三壓再熱式燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)建及分析_王登亮2021

1、第十一屆全國(guó)能源與熱工學(xué)術(shù)年會(huì) 404 三壓再熱式燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)建及分析 三壓再熱式燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)建及分析 王登亮，馮明杰，張書(shū)凱，汪澤奇 （東北大學(xué) 冶金學(xué)院 遼寧 沈陽(yáng) 110819） 摘 要： 要：燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)如今廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)，因此，提高燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的熱性能對(duì)于電力行業(yè)至關(guān)重要。本文提出了一種三壓再熱式燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)，基于 Aspen Plus 軟件搭建了該系統(tǒng)的運(yùn)行流程圖， 其中包括入雙

2、級(jí)空氣壓縮機(jī)、燃燒器、燃?xì)廨啓C(jī)、余熱回收設(shè)備和汽輪機(jī)。利用余熱回收設(shè)備后燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱效率可以達(dá)到 51.3%，相較燃?xì)廨啓C(jī)熱效率可以提高 10.7%。 關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)；性能分析 Construction and analysis of three pressure reheat gas steam combined cycle system Wang Deng-liang Feng Ming-jie Zha

3、ng Shu-kai Wang Ze-qi (School of Metallurgy, Northeastern University, Shenyang 110819) Abstract: The gas steam combined cycle is now widely used in the power industry, so improving the thermal performance of the gas ste

4、am combined cycle is critical to the power industry. In this paper, a three-pressure reheat gas-steam combined cycle system is proposed. The operation flow chart of the system is established based on Aspen Plus software,

5、 including two-stage air compressor, burner, gas turbine, waste heat recovery equipment and steam turbine. After using waste heat recovery equip-ment, the thermal efficiency of gas and steam combined cycle can reach 51.3

6、%, which is 10.7% higher than that of gas turbine. Key Words: Gas steam combined cycle; Performance analysis 0 引言 能源對(duì)于社會(huì)的發(fā)展來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，如今社會(huì)的快速發(fā)展，也導(dǎo)致能源的需求量日漸增加，而我國(guó)能源結(jié)構(gòu)不平衡，能源分布呈現(xiàn)富煤、貧油和少氣的特征，我國(guó)的發(fā)電方式依然是大量使用燃煤發(fā)電，但是燃煤發(fā)電會(huì)極大地破環(huán)自然環(huán)境，

7、其中，煤炭在燃燒過(guò)程中排放大量的粉塵、SO2 和NOx 等有害物質(zhì)，這使得我國(guó)治理環(huán)境需要付出巨大的成本，給中國(guó)的經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失[1-3]。而燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組使用天然氣發(fā)電，天然氣目前是最理想的一種能源形式，天然氣在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵和有害氣體幾乎為零，而且，發(fā)電效率也顯著高于燃煤發(fā)電，可以達(dá)到 50%以上，此外，它還具有調(diào)峰能力強(qiáng)、投資成本低、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)[4-6]。 本文基于 Aspen plus11.0 軟件搭建了

8、一種三壓再熱式燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)模型，包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電模型(GT—Gas turbine)和余熱回收發(fā)電模型(HRSG—heat recovery steam generator)兩部分，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電模型使用了雙級(jí)壓縮機(jī)分兩步進(jìn)行壓縮，其中包括中間冷卻技術(shù)，本研究對(duì)雙級(jí)壓縮機(jī)的中間壓力和中間冷卻后的空氣溫度這兩個(gè)參數(shù)分析對(duì)系統(tǒng)性能的影響；余熱回收發(fā)電模型使用了第十一屆全國(guó)能源與熱工學(xué)術(shù)年會(huì) 406 (PUMP6)送入低壓省煤器。 圖

9、2 三壓再熱式燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán) Fig. 2 Three pressure reheat gas steam combined cycle 1.3 參數(shù)選擇 對(duì)于三壓再熱式燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)，所用的天然氣和空氣中的各組分分別輸入，所用的天然氣氣體組分[8]包括：甲烷 87.08%、乙烷 7.83%、丙烷 2.94%、氮?dú)?1.47%和二氧化碳 0.68%。天然氣的低位熱值為 37.889 MJ/kg。空氣組分包括 77.3%的氮?dú)狻?

10、0.74%的氧氣、1.01%的水、0.03%的二氧化碳和 0.92%的氬氣。 在 Aspen plus 軟件上模擬燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)，為保證本系統(tǒng)模擬結(jié)果的準(zhǔn)確，提出以下假設(shè)條件： (1)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)穩(wěn)定運(yùn)行； (2)燃料在燃燒室內(nèi)完全燃燒； (3)各項(xiàng)設(shè)備內(nèi)給水或煙氣沒(méi)有泄露; (4)管道和部件中的熱損失和壓降忽略不計(jì); (5)將壓縮機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、汽輪機(jī)的等熵效率看為常數(shù); (6)將空氣和煙氣看作理想氣體混合物。 對(duì)于在 Aspen

11、 plus 軟件搭建燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)模型，需要用到多種模塊，空氣壓縮機(jī)使用MCompr 模塊，燃燒室使用 RGibbs 模塊，燃?xì)廨啓C(jī)和高、中、低壓汽輪機(jī)使用 Compr 模塊，冷凝器使用 Heater 模塊，凝結(jié)水泵使用 Pump 模塊。 Aspen plus 軟件內(nèi)擁有多種物性方法可以使用， 可以應(yīng)用于各種模擬情況， 對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電模型， 物性方法一般選擇 PENG-ROB 和 PR-BM， 本研究物性方法選擇 PR-BM，