李蓉莉

摘 要： HAT是一種具有高效率，可以清潔的先進(jìn)的動力循環(huán)技術(shù)系統(tǒng)，同時也是國內(nèi)和國外就當(dāng)前階段研究的重點(diǎn)之一。由于HAT發(fā)電效率很高并且還能對熱電比進(jìn)行靈活調(diào)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(jī)，對它們進(jìn)行簡單的熱電循環(huán)進(jìn)行構(gòu)建、以及回?zé)嵫h(huán)和HAT系統(tǒng)的熱電聯(lián)供循環(huán)，得出了燃機(jī)流通匹配的結(jié)果、在大范圍內(nèi)進(jìn)行熱電比系統(tǒng)的熱力性能的調(diào)節(jié)，以及燃燒室的燃燒技術(shù)要求，并且分析了它們在不同溫度和負(fù)載下的熱力性能。

關(guān)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(xiàn)標(biāo)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(gòu)建了HAT的循環(huán)熱力系統(tǒng)中的各個單元構(gòu)件的設(shè)計工況的變動工況的模型，主要的單元構(gòu)件有壓氣機(jī)、燃燒室、氣-水省煤器和后冷器、氣-蒸汽的蒸發(fā)器、氣-氣回?zé)釟夂蜐窕鞯?，本文主要對壓氣機(jī)的模型急性概述[1]。

2 循環(huán)熱力系統(tǒng)模型

2.1 壓氣機(jī)模塊

氣體的壓氣機(jī)是消耗外部的功來完成低壓到高壓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)出口增值的氣流。在設(shè)計的工況下，壓氣機(jī)的模型經(jīng)過質(zhì)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(jī)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(jī)模型見圖1。

2.2 壓氣機(jī)特性曲線模型

壓氣機(jī)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(jī)的在運(yùn)行過程中的壓比與效率的關(guān)系與效率的轉(zhuǎn)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(jī)的特性曲線可以更好地適應(yīng)于不同的進(jìn)氣條件中。用矩陣的形式保存壓氣機(jī)的無量綱特性曲線，它在運(yùn)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(jìn)行計算的。其中，CMV線表示壓氣機(jī)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(jī)的特性曲線，依據(jù)這個過程中點(diǎn)的轉(zhuǎn)運(yùn)速度，同時使用相同轉(zhuǎn)速差值的壓比線和流量線，算出他們在運(yùn)行過程中的流量和效率。

2.3 壓氣機(jī)特性方程模型

如果缺少特性曲線的壓氣機(jī)時，可以用特性方程模型計算壓氣機(jī)在變動工況下的數(shù)值，壓氣機(jī)的特性曲線的由壓氣機(jī)的特性方程模型來分析，并將其簡化處理。針對中小型的燃?xì)廨啓C(jī)，壓氣機(jī)出口壓力的變化范圍就減小，因此壓氣機(jī)特性變化在小范圍內(nèi)中進(jìn)行。比如以某離心式壓氣機(jī)的構(gòu)建模型為例來看，它的微型燃機(jī)輪機(jī)在回?zé)嵫h(huán)的過程中，壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)換速度不大的時候，環(huán)境的溫度在0℃到35℃之間，燃機(jī)處于負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行的時候，離心式壓氣機(jī)的特性曲線也只在小范圍內(nèi)變化。

3 循環(huán)試驗(yàn)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(jìn)行了兩種不一樣型號的10MW燃機(jī)的對比，第一個是氣壓比為7.15的型號回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，第二個是氣壓比為15.5的型號的簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。依據(jù)對比的不同燃機(jī)，對它們分別分析了這兩個燃機(jī)的回?zé)嵫h(huán)、簡單循環(huán)、HAT循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)電熱能，并且分析構(gòu)建這兩個燃機(jī)的簡單和回?zé)嵫h(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(jī)的透平匹配結(jié)果和熱電調(diào)節(jié)在一定范圍內(nèi)對燃燒室的條件的要求[2]。

3.2 燃機(jī)核算

回?zé)嵫h(huán)燃機(jī)是單軸布置的燃?xì)廨啓C(jī)，采取雙路氣壓機(jī)抽氣的方法來完成透平葉片的冷卻，在氣壓機(jī)出口處的空氣要在回?zé)崞髦袚Q熱之后才能進(jìn)入燃燒室內(nèi)被燃燒，主要數(shù)值參數(shù)見表1。簡單循環(huán)燃機(jī)采取的是單路的壓氣機(jī)抽氣的方法來完成透平葉片的冷卻，這里的氣壓機(jī)出口處的空氣就直接地進(jìn)入到燃燒室內(nèi)被燃燒，主要數(shù)值參數(shù)見表2。

結(jié)語：綜上所述，本文主要對不同型號的10MW的燃機(jī)構(gòu)建了HAT相關(guān)的循環(huán)熱電聯(lián)供的試驗(yàn)系統(tǒng)，并且研究分析了燃機(jī)的設(shè)計工況和工況變動下的熱力性能，得出了10MW燃機(jī)HAT的循環(huán)結(jié)果。以此在以后的研究工作中，可以基于本文所講述的，來進(jìn)行10MW燃機(jī)的HAT循環(huán)性能的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并用實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)更好地完善模型部件，為循環(huán)設(shè)計系統(tǒng)提供一些建議。

參考文獻(xiàn)

[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(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)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(xué)學(xué)報，2012，（03）：345-359.

[3] 林汝謀，蔡睿賢.工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的趨勢與特點(diǎn)[J]，燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2014，（03）：1-4.