【摘要】：微型燃氣輪機技術作為新世紀以來動力和能源領域內的重要技術,是權衡國家的工業(yè)發(fā)展水平的關鍵標志,因此,微型燃氣輪機技術的研究對于社會發(fā)展具有重大的理論意義和應用前景。功率在25-500kW之間的超小型燃氣輪機被稱為微型燃氣輪機,帶回熱器的微型燃氣輪機熱效率大約在20%-30%,而不帶回熱器的僅有14%-20%,所以,現(xiàn)有的微型燃氣輪機基本上都帶有回熱器。微型燃氣輪機排出煙氣的溫度在200-340℃之間,隨著煙氣的排放大量的熱量隨之浪費,在能源危機和環(huán)境保護形式日益嚴峻的今天,煙氣余熱回收利用越來越受到重視,同時微型燃氣輪機熱效率的提升也是其在自身發(fā)展過程中需要解決的主要問題。有機朗肯循環(huán)余熱利用因其簡單、高效、環(huán)保等特點,在低品位熱源回收利用中具有獨特的優(yōu)勢�；谀艿臏囟葘�,梯級利用原則,把微型燃氣輪機和有機朗肯循環(huán)連接起來是提高微型燃氣輪機系統(tǒng)發(fā)電效率,回收利用余熱資源的有效途徑。本文以WR100型微型燃氣輪機發(fā)電機組作為主要的研究對象,建立了與有機朗肯循環(huán)相結合的微型燃氣輪機煙氣余熱利用系統(tǒng)。本文的主要工作內容具體包含以下幾部分。1.深入分析了微型燃氣輪機發(fā)電機組及余熱利用有機朗肯循環(huán),闡述了各系統(tǒng)的工作原理,針對主要工作部件、熱力循環(huán)過程及性能指標分別進行了專門的研究,并給出了微型燃氣輪機工作過程的靜態(tài)計算方程,也為后續(xù)其動態(tài)數(shù)學模型的推導與建立提供了重要依據(jù)。2.根據(jù)系統(tǒng)工作機理,基于質量守恒、熱力學方程、能量守恒方程等,依照WR100型微型燃氣輪機的設計參數(shù),通過合理的條件假設,建立了微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)整體的數(shù)學模型。在已建立的系統(tǒng)模型基礎上對系統(tǒng)進行了額定工況下的模擬仿真。仿真結果表明,模型的發(fā)電功率輸出可以很好的跟隨用電負荷的變化,其各項參數(shù)變化合理,結果可信。3.針對前文中的微型燃氣輪機系統(tǒng)模型設計了廣義預測控制器,對微型燃氣輪機進行了設定值跟蹤能力測試和抗擾動能力測試,在控制器的作用下各仿真測試結果均得到了較好的控制效果。同時,在與傳統(tǒng)PID控制器的對比測試中所設計的廣義預測控制器表現(xiàn)出了更好的控制性能。同時也驗證了建立的系統(tǒng)模型是準確可用的。4.為了有效回收微型燃氣輪機排出的煙氣余熱,采用煙氣余熱有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。針對有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的多變量特性和運行條件多變的特性,提出了基于二次型性能指標的多變量神經(jīng)元PID控制算法。仿真結果表明,本文設計出的控制器體現(xiàn)出了優(yōu)秀的控制品質,并且采用有機朗肯循環(huán)煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)可以有效的回收利用微型燃氣輪機運行過程中排出的低溫煙氣資源,能夠額外獲得更多的發(fā)電功率,也意味著在一定程度上能夠節(jié)省燃料。
【圖文】：

２．２．１邋ＭＧＴ發(fā)電系統(tǒng)工作原理逡逑燃氣輪機的類型很多，本文以單軸的ＭＧＴ為例，說明其工作原理。簡單逡逑的ＭＧＴ循環(huán)的主要組成部件為透平、壓氣機和燃燒室。圖２－１顯示了簡單的逡逑ＭＧＴ循環(huán)的工作原理圖。逡逑燃燒室逡逑壓氣機逡逑圖２－１簡單循環(huán)的ＭＧＴ工作原理圖逡逑其工作原理簡要描述如下：首先空氣被吸入壓縮機并經(jīng)過壓縮機的加壓，逡逑使空氣的壓力達到較高的程度，隨著空氣壓力的升高，其溫度也會有了很大的逡逑提升。而壓縮機由透平提供動力，所以壓縮機可以視為透平的負載。接著高溫逡逑高壓的空氣通進燃燒室并混合燃料，經(jīng)過燃燒反應過程變成了高溫、高壓的燃逡逑８逡逑

效能的回熱器，采用回熱循環(huán)的形式。ＭＧＴ的回熱循環(huán)和簡單循環(huán)工作過程原逡逑理非常相似，回熱循環(huán)只是增加了對壓縮空氣的預熱過程，提高了空氣的溫度，逡逑節(jié)約了燃燒室燃料消耗量。如圖２－２所示為加有回熱器的ＭＧＴ回熱循環(huán)工作逡逑原理圖。逡逑燃燒室逡逑壓縮空氣邋＿＿：邋￣Ｆ｜￣邋］邐逡逑－－－（：Ｇ逡逑壓氣機透平逡逑圖２－２回熱循環(huán)的ＭＧＴ工作原理圖逡逑在實際情況中，機組中往往還設置了啟動系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)等逡逑輔助裝置，而設置這些輔助裝將的Ｂ的是保證燃氣輪機系統(tǒng)正常工作。為使機逡逑組各系統(tǒng)協(xié)調高效地運行，，燃氣輪機系統(tǒng)中還有著較為完善的自動控制系統(tǒng)，逡逑對各輔機系統(tǒng)及主機進行控制與保護。逡逑２．２．２邋ＭＣＴ發(fā)電系統(tǒng)主要工作T吪ｅ義媳窘謚饕繡懲鈣�、研M�、燃蓭u⒒厝繞韉齲停牽苑⒌緇楣ぷ韉暮隋義閑牟考晗傅慕檣芰司蔡匭緣那筧》椒�。这为后续建模过秤懶枪a∥⑿腿煎義掀只案涸囟匠淌街械母饗釹凳急噶頌跫ｅ義希

本文編號：2619007