本文關(guān)鍵詞：煤制燃料氣燃氣輪機建模及性能分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)是潔凈煤發(fā)電技術(shù)的重要發(fā)展方向。燃氣輪機是IGCC的核心部件之一,其設(shè)計燃料一般為天然氣和輕柴油,在改燒熱值較低的煤制燃料氣時,面臨著性能預(yù)測、通流匹配、及其高溫部件壽命降低等問題。本文建立了壓氣機特性曲線信息推測和透平冷卻信息推測方法,發(fā)展了煤制燃料氣燃氣輪機性能模型,對比研究了多種通流調(diào)整方式對燃氣輪機性能、通流能力、高溫葉片壽命和IGCC整體性能的影響。論文的主要內(nèi)容為： 1.壓氣機特性曲線推測方法 建立了三種基于不同的已知信息反推壓氣機特性曲線的方法,分別是：基于參數(shù)估計的多項式擬合法；基于參數(shù)估計的�；椒�；基于燃氣輪機整機運行數(shù)據(jù)的當(dāng)量反推法。結(jié)果表明：基于參數(shù)估計的多項式擬合法適用于已知每條轉(zhuǎn)速下8組實驗數(shù)據(jù),且原始數(shù)據(jù)分布能反映整條特性線的形狀走向的情景；�；椒ㄒ栽O(shè)計工況點為中心,引入了線性的模化方法,在設(shè)計工況附近的推測精度很高,隨著遠離設(shè)計點,誤差會有所增大。適用于燃機運行工況點范圍一直在設(shè)計轉(zhuǎn)速附近時的情景；基于燃氣輪機整體運行數(shù)據(jù)的當(dāng)量反推法,結(jié)合合理假設(shè)可用于估算燃氣輪機整機性能。 2.透平冷卻信息推測方法 分析了三種不同簡化程度的估算透平冷卻空氣量的方法,分別是：結(jié)合燃氣輪機整機效率、燃燒室出口溫度、排氣溫度等熱力參數(shù),對冷卻空氣信息進行反推的簡單熱力學(xué)推測方法；考慮了冷卻葉片金屬溫度、熱容比等參數(shù),采用經(jīng)驗公式對冷卻空氣量進行估算的模型；考慮了換熱系數(shù)、換熱面積、比熱等換熱過程參數(shù)以及冷卻效率、有效冷卻系數(shù)等表征冷卻效果的參數(shù),采用半經(jīng)驗公式對冷卻空氣量進行估算的模型。分析了各模型參數(shù)的選取原則以及適用場合。采用文獻的結(jié)果驗證了模型計算的準(zhǔn)確性,并對GE PG9351FA燃氣輪機的冷卻空氣量進行了估算。 3.燃氣輪機整機熱力性能模型比較 對PG9351FA燃氣輪機建立了模擬其整機熱力性能的當(dāng)量透平前溫模型、透平不分級模型以及考慮透平冷卻的分級模型。采用三種模型對其設(shè)計工況和變工況性能進行了模擬。結(jié)果表明,雖然三種模型對透平膨脹過程考慮的詳細程度差別較大,且得到的透平效率也不一樣,但由于某種當(dāng)量性,各模型計算得到的燃機變工況下的功率、熱耗率、排氣流量等結(jié)果基本一致,且與文獻結(jié)果相比,最大誤差均不超過3%。 4.煤制燃料氣燃氣輪機模擬及其通流調(diào)整方式分析 計算了GE PG9351FA燃氣輪機改燒中低熱值煤制燃料氣后的性能。分析了改燒中低熱值煤制燃料氣,對燃氣輪機通流匹配、一級靜葉金屬溫度以及高溫葉片平均壽命的影響。探討了調(diào)整壓氣機進口導(dǎo)葉安裝角(Inlet Guide Vane, IGV)、增大透平通流面積、以及降低T3溫度等幾種通流調(diào)整方式對煤制燃料氣燃氣輪機性能的影響。分析了不同熱值和成分的煤制燃料氣為燃料時GE 9FA燃氣輪機性能,并提出了相應(yīng)的燃氣輪機通流調(diào)整方案。計算結(jié)果表明,燃機改燒中低熱值燃料氣后,功率增加、喘振裕度下降、高溫部件壽命縮短,需要進行通流調(diào)整。不同的通流調(diào)整方式在限制燃機最大功率、增加喘振裕度、提高平均壽命方面各有利弊。 5.燃氣輪機通流調(diào)整對IGCC系統(tǒng)性能的影響 以基于空氣氣化的輸運床IGCC系統(tǒng)為研究對象,從IGCC整體熱力性能的角度出發(fā),評價了燃機各種通流調(diào)整方案。考察了燃氣輪機與氣化爐的集成對緩解燃氣輪機通流的作用。結(jié)果表明,當(dāng)不對燃機做其他調(diào)整時,為了滿足燃氣輪機通流,要求燃機與氣化爐的集成化率達到70%。從IGCC整體性能的角度看,采用整體化時系統(tǒng)的供電功率和效率均最高,70%集成時,IGCC供電功率比燃機進行通流調(diào)整時高50-160MW左右,供電效率高0.7-3.6個百分點左右。
【關(guān)鍵詞】：壓氣機特性曲線 透平冷卻 燃氣輪機 煤制燃料氣 IGCC
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TK47
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 引言14-22
• 1.1 課題背景和意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀綜述15-20
• 1.2.1 壓氣機特性曲線推測研究綜述15-16
• 1.2.2 透平冷卻模型和膨脹模型研究綜述16-19
• 1.2.3 中低熱值煤制燃料氣燃氣輪機研究綜述19-20
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容20-22
• 第二章 壓氣機特性曲線推測22-38
• 2.1 壓氣機特性曲線推測的理論基礎(chǔ)22-26
• 2.1.1 壓氣機特性曲線的表述方法22-24
• 2.1.2 極大似然的參數(shù)估計法24-26
• 2.2 基于參數(shù)估計的多項式擬合法26-30
• 2.2.1 多項式擬合方法26-28
• 2.2.2 全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的特性曲線28
• 2.2.3 結(jié)合驗證及分析28-30
• 2.3 基于參數(shù)估計的�；椒�30-34
• 2.3.1 設(shè)計工況模化因子30-31
• 2.3.2 變工況�；蜃�31-32
• 2.3.3 結(jié)果和討論32-34
• 2.4 結(jié)合燃機整機運行特性的反推法34-36
• 2.4.1 設(shè)計工況性能35
• 2.4.2 結(jié)果及分析35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第三章 透平冷卻模型38-50
• 3.1 熱力學(xué)反推方法38-41
• 3.2 經(jīng)驗公式冷卻模型41-43
• 3.2.1 冷卻模型簡介41-42
• 3.2.2 模型驗證及GE 9FA冷卻空氣總量計算42-43
• 3.3 半經(jīng)驗公式冷卻模型43-47
• 3.3.1 膨脹模型43
• 3.3.2 冷卻空氣量計算模型43-46
• 3.3.3 冷卻介質(zhì)摻混過程的壓力損失46
• 3.3.4 模型驗證及GE 9FA燃氣輪機各級冷卻空氣量計算46-47
• 3.4 各模型比較47
• 3.5 本章小結(jié)47-50
• 第四章 燃氣輪機整體熱力性能模型50-60
• 4.1 系統(tǒng)計算平臺50-52
• 4.1.1 設(shè)計工況系統(tǒng)計算模型50-51
• 4.1.2 變工況系統(tǒng)計算模型51-52
• 4.2 系統(tǒng)計算基準(zhǔn)52-54
• 4.2.1 PG 9351FA燃氣輪機基本信息52-53
• 4.2.2 燃料信息53
• 4.2.3 其他系統(tǒng)計算信息53
• 4.2.4 系統(tǒng)變工況計算結(jié)果驗證及比較模型53-54
• 4.3 PG 9351FA燃氣輪機模型及變工況性能比較54-59
• 4.3.1 當(dāng)量透平前溫模型54
• 4.3.2 考慮冷卻的透平不分級模型54-55
• 4.3.3 透平分級模型55-56
• 4.3.4 變工況性能比較56-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 燃氣輪機改燒中低熱值燃料氣性能分析60-74
• 5.1 燃氣輪機改燒中低熱值煤氣60-62
• 5.1.1 中低熱值燃料氣成分及熱值60-61
• 5.1.2 燃燒中低熱值燃氣時的燃機性能61-62
• 5.2 通流調(diào)整措施62-67
• 5.2.1 關(guān)小IGV角度63-64
• 5.2.2 增大透平通流面積64-65
• 5.2.3 降低T_3溫度以滿足功率限制65-66
• 5.2.4 降低T_3溫度以滿足喘振裕度要求66-67
• 5.3 改燒中低熱值燃料氣對高溫部件壽命的影響67-72
• 5.3.1 一級靜葉金屬溫度和平均壽命67-68
• 5.3.2 計算結(jié)果和討論68-70
• 5.3.3 通流調(diào)整后的部件壽命分析70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 第六章 燃機通流調(diào)整對空氣氣化輸運床IGCC系統(tǒng)性能的影響74-84
• 6.1 單元部件模型74-77
• 6.1.1 輸運床氣化爐模型74-75
• 6.1.2 煤氣冷卻、除塵及凈化單元75-76
• 6.1.3 蒸汽循環(huán)76
• 6.1.4 NO_X排放量計算76-77
• 6.1.5 燃氣輪機77
• 6.2 系統(tǒng)方案設(shè)計77-78
• 6.3 系統(tǒng)計算結(jié)果及分析78-82
• 6.3.1 輸運床氣化爐計算結(jié)果78-79
• 6.3.2 燃氣輪機通流調(diào)整對IGCC整體性能影響計算結(jié)果分析79-80
• 6.3.3 燃氣輪機與氣化爐的集成80-82
• 6.4 本章結(jié)論82-84
• 第七章 結(jié)論與展望84-88
• 7.1 結(jié)論84-86
• 7.2 展望86-88
• 參考文獻88-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文92-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目93-94
• 致謝94

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 遲金玲;張士杰;王波;肖云漢;;CO_2捕集對輸運床氣化爐IGCC系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟性的影響[J];中國電機工程學(xué)報;2013年23期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 遲金玲;IGCC電站二氧化碳捕集研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

2 周賢;聯(lián)合循環(huán)電站改造為IGCC和甲醇聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

3 李振;IGCC熱力性能的發(fā)展?jié)摿Ψ治鯷D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 杜瑩瑩;中低熱值燃料多軸燃氣輪機熱力性能模擬[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2013年

  本文關(guān)鍵詞：煤制燃料氣燃氣輪機建模及性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：498382