文档介绍：研究论文
烧低热值煤气时
燃气轮机特性计算与分析
白慧峰% ,邓世敏" ,王铭忠% ,危师让%
(%( 国电热工研究院,陕西西安! ’%##$";"( 中科院工程热物理研究所,北京%###)#)
[摘! 要]! 研究烧低热值煤气时燃气轮机的热力特性,分析了调整压气机通流面积和调整透平通流面积
时的影响,并用国外商业软件*+ ,-. 对其单循环及联合循环热力特性进行了定量计算。研究结果具有工
程应用价值。
[关键词]! 低热值煤气;燃气轮机;特性计算;联合循环;/*00
[中图分类号]+12%%( $! ! ! [文献标识码]3! ! ! [文章编号]%##" $$24("##$)%% ##5) #$
! ! 燃气轮机是整体煤气化联合循环( /*00)的关键所用计算工具是从国外引进的商业软件———*+
[ ]
设备之一。在进行/*00 方案设计时,必须首先进行,78 % ,其燃气轮机模型(包括变工况模型)与供货商提
燃气轮机的选型并确定其工况点,在此基础上才能对供机组的特性相符合,因此研究结果具有良好的工程
/*00 的其它系统进行设计。通过对煤气化、净化系统应用价值。
的设计计算,得到的洁净煤气流量和能量必须与燃气
轮机的热力特性相适应,否则要对上游煤气制备系统!" /*00 系统中燃气轮机的运行工况点
进行重新设计。/*00 蒸汽系统设计的前提是确定燃分析
气透平的排气能量,它是进行余热锅炉计算的基础,同
时还需考虑煤气化和煤气净化过程中汽水工质及能量! ! 当燃气轮机的燃料从天然气变为低热值煤气时,
与蒸汽系统的汽、水工质及能量的交换。因此只有准为适应透平的通流能力,压气机和透平的热力参数也
确计算燃气轮机的热力性能,才能对整个/*00 系统要发生变化,致使燃气轮机的总体热力特性变化。对
进行方案设计。该变工况做定性分析,以确定烧低热值煤气后燃气轮
发电用燃气轮机通常是以天然气或轻柴油为燃料机的运行工况点,具体过程见文献["]。对不同的燃
设计的,目前,实际应用以简单循环单轴燃气轮机( 普气轮机,设计工况点的压气机喘振裕度不同,透平通流
通型燃气轮机)为主。/*00 中的燃气轮机是以热值较能力不同,在烧不同的低热值煤气时,燃气轮机工况点
低的合成煤气为燃料工作的,其热值比天然气低得多, 的可选范围也不同。以下将对这些问题进行定量计算
致使进入燃气轮机燃烧室的燃料流量增加,因此燃气和分析。
轮机的热力参数和工况点将发生变化( 与烧天然气时
的工况点不同)。当燃气轮机应用于/*00 发电系统#" 燃气轮机烧低热值煤气时性能的定
时,在设计中还要考虑/*00 的空气分离器系统空气量计算
供给连接方式和是否回注等。本文只研究燃料热
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值对燃气轮机特性的影响,对燃气轮机烧低热值煤气! ! 用*+ ,78 软件进行计算时,可对燃气轮机的主要
的热力特性及其联合循环特性进行了定量计算。研究参数进行调整,以达到要求的工况点。在不同的条件
收稿日期:! "##$ #$ %%
作者简介:! 白慧峰(%&’$ ),女,内蒙古人,硕士研究生,工程师,现在国电热工研究院从事联合循环动力系统研究工作。
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研究论文
下,燃气轮机会有不同的相对最大功率。根据软件的改烧低热值煤气后的最高可运行工况点,此点,
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模型可知,燃气轮机最大功率的定义是:对于特定燃气, 。从图可以看出,随着压气机流量
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轮机,在环境参数(大气压力、温度、湿度)、设备参数、的减小,燃气轮机的功率开始增大,在为
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燃料参数一定,并满足燃气轮机设备安全性要求的条时达到最大,此后功率开始下降,即存在功率最大的工
件下,燃气轮机达到的最大功率。况点;在计算的范围内,燃气轮机单循环的效率
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燃气轮机部件安全性的限制包括: 随压气机流量的减小而单调上升。结合图! 进行分
( )透平入口温度不能高于额定工况值; 析:( )在大于之前,压气机空气流量减
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(!)最大功率输出受到燃气轮机机械强度的限小,使得透平进口初温上升;(!)受到压气机最高出口
制; 压力喘振的限制,透平进口初温只能缓慢提高;(#)当
( )由气动性能( 喘振)决定的压气机最高排气达到,透平进口初温达到最高,这时燃气
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压力。轮机功率为最大;(3)随压气机流量进一步降低,受到
当燃气轮机烧低热值煤气后,运行工况点即偏离透平进口初温的限制,燃料流量开始下降,导致压气机