第二代AFBC—CC热力性能初探

第二代ＡＦＢＣ—ＣＣ热力性能初探张娜，蔡睿贤，林汝谋（中国科学院工程热物理研究所）关键词常压流化床，燃煤联合循环，效率，功比符号表Ｄ总压恢复系数Ｔｅ余热锅炉排烟温度Ｂ燃烧室Ｇ流量△增量Ｃ压气机Ｈ焓η效率ｃｃ联合循环Ｈｕ煤气热值π压比ｄ燃气透平出口Ｎ功...     

重型燃气轮机排气温度研究

本文针对某300 MW等级重型燃气轮机透平排气温度,构建了燃机性能计算模型,该模型除了包含常规燃机性能计算的功能外,加入了透平叶片材料、燃烧器OTDF&RTDF及叶片冷却流量对燃机性能的影响功能,应用该燃气轮机性能计算模型预测了L20A及M701F3的燃机性能,排气温度的预测精度在3?C以内。分析了压气机压比、压气机效率、燃烧器压损、燃烧器出口温度分布、透平级数、透平效率、透平叶片材料及冷气流量等参数对透平排气温度的影响规律,结果显示压气机压比、燃烧器出口温度分布、透平级数及效率、透平叶片材料及冷气流量对燃机透平排气温度影响较大,其中又以透平级数的设计选择对排气温度影响最大。在燃机设计时需要考虑到这些关键影响因素,使排气温度最终达到综合最优。     

多级轴流压气机气动特性优化

采用轴对称特性优化程序对四级轴流压气机进行气动特性优化,研究分析叶片几何参数变化对设计工况及(n)=1.0、0.9转速线上性能影响.指出在多级轴流压气机气动设计过程中,设计工况性能优化将对非设计工况性能产生关联,因而在追求设计点性能同时必须兼顾各折合转速线上性能.实施非设计工况下设计参数优化有望带来多级轴流压气机性能整体提升.     

单压过热蒸汽余热锅炉变工况解析解

主要符号说明符号：Cp比热DT温差F换热面积G工质流量H比焓值K换热系数L汽化潜热Q换热量Re余热回收率T温度Tg1烟气在蒸发器出口处的温度保热系数下标：a接近点e出口参数E省煤器g烟气d进口参数p节点B蒸汽V蒸发器B水0设计工况参数1序言余热锅炉是动力装置中余热回收的主要设备,由于余热锅炉的烟气侧热源变动大,因此在热力系统分析时,经常要对余热锅炉的各种工况的性能作出预报。余热锅炉变工况计算方法很多,但公开发表的文献较少。其中基于已知余热锅炉各部件详细尺寸,用类似于锅炉校核计算的方法进行变工况计算是比较精确的方法l…     

用于IGCC的燃气轮机技术方案与性能预测

主要符号表T温度G质量流量。压气机压比。压气机进口导叶安装角N功率X。压损系数X。。氮气回注系数X。;,空分整体化系数下标a空气cg煤气0烧天然气时设计工况。氮气as空分装置f燃料O。氧气1Bu8整体煤气化联合循环（IGCC）燃气轮机与常规的燃机有很大的差异［“l。它改烧中低热值的合成煤气,其燃料量比烧高热值的油气时要增大几倍;不同空分方案和采用不同的NZ回注掺混量时,情况就更为复杂。透平工质流量比压气机空气流量相差很多,燃气轮机总是处于复杂的变工况状态。2IGCC中燃气轮机技术方案归纳IGCC中燃气轮机可行的技术方案…     

向心式压气机的数值模拟及优化

根据某一压气机级的设计要求,采用向心式结构,合理地设计向心式压气机的气动参数和叶型参数,然后采用ANSYS-geometry对叶片型线进行参数化设置,最后在Workbench平台上对此向心式压气机进行数值模拟和优化。根据数值模拟结果,分析其内部流场流动结构,找到向心式压气机的较优工况;再研究优化后该向心式压气机的总压比、效率随相对流量和转速变化的特性曲线,分析向心式压气机的变工况特性。     

膨胀式空气涡轮火箭最大状态调节规律与性能分析

为了阐明进气预冷膨胀式空气涡轮火箭发动机在最大状态下的部件匹配规律和性能特点,基于ε—NTU法建立了换热有效度随工况改变的预冷器模型,完成了氢燃料发动机的性能仿真与分析。增大涡轮前压力、燃料流量,同时减小尾喷管喉道和出口面积,可实现压气机工作点沿等物理转速线由堵塞区向喘振边界移动,压气机压比及燃空比均增大。在此过程中,发动机若在低马赫数工作,尾喷管内燃气总压、总温升高使推力增大;在近堵塞区域,压比迅速增大导致比冲上升;在近喘振区域,压比增大减缓,燃空比的上升导致比冲下降。若在高马赫数工作,高温米流使压气机工作于低折合转速区域,工作点在等物理转速线上由堵塞区向喘振边界移动时,燃空比增加补偿了空气流量下降导致的推力衰减,总推力基本保持不变;由于低折合转速下压比增大减缓,增大的燃空比使比冲下降。     

两级跨音湿蒸汽离心透平的设计与气动分析

以湿蒸汽为流动工质,利用一维方法,进行了两级跨音湿蒸汽离心透平的气动初步设计,并采用平衡凝结流动模型,对该两级透平进行流道优化设计与性能分析。所设计的离心透平在进汽干度为0.995 kg/kg、压比为10.15的设计工况下,功率为250.62 kW,轮周效率为82.838%。在变工况条件下,通过调节转速、蒸汽干度、进汽压力、进汽温度与出口背压,获得了两级跨音湿蒸汽离心透平的性能变化规律。结果表明:低转速下小膨胀比的透平效率高,高转速下大膨胀比的透平效率高;进汽干度大的透平效率高;随着膨胀比的增大,效率先增大后减小,存在最佳膨胀比对应的极大值。     

离心式透平的热力设计与分析

以离心式透平为研究对象,用完全气体作为流动介质,进行一维热力设计计算与分析,推导出轮周效率η_u的关系式,得到其与反动度Ω、速比x_a、径比D_2/D_1、扩张角、进口总温、进出口压比、进口角α_1、动叶速度系数ψ、静叶速度系数φ等九个参数相关。在透平进出口压比一定、进口总温一定、静叶出口气流角一定且动、静叶的速度系数认为已知的条件下,分别研究剩下的四个参数对级效率的影响,最终得到一组最佳参数范围,为离心式透平的设计提供可靠的依据。     

对涡旋流对跨声速压气机转子Rotor67的影响

为研究对涡旋流畸变对压气机的影响,本文基于一种新设计的旋流畸变发生器,利用CFD技术,开展了对涡旋流畸变与NASA Rotor67跨声速转子的数值仿真研究。在100%换算转速下,对比分析均匀进气以及旋流进气条件下的压气机压比、效率特性线以及流场分布情况。结果表明,对涡旋流会引起压气机增压能力和效率的下降,并降低压气机稳定工作裕度。在100%换算转速、旋流进气条件下压气机峰值效率点处的流量值较之均匀进气条件下降低2.33%,峰值效率降低2.44%,该点处压比降低0.25%。压气机失速点流量增加0.99%,压气机稳定工作流量范围下降。     

单轴恒速燃气轮机及其功热并供装置的典型变工况特性

利用作者在本期给出的单轴恒速燃气轮机及其功热并供装置的变工况显式解析解，本文给出它们的变工况典型性能．当变工况性能均以其设计值的比值表示时，不同设计值机组的各种无因次变工况性能曲线均分别在一条狭带之中，尤其是燃气轮机的效率基本就在一条线上，而且此线与实际数据相当符合．对以饱和蒸汽供热的功热并供装置，本文特别指出当设计蒸汽压力较高时，其余热锅炉逼近温差在低工况下很容易变为负值，要注意其安全运转问题．     

单轴恒速回热燃气轮机的变工况解析特性及初步经济分析

本文给出单轴恒速回热燃气轮机变工况特性的显式解析解,并且总结了其变工况的典型情况;发现当对所有参数都用与其设计值的比值表达时,燃气轮机效率可以基本总结为单一曲线,并定量论证了恒速单轴燃气轮机采用回热后变工况效率反而相对有所下降。利用得出的解析解,还对采用回热的经济评价给出了初步分析,给出了采用回热合适与否的判别公式。     

Cogeneration by combining gas turbine engine with organic rankine cycle

The gas turbine engine is known by its relatively low efficiency especially at part load. Therefore, to conserve energy and reduce the operating cost, waste heat is recovered by combining a heat-exchange gas turbine cycle with closed organic Rankine cycle. A computer programme was made to calculate parametrically the individual and combined cycle performances, namely the work and efficiency of each. The parameters considered were: gas turbine pressure ratio; maximum cycle temperature; fluid-air mass ratio; and type of working fluid.This analytical study shows that R113 is the optimum choice because it gives the smallest, hence the most economical, size of turbo-expander. Maximum cycle temperature and pressure ratio are relatively the most important parameters. Economic analysis indicates very good rate of return on investment, related with heat recovery by cogeneration.     

环境温度对燃气轮机功热并供装置及联合循环变工况性能的影响

采用动力机械变工况性能解析分析方法,研究了大气温度变化对燃气轮机功热并供和联合循环装置性能影响．指出燃气轮机在带有余热利用的条件下,大气温度的影响明显减弱,并对不同燃气轮机设计参数和蒸汽设计参数影响做了分析比较。     

Effect of control modes and turbine cooling on the part load performance in the gas turbine cogeneration system

This work aims to analyse the part load performance in a cogeneration system which consists of a single shaft gas turbine and a heat recovery steam generator. Two distinct part load control modes are considered: the constant air flow and the variable air flow. Meanwhile, the effect of variation in the coolant fraction is evaluated, whose purpose is to maintain the blade temperature as high as possible and thus minimise the coolant consumption. The design point parameters of the heat recovery steam generator are determined by the limiting factors on the part load operation, which are represented by the pinch point temperature difference and the approach temperature difference. It turns out that for both air flow control modes, the variable control of coolant fraction leads to improvement of the gas turbine efficiency, while it reduces the heat recovery potential. On the whole, the variable control of coolant fraction has a favourable effect on the overall fuel economy in the cogeneration system.     

Performance of gas turbine co-generation power desalting plants under varying operating conditions in Kuwait

Recent developments in gas turbines have led to their utilization to carry both base and emergency loads in single purpose power plants as well as in cogeneration (e.g. power and desalting) plants. Gas turbines are usually rated at certain environmental design conditions (e.g. low ambient temperatures) which differ from hot environments like that in Kuwait. Consequently, their actual power output and thermal efficiency are much lower than their rated design values during hot and humid weather that prevails most of the year in Kuwait. This study is concerned with the prediction of gas turbine cogeneration (power/desalting) plant performance under different environmental and loading conditions.     

Energy conservation in the refinery by utilizing reformed fuel gas and furnace flue gases

Decrease of fuel supplies and cost increases make it vital for industries, especially energy intensive ones, to consider conserving available sources and convert losses into sources of energy.In this paper, a gas turbine-based cogeneration system is suggested to utilize a refinery's reformer gas in the gas turbine, and furnaces flue gases together with the engine exhaust gases in a heat recovery steam generator, HRSG. This is proposed as an alternative to the currently used system where the gas turbine and the steam generator are used separately. Operating variables comprising compressor pressure ratio and turbine inlet temperature are varied widely to evaluate performance; namely power, SFC, overall efficiency and annual fuel savings at design and off-design loading conditions using a dedicated computer program.Results show that the proposed system offers 100% higher overall efficiency and $5.25 million annual fuel saving for a 12 MW_e gas turbine.     

超临界CO2布雷登循环热电联供系统多目标优化

本文研究了以超临界CO₂布雷登循环为原动机的热电联供系统,对系统主要运行参数进行了分析,得到运行参数对于系统热力学性能和经济性能的影响规律。同时,以一次能源利用率和单位输出成本作为目标函数,采用多目标遗传算法对系统进行了优化;在优化结果的基础上,通过TOPSIS法决策出最优解,并与单目标最优解进行对比。结果表明,透平进口温度、透平进口压力和压缩机进口温度的增大有利于系统效率的提高;作为代价,成本也相应增加。在热电比0~4范围内,尽可能增大热电比能够最大程度上降低系统的单位输出成本,提高能源的利用率。     

单轴燃气轮机联合循环变工况[2mm］典型解析特性

摘　要～本文对余热锅炉型联合循环给出其变工况特性解析解并加以规律性的总结,它虽不能严格表达某一具体机组的准确特性,但可将其视为这类动力装置通用特性的典型表达。