气涡轮,该涡轮与内涵燃机动力涡轮共轴输出功率,可大幅提高燃气轮机的输出功率和循环效率。将这种空气底部回热复合循环方式用于某型涡扇发动机改型燃气轮机方案,经计算分析可使燃气轮机的性能和热效率明显提高。     

背压式汽轮机加装后置式汽轮机后最佳工况的选择

本文研究了背压式汽轮机加装后置式低压凝汽式汽轮机后，当两机的额定流量严重不匹配时，如何选择最佳运行工况，以及对流量过小的汽轮机如何提高效率的方法。     

超超临界二次再热660 MW汽轮机本体安装质量控制

国内首台超超临界二次再热660 MW机组汽轮机由超高压缸、高中压缸、2个低压缸共4个汽缸组成,结构紧凑、管系复杂、安装要求高。文章介绍了本机型安装质量控制要点,以及严格流程管控的重要性。     

微型燃气轮机向心透平的设计和研究

在研究微型燃气轮机向心透平结构特点和工作原理的基础上,建立了向心透平设计计算的数学模型.利用计算机辅助设计技术完成向心透平的热力计算和通流部分的结构设计,应用参数化设计思想和三维建模技术实现其变参数时的快速实体建模,应用有限元分析方法进行叶轮的结构分析和优化,基于虚拟操作平台实现其装配顺序规划、碰撞检测和装配仿真.     

变几何涡轮对涡轮气动性能的影响研究

针对自由涡轮导向器叶片可调的多级轴流涡轮进行气动性能研究。结果表明:通过改变自由涡轮导向器叶片角度可以调节多级涡轮的流量、效率、膨胀比分配和功率分配,自由涡轮导向器叶片角度变化对涡轮流场和各级静叶损失产生明显的影响。     

核电汽轮机的发展

为了能与中国核电大发展同步,上海在核电汽轮机的技术储备方面做了大量工作。本文通过对国内已建和在建核电站所用汽轮机的性能特点进行说明和分析,还通过对国内将可能会采用的几种反应堆的简要概述,着重介绍了上海汽轮机有限公司可提供的三种新的核电汽轮机机型,说明上海的核电汽轮机能适应核电发展,可与各种反应堆配套,性能优良,代表了当今一流水平。     

F级燃气-蒸汽联合循环中的热电联供汽轮机

用户对F级联合循环后续机组中的汽轮机的要求越来越趋于多元化,热电联供式汽轮机是今后联合循环应用的一个重要途径,开发带有自主知识产权的国产化汽轮机势在必行。给出了对于GE的9FA燃机选配热电联供汽轮机在不同配置下的几种设计方案,并对抽汽的可靠性及近年来取得的新成果进行了说明和论证。     

R2O燃气轮机涡轮工作叶片断裂失效分析

针对R20燃气轮机第三级涡轮工作叶片断裂事故，对叶片断裂部位开展宏观、微观形貌分析和力学 性能检测，得出叶片断裂的原因。结果显示：叶片的失效原因为疲劳，疲劳源在叶盆侧距离进气边3~4㎜ 的表面研磨区域交界处，对比2和3号叶片的相同位置，1号叶片第一榫齿面研磨情况较为严重，研磨区域内 含有较高的铁和氧元素，与榫齿面和涡轮盘榫槽面发生微动磨损有关，导致疲劳裂纹过早地萌生;从宏观上 观察断口的疲劳扩展区比例、疲劳条纹宽度和疲劳条纹出现位置，判断为高周疲劳且疲劳裂纹扩展应力较高。