燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)變工況運行優(yōu)化.pdf

1、在能源短缺、環(huán)境污染、溫室效應等諸多挑戰(zhàn)的背景下，開發(fā)新能源以及提高傳統(tǒng)化石燃料利用效率迫在眉睫。燃氣輪機具有啟動速度快、熱效率高、污染小、調(diào)峰能力相對于燃煤機組強等特點，因此，燃氣輪機得到廣泛應用與推廣。然而燃氣輪機對環(huán)境條件要求比較嚴格以及燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組由于頻繁參與電網(wǎng)的調(diào)峰，常常處于部分負荷工況運行狀態(tài)，隨著燃氣輪機負荷的降低，其熱效率相應降低，因此對于聯(lián)合循環(huán)全工況（設(shè)計工況以及變工況）性能的研究對于機組的熱經(jīng)濟性非常重

2、要。本文針對燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組經(jīng)常處于部分負荷變工況運行及其它變工況運行行為進行研究，對聯(lián)合循環(huán)機組進行變工況建模，綜合分析其變工況特性，提出燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)變工況高效運行與設(shè)計方案以及對聯(lián)合循環(huán)集成系統(tǒng)進行熱力學分析與優(yōu)化，具體內(nèi)容如下:
　　(1)建立PG9351FA燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組穩(wěn)態(tài)變工況模型。本文通過文獻調(diào)研針對相對比較先進以及應用較為廣泛的F級燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組進行變工況建模。采用傳統(tǒng)逐級疊加法建立壓氣機

3、變工況模型，熱平衡方程建立燃燒室模型，采用Flügel公式建立透平變工況模型，并采用Ganapathy提出的簡化方法建立底循環(huán)變工況模型，為深入研究燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)變工況特性打下基礎(chǔ)。
　　(2)頂?shù)籽h(huán)參數(shù)對燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)全工況（設(shè)計工況/變工況）性能影響分析研究?；赑G9351FA燃氣輪機系統(tǒng)，對于給定透平進口初溫，重新劃分頂?shù)籽h(huán)溫度利用區(qū)間，通過增加與降低壓氣機設(shè)計壓比，重新設(shè)計另外兩臺高壓及低壓聯(lián)合循環(huán)機組，對三

4、臺機組各個主要部件進行全工況熱力學性能與特性分析，并且對比三臺機組的全工況熱力學性能特性，提出高效運行與設(shè)計傳統(tǒng)燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組方案。
　　(3)簡化半經(jīng)驗、半理論燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)三壓再熱底循環(huán)熱力性能參數(shù)計算公式研究?；谌_模擬機組熱力學性能參數(shù)，通過綜合分析與總結(jié)余熱鍋爐全工況傳熱特性以及蒸汽輪機全工況能量轉(zhuǎn)化特性，推導并提出簡化的經(jīng)驗半理論聯(lián)合循環(huán)底循環(huán)熱力學性能參數(shù)計算公式，并使用實際機組運行數(shù)據(jù)驗證簡化計算公式

5、的精確性，簡化計算公式相對于以往模型具有簡單、快速以及容易掌握等優(yōu)點。
　　(4)新型LNG冷能冷卻壓氣機進口空氣系統(tǒng)以相應聯(lián)合循環(huán)集成系統(tǒng)研究。本文針對傳統(tǒng)LNG冷卻壓氣機進口空氣系統(tǒng)存在換熱溫差大，(炯)損大，因此LNG冷能不能得到充分利用的缺點?；谀艿木C合梯級利用原理，提出新型LNG冷能利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了CO2朗肯循環(huán)子系統(tǒng)以及CO2壓縮式制冷子系統(tǒng)，極大減少了LNG與壓氣機進口空氣的換熱溫差，增加了LNG冷能輸出量，