燃气轮机燃料控制阀气动噪声特性及降噪设计研究

燃料控制阀是燃气轮机中用于控制燃料流量的关键流程阀门,在全流程运行过程中因阀芯节流设计导致湍流程度增加、诱发气动噪声。为揭示燃料控制阀气动噪声形成机理、提出相应降噪设计方法,该研究采用流体-声学混合计算方法,以200℃甲烷(CH 4)为工质,求解了10%~100%共5个开度条件下燃料控制阀的稳态流场;以稳态流场为初始解,求解了燃料控制阀气动噪声计算所需的瞬态流场参数;建立了气动噪声声传播模型,求解了燃料控制阀气动噪声特性;基于多孔消音理论,开展了燃料控制阀降噪设计。研究结果发现燃料控制阀的全方位气动噪声特性呈现出以中高频为主导的连续宽频特性,多孔消音节流设计可有效降低噪声。该研究为抑制控制阀气动噪声提供重要依据。

氢混重型燃气轮机关键参数影响及热力性能分析

为了深入研究关键参数对氢混重型燃气轮机总体和关键部件热力性能的影响,构建了氢混重型燃气轮机的热力性能计算模型,阐述了模型中关键参数的定义与设定。研究了不同氢气掺混比例、透平初温、压气机压比和冷却空气量等关键参数对燃气轮机功率和热效率等性能指标的影响,分析了不同氢气掺混比例下的透平气动参数变化,进一步揭示了掺氢对燃气轮机性能的影响机制。结果表明:氢气的掺混比例、透平初温、压比和冷却空气量是影响氢混重型燃气轮机性能的关键参数;掺氢比变化时,透平气流角、出口马赫数等透平气动参数的变化则影响透平气动性能和燃气轮机的热力性能。

基于Matlab的IGCC燃气轮机子系统热力性能的优化分析

分析了IGCC中燃气轮机的特点和变工况规律,建立了IGCC燃气轮机子系统的优化模型,并分别以燃气轮机的出力和系统效率为目标,采用Matlab计算软件进行了优化计算.计算结果揭示了燃气轮机子系统的性能变化规律,表明空分系数和氮气回注系数是影响燃气轮机出力和IGCC系统效率的重要参数,也是优化工作的重点对象.优化结果表明:文中实例所确定的IGCC系统具有良好的热力性能.

并联型IGCC甲醇多联产系统集成与性能指标研究

对不同燃气轮机配置及型式的并联型IGCC甲醇多联产系统进行了探讨,建立了相应的分析评价指标,通过Aspen Plus及Gtpro商用计算软件对多联产系统方案进行了模拟计算,得出各系统方案的性能分析参数,分析了动力与化工集成对系统性能指标的影响,比较了不同配置系统性能的差异.结果表明:IGCC与多联产系统的结合能实现规模效应,有助于IGCC比投资成本的降低和该技术的应用推广;不同形式的甲醇-电力多联产系统中,并联型甲醇-电力多联产系统具有较高的能源利用效率和供电效率,其中F级的系统能源利用效率达到56%,供电效率达到40%.

典型E级IGCC热力系统性能指标计算及优化分析

围绕洁净煤发电技术趋势及热点,针对典型配置及流程的E级IGCC热力系统,以GTPRO商用计算软件为计算平台建立模型并计算,得出典型IGCC系统方案的热力性能指标,通过空分系数及氮气回注系数对系统性能影响的分析计算,揭示了IGCC系统的性能变化规律;通过对系统气化炉显热回收方案进行分析,提出了改进系统热力性能的优化方向。计算表明,在燃气轮机稳定运行范围内,独立空分、氮气回注的系统热力性能最佳;在保证气化炉抗渣除渣能力的基础上增加高温段换热器可有效回收显热,提高系统总体性能。

考虑透平逐级冷却的重型燃气轮机热力学建模及关键参数影响分析

透平冷却系统是现代重型燃气轮机的核心之一,如何考虑冷气掺混影响,是燃气轮机热力学建模和关键参数影响分析中需要解决的首要问题之一。随着燃气轮机总体设计的不断深化,需要更细化的热力性能计算模型,以进行关键部件和总体的协调匹配和保障设计性能的最终实现。为此,提出了基于透平一维气动分析的燃气轮机透平逐级掺混及总体热力性能计算方法,建立了重型燃气轮机热力性能模型,并对关键参数的影响和G/H级燃气轮机热力性能方案进行了研究。分析表明:透平初温、压比和冷却空气量是影响燃气轮机总体热力性能的关键参数,在总体设计中应做到三者统一协调,提高透平初温的同时需研究达到该温度水平需要的最少冷却空气量,分析最佳压比,并结合部件设计进行迭代计算和深入研究后最终确认。该研究结果可为自主化重型燃气轮机总体性能设计提供参考。

电站设备易损件寿命评定与寿命管理技术的研究

提出了电站设备易损件的寿命评定方法,给出了易损件寿命数据的统计分析、分布检验、参数估计的方法,平均寿命、可靠度与可靠寿命的计算方法,易损件失效后果分类方法,易损件更换周期的确定方法以及常用计算公式.介绍了电站设备易损件寿命管理系统的功能,并给出了应用实例.应用易损件寿命评定方法及寿命管理系统,可以在使用阶段确定易损件的更换周期,为易损件的检修与更换以及电站设备的优化检修提供技术依据.

基于人工神经网络的汽轮机转子等效应力的在线计算方法

提出了基于人工神经网络的汽轮机转子等效应力的在线计算方法;介绍了汽轮机转子等效应力采用等直径实心圆柱模型的计算公式和有限元数值计算方法;给出了采用人工神经网络技术在线计算汽轮机转子等效应力的方法和步骤,并提供了600 MW汽轮机高、中压转子等效应力的计算实例.结果表明:将人工神经网络技术应用于汽轮机转子等效应力在线监测中,提高了汽轮机转子等效应力的计算速度和精度,并为汽轮机转子等效应力和寿命的在线管理提供了依据.

煤基多联产中两种煤气化工艺的模拟与性能比较

以Aspen Plus为模拟工具,采用Gibbs最小自由能反应平衡方法建立了煤气化反应模型,分别模拟了水煤浆气流床的代表Texaco气化工艺、粉煤气流床的代表Shell气化工艺,分析了合成气成分、热值、冷煤气效率、氧耗率、煤耗率等性能指标,探讨了水煤浆浓度、氧煤比、煤种对气化性能的影响,并对两种气化工艺的模拟结果进行了比较。结果表明:在煤的成浆性允许范围内,提高水煤浆浓度有利于提高合成气有效气体含量,可获得更高冷煤气效率;在保证碳转化率的前提下,应尽量降低氧煤比,获得更优气化性能;挥发分高、灰分低的煤种,气化性能更好;粉煤气化的氧耗率、煤耗率低于水煤浆气化,其气化性能更为先进。

某重型燃气轮机燃烧室燃烧性能的数值模拟

对某重型燃气轮机的燃烧室分成火焰筒头部、全尺寸火焰筒、过渡段三部分进行了热态的数值模拟研究。对火焰筒头部采用轴向旋流器、不等间距喷燃孔等结构的燃烧室进行计算,得到了燃烧室的三维流场分布及温度分布。研究了旋流器安装角变化对燃烧性能的影响。计算结果很好地反映该重型燃气轮机燃烧室燃烧流动特点,为重型燃气轮机燃烧室的设计开发提供了重要参考。

冷却空气对燃气轮机性能影响的计算分析

冷却空气量是影响燃气轮机性能的关键因素,透平冷却技术研究的重点方向是以最少的冷却空气量来达到最好的冷却效果,才能使燃气轮机性能达到先进水平。对市场上具有代表性的某些型号的燃气轮机冷却空气量进行了推算,并对300 MW等级燃气轮机在不同透平初温、不同冷却空气量下的性能进行了计算,对透平初温、冷却空气量对机组循环性能的影响进行了定性分析。

燃气轮机压缩空气模块的国产化研制与系统优化

针对燃气轮机的国产化问题,介绍了压缩空气模块等燃气轮机辅助装置的研制情况,并对压缩空气模块的优化提出了措施,可以为燃气轮机发电机组的整体国产化积累经验。

带CO_2捕捉的IGCC系统热力性能研究

围绕洁净煤电技术发展趋势与热点,针对带CO2捕捉功能的IGCC系统做了探讨和模拟,以GT-PRO商业计算软件为计算平台,分析了IGCC系统增加碳捕捉后系统性能参数的变化,以及空分系数及氮气回注系数对系统性能的影响。

燃气轮机燃烧室预混结构性能的数值研究

采用Fluent软件对某旋流预混燃烧室燃料与空气的预混和燃烧进行了数值模拟，分析了轴向叶片式旋流器叶片参数对预混均匀性、回火特性、总压损失和污染物排放的影响，并提出了燃料喷孔结构的改进方案．结果表明：旋流器叶片遮盖度为1．0～1．5，叶片角度为40°～55°，叶片数目为8～12时能够获得较好的燃烧性能；缩小燃料喷孔的孔径，采用旋流器与燃料喷孔合并的结构，合理布置燃料喷孔的位置3种改进方案均能有效改善预混均匀性，降低燃烧的最高温度，3种改进方案依次使Nox的体积分数比原来降低91％、35％和91％．

燃气轮机气体燃料控制阀流动性能分析与设计优化研究

以燃气轮机气体燃料控制阀为研究对象,基于计算流体力学方法,研究了气体燃料控制阀在实际运行工况下的流场分布以及流量变化规律,拟合了该阀的流动特性曲线。结果表明:在阀前压力2.650 MPa、阀后与阀前压力比为0.49~0.78,相同开度下的控制阀质量流量与阀后压力变化无关,处于阻塞流状态;相同压比下的流量系数与开度近似线性相关,与工程实际要求相吻合;流量系数与喉部面积具有线性相关关系,通过优化阀芯型线,改善喉部面积随开度的线性曲线,提高了流量特性曲线的线性度。

基于大容量F级燃气轮机的IGCC热力系统集成方案研究与总体性能分析

围绕IGCC技术发展趋势与热点,针对不同配置流程的F级IGCC热力系统模拟和计算,得出各系统方案总体性能参数,比较不同配置流程的F级IGCC系统在热力性能上的差异。研究结果表明：F级IGCC系统净输出功率达350~450 MW,采用湿法气化、激冷流程的系统供电效率为38%左右,采用干法气化、显热回收流程的系统供电效率为48%左右;带CO2捕捉符合低碳经济的发展趋势,但集成捕捉装置后IGCC热力性能下降明显,F级IGCC供电效率下降8百分点以上;＂二拖一＂IGCC方案相比单机方案热力性能提高,且有益于单位造价的降低,符合大规模IGCC系统的发展方向。

基于进气温度调节的燃气-蒸汽联合循环机组热力性能优化分析

以GES109FA燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象,提出了基于进气温度调节的机组热力性能综合优化方案,即分别利用余热锅炉低压蒸汽、尾部烟道排烟在1台机组上实现压气机进气冷却和进气加热的功能,给出了相应的热力设计参数,并采用GTPro软件进行了进气冷却或进气加热前后的热力计算。结果表明:在基本负荷下,降低进气温度可使联合循环发电功率提高4.73%~6.10%;在部分负荷下,进气温度由15℃提高到35℃时,燃机负荷率上升8%~14%,联合循环发电效率可以提高0.88%左右,从而满足机组在不同大气温度和负荷条件下热力性能优化的要求。

由上海发电设备成套设计研究院负责设计和供货的孟加拉希拉甘杰150MW调峰燃气电站项目成功点火

2012年10月18日，由上海发电设备成套设计研究院（以下简称“上海成套院”）负责天然气处理站及燃气轮机前置供气系统工程设计和设备供货的孟加拉希拉甘杰150MW调峰燃气电站项目顺利点火，并于次日成功并网，各系统运行正常，安装与调试工作顺利结束。上海成套院设备的优良性能与专业、周到、细致的现场技术服务工作获得了保运单位、总包方和业主方的一致好评。

“重型发电用燃气轮机辅助设备研制”通过验收

2012年4月1日，上海市科学技术委员会主持召开了由上海成套院承担的2009年上海市科技人才计划“重型发电用燃气轮机辅助设备研制（编号：09QB1401200）”项目验收会。

燃气轮机分布式能源系统主设备选型软件开发

为推进天然气分布式能源项目开发,开展燃气轮机分布式能源项目规划和前期方案研究,自主开发了国内首套燃气轮机分布式能源系统主设备选型软件,从而快速进行主设备选型、性能计算及技经分析。基于能量梯级利用原则,结合燃气轮机分布式能源系统选型优化的先进技术理念和实际项目反馈经验,采用Matlab软件及其优化算法建立了燃气轮机产品性能数据库及性能修正、燃气轮机联合循环热力性能优化、燃气冷热电三联供技术经济分析等计算模块,实现了主设备选型工作的软件智能化替代。介绍了软件开发思路、功能与主要界面,举例分析了某燃气轮机分布式能源项目的选型计算,并将软件结果和项目可研报告进行了对比,结果表明:软件的热力性能计算结果准确,技经分析接近可研深度。软件功能齐全,操作便捷,满足项目前期方案研究需求,能在诸多方案中优选最适合的方案,提升了项目投资决策效率。