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1、9FA型燃气轮机联合循环性能研究第19卷第2期2006年6月《燃气轮机技术》GASTI】IlBE1ECHN0UDGYV01.19No.2June,20069FA型燃气轮机联合循环性能研究陈盈盈,向文国,丁立旗2(1.东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室,南京210096;2.江苏华电戚墅堰发电有限公司,江苏常州213011)摘要:研究了余热锅炉型三压再热联合循环的性能,用有效度一NTU分析法对余热锅炉各段换热器进行了建模.通过对蒸汽参数优化,联合循环系统效率可提高0.4%,分析了余热锅炉
2、给水温度对系统性能的影响,降低给水温度可提高系统效率,并研究了变工况条件下随负荷变化的最佳蒸汽运行压力变化特点,同时研究了季节变化对联合循环系统性能的影响.关键词:联合循环;燃气轮机;性能优化中图分类号:TM611.31文献标识码:A文章编号:1009—2889(2006)02—0021—041引言西气东输工程促进了沿线燃气轮机联合循环电厂的建设,减轻了中东部地区的环境排放压力.燃气轮机联合循环发电系统高效低污染,启停迅速,调峰能力强.西气东输管道沿线有25台F级燃气轮机联合循环机组,其中GE公
3、司9FA型燃气轮机联合循环发电机组l3台.如何保证系统的稳定安全优化运行,将是所有在建或投运机组面临的主要问题.很多学者针对联合循环系统的参数优化设计开展了研究,而对于实际系统尚缺少针对性的研究.T.S.1(inl[1]研究表明联合循环系统设计工况性能高,部分负荷性能也高.I.O.M黜m[2]及AlessandroF舢co[3]也进行了相关研究.焦树建[引,邓世敏[5]等人基于热平衡,研究了参数选择与余热锅炉当量效率及汽轮机循环效率之间的关系,对汽,水参数选择进行了优化.本文针对GE公司9FA型
4、燃气轮机联合循环系统的特点6,研究了实际三压再热循环系统运行的性能特点,详细地建立了燃气轮机,余热锅炉各段换热器,汽轮机,凝汽器等部件的数学模型,分析了高,中,低压蒸汽压力在设计工况和变工况对联合循环系统性能的影响以及给水温度对系统性能的影响,收稿日期:2005.12-07并针对季节气候变化,计算和分析了空气与循环水温度对燃气轮机和联合循环系统性能的影响,研究结果可以指导实际系统的运行.2热力系统分析GE公司9FA型燃气轮机联合循环系统如图l所示.燃气轮机型号为PG9351FA,压气机l8级,设
5、计压比l5.4,进气流率为2298.8t/h,3级透平,燃用天然气(甲烷97.6,乙烷0.62%,丙烷0.41%,丁烷0.21%,戊烷0.01%,己烷0.05%,二氧化碳0.65%,氮气0.45%,H/C比3.95,低位热值48686.3kJ/Icg),透平进气温度l325℃,排气温度609℃,排气流率为2359.3t/h,设计工况下转速为3000r/min.D10型汽轮机的高压缸进汽参数为9.63MPa/565.5℃/282.9t/h;高压缸排汽参数2.426MPa/367.8℃/271.2t
6、/h;中压缸进汽参数2.16MPa/565.5℃/311.5t/h;低压缸进汽参数0.367MPa/313.4℃/362.9t/h;排汽参数4.84kPa/32.3℃/362.9t/h.在大气压力0.101MPa,温度l5.6℃,相对湿度77.0%条件下,机组供电功率396MW,供电热耗率6235.4kJ/l(低位热值),联合循环效率57.74%.余热锅炉采用三压再热汽水循环,来自除氧式凝汽器的给水经凝结水泵进入余热锅炉.为了保证给水温度达到70℃,低压省煤器出水分为两路:一22燃气轮机技术第1
7、9卷路与凝结水混合,保证余热锅炉进水温度,另一路进入低压汽包.低压蒸发器出口饱和蒸汽经低压蒸汽过热器进入汽轮机低压缸.低压汽包作为高压汽水系统和中压汽水系统的给水箱,给水分为两股,一股经高压给水泵增压,进入高压省煤器,高压汽包,经蒸发和两级过热以后,高压主蒸汽进入汽轮机高压缸,两级过热器之间布置有过热减温器;另一股经中压给水泵增压进人中压省煤器,中压汽包,经中压蒸汽过热器,与汽轮机高压缸排汽混合后进人两级再热器,再热器出口蒸汽进入汽轮机中压缸,两级再热器之间布置有再热减温器.排汽进入真空除氧式凝
8、汽器.余热锅炉高压蒸发器节点温度差6.5~C,循环倍率8,中压蒸发器节点温度差16.2℃,循环倍率20,低压蒸发器节点温度差6.3~C,循环倍率20.设计最终排气温度83.【=.去燃料气加热器3建立数学模型图1热力系统平衡图(1)燃气轮机燃气轮机的计算依据设计书【J和PG9351FA燃气轮机的一系列修正曲线[,修正曲线包括大气温度,湿度变化,循环水温度等因素对燃气轮机的功率,效率,排气流量,温度,压力等参数的修正曲线.(2)余热锅炉按燃气在余热锅炉中的流动方向,逐级对换热器进行建模计算,考虑每级
