联合循环热电联产机组变工况性能分析

随着天然气在中国能源结构中的比例不断上升,以燃气轮机为基础的联合循环热电联产技术将获广泛应用。以压气机的逐级叠加法和透平的分段冷却模型为基础,结合传统三压余热锅炉模型,提出了从中压缸排汽抽汽供热的方式,建立了联合循环热电联产系统。研究了不同抽汽系数下,系统各种效率和指标,如发电功率、总能利用系数和热电比等,随燃气轮机负荷的变化情况;不同进气可调导叶(inlet guide vane,IGV)开度下,上述效率和指标随抽汽系数变化情况;并提出了最大和最小抽汽限制曲线,得出了机组可运行区间。以MPCP1-M701F机组为对象,研究表明:随燃气轮机负荷的减小,各效率值逐渐减小,且速度逐渐加快,联合循环功率和供热量逐渐变小,基本呈线性关系,热电比逐渐变大,且速度逐渐加快;随着抽汽系数的增大,各效率值逐渐增大,除了电效率速度逐渐加快,其他基本呈线性关系,联合循环功率逐渐变小,供热量逐渐变大,两者基本呈线性关系,热电比逐渐变大,且速度逐渐加快。

太阳能与压缩空气耦合储能的燃气轮机CCHP系统特性

针对燃气轮机冷热电联产系统在"以热定电"运行方式下可能造成的电能过剩和部分负荷时效率不高等问题,该文提出一种太阳能与压缩空气耦合储能(solar andcompressed air energy storage,S-CAES)的燃气轮机冷热电联产系统。通过燃气轮机冷热电联产系统典型变工况模型和储能系统的Aspen Plus分析模型,获得S-CAES燃气轮机冷热电联产系统的变工况特性;讨论了各子系统的变工况特性和耦合系统在不同储能率下的运行性能,比较了储能系统释气流量调节与空气透平入口温度调节两种调节方式对系统性能的影响。将S-CAES燃气轮机冷热电联产系统用于华南地区某宾馆建筑进行案例分析,结果表明:与无储能燃气轮机冷热电联产系统相比,在夏季、过渡季、冬季典型日,该系统每天分别节约能量16.57、15.94、11.87GJ;平均能量利用率分别提高5.68%、7.88%和4.69%。

联合循环机组中燃气轮机部件劣化对功率效率的敏感性分析

我国以市场换技术方式引进的F级燃气轮机,运行多年后其部件劣化不可避免。以机组现场运行数据为基础,应用回归分析法建立了燃气轮机的运行特性模型,并结合三压再热余热锅炉模型,研究了不同IGV开度下压气机劣化和透平劣化对联合循环机组功率、效率影响规律,以及对劣化所带来的影响提出了应对措施。以MPCP1-M701F联合循环机组为研究对象,分析表明:在相同IGV开度下,功率、效率的变化与部件劣化程度基本呈线性关系,透平劣化对功率、效率的影响大约是压气机的3倍;随着IGV开度的减小,功率对2种部件劣化的敏感性因子都呈下降趋势,效率对压气机劣化的敏感性因子呈上升趋势,但是对透平劣化的敏感性因子呈下降趋势。为弥补部件劣化带来的联合循环功率、效率下降,提出了调整IGV开度和改变透平排气温控线的方法来改善劣化工况,分析结果为挖掘机组的节能潜力提供参考。

燃气–蒸汽联合循环余热锅炉滑压运行

联合循环机组在运行过程中会偏离设计条件,如燃气轮机排气温度升高、燃气轮机排气流量变化等,但汽轮机依旧按原既定的滑压曲线方式运行,实际运行时偏离最佳的参数匹配。对此,采用MATLAB建立余热锅炉–汽轮机的仿真计算模型,优化得到余热锅炉–汽轮机的滑压参数,比较燃气轮机不同排气条件下余热锅炉最佳滑压曲线的变化情况。结果表明:当燃气轮机效率下降,机组按控制燃气轮机排气温度方式运行时,余热锅炉最佳滑压曲线上移;同时,燃气轮机效率下降导致排气流量上升,使得汽轮机出力升高,在一定程度上减小了燃气轮机效率下降对联合循环机组出力下降的影响。

SNCR还原剂对垃圾焚烧炉热效率的影响

在垃圾焚烧炉中应用选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝技术,可有效降低锅炉的NOx排放,但还原剂溶液的喷入会影响锅炉热效率,且不同种类、浓度的还原剂对锅炉热效率的影响不同。基于锅炉的热平衡分析,以某750 t/d垃圾焚烧电厂为对象,分析尿素和氨水分别作为还原剂时SNCR脱硝系统对锅炉效率的影响,以及系统设备带来的能耗。结果表明,采用10%氨水作为还原剂时,SNCR使锅炉效率降低0.100 1%,系统电耗约为21.79 kW,与尿素相比,对锅炉效率的影响较小,SNCR系统设备能耗较低。

联合循环电站余热锅炉全工况烟气脱硝运行分析

燃气–蒸汽联合循环发电机组氮氧化物（NOx）排放指标趋于更严,国内在役机组面临在干式低NOx燃烧技术的基础上增加余热锅炉烟气选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）脱硝改造的问题。针对此,利用ASPEN PLUS的化工模拟功能,结合典型联合循环机组全工况烟气参数,对余热锅炉入口低浓度NOx烟气的SCR法脱硝过程进行模拟,通过已有试验数据和运行数据验证了模型的合理性;同时利用VBA程序外嵌的ASPEN PLUS和Excel数据批量计算分析功能,对影响脱硝效率的操作参数进行了分析。结果表明：机组在全工况运行范围内,最佳氨氮比（物质的量比）落在0.8-1.0之间,且随负荷率增加而递增;脱硝效率随停留时间增加而增加;针对案例M701F3型机组,新增的SCR脱硝反应器无需烟气升温改造措施即可使NOx排放浓度（质量浓度）低于30 mg/m^3（标准状态下,氧的体积分数为15%）,满足最新环保排放要求。针对机组低负荷时烟气温度偏低及NOx排放不稳定从而影响脱硝效率的问题,给出了余热锅炉入口NOx的质量浓度边界曲线,用以判断是否需要采取烟气升温措施。

带中间抽头给水泵变速运行分析

根据泵的相似性分析方法,把带中间抽头给水泵看作由高、低压两部分串联而成,利用现场运行数据,分别作出不同阀门开度下的管路等效特性曲线和不同转速下的水泵性能曲线;以高压变频为主,中压适应高压变频的原则,研究在极限变频条件及不同负荷下的节能量和给水压力适应性。结果表明:平均负荷下给水泵能获得30%左右节能量;大部分工况能够满足给水系统压力要求,当不满足时可适当提升给水泵频率。

蒸发温度对急速冷冻箱降温速度的影响

由于急速冷冻箱内被冷冻物品在冻结时须放出大量的热量,耗时较长,此时急速冷冻箱的制冷温度和制冷量是被冷冻物品速度的主要因素。本文主要研究被冷冻水水结冰段过程。采用调节蒸发压力的方法,选出急速冷冻箱制冷性能最好时对应的蒸发压力。通过手阀和电子膨胀阀分别控制蒸发压力为1.5bar、2.0bar、2.5bar、3.0bar、3.5bar,可以得到当蒸发压力为2.0bar蒸发温度-31℃时,蒸发器进出口温度接近,制冷量较大,且制冷剂与箱体之间有较大的换热温差,因此综合可得蒸发压力为2.0bar时,被冷冻水结冰段降温最快。

城镇生活垃圾焚烧炉受热面积灰对换热器温度场的影响及改进分析

本文以某350 t·d^(-1)垃圾焚烧炉为研究对象,采用数值模拟方法,分析一级蒸发器下部集箱积灰对蒸发器以及高温过热器周围温度与流场分布的影响;并提出将一级蒸发器前两排管改造至第三烟道处,优化烟气流场分布和受热面的换热特性。结果表明:蒸发器管道下部集箱积灰对高温过热器烟气走廊处流场和温度分布存在明显影响,管道积灰不仅增加灰垢热阻,降低了其自身换热能力,热负荷向后偏移;且导致周界烟气温度升高。排管优化改造后,一级蒸发器的积灰影响减弱,流场趋于正常,高温过热器烟气走廊处的流场流速和温度有明显下降,高温过热器烟气走廊处的绕流减少且整体换热特性有明显提升,降低了高温过热器高温腐蚀风险,对实际运行起到改善作用。