化學回熱循環(huán)燃氣輪機仿真與性能研究.pdf

1、由于簡單循環(huán)燃氣輪機的效率和排放尚不能令人滿意，近幾十年來，學者們提出了許多先進循環(huán)，其中化學回熱循環(huán)燃氣輪機（CRGT）因其效率高、排放低的優(yōu)點得到了越來越廣泛的關(guān)注。本文基于Aspen One平臺，建立了以某型船用三軸燃氣輪機為原型機的化學回熱循環(huán)燃氣輪機的穩(wěn)態(tài)仿真模型，并對其進行了性能分析。主要工作內(nèi)容包括：
　?。?）建立原型機的仿真模型，選取了設(shè)計工況、0.8工況、0.7工況和0.35工況的主要性能參數(shù)，將計算結(jié)果與實驗

2、值進行比較，結(jié)果表明：該原型機模型具有較高的精度，可以滿足變工況計算的要求；
　　（2）確定了化學回熱器的換熱-反應(yīng)單元級數(shù)，進而建立了化學回熱器的仿真模型，并對其進行了變工況性能分析，得出結(jié)論為：在煙氣溫度、煙氣流量、蒸汽溫度和水碳比等參數(shù)中，煙氣溫度是影響催化重整反應(yīng)的首要因素，為如何加深重整反應(yīng)程度提供了思路；
　?。?）確定了以二級閃蒸為核心的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，然后對蒸汽發(fā)生系統(tǒng)進行了變工況性能分析。結(jié)果表明：煙氣溫度和

3、煙氣流量對產(chǎn)汽量的影響較為顯著，而閃蒸壓力的變化范圍較小，導(dǎo)致其在循環(huán)運行過程中調(diào)節(jié)產(chǎn)汽量的范圍也較窄，所以為了保證系統(tǒng)高性能的運行，在低工況向高工況過渡時，應(yīng)該緩慢增加噴油量；
　?。?）將原型機模型、化學回熱器模型和蒸汽發(fā)生系統(tǒng)模型相結(jié)合，建立了 CRGT循環(huán)的仿真模型，并對其進行了變工況性能分析。分別研究了在補水壓力不變和變化兩種情況下，不同噴油量下補水量變化時蒸汽回注循環(huán)（STIG）和 CRGT循環(huán)性能參數(shù)的變化規(guī)律，得到

4、了STIG循環(huán)和CRGT循環(huán)的最佳補水曲線。確定了CRGT循環(huán)在設(shè)計點的燃油最佳分配比，比較了簡單循環(huán)、STIG循環(huán)和CRGT循環(huán)在設(shè)計點的性能，結(jié)果表明：CRGT循環(huán)和STIG循環(huán)的效率分別較簡單循環(huán)提高了30.0％和24.1%。
　　（5）為解決化學回熱循環(huán)催化重整反應(yīng)深度不夠的問題，對其它兩種CRGT循環(huán)方案進行了熱力性能分析。得出的結(jié)論為：后置再熱式（BR-CRGT）化學回熱循環(huán)的效率最低，中間回熱式（MR-CRGT）化學