本文關鍵詞：基于運行數據的IGCC電站燃氣輪機性能分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《清華大學》 2015年

基于運行數據的IGCC電站燃氣輪機性能分析

唐婷  

【摘要】：整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)熱力系統(tǒng)復雜,運行狀況受到多種因素影響。燃氣輪機為IGCC循環(huán)中核心部件。為預測燃氣輪機的性能,本文結合燃氣輪機基礎理論和實際結構,分析現場運行數據,得到燃機部件特性,建立燃氣輪機壓氣機、燃燒室和透平等部件數學模型,并通過設計工況參數校核模型。同時在設計工況的基礎上分別改變機組負荷、環(huán)境溫度、燃料熱值、透平出口溫度,觀察各參數對燃氣輪機系統(tǒng)各部件特別是燃燒室性能的影響。分析結果將對燃機的安全穩(wěn)定運行提供指導。本文的研究成果主要如下:機組負荷增加時,燃燒室內火焰溫度增加,導致NOx生成化學反應速率增加,NOx排放量增加。火焰筒壁面溫度先略有降低再迅速上升。當機組負荷超過額定負荷時,壓氣機出口壓力有超過最高限值的危險,透平第一級靜葉表面溫度超過設計值,有可能影響葉片使用壽命,隔熱陶瓷瓦片和火焰筒壁面有燒蝕的危險。環(huán)境溫度降低時,壓氣機IGV開度對環(huán)境溫度變化敏感,壓比迅速減小。當環(huán)境溫度小于設計點溫度時,隔熱陶瓷瓦片內側和火焰筒壁面有燒蝕的危險。環(huán)境溫度上升,燃燒室內火焰溫度逐漸減小,NOx排放量降低。當環(huán)境溫度超過35℃時,IGV開度將不能在滿負荷時有效地控制壓比與進口空氣流量。合成氣熱值增加時,透平第一級靜葉表面溫度基本不變。壓氣機可以通過較小的IGV開度變化保證壓比的穩(wěn)定。合成氣熱值和組分變化導致火焰溫度增加,NOx排放量增加。當合成氣熱值超過8MJ/kg后,隔熱陶瓷瓦片內側有燒蝕的危險。火焰筒壁面溫度冷卻效果良好。透平出口溫度增大時,透平第一級靜葉透平冷卻效果惡化。燃燒室內一次燃燒空氣質量流量在515℃~530℃間逐步下降,當溫度到達530℃后,二次風閥開度減小,一次燃燒空氣流量躍變增加,接著一次燃燒空氣質量流量隨溫度增加逐步下降�；鹧鏈囟�、NOx排放量與當量比呈現逐步上升、躍變降低、再逐步增加的變化過程。在透平出口溫度位于525℃~530℃時,NOx排放量超過設計值且不斷增加,火焰筒壁面及熱瓦可能出現燒蝕現象。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK471;TM611.31
【目錄】：

摘要3-4

abstract4-12

第1章 引言12-25

1.1 課題研究背景及意義12-16

1.1.1 煤炭利用與電力發(fā)展12-13

1.1.2 IGCC電站建設及燃機運行13-16

1.2 國內外研究現狀16-24

1.2.1 IGCC技術發(fā)展趨勢及發(fā)展?jié)摿?/span>16-17

1.2.2 先進燃氣輪機技術17-18

1.2.3 燃氣輪機燃用低熱值燃料的改型研究18-20

1.2.4 燃燒NOx排放預測20-21

1.2.5 合成氣熱值與沃泊數21-24

1.3 研究目的和內容24-25

第2章 IGCC電站燃氣輪機工作過程25-37

2.1 本章引論25

2.2 結構簡介及理論分析25-35

2.2.1 進氣道26-28

2.2.2 壓氣機28-30

2.2.3 燃燒室30-33

2.2.4 燃料系統(tǒng)33

2.2.5 透平33-34

2.2.6 整機34-35

2.3 本章小結35-37

第3章 IGCC燃機部件特性分析37-47

3.1 本章引論37

3.2 現場數據及分析37-46

3.2.1 現場數據37

3.2.2 部件特性分析方法及結果37-46

3.3 本章小結46-47

第4章 IGCC燃氣輪機數學模型47-59

4.1 本章引論47

4.2 部件模型47-53

4.2.1 工質性質47

4.2.2 進氣道47-48

4.2.3 壓氣機48

4.2.4 燃燒室48-51

4.2.5 透平51-53

4.2.6 整機平衡53

4.3 計算方法53-57

4.4 計算結果驗證57

4.5 本章小結57-59

第5章 燃氣輪機整機性能分析59-68

5.1 本章引論59

5.2 不同工況下燃氣輪機整機性能變化59-66

5.2.1 機組負荷59-61

5.2.2 環(huán)境溫度61-62

5.2.3 燃料熱值及沃泊數62-64

5.2.4 透平出口溫度64-66

5.3 本章小結66-68

第6章 燃燒室性能分析68-78

6.1 本章引論68

6.2 不同工況下燃燒室性能變化68-75

6.2.1 機組負荷69-71

6.2.2 環(huán)境溫度71-72

6.2.3 燃料熱值及沃泊數72-74

6.2.4 透平出口溫度74-75

6.3 本章小結75-78

第7章 結論78-80

7.1 本文工作總結78-79

7.2 今后工作展望79-80

參考文獻80-85

致謝85-87

個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果87

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