HAT循環(huán)試驗臺配置及其熱電聯(lián)供熱力性能研究

李蓉莉

摘 要： HAT是一種具有高效率，可以清潔的先進的動力循環(huán)技術系統(tǒng)，同時也是國內和國外就當前階段研究的重點之一。由于HAT發(fā)電效率很高并且還能對熱電比進行靈活調節(jié)，因此在熱電聯(lián)供的市場中發(fā)展?jié)摿涂臻g是非常大的。因此，本文主要比較了兩種10MW級別的燃機，對它們進行簡單的熱電循環(huán)進行構建、以及回熱循環(huán)和HAT系統(tǒng)的熱電聯(lián)供循環(huán)，得出了燃機流通匹配的結果、在大范圍內進行熱電比系統(tǒng)的熱力性能的調節(jié)，以及燃燒室的燃燒技術要求，并且分析了它們在不同溫度和負載下的熱力性能。

關鍵詞： HAT循環(huán);循環(huán)系統(tǒng)模型;系統(tǒng)配置

【中圖分類號】TU83 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）11-0181-01

1 循環(huán)熱力系統(tǒng)部件模型的概述

概述

文章主要構建了HAT的循環(huán)熱力系統(tǒng)中的各個單元構件的設計工況的變動工況的模型，主要的單元構件有壓氣機、燃燒室、氣-水省煤器和后冷器、氣-蒸汽的蒸發(fā)器、氣-氣回熱氣和濕化器等，本文主要對壓氣機的模型急性概述[1]。

2 循環(huán)熱力系統(tǒng)模型

2.1 壓氣機模塊

氣體的壓氣機是消耗外部的功來完成低壓到高壓轉變的，忽略不計壓縮過程和外界的傳熱量，也就是絕熱壓縮，所以在壓縮的時候這個過程中消耗掉的功轉變?yōu)檫M出口增值的氣流。在設計的工況下，壓氣機的模型經(jīng)過質量和能量守恒的絕熱效率來定義壓縮的過程，變動工況下壓氣機是由特性方程與特性曲線來計算出變工工況的參數(shù)。壓氣機模型見圖1。

2.2 壓氣機特性曲線模型

壓氣機的特性曲線表現(xiàn)的是在不同的大氣溫度和大氣壓的條件下，壓氣機的在運行過程中的壓比與效率的關系與效率的轉速和流量成正比變化的。文章中使用無量剛折合參數(shù)計算，促使壓氣機的特性曲線可以更好地適應于不同的進氣條件中。用矩陣的形式保存壓氣機的無量綱特性曲線，它在運行的過程中是跟著無量綱和CS線以及CMV線的差值參數(shù)進行計算的。其中，CMV線表示壓氣機特性曲線的圖形變量，急性模型的計算時使用的是CMV線七個壓氣機的特性曲線，依據(jù)這個過程中點的轉運速度，同時使用相同轉速差值的壓比線和流量線，算出他們在運行過程中的流量和效率。

2.3 壓氣機特性方程模型

如果缺少特性曲線的壓氣機時，可以用特性方程模型計算壓氣機在變動工況下的數(shù)值，壓氣機的特性曲線的由壓氣機的特性方程模型來分析，并將其簡化處理。針對中小型的燃氣輪機，壓氣機出口壓力的變化范圍就減小，因此壓氣機特性變化在小范圍內中進行。比如以某離心式壓氣機的構建模型為例來看，它的微型燃機輪機在回熱循環(huán)的過程中，壓氣機的轉換速度不大的時候，環(huán)境的溫度在0℃到35℃之間，燃機處于負荷狀態(tài)運行的時候，離心式壓氣機的特性曲線也只在小范圍內變化。

3 循環(huán)試驗系統(tǒng)配置與熱力性能

3.1 概述

以下是建立的循環(huán)的部件模型，進行了兩種不一樣型號的10MW燃機的對比，第一個是氣壓比為7.15的型號回熱循環(huán)燃氣輪機，第二個是氣壓比為15.5的型號的簡單循環(huán)燃氣輪機。依據(jù)對比的不同燃機，對它們分別分析了這兩個燃機的回熱循環(huán)、簡單循環(huán)、HAT循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電熱能，并且分析構建這兩個燃機的簡單和回熱循環(huán)的熱電聯(lián)系統(tǒng)，還有HAT的循環(huán)熱電聯(lián)系統(tǒng)中的熱力性能，最終得到燃機的透平匹配結果和熱電調節(jié)在一定范圍內對燃燒室的條件的要求[2]。

3.2 燃機核算

回熱循環(huán)燃機是單軸布置的燃氣輪機，采取雙路氣壓機抽氣的方法來完成透平葉片的冷卻，在氣壓機出口處的空氣要在回熱器中換熱之后才能進入燃燒室內被燃燒，主要數(shù)值參數(shù)見表1。簡單循環(huán)燃機采取的是單路的壓氣機抽氣的方法來完成透平葉片的冷卻，這里的氣壓機出口處的空氣就直接地進入到燃燒室內被燃燒，主要數(shù)值參數(shù)見表2。

結語：綜上所述，本文主要對不同型號的10MW的燃機構建了HAT相關的循環(huán)熱電聯(lián)供的試驗系統(tǒng)，并且研究分析了燃機的設計工況和工況變動下的熱力性能，得出了10MW燃機HAT的循環(huán)結果。以此在以后的研究工作中，可以基于本文所講述的，來進行10MW燃機的HAT循環(huán)性能的相關實驗，并用實驗的數(shù)據(jù)更好地完善模型部件，為循環(huán)設計系統(tǒng)提供一些建議。

參考文獻

[1] 華賁，左政，楊艷利.分布式能源系統(tǒng)對中國天然氣下游市場開拓的重要性[J]沈陽工程學院學報（自然科學版），2010，（02）：97-103.

[2] 江澤民.對中國能源問題的思考[J].上海交通大學學報，2012，（03）：345-359.

[3] 林汝謀，蔡睿賢.工業(yè)燃氣輪機發(fā)展的趨勢與特點[J]，燃氣輪機技術，2014，（03）：1-4.