燃气轮机在冷热电三联产的应用和其效率优化.docx

考试序列号____论文题目：燃气轮机在分布式能源的应用及其效率优化课程名称：燃气轮机原理学 院 材料与能源学院专业班级 2012级热电2班学 号 3112007145 姓 名 陈志杰任课教师 刘效洲2015 年12月19日目录0前言21燃气轮机32燃气轮机联产系统性能分析73冷热电三联产系统104分布式供能系统的特点165冷热电联产系统经济性分析196后续工作与展望22燃气轮机在冷热电三联产的应用及其效率优化0前言 分布式能源是世界能源发展的必威体育精装版方向，通常都是多联产或多功能系统，其最主要的优点就是应用在冷热电联产中。具有效率高、占地少、保护环境、变负荷特性灵活输电损失小、供电可靠性高、初投资低等优点。作为分布式能源系统中的重要动力装置，以天然气为燃料的燃气轮机热电联产技术近年来发展迅速。该系统不仅产出电能，还将发电后低品味的余热用来供热，大大提高了能源利用率，具有良好的社会效益、节能效益和环境效益。燃气轮机热电联产系统既可以单独使用，承担给一栋大楼或一个小区同时提供热、电两种能量的任务;更可作为分布式电源的一种，以一个子系统的身份和其它的分布式电源一起在分布式能源系统中发挥作用。 “以电定热”和“以热定电”是燃气轮机热电联产系统两种常见的运行方式，两种运行方式各有其优缺点，具体选择哪种，要看哪种负荷对系统更重要和更有后备保障支持来决定。对于热电联产，要解决的最关键问题就是尽可能满足用户在不同时段对热电的需求变化，也就是要合理解决联产系统热电产出比和用户对热电的需求比之间的矛盾，以使联产系统达到最佳的一次能源利用效率。 文章首先从理论角度对热电联产的节能机理进行了分析，并与热电分产进行了比较。之后，在对联产系统“以电定热”和“以热定电”两种运行方式进行定量比较的基础上，提出了将燃气轮机热电联产系统与相关辅助设备结合以解决热电供需不平衡问题的优化方案，并通过相关算例证实了其合理性。此外，作为一种重要的分布式电源，文章还给出了在接入分布式能源系统后，燃气轮机热电联产子系统应该满足的约束条件及相应的运行方式建议。热电联产系统将动力系统排向环境的热量回收用于供热 ,在一定程度上对燃料能量进行了梯级利用 ,具有较高的能源利用效率。随着人民生活水平的改善 ,夏季对冷负荷的需求显著增加。在这种情况下 ,将热电联产系统进行扩展 ,把从动力系统回收的热量先用于制冷 ,然后用于供热 ,使能量梯级利用改善。通常冷热电联产系统布置在用户周围 ,直接向用户提供电力 ,减少了对电网的依赖 。因此对环境的压力明显降低;在满足冷需求的同时 ,提供了部分电力 ,从而大大缓解夏季用电高峰时电网的压力。由于以上诸多特点 ,冷热电联产系统近年来得到广泛重视。冷热电联产系统中 ,动力子系统的性能影响各种能量的输出 ,处于主导地位。燃气轮机具有较高的发电效率 , 同时尾部烟气温度较高 , 便于综合利用 ,因此在冷热电联产系统的市场中占有很大份额。目前市场上发电用燃气轮机种类繁多 ,功率、效率、排烟温度有较大差异 ,不同型号燃气轮机有着不同的表现 ,因此有着不同的适用范围。本文对商用燃气轮机用于冷热电联产系统进行了研究 ,力图对应用于冷热电联产系统的燃气轮机选择有所帮助。1燃气轮机 1、燃气轮机的热力循环燃气轮机的工作介质是压缩空气和高温燃气，压气机从大气中吸入空气，并把空气压缩到一定压力，然后送往燃烧室与喷入的燃料混合、燃烧，形成高温、高压燃气。然后经透平喷嘴和动叶逐级膨胀做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，从而把燃料中的化学能部分地转变为机械功。做功后的废气直接排入大气，这种循环方式称之为简单循环。若将做功后的废气引入余热锅炉加以回收利用，由余热锅炉产生的蒸汽用来发电、供热或回注到燃气轮机燃烧室中以提高燃气轮机出力和降低NOX等，这些循环方式又分别称之为常规联合循环、热电联供联合循环和程氏循环。在压气机中，空气被压缩、比容减小、压力增高，因此必须输入一定的压缩功。这些压缩功由透平提供，透平所做的功约有2/3是压气机消耗的，只有1/3用于驱动负载。因此减少压气机耗功、提高压气机效率是提高燃气轮机出力的有效途径。2、进、排气系统燃气轮机的进气系统由进气室、进气弯头、进气消声器和进气过滤器室等组成。进气系统与机组成90°布置，进气过滤器室布置在机组罩壳上方，过滤器滤芯水平安装在过滤器室中。该过滤器为“脉冲自清洁型”，脉冲空气反吹下来的灰尘依靠重力排出。整个进气系统的压力损失为77.2mmH2O。排气系统与GE公司的传统结构相比作了较大改进，将传统的侧排气改成了水平排气。这样既可以直接与余热锅炉进气烟道相连，又能够减少排气压力损失。整个排气系统的压力损失为139.