燃气轮机进口喷雾冷却设计及数值模拟研究

发布时间：2020-04-08 15:55

【摘要】：燃气-蒸汽联合循环的发电效率与进气温度密切相关,当入口空气温度升高时,空气密度变小,进入压气机和燃气透平的空气质量流量减小,使燃气轮机的效率降低;入口空气温度升高还会使压气机的压缩比下降,降低燃气轮机的输出功;同时压气机的功耗增大,致使燃气轮机的出力进一步降低。燃机排烟量减少降低余热锅炉的效率,从而降低汽轮机效率。降低机组的进气温度是增加其发电效率最有用的方式之一。喷雾蒸发冷却是将一定数量的喷嘴安装到燃气轮机进气管道入口,将除盐水雾化,增水与空气的接触面积,从而加速除盐水的蒸发,降低压气机入口空气的温度。该进气冷却方法有投资少,运行成本低,易于操作和维修的优点。通过研究加湿冷却基本理论,采用MATLAB编写加湿冷却程序进行计算分析,得到不同初始空气状态下,喷雾冷却效果数据,并绘制出空气温度和相对湿度对加湿冷却后空气温度、加湿前后空气温差、喷水量各之间的关系图。这些图明确指出进口初始温度越高,相对湿度越低,喷雾降温效果越好,所需的喷水量越大。喷雾蒸发冷却最适于炎热干燥的气候条件。采用GAMBIT软件建立进气管道喷雾蒸发冷却流场计算区域并进行网格划分,使用ANSYS FLUENT软件并设置能量方程、湍流模型,组分输运、DPM、边界条件、求解设定等,进行进气管道内喷雾蒸发冷却模拟,模拟了通道进口空气温度、相对湿度、进口风速对液滴汽化距离的影响。结果表明,进口温度越高、相对湿度越低、进口风速适当的减小均能减少液滴的汽化距离,设计的喷雾蒸发冷却管道越短,成本越低。本文分析研究燃气-蒸汽联合循环主要设备特性,采用差分进化法,结合某地燃气-蒸汽联合循环6F发电机组的运行数据和设计数据对联合循环主要设备进行建模,挖掘出燃气-蒸汽联合循环中各参数之间的关系,进而得到燃气-蒸汽联合循环能耗随环境温度变化的规律,随着环境温度的增大,机组气耗量逐渐增大。安装喷雾冷却降装置后,在相同的环境条件下燃气-蒸汽联合循环能耗变小,而且预估4年内能收回成本。
【图文】：

喷雾蒸发冷却系统简易图

简易管道图
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK472

【参考文献】

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本文编号：2619541