吸气加热作用的燃气-蒸汽联合循环系统负荷调控特性

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:RyanD
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近年来我国风电、光电等可再生能源快速崛起,为了应对高比例新能源消纳的挑战,燃气轮机发电机组往往作为调峰机组在部分负荷下运行,使其运行效率及经济性降低。此外,可采用多种运行策略调整联合循环输出功率,但各方式下所呈现的系统热力性能大不相同。因此,开展多种运行策略下燃气—蒸汽联合循环的全工况特性分析具有重要的理论意义,研究部分负荷运行增效途径也具有良好的工程实践价值。基于此,本文以PG 9351FA型燃气—蒸汽联合循环为研究对象,分别采用Matlab和仿真软件建立数学模型与物理模型,综合分析等T3(透平进气温度)、等T4(透平排气温度)及等ma(压气机进气流量)三种燃气轮机部分负荷运行策略下系统变工况特性,并用现场运行数据验证了模型可靠性。在数学建模中,压气机、燃烧室和燃气透平分别采用平均直径一维流动逐级叠加法、能量平衡方程、Flügel公式和分段冷却模型理论分析,余热锅炉和蒸汽轮机分别采用节点温差解析法、Flügel公式分析;物理模型中分别利用GT-PRO和THERMOFLEX进行设计工况与变工况建模,并在联合循环模型的基础上进行燃气轮机吸气加热改造,研究吸气(即压气机进气)加热对联合循环部分负荷运行的提效作用。研究表明,在IGV(inlet guide vane)开度由全开的88°逐渐关小至最小全速角49°的过程中,等T3、等T4运行策略下IGV作用的燃气轮机负荷区间分别为100%~64%与100%~60%;IGV调控方式有利于提高燃气透平排烟温度,增大余热利用率及蒸汽轮机输出功率,简单循环效率由高到低依次为等ma、等T4、等T3部分负荷运行策略,联合循环效率由高到低则依次为等T3、等T4、等ma部分负荷运行策略;在不同进气温度下,等T3与等T4策略的运行工况网几乎重叠,其联合循环性能优于等ma运行策略;当燃气轮机以IGV调控方式在某一负荷率下运行时,随着压气机进气温度的变化,联合循环效率存在最大值;当联合循环在指定功率下运行时,随着压气机进气温度提高,燃气轮机输出功率随着负荷率的提高而降低,联合循环效率有所提高;吸气加热可提高部分负荷运行下联合循环效率,并且在较低的环境温度下发挥的作用更加明显;存在最佳进气温度使联合循环在定负荷运行下效率最高,且最佳吸气温度随着环境温度的升高而降低。
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