高炉煤气燃气—蒸汽联合循环热力性能数学模型及优化研究

【摘要】： 我国高炉煤气燃气—蒸汽联合循环技术应用方兴未艾,研究高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电机组变工况运行条件下的热力性能对发展我国燃气轮机技术、提高联合循环机组的运行管理水平具有重要意义。 本文以涟钢50MW分轴式高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电机组为研究对象,对联合循环机组变工况运行条件下的热力性能进行了研究。主要完成了以下工作： (1)对涟钢高炉煤气燃气—蒸汽联合循环机组的热力性能进行了测试,并在热工测试的基础上对影响高炉煤气燃气—蒸汽联合循环热力性能的因素进行了分析,发现机组负荷、大气温度、燃料热值、燃料旁通流量和部件性能是影响高炉煤气燃气—蒸汽联合循环热力性能的主要因素。 (2)利用机理型灰箱建模方法,以机组设计参数为主,以特性曲线、修正曲线、实际运行数据为辅,分模块建立了高炉煤气燃气—蒸汽联合循环热力性能数学模型,并利用三次热工测试数据对模型进行了验证。验证发现：对燃气轮机,输出功率和发电效率的最大相对误差分别为0.57%和2.36%；对联合循环,输出功率和发电效率的最大相对误差分别为1.13%和5.07%。 (3)根据所建数学模型计算了机组负荷、大气温度、燃料热值和燃料旁通流量等条件的变化对燃气轮机及其联合循环热力性能的影响,提出了以下优化运行建议：机组带基本负荷运行,且保证负荷通常在80%以上；采用进气冷却技术对燃气轮机进气进行冷却；优化煤气热值控制系统,保证煤气热值不大于3300kJ／Nm3；正常运行条件下关小或全关旁通阀。大部分意见经现场采纳实施后,机组的运行指标得到明显提高。 【关键词】：燃气轮机 联合循环 变工况 热力性能 数学模型
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK123
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 高炉煤气燃气轮机联合循环发展概况10-14
• 1.2.1 国外高炉煤气联合循环发展概况10-12
• 1.2.2 我国高炉煤气联合循环发展概况12-14
• 1.3 联合循环机组变工况热力性能研究现状14-15
• 1.4 论文研究的主要内容15-17
• 第二章 高炉煤气燃气—蒸汽联合循环热力性能测试17-31
• 2.1 高炉煤气燃气—蒸汽联合循环简介17-20
• 2.1.1 联合循环原理简介17-18
• 2.1.2 高炉煤气燃气—蒸汽联合循环机组特点18-19
• 2.1.3 涟钢热电厂发电三期主要设备技术参数19-20
• 2.2 热工测试20-22
• 2.2.1 热工测试原则与依据20-21
• 2.2.2 热工测试条件21-22
• 2.2.3 测试内容及仪表22
• 2.3 热工测试结果22-25
• 2.3.1 燃气轮机热力性能22-23
• 2.3.2 底循环热力性能23-25
• 2.3.3 联合循环热力性能25
• 2.4 高炉煤气联合循环热力性能影响因素25-30
• 2.4.1 机组负荷26
• 2.4.2 大气参数26-27
• 2.4.3 燃料热值27-28
• 2.4.4 燃料旁通流量28
• 2.4.5 部件性能28-29
• 2.4.6 进排气压力损失29-30
• 2.4.7 循环水温度30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 高炉煤气联合循环热力性能数学模型31-53
• 3.1 联合循环机组热力性能建模概述31-32
• 3.2 高炉煤气压缩机模型32-34
• 3.3 燃气轮机模型34-39
• 3.3.1 空气压缩机模型34-36
• 3.3.2 燃烧室模型36-37
• 3.3.3 燃气透平模型37-39
• 3.3.4 燃气轮机系统模型39
• 3.4 余热锅炉模型39-42
• 3.5 蒸汽轮机模型42-44
• 3.6 模块连接与联合循环机组模型44-46
• 3.6.1 模块的连接44-45
• 3.6.2 联合循环机组模型45-46
• 3.7 工质热力性质计算模型46-48
• 3.7.1 工质热值及定压比热容的计算46-47
• 3.7.2 水和水蒸汽的热力参数计算47
• 3.7.3 燃烧计算47-48
• 3.8 数学模型验证48-51
• 3.9 本章小结51-53
• 第四章 联合循环热力性能计算结果分析与优化运行53-64
• 4.1 热力性能计算的前提53-54
• 4.2 机组负荷变化对机组热力性能的影响54-55
• 4.3 大气温度变化对机组热力性能的影响55-58
• 4.4 燃料热值变化对机组热力性能的影响58-60
• 4.5 燃料旁通流量变化对机组热力性能的影响60-62
• 4.6 高炉煤气燃气—蒸汽联合循环优化运行62-63
• 4.7 本章小结63-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间参加科研和发表论文情况71-72
• 附录72-75

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