燃气-蒸汽联合循环机组热电特性及其供热模式分析

 2022-08-25 12:08

论文总字数:24706字

摘 要

燃气-蒸汽联合循环技术是一种先进的利用天然气发电技术,具有效率高、排放少的优点。作为其重要的运行方式,热电联产可显著提升联合循环机组的综合热效率。因此对系统的热电特性进行分析,可为燃气-蒸汽联合循环机组的热电调度提供基础数据,对联合循环机组的优化运行具有重要意义。

本文研究分析了燃气-蒸汽联合循环技术的供热特性,比较了抽凝与背压两种供热模式的特点。在理论分析两种不同供热模式特性的基础上,通过选取实际运行的电厂,从系统设计参数和运行参数出发,验证、对比、分析结果,并借助实际运行数据分析比较了两种运行方式的经济性以及如何选取运行方式。通过分析不同运行方式的特性,得出了选取不同供热方式的基本原则。

关键字:燃气-蒸汽联合循环 热电联产 供热

ABSTRACT

Gas steam combined cycle technology is an advanced technology of using natural gas to generate electricity. It has the advantages of high efficiency and low emission. As an important mode of operation, combined heat and power can significantly improve the combined heat efficiency of combined cycle units. Therefore, the analysis of the thermoelectric characteristics of the system can provide basic data for the thermal power dispatching of the gas steam combined cycle unit. It is of great significance to the optimal operation of the combined cycle unit.

In this paper, the heating characteristics of gas steam combined cycle technology are analyzed and compared, and the characteristics of two heating modes, namely, extraction and back pressure, are compared. In the theoretical analysis of the characteristics of two kinds of different heating modes on the basis, by choosing the actual operating power plant, starting from the system design and operation parameters, verification and comparison and analysis results, and with the actual operating data analysis and comparison of two kinds of economic operation mode and how to select the mode of operation. By analyzing the characteristics of different operation modes, the basic principles of selecting different heating modes are obtained.

KEY WORDS: Gas steam combined cycle Combined heat and power Heating supply

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2 燃气-蒸汽联合循环装置以及原理 1

1.2.1 燃气轮机的发展 1

1.2.2 燃气-蒸汽联合循环原理 2

1.2.3 燃气-蒸汽联合循环的优点 3

1.3 热电联产及其存在问题 4

1.4 本文主要研究内容 4

第二章 燃气-蒸汽联合循环机组热电联产性能分析模型 6

2.1 燃气-蒸汽联合循环热电联产性能模型 6

2.2.1 燃气轮机 6

2.2.2 余热锅炉 7

2.2.3 蒸汽轮机 9

2.2.4 机组性能 10

2.2.5 供热性能 13

2.2 燃气-蒸汽联合循环热电联产性能计算 13

第三章 热电特性分析 16

3.1 研究对象简介 16

3.2 基于设计参数的热电可行域计算 18

3.2.1 设计参数 18

3.2.2 可行域图与分析 19

3.3 基于运行数据的热电特性分析 20

3.3.1 燃机负荷对热电特性的影响 21

3.3.2 压气机进口温度对热电特性的影响 24

第四章.抽凝与背压供热模式比较 28

4.1 两种不同供热模式介绍 28

4.2 计算及结果对比分析 29

4.2.1 背压运行特性分析 29

4.2.2 两种运行模式的对比 30

4.3 机组在相同电负荷下,其背压、抽凝运行方式最大供热量比较 31

4.4 抽凝和背压方式下,一拖一机组主要参数及经济指标对比分析 32

4.4.1机组电负荷不变,背压前后,机组主要参数及经济指标对比分析 33

4.4.2机组热负荷不变,背压前后,机组主要参数及经济指标对比分析 33

第五章 总结与展望 35

5.1总结 35

5.2展望 35

致 谢 36

参考文献 37

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

近年来随着世界环保口号的提出以及中国在国际上的影响力,我国开始越来越注重环保方面相关内容。我国的用电供热需求巨大,天然气发电机组,尤其是燃气-蒸汽联合循环机组已成为最合适的方式之一。大型城市注重绿色城市建设,尤其北方大型城市,在冬季城镇居民热负荷不断增长,这也体现了我国国民生活水平和要求的不断提高。传统的燃煤锅炉直接供热不仅对环境有巨大危害,而且效率低下,已经无法适应时代的发展。随着雾霾天气频繁出现,环保已经引起了政府的重视。

为了响应国际绿色发展理念,我国承诺到2020年,单位GDP的二氧化碳排放量同比2005年下降40%至50%。而要实现这一目标,很重要的一项措施就是尽快增加天然气在我国一次能源结构中的占比。当今我国的煤电转换效率约为35%,而对于天然气联合循环,发电效率可达50%至55%,燃气蒸汽联合循环热电联产综合热效率更是可以达到70%以上。

在燃气-蒸汽联合循环热电联产中又涉及到很多方面的问题,运行方式的对比与选择是其中一个重要的问题。因为热电联产涉及到热和电两种不同品质的能量的生产,需要人们根据能量转化效率、热电负荷约束等多方面给出相对合理的调度方式,这也是本文的研究目的。

1.2 燃气-蒸汽联合循环装置及原理

1.2.1 燃气轮机的发展

燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。燃气轮机主要由压气机、燃烧室、燃气透平组成。空气通过压气机被压缩,同时空气温度也有所提高。压缩后的高压空气进入燃烧室,与燃气混合燃烧生成高温高压的气体,进入燃气透平膨胀做功,转化成机械能。

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