燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組建模和變工況性能研究.pdf

1、燃氣輪機因其污染低、啟動快、投資省、調(diào)峰性能好等優(yōu)勢，正受到人們越來越多的關(guān)注。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)則能在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)能量的階梯式利用，提高了機組的能量利用率和熱效率，近年來被廣泛的應(yīng)用在電力行業(yè)中。GE、西門子、三菱等公司長期致力于燃氣輪機的研發(fā)工作中，及時將航空發(fā)電機技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)燃機中，不斷優(yōu)化燃氣輪機的性能。我國的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組基本都是從國外進口，生產(chǎn)廠家提供的都是設(shè)計工況下的額定參數(shù)。但在實際運行過程中，由于環(huán)境溫度、大

2、氣壓力和濕度、燃料熱值及負荷變化等因素的影響，聯(lián)合循環(huán)機組經(jīng)常在變工況條件下運行。因此，為全面了解聯(lián)合循環(huán)機組性能，就應(yīng)同時掌握機組在額定工況和變工況下的特性。
　　本文選定北京某電廠一臺在運的9F級聯(lián)合循環(huán)機組作為研究對象，研究的重點是依托熱力循環(huán)模擬軟件EBSILON建立燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組模型，分析和研究聯(lián)合循環(huán)機組在變工況下的出力及熱效率變化。
　　文章分析了不同類型聯(lián)合循環(huán)機組的特點。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的三大

3、主要部件分別是燃氣輪機、余熱鍋爐和蒸汽輪機，在對它們進行特性分析后，本文重點研究了聯(lián)合循環(huán)機組變工況性能的影響因素，包括大氣條件變化、機組負荷變化、機組燃料變化和進排氣壓力損失等。
　　基于燃氣輪機的質(zhì)量流量、壓縮比和溫度比等主要熱力參數(shù)，分別推導(dǎo)了燃氣輪機理想簡單循環(huán)和實際簡單循環(huán)的比功和熱效率表達式，研究了壓比和溫比對燃氣輪機性能的影響。在作出適當(dāng)假設(shè)的情況下，推導(dǎo)出環(huán)境溫度、大氣壓力及大氣濕度等參數(shù)與聯(lián)合循環(huán)機組熱效率和輸出

4、功率的關(guān)系表達式，并利用MATLAB進行仿真，得出了環(huán)境參數(shù)變化對聯(lián)合循環(huán)機組性能的影響。
　　利用熱力循環(huán)模擬軟件EBSILON搭建了燃氣輪機模型，進行變負荷仿真，并將結(jié)果與電廠實際運行數(shù)據(jù)比較，驗證了模型的有效性；搭建燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組模型，模型中的參數(shù)設(shè)定參照了北京某聯(lián)合循環(huán)電廠9F機組的設(shè)計參數(shù)。改變壓氣機入口處的環(huán)境參數(shù)進行仿真，得到環(huán)境參數(shù)對機組出力和熱效率的影響圖，并與之前的理論推導(dǎo)、MATLAB仿真結(jié)果和機組廠