摘 要:对影响大型联合循环机组性能表现的主要因素进行探讨,并对每个主要影响因素进行定量分析。
关键词:联合循环机组;机组性能;影响因素
随着国家“西气东送”工程和广东液化天然气(lng)工程的启动,大型燃气蒸汽联合循环电厂也进入了启动阶段。随着工程可行性研究工作和项目招投标前期工作的开展,广东省电力设计研究院邀请了国际上主要的大型联合循环电站供应商进行了技术交流。alstom公司介绍了其ka26-1ss联合循环机组,燃气轮机型号为gt26,整组输出功率为405.6mw,净效率为57.77%(lhv)。siemens-p.htm" target="_blank" title="siemens货源和pdf资料">siemens公司介绍了gud1s.94.3a联合循环机组,燃气轮机型号为v94.3a,整组输出功率为400.3 mw,净效率为57.3%(lhv)。ge公司介绍了其stags109-ss联合循环机组,燃气轮机型号为pg9351fa,整组输出功率为395.44 mw,净效率为56.32%(lhv)。mhi公司介绍了其联合循环机组,整组输出功率为402.74mw,净效率为56.87%(lhv)。参考技术交流时国外联合循环机组供应商提供的技术资料,在此对影响大型联合循环机组性能表现的主要因素进行探讨,并对每个主要影响因素进行量化分析,而不仅仅限于对影响燃气轮机性能表现的因素进行探讨。
1 机组性能表现的主要影响因素
联合循环机组性能表现的主要影响因素有环境条件、燃气轮机空气进口压损及余热锅炉烟气阻力、燃料类型、蒸汽循环方式、循环水温度、余热锅炉的窄点等。目前国际上各联合循环机组供应商通常以iso状态条件(大气压力1.013×105 pa、环境温度15℃、相对温度60%)作为机组的设计点,所以以下比较以该设计点作为比较的基准点。
1.1 环境条件
由于燃气轮机是属于定容积的动力设备,所以压气机的空气质量流量直接影响到燃气轮机的性能表现,也影响联合循环机组的性能表现。压气机的空气质量流量的主要影响因素为环境温度、相对湿度和场地高程。
1.1.1 环境温度
图1示意了环境温度对燃气轮机和联合循环的性能影响。
当温度升高时,空气比容加大,压气机的空气质量流量减少,导致燃气轮机和联合循环的出力降低。从图1可以看出,环境温度与燃气轮机单循环出力、联合循环机组出力成线性关系,环境温度每升高10℃,单循环出力下降约6.2%,联合循环出力下降约4.5%。
当环境温度升高时,压气机单位工质耗功增加,使燃气轮机效率下降,燃气轮机排气温度升高;而燃气轮机排气温度升高,使蒸汽侧的“朗肯”循环效率增加,环境温度变化对燃气“勃莱敦”循环及蒸汽“朗肯”循环热效率的影响相反,故对联合循环机组的热耗影响不大。从图1可以看出,环境温度和燃气轮机热耗成线性关系,与联合循环机组的热耗成抛物线关系,环境温度每升高10℃,单循环热耗上升1.2%,而联合循环热耗的最低点出现在15℃左右,此时“勃莱敦”循环及蒸汽“朗肯”循环热效率的乘积为最小值。
1.1.2 相对湿度
图2示意了相对湿度对燃气轮机和联合循环的性能影响。
从图2可以看出,相对湿度与燃气轮机单循环出力、联合循环机组出力成线性关系,且两条直线几乎相重合,相对湿度每升高10%,单循环出力下降约0.02%,联合循环出力下降约0.02%。相对湿度与燃气轮机热耗和联合循环机组热耗也成线性关系,且两条直线几乎重合,相对湿度每升高10%,单循环热耗上升约0.05%,联合循环机组热耗上升约0.05%。
1.1.3 场地高程
图3示意了场地高程对燃气轮机和联合循环的性能影响。
从图3可以看出,场地高程与燃气轮机单循环出力、联合循环机组出力成线性关系,且两条直线几乎相重合,场地高程每升高10 m,单循环出力下降约0.12%,联合循环出力下降约0.12%。
1.2 燃气轮机进口及出口压力损失的影响
为保证机组安全可靠运行及减少环境噪音,燃气轮机入口安装了空气过滤器和消音器,有时为满足在夏季时增加出力而加装了入口空气冷却器,这些措施都会引起燃气轮机的进口压力损失加大,影响燃气轮机和联合循环的性能表现。
燃气轮机排气口后部连接有烟道和余热锅炉,燃气轮机的出口压力损失也就是燃气轮机的排气背压,也影响到燃气轮机和联合循环的性能表现。图4示意了燃气轮机进口及出口压力损失对燃气轮机及联合循环机组性能表现的影响。
从图4可以看出,进、出口压损与联合循环机组出力成线性关系,进口压损每升高10×105 pa,联合循环出力下降约1.5%,出口压损每升高10×105 pa,联合循环出力下降约0.64%。
1.3 循环冷却水温度
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