中低热值燃料燃气轮机热力性能建模与分析
发布时间：2021-05-24 12:43
改烧中低热值燃料对燃气轮机的透平冷却以及通流匹配会产生较大影响,且随中低热值燃料的来源不同,组分和热值差异也很大。燃气轮机通流调整措施有多种,但不同措施的代价也不同。本文主要围绕H级燃气轮机改烧中低热值燃料的透平冷却性能和通流匹配开展研究,主要工作如下:1)针对H级燃气轮机,定量分析了燃气轮机在5种不同改造难度下改烧中低热值燃料气后的透平冷却和热力性能,研究表明采用整体化空分实现通流匹配对燃机的改动量较小,而靠减小压气机或者増加透平通流面积来适应低热值燃料气,则燃气轮机需要做较大的改造或者重新设计。2)基于准一维透平冷却模型,研究给出了燃气轮机改烧中低热值燃料气后,透平ISO前温修正量随透平进口的水蒸气和二氧化碳含量的变化关系,并对比分析了准一维模型下透平前温修正量随透平进口水蒸气和二氧化碳含量的变化关系,研究表明ISO前温修正量和准一维透平前温修正量都与水蒸气和二氧化碳含量成线性关系。3)定量分析了燃料不稀释、燃料水蒸气稀释和燃料氮气稀释条件下的燃气轮机热力性能,表明氮气稀释比水蒸气稀释对燃气轮机的通流影响更大。4)定量分析了天然气燃气轮机以及联合循环的投资随功率和效率变化的关系,给...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 中低热值燃料气燃气轮机热力性能国内外研究现状
1.2.1 不同通流措施下燃气轮机的性能
1.2.2 燃料不同稀释程度、不同热值下燃气轮机的性能
1.2.3 考虑透平叶片温度的限制对于燃气轮机性能的影响
1.2.4 中低热值燃料对于燃气轮机燃烧系统的影响
1.2.5 改烧中低热值燃料对于联合循环性能的影响
1.3 本文研究内容
第二章 中低热值燃料燃气轮机热力性能模型
2.1 燃气轮机模型
2.1.1 压气机部分
2.1.2 燃烧室部分
2.1.3 透平膨胀部分
2.1.4 透平叶片温度计算模型
2.2 带有冷却的透平效率修正
2.3 燃气轮机变工况模型
2.3.1 压气机变工况模型
2.3.2 透平变工况模型
2.4 (火用)分析计算模型
2.5 透平分步模拟无关性验证
2.5.1 首级喷嘴部分分步的影响
2.5.2 冷却透平部分分步的影响
2.6 本章小结
第三章 H级中低热值燃料燃气轮机热力性能分析
3.1 9HA燃气轮机热力性能模拟
3.2 9HA.02燃机改烧低热值燃料的热力性能
3.2.1 燃气轮机5种通流情境
3.2.2 5种通流措施下燃气轮机的热力性能模拟结果
3.2.3 不同通流措施的模拟结果分析
3.3 5种不同调整措施下燃气轮机的ISO透平前温
3.3.1 ISO透平前温模型建模
3.3.2 ISO透平前温模拟结果
3.3.3 模拟结果分析
3.4 本章小结
第四章 中低热值燃料组分对于透平前温的影响
4.1 7HA天然气燃气轮机热力性能模拟
4.2 7HA天然气燃气轮机改烧低热值合成气的性能模拟
4.3 7HA燃气轮机改烧低热值合成气的性能模拟结果
4.4 ISO透平前温模拟
4.4.1 ISO透平前温模型
4.4.2 ISO透平前温修正
4.5 准一维透平前温的修正关系
4.6 本章小结
第五章 中低热值燃料稀释对燃气轮机热力性能的影响
5.1 燃料不稀释条件下的燃气轮机热力性能
5.2 燃料水蒸气稀释条件下的燃气轮机热力性能
5.3 燃料氮气稀释条件下的燃气轮机热力性能
5.4 模拟结果对比分析
5.5 不同稀释组分的燃烧室绝热火焰温度
5.6 本章小结
第六章 燃气轮机以及联合循环投资估算模型
6.1 燃气轮机投资估算模型
6.1.1 燃气轮机发电机组单变量模型
6.1.2 燃气轮机投资单变量模型分析与评价
6.1.3 燃气轮机投资双变量模型
6.1.4 燃气轮机发电机组双变量模型分析与评价
6.1.5 燃气轮机投资估算模型精度评定
6.2 联合循环的投资估算模型
6.2.1 联合循环单变量模型
6.2.2 联合循环单变量模型分析与评价
6.2.3 联合循环双变量模型
6.2.4 联合循环双变量模型分析与评价
6.2.5 联合循环投资估算模型精度评定
6.3 合成气燃气轮机及联合循环的投资估算
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
1.结论
2.展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃气轮机发电机组及燃气-蒸汽联合循环投资估算模型[J]. 宫鹏,王波,张盈盈,张士杰,肖云汉. 燃气轮机技术. 2020(01)
[2]F/G/H级重型燃气轮机联合循环底循环热力性能简明估算模型[J]. 黄超群,王波,张士杰,赵丽凤,肖云汉. 中国电机工程学报. 2019(21)
[3]煤气化工艺技术现状及发展趋势[J]. 王振西. 化工设计通讯. 2019(10)
[4]低热值燃料燃气轮机燃烧特性及技术优化[J]. 范洪武. 现代经济信息. 2019(10)
[5]燃用低热值合成气的燃气轮机透平排气温度分散度优化研究[J]. 张波,史绍平,秦晔,闫姝,刘鑫,陈新明,穆延非,郭雨桐. 中国电机工程学报. 2019(05)
[6]IGCC燃用低热值燃料的燃气轮机运行性能优化[J]. 郭磊,宋文蛰,王相平,于洋,王二信. 中国电力. 2019(02)
[7]日本1700℃级燃气轮机关键技术[J]. 于洪飛. 航空动力. 2018(01)
[8]高炉煤气利用现状及节能减排新技术[J]. 张波,薛庆斌,牛得草,罗思红,刘彦祥. 炼铁. 2018(02)
[9]低热值燃气轮机烧嘴烧损问题的数值计算模拟研究[J]. 秦晔,张波,闫姝,穆延非,史绍平. 中国电机工程学报. 2018(15)
[10]浅析国内燃气轮发电设备的市场前景[J]. 郭建福. 中国新技术新产品. 2017(14)
博士论文
[1]IGCC热力性能的发展潜力分析[D]. 李振.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013
[2]基于输运床气化炉的IGCC系统集成研究[D]. 王波.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2009
硕士论文
[1]重型燃气轮机透平冷却建模与热力性能分析[D]. 郑露霞.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[2]重型燃气轮机联合循环底循环热力性能分析与优化[D]. 黄超群.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[3]HAT循环试验台配置及其热电联供热力性能研究[D]. 刘全亮.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[4]M701SDA型高炉煤气燃气轮机低热值运行技术优化[D]. 雍一正.东南大学 2015
[5]中低热值燃料多轴燃气轮机热力性能模拟[D]. 杜莹莹.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013
[6]F级中低热值燃气轮机涡轮的改型设计优化[D]. 赵亦凡.哈尔滨工业大学 2010
[7]中国近零排放煤基电站技术经济评估[D]. 黄粲然.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2010
[8]煤制燃料气燃气轮机建模及性能分析[D]. 张丽丽.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2010
本文编号：3204214
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 中低热值燃料气燃气轮机热力性能国内外研究现状
1.2.1 不同通流措施下燃气轮机的性能
1.2.2 燃料不同稀释程度、不同热值下燃气轮机的性能
1.2.3 考虑透平叶片温度的限制对于燃气轮机性能的影响
1.2.4 中低热值燃料对于燃气轮机燃烧系统的影响
1.2.5 改烧中低热值燃料对于联合循环性能的影响
1.3 本文研究内容
第二章 中低热值燃料燃气轮机热力性能模型
2.1 燃气轮机模型
2.1.1 压气机部分
2.1.2 燃烧室部分
2.1.3 透平膨胀部分
2.1.4 透平叶片温度计算模型
2.2 带有冷却的透平效率修正
2.3 燃气轮机变工况模型
2.3.1 压气机变工况模型
2.3.2 透平变工况模型
2.4 (火用)分析计算模型
2.5 透平分步模拟无关性验证
2.5.1 首级喷嘴部分分步的影响
2.5.2 冷却透平部分分步的影响
2.6 本章小结
第三章 H级中低热值燃料燃气轮机热力性能分析
3.1 9HA燃气轮机热力性能模拟
3.2 9HA.02燃机改烧低热值燃料的热力性能
3.2.1 燃气轮机5种通流情境
3.2.2 5种通流措施下燃气轮机的热力性能模拟结果
3.2.3 不同通流措施的模拟结果分析
3.3 5种不同调整措施下燃气轮机的ISO透平前温
3.3.1 ISO透平前温模型建模
3.3.2 ISO透平前温模拟结果
3.3.3 模拟结果分析
3.4 本章小结
第四章 中低热值燃料组分对于透平前温的影响
4.1 7HA天然气燃气轮机热力性能模拟
4.2 7HA天然气燃气轮机改烧低热值合成气的性能模拟
4.3 7HA燃气轮机改烧低热值合成气的性能模拟结果
4.4 ISO透平前温模拟
4.4.1 ISO透平前温模型
4.4.2 ISO透平前温修正
4.5 准一维透平前温的修正关系
4.6 本章小结
第五章 中低热值燃料稀释对燃气轮机热力性能的影响
5.1 燃料不稀释条件下的燃气轮机热力性能
5.2 燃料水蒸气稀释条件下的燃气轮机热力性能
5.3 燃料氮气稀释条件下的燃气轮机热力性能
5.4 模拟结果对比分析
5.5 不同稀释组分的燃烧室绝热火焰温度
5.6 本章小结
第六章 燃气轮机以及联合循环投资估算模型
6.1 燃气轮机投资估算模型
6.1.1 燃气轮机发电机组单变量模型
6.1.2 燃气轮机投资单变量模型分析与评价
6.1.3 燃气轮机投资双变量模型
6.1.4 燃气轮机发电机组双变量模型分析与评价
6.1.5 燃气轮机投资估算模型精度评定
6.2 联合循环的投资估算模型
6.2.1 联合循环单变量模型
6.2.2 联合循环单变量模型分析与评价
6.2.3 联合循环双变量模型
6.2.4 联合循环双变量模型分析与评价
6.2.5 联合循环投资估算模型精度评定
6.3 合成气燃气轮机及联合循环的投资估算
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
1.结论
2.展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃气轮机发电机组及燃气-蒸汽联合循环投资估算模型[J]. 宫鹏,王波,张盈盈,张士杰,肖云汉. 燃气轮机技术. 2020(01)
[2]F/G/H级重型燃气轮机联合循环底循环热力性能简明估算模型[J]. 黄超群,王波,张士杰,赵丽凤,肖云汉. 中国电机工程学报. 2019(21)
[3]煤气化工艺技术现状及发展趋势[J]. 王振西. 化工设计通讯. 2019(10)
[4]低热值燃料燃气轮机燃烧特性及技术优化[J]. 范洪武. 现代经济信息. 2019(10)
[5]燃用低热值合成气的燃气轮机透平排气温度分散度优化研究[J]. 张波,史绍平,秦晔,闫姝,刘鑫,陈新明,穆延非,郭雨桐. 中国电机工程学报. 2019(05)
[6]IGCC燃用低热值燃料的燃气轮机运行性能优化[J]. 郭磊,宋文蛰,王相平,于洋,王二信. 中国电力. 2019(02)
[7]日本1700℃级燃气轮机关键技术[J]. 于洪飛. 航空动力. 2018(01)
[8]高炉煤气利用现状及节能减排新技术[J]. 张波,薛庆斌,牛得草,罗思红,刘彦祥. 炼铁. 2018(02)
[9]低热值燃气轮机烧嘴烧损问题的数值计算模拟研究[J]. 秦晔,张波,闫姝,穆延非,史绍平. 中国电机工程学报. 2018(15)
[10]浅析国内燃气轮发电设备的市场前景[J]. 郭建福. 中国新技术新产品. 2017(14)
博士论文
[1]IGCC热力性能的发展潜力分析[D]. 李振.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013
[2]基于输运床气化炉的IGCC系统集成研究[D]. 王波.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2009
硕士论文
[1]重型燃气轮机透平冷却建模与热力性能分析[D]. 郑露霞.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[2]重型燃气轮机联合循环底循环热力性能分析与优化[D]. 黄超群.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[3]HAT循环试验台配置及其热电联供热力性能研究[D]. 刘全亮.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[4]M701SDA型高炉煤气燃气轮机低热值运行技术优化[D]. 雍一正.东南大学 2015
[5]中低热值燃料多轴燃气轮机热力性能模拟[D]. 杜莹莹.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013
[6]F级中低热值燃气轮机涡轮的改型设计优化[D]. 赵亦凡.哈尔滨工业大学 2010
[7]中国近零排放煤基电站技术经济评估[D]. 黄粲然.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2010
[8]煤制燃料气燃气轮机建模及性能分析[D]. 张丽丽.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2010
本文编号：3204214
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