具有空气冷却的中冷回热循环三轴燃气轮机热力学建模和性能优化

建立了考虑涡轮叶片冷却和实际气体性质的中冷回热循环三轴燃气轮机模型,在给定叶片表面耐热温度的条件下通过优化总压比和中间压比分配,得到最优性能。研究表明:分别存在最佳的总压比和中间压比使得燃气轮机循环的比功率和效率达到双重最大值,双重最大比功率随中冷度的增大而增大,随回热度的增大略有减小,双重最大效率随中冷度和回热度的增大而增大。     

1800kW额定功率和38％效率的回热式船用燃气轮机

2005年7～8月号报道，法国Turbomeca正在研制2MW级回热式燃气轮机，匹配到直接传动的直流发电机，用于船舶电力生产和推进系统，还用于铁路机车驱动电力牵引电动机。回热式燃气轮机的额定输出功率为1800kW，热效率为38％。发动机设计是简单的，单轴转子有一个先进技术的离心压气机轮盘，其压比为7．9：1，空气质量流量为9kg／s。     

Mercury 50回热式燃气轮机

据《Gas Turbine World))2003年12月-2004年1月号报道，美国索拉透平(Solar Turbine)公司在其电力生产新闻发布会上宣布，它正在继续开展Mercury 50回热式燃气轮机系统商业化计划。     

开式双轴燃气轮机循环的热力学优化

考虑实际动力装置的尺寸约束,基于有限时间热力学的思想建立了具有压降不可逆性的开式双轴燃气轮机循环模型。在该模型中,工质沿途有八种流阻。这些流动阻力均为模型入口相对压降的函数,控制着循环输出功率等性能参数。导出的性能参数的函数表明,通过改变质量流率(或沿通流路径压力损失)可以使开式双轴燃气轮机循环的热力学性能最优。结果表明,循环最大输出功率对应一个最佳的质量流率(或沿通流路径压力损失),如此也可以确定一个压气机压比的附加最大值。在燃油消耗和装置总尺寸约束条件下,对模型入口和出口之间的流通面积进行优化分配,可以进一步优化循环功率效率。     

燃气轮机化学回热循环热力学过程分析

化学回热循环是一种先进的燃气轮机循环方式。为系统研究燃气轮机化学回热循环热力学性能,在循环过程热力学分析的基础上,建立了燃气轮机化学回热循环温熵图,定义了燃料热值相对增加率,推导循环的热效率的数学表达式,对该循环性能进行了分析和计算。结果表明:化学回热循环具有较高的效率,最大效率可达55%以上。化学回热循环效率最佳压比取决于燃气轮机简单循环中的最佳压比,所以化学回热循环是不受压比限制的回热循环。化学回热循环燃料蒸汽转化的深度受排气温度的影响较大,排气温度越低燃料热值的增加率越小。     

后回热式布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环能量分析与优化

提出了后回热式布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环模型。对该联合循环进行了能量分析,导出了联合循环热效率和比功的表达式,以热效率和比功为目标对该联合循环的性能进行了优化,分析了回热器有效度和其他参数对最优热效率和最优比功的影响。分析表明,以热效率为优化目标时,该联合循环的最优热效率随着回热度的增加而增加,其相应比功随着回热度的增加而减小;以比功为优化目标时,回热度对该联合循环的最优比功的影响很小,其相应热效率随着回热度的增加而增加。     

燃气轮机湿空气回注循环分析

讨论燃气轮机湿空气回注循环,提出分为内部和外部空气加湿回注循环两类。以部分空气回热回注循环（PRSTIG）为基础,分析了燃气初温、压比、回注比、回热比等参数对循环效率、比功的影响。通过对两类各相关循环的特点的比较、讨论,得出的结论是：湿空气回经循环可使功率提高10％～25％,热耗降低6％～15％,NOx排放量降低15％～50％．而且均可在现行装量上改造实施。     

一种新型回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环

相对于已有的高温工质进入回热器回热后再进入底循环做功的回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环模型,本文提出了一种新型的高温工质在底循环做功后再进入回热器回热的回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环模型。对两种回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环进行了第一定律性能分析与优化,得出了两种联合循环的最优热效率和最优比功的表达式,比较了两种联合循环的热效率及比功特性,并分析了回热器有效度对两种联合循环最优热效率和最优比功的影响。分析表明,增加回热器后能提高两种联合循环的热效率,与已有的联合循环相比,新型联合循环能在其顶循环压气机压比较小的情况下获得较大的热效率和比功。     

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。     

开式微型燃气轮机外燃循环的功率和效率优化

考虑实际动力装置的尺寸约束,基于有限时间热力学的思想建立了具有压降不可逆性的开式微型燃气轮机外燃循环模型。在该模型中,工质在流动过程中将依次遭遇8种流动阻力。这些流动阻力均为压气机入口相对压降的函数,并且控制着质量流率和循环输出功率。导出的循环输出功率、效率及其它的一些参数的表达式表明,调整质量流率可以优化开式微型燃气轮机外燃循环的热力学性能。分析表明,存在最佳的质量流率使循环输出功率最大,该最大功率对应于压气机压比存在附加最大值。给定动力装置燃油消耗和总尺寸的情况下,通过合理分配压气机入口和涡轮机出口之间的流通面积,可以进一步使循环功率效率最大化。     

开式回热燃气轮机热电冷联产装置性能优化

建立了考虑压降的开式回热燃气轮机热电冷联产装置的有限时间热力学模型,导出了各个部件的相对压降和各个热流率与压气机进口相对压降的关系式,以第一定律效率、[火用]输出率、[火用]效率和利润率为目标,在无燃料消耗和装置尺寸约束下,通过数值计算发现分别存在最佳的压气机进口相对压降使[火用]输出率和利润率取得最优值,进一步优化压比,得到了最大[火用]输出率和利润率,分别存在最佳的供热温度使最大[火用]输出率和利润率取得双重最大值,以利润率为设计目标能够减小装置的尺寸.在燃料消耗和装置尺寸约束下,优化了压气机进口相对压降,得到了最优效率,同时各部件流通面积分配也得到了优化.回热能够增大装置的利润率和效率.     

Thermo‐economic Optimization of Gas Turbine Power Plant with Details in Intercooler

In this paper a gas turbine power plant with intercooler is modeled and optimized. The intercooler is modeled in details using the ε ? NTU method. Air compressor pressure ratio, compressor isentropic efficiency, gas turbine isentropic efficiency, turbine inlet temperature, cooling capacity of the absorption chiller, recuperator effectiveness as well as eight parameters for configuration of the intercooler are selected as design variables. Multi‐objective genetic algorithm is applied to optimize the total cost rate and total cycle efficiency simultaneously. Two plants including an intercooler and with/without air preheater are studied separately. It is observed that the air compressor pressure ratio in the HP compressor is higher than the LP compressor in both cases and its differences are higher for a plant without an air preheater. Actually the air compressor pressure ratio is found to be about 8.5% lower than the ideal value and 9.5% higher than the ideal value in the LP compressor and HP compressor, respectively, in the case with an air preheater. Moreover, a correlation for intercooler pressure drop in terms of its effectiveness was derived in the optimum situation for each case. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 42(8): 704–723, 2013; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com/journal/htj ). DOI 10.1002/htj.21051     

9FA燃机的天然气滑压运行

针对国内不少燃机电厂存在的供气参数达不到设计要求的情况,结合GE公司提供的9FA燃机滑压运行技术更改方案,对天然气的滑压运行进行原理说明和运行阐述。     

微型燃气轮机回热器燃气腔结构优化

1引言分布式发电与大电网相结合是节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的一种方式,被世界很多专家公认是21世纪电力工业的发展方向[1],微型燃气轮机是目前最有竞争力的分布式发电方式[2]。微型燃气轮机是一种新型发动机,近年来在分布式发电/能源系统领域发展迅速。     

燃气轮机电厂天然气调压站装置与功能分析

燃气轮机电厂中的天然气处理系统是改善天然气的品质,使之符合燃气轮机进气要求的重要设备.天然气处理系统一般分为天然气调压站和天然气增压站.本文主要论述了天然气调压站的紧急切断、分离过滤、加热与减压装置等模块及功能.     

基于Matlab的IGCC燃气轮机子系统热力性能的优化分析

分析了IGCC中燃气轮机的特点和变工况规律,建立了IGCC燃气轮机子系统的优化模型,并分别以燃气轮机的出力和系统效率为目标,采用Matlab计算软件进行了优化计算.计算结果揭示了燃气轮机子系统的性能变化规律,表明空分系数和氮气回注系数是影响燃气轮机出力和IGCC系统效率的重要参数,也是优化工作的重点对象.优化结果表明:文中实例所确定的IGCC系统具有良好的热力性能.     

Thermo‐Economic Analysis and Multiobjective Optimization of Dual Pressure Combined Cycle Power Plant with Supplementary Firing

The heat recovery steam generator (HRSG) and duct burner are parts of a combined cycle which have considerable effect on the steam generation. The effect of the gas turbine, duct burner and HRSG on power generation is investigated to reduce exergy destruction and power loss in the gas turbine. The results show that with an increase in duct burner flow rate, pressure loss in the recovery boiler increases, steam generation increases on the HP side while it decreases on the LP side. With a reduction in the HP pinch point, thermal recovery increases while the LP pinch point does not have a significant effect. Then, power loss due to pressure drop in the gas turbine and the electricity cost are considered as two objective functions for optimization. Finally, the sensitivity analysis on ambient temperature, compressor pressure ratio, fuel lower heating value, duct burner fuel rate, condenser pressure and main pressure are performed and results are reported. It is concluded that with an increment in compressor pressure ratio, the duct burner flow rate and consequently steam generation increases while electricity cost decrease.     

应用甲烷重整技术的燃气轮机新循环热力学分析

提出了应用甲烷重整技术的新型燃气轮机循环,建立新型燃气轮机循环系统的工作流程,并通过平衡常数的计算来分析燃烧室的反应平衡,研究了燃气轮机循环热效率的变化.结果表明：甲烷发生吸热的重整反应对甲烷燃烧的消耗量有影响;在相同燃料量的条件下,新循环与简单循环相比,热效率得到大幅提高;由于重整反应生成的混合气体组分中多了CO和H2气体,使得混合气体平均比定压热容增大;随着燃烧室出口温度T3的升高,新循环甲烷平衡的转化率逐渐增大,随着压比的增大,转化率逐渐降低.     

开式燃气轮机中冷回热再热循环功率和效率优化

建立了开式燃气轮机中冷回热再热（ICRR）循环有限时间热力学模型,导出了循环功率和效率解析式,优化了气流沿通流部分的压降（或低压压气机进口空气质量流率）和中间压比,得到最大功率;并在给定燃油流率的情况下,优化了气流沿通流部分的压降和中间压比,得到最大热效率,进一步在给定低压压气机进口和动力涡轮出口总面积的情况下,优化两者面积分配比,得到双重最大热效率.     

提高燃气轮机联合循环电站性能的优化方法

天然气联合循环机组因启停快、运行灵活性好、热效率高、排放清洁、建造周期短而倍受中国市场青睐.围绕如何通过燃气轮机进气系统、主机参数匹配、汽轮机冷端等参数优化来提高联合循环热效率是国内外学者研究的热点.以配有目前市场上最高性能等级燃气轮机的联合循环为研究对象,建立了以提高联合循环热效率为目标的热力计算和分析模型,提出了各段蒸汽压力及温度参数优化匹配方法,并进一步分析、讨论了燃料预热对联合循环热效率的影响.在综合考虑余热锅炉换热温差、汽轮机结构设计等制约因素下得到了一组蒸汽循环的优化参数配置.计算结果表明,相比直接沿用上一代蒸汽循环参数,使用该优化参数配置可大幅度提高联合循环效率,并且使用燃料预热可使循环性能得到进一步改善.