200MW级整体煤气化联合循环系统中燃气轮机的通流匹配特性

解决燃气轮机的通流问题,确定燃用中低热值合成气燃气轮机的最佳运行工况是研究整体煤气化联合循环（integrated gasification combined cycle,IGCC）系统的重点内容之一。该文对一台200 MW级IGCC机组进行研究,从系统的角度出发提出燃气轮机通流的3种调整方案,并分析方案变化对燃气轮机特性和IGCC系统性能的影响。结果表明,在一定范围内减小压气机入口空气流量或增大透平通流面积,有利于提高燃用中低热值合成气的燃气轮机特性与IGCC系统性能。合理搭配压气机抽气比例和氮气回注量可提高IGCC的系统效率。3种调节方案都存在最佳值,使燃气轮机和IGCC系统获得最大功率与最高效率。研究结果为燃用中低热值合成气燃气轮机的最佳运行工况的确定以及IGCC电站系统的设计和运行提供参考。     

燃气轮机发电机组双燃料切换全程自动控制策略

针对气气双燃料(天然气-煤气合成气)的燃气轮机发电机组，提出一种双燃料燃气轮机发电机组一键切换全程自动控制策略。基于燃气轮机控制系统功能和双燃料切换流程，提出在燃料切换的初始阶段、切换过程中及结束阶段的全程自动控制策略，该控制策略实现了在不停机的情况下2种燃料在线平稳、无扰双向切换，确保机组燃烧室出口平均温度、动态压力值等各项参数快速稳定控制。经多次切换试验表明，该控制策略能实现双燃料燃气轮机发电机组在天然气-煤气合成气2种燃料间的稳定、可靠切换控制，缩短燃料切换时间，降低天然气用量，提高机组启动经济性。     

联合循环发电机组燃气轮机水洗策略优化模型研究

目前，燃气轮机的离线水洗标准大多针对烧洁净燃料机组的压气机部分而言，并且对水洗的经济性考虑得较少。基于整个水洗周期内平均广义离线水洗成本最低的原则，提出了一种计算烧重油燃气轮机联合循环发电机组经济离线水洗周期的优化模型。燃气轮机联合循环发电机组的广义离线水洗成本主要包括运行附加成本和停机成本。对某联合循环发电机组的计算表明，最佳离线水洗周期约为77 h。与传统水洗标准(48 h)相比，本优化模型提高了设备利用率，同时每年可多盈利594万元；与电厂实际执行的水洗周期(150 h)相比，提高了设备运行的安全性，每年可多盈利1234万元。最后，分析了燃料价格、上网电价、停机时间、恶化速率和水洗次数对水洗周期的影响；结果表明除了水洗次数外，最佳离线水洗周期受上述因素的影响均较大。     

重型燃气轮机简单循环燃烧试验

目前,亟需对燃气轮机机组燃烧过程进行有效控制和优化以控制NO_x排放。本文以德国西门子SGT5-4000F(4)重型燃气轮机为研究对象,考察了简单循环燃烧过程中不同燃气轮机负荷下空气系统、燃料系统、燃烧系统和排气系统各参数对NO_x排放的影响规律。结果表明:压气机压比、进口可调导叶(IGV)阀位、燃烧室差压随燃气轮机负荷变化呈特定线性变化关系,值班气流量和透平排气温度是影响NO_x排放的重要参数;当燃气轮机负荷低于110 MW时,NO_x排放质量浓度随负荷增加而增加;当负荷高于110 MW时,NO_x排放质量浓度随负荷增加迅速降至最低值后逐渐增加至趋于不变。     

不同运行策略下燃气轮机联合循环变工况热经济性能分析

燃气轮机联合循环发电已成为当前火力发电的主要发展方向之一。基于热经济学结构理论建立了燃气轮机联合循环成本模型,分析不同燃机运行策略对燃气轮机联合循环机组单位产品热经济学成本的影响,并引入评价指标对燃气轮机联合循环进行技术经济性分析。分析了天然气价格和非能源成本对各组件的单位产品热经济学成本的影响。结果表明,调节燃机运行策略可以降低机组的单位产品热经济学成本。通过分析各个组件的性能评价指标值,结果表明,对于压气机和蒸汽轮机,减少投资成本是主要改进方向,对于燃烧室通过提高燃烧室的燃烧效率,减少燃料化学能与烟气热能转换损失来降低由于不可逆损失引起的负熵成本。通过灵敏度分析,结果表明,天然气价格的变化对燃烧室的单位热经济学成本影响最大,而非能量成本对压气机,燃气透平和蒸汽轮机的单位热经济学成本影响最大。     

IGCC燃机入口合成气温度低导致跳机问题分析及解决措施

天津IGCC示范电站的燃气轮机采用轻柴油和低热值的合成气为燃料。合成气由气化炉产生,先经过净化脱硫再通过混合加湿系统进入燃气轮机。在合成气切换过程中,经常会出现燃气轮机入口燃料温度波动、燃烧状况不稳定的问题,严重时可直接触发连锁跳机。对影响燃气轮机入口合成气温度的各种因素进行了分析,认为入口管路积水是导致入口合成气温度降低并触发跳机的主要原因。根据分析的结果,通过调整工艺条件、加设管道疏水设备、优化控制系统逻辑等多个方面解决了此类问题的再次发生。     

燃气轮机压气机进口喷雾冷却系统分析

基于燃气轮机的性能与其所处的环境温度密切相关的特性,研究了在燃气轮机压气机进口进行喷雾冷却,提高燃汽轮机发电出力的有效性和经济性,并绘制了燃气轮机在不同气象条件下的喷雾冷却效果曲线。     

燃用低热值合成气的燃气轮机透平排气温度分散度优化研究

建立了一个关于燃用低热值合成气的燃气轮机的工程热力学模型,利用燃气轮机实际运行数据对该模型进行了校验。利用经过验证的热力学模型分析了该燃气轮机透平出口排气温度不同测点之间分散度较大的原因在于燃气轮机压气机出口至左、右侧燃烧室的压缩空气流量不平衡。根据压气机出口至左、右侧燃烧室顶部环形空间差压以及透平出口排气温度周向差异,给出了一种快速计算分别进入燃气轮机左、右侧燃烧室合成气流量的方法,据此调节合成气流量可以减少透平出口排气温度分散度。计算结果表明,利用该方法调节分别进入左、右侧燃烧室的合成气流量后,燃气轮机左、右侧燃烧室排气经过透平后温度的相对偏差由实际运行的平均3.55%(相当于平均29.7℃)可以减少到平均0.14%(相当于平均1.2℃)。CFD模拟表明,该合成气流量调节方案基本不影响燃气轮机燃烧稳定性,同时会略降低NOx排放。     

农林生物质发电机组一次再热方案经济性分析

以典型30 MW的农林生物质发电机组为研究对象,对比常规方案和再热方案的初投资、发电收益和燃料成本,并且对再热方案在农林生物质发电机组的经济性进行分析.结果表明:与常规方案相比,再热方案初投资增加1 956万元;分别从发电收益和燃料成本角度分析,再热方案初投资增加额的静态投资回收年限都在5 a左右,具有明显经济性,可为...     

IGCC燃用低热值燃料的燃气轮机运行性能优化

天津IGCC是中国第一座整体煤气化联合循环电站。系统中燃气轮机的燃料为气化炉产生的热值较低的合成气,作为国内第一台应用于IGCC技术的燃气轮机,在运行过程中存在着合成气热值与设计值偏差大、烧嘴过热、燃烧室偏烧等问题。针对存在的问题,首先介绍了IGCC电站燃用低热值燃料的燃气轮机与普通燃气轮机在燃料、燃烧方式、燃烧器结构等方面的区别;然后结合实际运行参数分析,重点对存在的问题提出性能优化方案及措施。对燃用低热值燃料的燃气轮机后续发展具有一定的借鉴意义。     

焦炉煤气燃机电厂燃料系统的设计

焦炉煤气会严重污染空气,增加温室气体排放,为经济有效地利用焦炉煤气,设计了燃气-蒸汽联合循环电厂焦炉煤气燃料系统。该系统对焦炉煤气进行提炼、净化后输入燃机循环发电甚至供热,不但改善了环境,还提高了能源综合利用率。     

进气加热对燃气-蒸汽联合循环性能影响

以某200 MW级燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象,利用余热锅炉尾部烟道废热加热给水并通过气-水换热器提高压气机进口空气温度,采用Aspen Plus模拟计算进气加热系统投运前后联合循环参数变化,分析空气进气加热对机组性能影响.研究结果表明,压气机进口空气温度由12.5℃提高至35℃时,50％、75％、87％负荷下燃机...     

IGCC电站燃气轮机启动燃料的替换研究

当整体煤气化联合循环(integratedgasification combined cycle,IGCC)电站低热值合成气燃气轮机的启动燃料为柴油时,启动成本高,污染物难以控制。为了解决该问题,一个较适用的方法是将燃气轮机的启动燃料由柴油替换为天然气。但由于2种燃料的燃烧特性的不同,需要对燃机在两种不同燃料下的动态特性进行深入的研究,从而提出相应的改造和运行策略。基于天津IGCC低热值燃气轮机的结构及实际运行数据,建立燃气轮机热力学计算模型,对比分析了燃气轮机启动过程中,柴油量、天然气量随燃气轮机负荷的变化情况;其次计算了燃烧器燃烧天然气时的火焰稳定速度范围和优化燃烧器当量直径的范围;并对该燃气轮机燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟研究。最后提出了燃烧器的改造方案和运行策略,在尽量小的范围内进行改造来实现对柴油的替代而且保证燃机的稳定、安全和清洁启动。     

燃气-蒸汽联合循环进气冷却系统技术经济分析

燃气-蒸汽联合循环机组燃气轮机输出功率受环境气温影响明显,对进口空气(进气)进行冷却,可提高输出功率。介绍了一种两种工况交替运行的燃气轮机进气冷却系统:在进气温度高、投用进气冷却工况时,能有效增加燃气轮机输出功率;在进气温度低、投用低压加热器工况时,通过回收烟气余热,增加余热锅炉蒸汽蒸发量,提高汽轮机功率,实现烟气余热的全年回收利用。技术经济分析和初步运行结果表明,该进气冷却系统具有显著的经济效益。     

M701F型燃气轮机性能分析

据文献[1]关于M701F型燃气轮机性能信息,利用ASPEN软件建立了较详细的系统及部件热力计算模型。首先对燃料流量和燃烧空气流量与压气机、透平和燃烧室的主要性能进行计算,然后将数据输入ASPEN软件进行模拟,得到较全面的燃气轮机性能参数。并在此基础上,研究燃气轮机随大气温度变化时的变工况性能。     

燃气轮机机组空气进口导叶控制逻辑分析

介绍了可调空气进口导叶（inlet guide vane,IGV）在燃气轮机控制中的作用及其逻辑控制原理,分析了IGV开度对燃气轮机转速、控制信号输出、排气温度、热通道温度等参数的影响。针对机组进入叶片通道温度控制模式后升负荷过慢的现象,通过分析逻辑控制曲线确定产生这一现象的主要原因是压气机空气流通量不足,根据排气温度、热通道温度随IGV开度变化而变化的特点,采取了调整IGV开度函数的燃气温度函数曲线等措施来解决机组升负荷缓慢的问题。     

转轮除湿机在燃气轮机进气系统中的应用

针对燃气轮机调峰电厂中燃气轮机启停频繁,潮湿的空气会对压气机产生腐蚀的问题,为提高燃气轮机运行可靠性,提出在机组安装后首次启动前及停机过程中使用转轮除湿机,以保持压气机内的干燥。介绍了空气中的水分对燃气轮机运行的影响,以及西门子V94．3A燃气-蒸汽联合循环电站所使用的压气机除湿系统。     

余热锅炉积灰处理方法及其安全性经济性的关系

与燃用重油的燃气轮机相配套的余热锅炉在运行中积灰是燃气轮机电厂普遍存在的问题。积灰问题处理方法是否得当,与联合循环电厂的安全性、经济性直接相关。着重介绍佛山沙口发电厂综合应用多种方法处理余热锅炉积灰问题,使锅炉在超过9年的运行中保持良好的安全性和经济效益。     

固体氧化物燃料电池三维热流电化学分析

根据平板固体氧化物燃料电池(SOFC)工作原理，对其工作系统的传热传质和电化学反应建立三维热流模型和电化学模型。控制方程引入源项，质量源项表征反应物和产物的质量变化，用Darcy模型描述气体在多孔电极内的动量源项，能量源项反应系统内的化学反应热和欧姆热。以交换电流密度连接SOFC的热流和电化学模型的耦合分析，CFD软件ANSYS-CFX求解热流模型，子程序计算电化学反应。改变工作参数如气体流动方向、燃料气组分和燃料气流动速度，分析其对电池温度场及电流密度分布的影响。结果表明：燃料气和氧化气在同向进气的情况下较反向进气的温度场分布、电流密度更为均匀；加快燃料气进口速度或提高燃料气中氢气质量分数，虽然提高平均电流密度，但是最高最低温度之差也随之增加，即温度梯度变化明显，因此会引起系统热应力的增加。