燃气-蒸汽联合循环发电设备的变工况运行

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1、2021/7/151第二章燃气－蒸汽联合循环发电设备的变工况运行2007-092021/7/152联合循环发电设备的变工况运行燃气一蒸汽联合循环发电机组在运行中，若其进、排气（汽）参数、流量、转速和功率等都与热力设计时作为依据的数值相等，这种工况称为设计工况。由于电网所需的负载随着外界需求的变化而变化，使得燃气轮机和联合循环发电机组的输出功率随之而变，这是导致机组在变工况下工作的一个重要原因。因此，燃气轮机是经常在变工况下工作的，它的各个参数，如输出功率、燃气初温、压比、空气流量、转速、燃料流量和机组效率等都不是固定不变的，

2、而是随着外界对功率的需求情况在变化。2021/7/153联合循环发电设备的变工况运行在燃气轮机循环的计算中，大气温度取为定值。但大气温度却是经常变化的，由此而引起压气机进口空气状态的变化，使燃气轮机偏离设计工况，成为导致燃气轮机在变工况下工作的另一个重要因素。大气压力也是变化的，这也使得燃气轮机在变工况下工作。当燃气轮机部件性能变化后也处于变工况下工作。例如，压气机或透平叶片在磨损或积垢后，性能恶化，效率降低，导致机组的性能发生变化，这也是属于变工况的范畴。2021/7/154联合循环发电设备的变工况运行其他的一些原因，如燃料

3、的热值发生变化等也使机组处于变工况下工作。燃气轮机的变工况运行导致了余热锅炉－汽轮机跟随发生工况变化。鉴于上述，对一台燃气一蒸汽联合循环发电机组除了解其设计工况下的性能外，还必须对其变工况进行计算和分析，以全面了解和掌握其性能。对各种变工况性能的分析和研究，以及各种因素对变工况性能的影响，就构成了本章要讨论的变工况内容。2021/7/155燃气－蒸汽联合循环发电设备的变工况运行燃气轮机的变工况运行余热锅炉的变工况运行联合循环变工况运行特性环境参数变化对联合循环性能的影响燃气轮机性能老化的影响2021/7/156§15.1燃气轮

4、机的变工况运行一、燃气轮机的性能曲线网当压气机、燃烧室和燃气透平这三大部件联合在一起工作时，根据压气机的通用特性曲线和透平的通用特性曲线来确定燃气轮机的联合运行性能曲线。单轴燃气轮机的性能曲线网，通常是以输出功率PGT为纵坐标，以工作转速n为横坐标作图得到的，其中画有多条等T3*线和等燃料流量Gf线，它可通过变工况计算或实验得到。2021/7/157§15.1燃气轮机的变工况运行零功率线熄火极限平衡运行线喘振边界2021/7/158§15.1燃气轮机的变工况运行由于压气机不允许在喘振区运行受高温零件材料耐温的限制，受转动部件离

5、心应力的限制机组不能在零功率线以下平衡运行由此就形成了单轴燃气轮机的平衡运行区，简称运行区。2021/7/159§15.1燃气轮机的变工况运行2021/7/1510§15.1燃气轮机的变工况运行每一条等Gf线上有一个最高点，它是在该Gf下输出功率最大的、效率最高的工况点。将各等Gf线上的最高点连接起来，就得到了在变负载下最经济的运行线，此即最佳工况。2021/7/1511燃气轮机设计工况点不在最佳工况线上的原因：现有简单循环燃气轮机设计时所选择压比由于受压气机设计和运行等因素限制，一般比相应于设计工况下透平入口静温对应最高效率

6、处的压比。例如：燃机运行点沿等燃料线Gf0从设计点向右边移动时，转速升高，压比增加而接近于最佳压比，尽管这时透平入口温度有所下降，但燃机效率仍有所提高。2021/7/1512二、燃气轮机带动发电机时的性能电站燃气轮机负载的特点是转速不随输出功率的大小而变，始终在设计转速下运行，即沿压气机的n＝n0线运行。从图中可看出，在部分负载下的运行点远离喘振边界，喘振裕度增加，机组在整个运行范围内（自空载至设计工况）都能良好地运行。其次是空气流量G随着PGT的降低略有增加。通常可将燃气轮机的G视为不变来进行分析。2021/7/1513二、

7、燃气轮机带动发电机时的性能T3*随PGT降低而下降较快，且大体呈直线状。这是由于机组的G不变。ηGT在部分负载下，随T3*下降比较快，对于机组的经济性不利。2021/7/1514对于简单循环单轴机组：一般是下降慢由于下降快而下降快功率降低时先是和相靠近，相等之后变为适当减缓了燃机效率下降的速度。但低负载工况条件下由于偏离最佳工况较远，经济性较差，反映在空载条件下燃料流量很大。2021/7/1515提高机组透平入口静温，不仅能提高机组效率，而且能使部分负载下效率的下降适当变慢，并改善低负载条件下的经济性。原因：一般机组再提高的同

8、时，虽在提高，但与的差值在变大，使得相应于的功率在下降，从而使得机组效率的下降有所减缓，改善了低工况下的经济性。2021/7/1516燃气－蒸汽联合循环发电设备的变工况运行燃气轮机的变工况运行余热锅炉的变工况运行联合循环变工况运行特性环境参数变化对联合循环性能的影响燃气轮机性