微型燃气轮机变工况性能实验研究

开展了30 kW回热式微型燃气轮机(简称"微燃机")的变工况实验性能研究。重点讨论了环境温度35.6℃,大气压力下燃料耗量、效率、余热量、烟温、功热比等参数随负荷的曲线变化关系,并与设计标况相应的曲线关系做对比分析。研究表明:两种工况变负荷情况下,随着输出功减少,效率明显降低,排烟温度和余热量均减小。环境温度35.6℃,输出功为额定负荷的50%时,效率值仅降低2.23%,但当输出功为额定负荷的1/10时效率值降低了52.85%。排烟温度保持在129.90℃~250.05℃,余热量34.05~94.03kW之间。当环境温度高出设计温度20℃时,相同出功量天然气耗量明显增大,效率降低,两种工况效率差值随着出功增加而增大,效率差值在3.07%~8.12%之间;余热量增加30%左右,功热比降低30%~40%。微型燃气轮机最大净输功受环境温度影响较大,环境温度高出设计温度20℃时最大净输功仅为额定功率63.07%。     

深度调峰机组电动给水泵的变频改造节能分析

为了改善东北燃煤机组深度调峰运行期间电动给水泵的节流损失,提高电能、煤耗的利用率,以某电厂600 MW电动给水泵组为例,采用变频改造方案,通过分析不同工况(100%、92%、83%、67%、60%、53%、50%额定负荷)下,给水单双泵的工变频情况,得出流量、负荷与电效率、电机有功功率之间的关系。试验结果表明:变频后,流量越低,电效率、电机有功功率提升的越多,最多可达30%、33%;变频改造适用于该机组且能使厂用电率降低0.45%~0.87%,节电率达21%~33%。变频拖动对机组深调峰的节能效果十分显著,为同类型机组的改造提供了借鉴。     

间接空冷系统变工况快速计算模型

以某600 MW机组大型间接空冷系统为对象,分别建立了凝汽器热力计算模型与空冷塔数值计算模型,按照正交实验方法设计了49组工况,通过耦合迭代的方法对机组变工况运行进行了数值模拟,得到了相应的变工况运行特性信息.以所得数值模拟结果为样本,基于最小二乘支持向量机,建立了反映机组变工况运行特性的背压快速计算模型,在机组运行的全工况范围内反映了环境温度、侧风风速和热负荷变化对机组背压的影响.该方法结合了数值模拟方法机理建模的准确性和最小二乘支持向量机良好的泛化能力,计算高效,可为机组经济与安全运行提供连续定量的指导.     

褐煤烟气预干燥发电系统变工况特性的仿真研究

针对褐煤烟气预干燥发电系统的变工况特性建立了全厂机炉耦合仿真模型,在设计工况下校核了模型的精度。对比发现:烟气预干燥可使600 MW机组的发电效率绝对值提高1.56%,发电标准煤耗率降低9.58g·(kW·h)-1。在不同的发电功率和褐煤预干燥程度下仿真了系统的变工况特性,分析了锅炉主要运行参数和机组发电标准煤耗率的变化规律,结果表明:发电标准煤耗率随发电功率的下降而上升;在不同的发电功率下,预干燥程度对锅炉运行参数和发电标准煤耗率影响显著,随着预干燥程度的减小,理论燃烧温度下降,高温炉烟抽取率下降,锅炉排烟温度上升,锅炉效率下降,发电标准煤耗率上升。     

拉西瓦电站机组初期运行分析研究

拉西瓦机组结构尺寸大,且初期和终期运行水头变化幅度大,同时又担当调峰任务,负荷变化也大,因此机组的运行稳定性特别重要。本文结合俄罗斯萨扬电站事故教训,对拉西瓦电站机组初期运行工况进行了分析研究,提出了适合机组运行的最佳工况区域。     

吸气喷液对空气源热泵热水器性能的影响

通过对采用吸气喷液的热泵热水器循环过程进行理论分析,建立了压缩机吸气温度、排气温度、机组制热量、功耗及能效比等性能参数与吸气喷液量的关系,研究了不同喷液量对机组性能参数的影响.试验分析了不同运行工况下,吸气喷液引起的热泵热水器性能参数变化趋势,并与计算结果进行了对比分析.研究表明:采用吸气喷液对降低压缩机排气温度具有比较明显的效果,但同时也降低了机组制热量和能效比,提高了功耗;喷液量比例应该控制在5%以下;吸气喷液对于热泵热水器在低环境温度下运行具有较好的综合效果;在环境温度低于20℃运行时,采用吸气喷液可以降低压缩机排气温度10℃以上,机组制热量下降幅度小于5%,功耗上升幅度小于1.5%,能效比降低幅度低于7%.     

某电厂1000MW超超临界锅炉最低稳燃研究

目的:对某电厂#3机组低负荷断油稳燃能力进行摸索分析,并确定最低稳燃负荷。方法:通过低负荷断油稳燃试验,摸索满足安全要求的机组的断油稳燃最低负荷。结果:机组最低断油稳燃负荷达到400MW,并在此工况下可以安全稳定的运行。结论:在400MW负荷的工况下,该机组可以安全稳定的运行,对机组安全参与电网调峰有重要参考意义。     

深度调峰运行下某CFBB水冷壁管热应力分析

随着大量新能源发电的并网,火电机组循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler, CFBB)参与电网调峰时,机组的负荷在不断变化,机组的安全性受到了挑战,研究调峰时锅炉受热面管的温度与应力是必要的。通过数值模拟的方法对深度调峰运行下的二维膜式水冷壁管的温度、变形量和热应力进行分析。研究结果表明：CFBB深度调峰时热负荷由锅炉最大连续蒸发量(boiler maximum continuous rating, BMCR)至20%BMCR,膜式水冷壁管的温度、变形量和热应力都在逐渐减小;BMCR工况时,水冷壁管的温度、变形量和热应力最大分别为431.53℃、0.263 mm、131 MPa,均在水冷壁管材允许的范围内。热负荷由BMCR到20%BMCR和由20%BMCR到BMCR不断的调峰过程中,CFBB膜式水冷壁管的温度、变形量和热应力在不断交替变化,水冷壁管在交变的温度、变形量和热应力作用下疲劳损伤不断累积,最终因疲劳而失效。     

采用蒸汽喷射器的低负荷给水加热系统变工况性能研究

为了解决低负荷运行时燃煤发电机组脱硝效果差及热经济性低的问题,以某660 MW超临界机组为研究对象,基于GSE仿真平台搭建锅炉汽轮机耦合模型。在此模型基础上,提出以屏式过热器出口蒸汽引射汽轮机1级抽汽,通过蒸汽喷射器的混合蒸汽作为新增0号高压加热器的汽源以加热给水,并嵌入蒸汽喷射器性能模型,计算得到了不同的喷射器引射比对脱硝效率、机组热经济性以及变工况性能的影响。研究表明:设计负荷为50%负荷时,最佳设计引射比为0.56(对应的设计给水温升为30℃),此时系统节煤0.52g·(kW·h)-1,脱硝效率提高13.29%;综合考虑喷射器的运行稳定性和机组的热经济性,建议优化后的系统在45%~90%负荷范围内运行,此时可获得较佳的节能减排效果。     

基于数据集成的GTCC进气余热制冷的经济评价

为更准确地评价燃气-蒸汽联合循环(GTCC)进气冷却方案,提出了基于数据集成的进气余热制冷经济评价方法.该方法综合了GTCC系统的进气温度特性、进气冷却系统的变工况特性、机组负荷规律以及当地全年标准气象参数等.对华南地区某GTCC进气余热制冷方案的经济评价表明,进气温度每降低1℃,联合循环功率约增大0.5%,而热耗率变化不大.对进气温度从环境温度(30℃)冷却至10℃的冷却方案,按当地气象条件,进气温降年平均可达16℃,GTCC年功率增大8.27%,热耗率增大1.03%,当增容尖峰电价为1.00元/(kW·h)及油价为2200元/t时,投资回收期约两年.     

小型燃气轮机湿空气透平循环变工况性能

基于一小型分轴燃气轮机试验系统上的湿空气透平(HAT)循环试验,研究了在低参数下HAT循环对燃气轮机性能的改善情况及其变工况性能表现. 试验在等燃油量和等涡轮进口燃气温度2种控制工况下进行.结果表明：等燃油量控制下,湿空气的含湿量增大,可增加循环输出功率,降低燃气初温,同时减少NOx排放;等燃气初温控制下,增大含湿量可以大幅增加循环输出功率.在燃气轮机部件特性的基础上,对HAT循环变工况性能进行了仿真.计算结果表明：随着空气含湿量的增加,HAT循环中的比功和效率较简单循环都有较大改善;在相同的进气流量、燃气初温和输出功率下,增大空气含湿量能增加压气机的喘振裕度,提高运行安全性.     

低温热能有机物朗肯循环发电系统的最佳负载特性实验研究

针对低温热能的回收利用,搭建了采用涡旋膨胀机的有机物朗肯循环发电实验系统,以异丁烷为工质,研究了热源温度和负载对小型有机物朗肯循环发电系统性能的影响.结果表明:在不同的热源温度和工质流量条件下,都存在一个最佳负载电阻,使得系统具有最大的发电功率、比发电功率和发电效率;在设计发电系统时,应为涡旋膨胀机匹配合适的永磁发电机和负载电阻,以使系统发挥最优性能;当热源温度不超过120℃时,系统的最大发电功率为1.05kW,最高发电效率为4.51%,膨胀机的最大转速和膨胀比分别可达2 922r/min和3.03.     

螺杆膨胀机有机朗肯循环系统的变工况特性

针对螺杆膨胀机的工作特点,建立了其简化热力计算模型及示功图.以R123制冷剂为工质,采用螺杆膨胀机有机朗肯循环系统进行华北油田中低温采油伴生热液的利用发电,筛选了变工况下影响系统性能的主要因素,通过迭代求解系统的稳态参数,并对比了净功率、热效率及火用损失.结果表明:过热蒸汽有利于提高单位工质的输出功率,但会引起系统的净功率下降;冷却水进口温度对系统的影响最大,夏季温度较高,将会使得系统的输出功率严重偏离额定功率,保证冷凝器的冷凝效果是改善系统性能的有效措施;热源温度对系统输出功率的影响大于热源流量的影响.     

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。     

低温有机朗肯循环系统参数的理论与实验优化

着眼于低温热能的发电利用,以R245fa为循环工质、系统比净功最大为目标,针对进口温度为90,℃的热水型热源开展有机朗肯循环参数理论优化与系统参数实验优化研究.理论优化得最优蒸发、冷凝温度分别为62,℃和33,℃.ORC系统实验得最优蒸发温度为69,℃,此时系统实验比净功为4.31,kJ/kg;测得实验所用涡旋式膨胀机的最优转速和最优压比分别在800,r/min和1.9左右,在该转速和压比附近,膨胀机的定熵效率取得最大值82.7%.     

Economics and Performance Forecast of Gas Turbine Combined Cycle

Forecasts of the various types of gas turbines economics and performance of gas turbine combined cycle （GTCC） with will help power plant designers to select the best type of gas turbine for future Chinese powerplants. The cost and performance of various designs were estimated using the commercial software GT PRO. Improved GTCC output will increase the system efficiency which may induce total investment and will certainly increase the cumulative cash which then will induce the cost and the payback period. The relative annual fuel output increases almost in proportion to the relative GTCC output. China should select the gas turbine that provides the most economical output according to its specific conditions. The analysis shows that a GTCC power plant with a medium-sized 100 to 200 MW output gas turbine is the most suitable for Chinese investors.     

CCPP湿煤气热力学性质分析和简捷计算方法

针对联合循环机组煤气系统模拟中湿煤气热力学性质的计算方法进行了研究.分析结果表明当压力小于732kPa时,湿煤气仍可近似看做理想气体混合物,理想气体混合物热力学性质的计算方法仍然适用,计算误差较小.将湿煤气看成干煤气和水蒸气的混合物,给出了湿煤气热力学性质的计算步骤和通用计算公式.通过数值计算分析了湿煤气各成分体积分数、水分析出和温度变化对湿煤气热力学性质的影响,并基于上述分析结果给出了在联合循环机组煤气系统变工况模拟时湿煤气热力学性质的简捷计算方法.     

不同运行策略下的分布式系统多目标分析

为寻求能源供给系统在经济-安全-环保-节能的协调,依托"互联网+"思维,构建了一套分布式冷电联供系统,主要包括动力子系统、地源热泵子系统、蓄能子系统。建立了在偏离设计工况时不同设备的性能模型,在此基础上,以运行费用、CO_2排放和一次能源消耗为目标函数,分析了电负荷跟踪运行策略、热负荷跟踪运行策略、混合跟踪运行策略和动力设备(PGU)最大效率跟踪运行策略下系统中各设备的运行时间、运行状态及系统总性能的变化。结果表明,与传统电网购电的分供系统相比,分布式系统的经济性、环境性较好,一次能源消耗较低。热负荷跟踪策略的经济性和环境友好性最优,运行费用和CO_2排放分别降低了32.7%和45.3%;最大效率跟踪策略经济性最差,但由于PGU机组连续运行,其一次能源消耗降低最多,为86.7%。不同运行策略结果可为分布式系统的运行提供一定的理论参考。