燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的技術(shù)研究

1、 湖 南 涉 外 經(jīng) 濟 學(xué) 院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 機組的技術(shù)研究作者何 英 杰學(xué)院機械工程學(xué)院專業(yè)熱能與動力工程學(xué)號12430621155678指導(dǎo)教師易海清 二一六 年 四 月 二十 日湖南涉外經(jīng)濟學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明本人聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立開展工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或創(chuàng)作過的作品成果。對本文工作做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名：何英杰

2、二一六 年 四 月 二十 日摘 要聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電效率與蒸汽部分的系統(tǒng)性能密切相關(guān),合理選擇它的性能參數(shù)是非常重要的,本文重點對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分的性能進行優(yōu)化研究。本文基于燃?xì)廨啓C的參數(shù)是常數(shù)，熱力學(xué)模型，基于雙壓無再熱聯(lián)合循環(huán)分別建立余熱鍋爐和蒸汽輪機，并分析其特點，為后續(xù)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。然后利用得到的理論模型,運用軟件分別編制了余熱鍋爐和蒸汽輪機的計算程序,并按照最大原則建立優(yōu)化程序框圖。最后運行上述的優(yōu)化程序,通過優(yōu)化余熱鍋爐的蒸汽壓力、節(jié)點溫差、溫度、接近點溫差以及汽輪機高、低壓缸的效率等,分別得出這些因素對余熱鍋爐的排煙溫度、余熱利用率、汽輪機的循環(huán)效率和聯(lián)合循環(huán)底循環(huán)效率的影響

3、趨勢,利用得到的數(shù)據(jù)分析不同的參數(shù)變化對底循環(huán)性能的影響,綜合考慮后獲得最優(yōu)的匹配數(shù)據(jù)。對聯(lián)合循環(huán)機組的實際運行具有比較高的參考價值。 關(guān)鍵詞：聯(lián)合循環(huán)；優(yōu)化；蒸汽參數(shù)；余熱鍋爐ABSTRACT Closely related to combined cycle steam generating efficiency and part of the performance of the system, a reasonable choice of its performance parameters is very important, this paper study the optimiz

4、ation of the performance of the combined cycle steam.In this paper, based on the parameters of the gas turbine is constant, thermodynamic model, waste heat boiler and steam turbine are established based on the dual pressure reheat combined cycle, and analyzes its characteristics, which laid a theore

5、tical foundation for the follow-up study. Secondly, by using the theory of model, calculation program of waste heat boiler and steam turbine are worked out by software, and in accordance with the principle of maximum optimization program block diagram. Finally, the optimization program, through the

6、optimization of waste heat boiler steam pressure, temperature, temperature difference, temperature difference and the nodes closer to the point of steam turbine low pressure cylinder efficiency is high, etc., these factors are obtained for waste heat boiler flue gas temperature, the utilization of w

7、aste heat, steam turbine cycle efficiency and combined cycle bottom cycle efficiency influence trend, and using the data obtained from the analysis of influence of different parameters on the cycle performance of the bottom, after comprehensive consideration, the optimal access data. The actual oper

8、ation of the combined cycle with higher unit value.Keywords: Combined cycle; optimization; steam parameter; waste heat boiler目 錄誠信聲明摘要.Abstract第一章 緒論.1 1.1 課題背景及研究的目的和意義.1 1.2 聯(lián)合循環(huán)電站的發(fā)展.1 1.2.1 聯(lián)合循環(huán)電站在世界的發(fā)展.1 1.2.2 聯(lián)合循環(huán)電站在我國的發(fā)展.2 1.2.3 聯(lián)合循環(huán)的類型.2 1.3 聯(lián)合循環(huán)中的燃?xì)廨啓C.3 1.4 聯(lián)合循環(huán)中的余熱鍋爐.3第二章 燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)理論分析模型.5

9、 2.1 聯(lián)合循環(huán)理論基礎(chǔ).5 2.2 聯(lián)合循環(huán)理論分析模型.5 2.3 余熱鍋爐及汽輪機的理論模型.5 2.4 聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分的特點.9 2.5 本章小結(jié).10第三章 聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化分析.11 3.1 聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)的整體研究.12 3.2優(yōu)化的結(jié)果與分析.12 3.3小結(jié).28結(jié)論.29參考文獻30致謝31附錄A32VII湖南涉外經(jīng)濟學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）第一章 緒 論1.1 課題背景及研究的目的和意義 燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行的原理就是燃?xì)廨啓C直聯(lián)一套發(fā)電機組再將燃?xì)廨啓C的排氣引入余熱鍋爐,從而利用過熱排氣，產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽來帶動汽輪機葉片運動然后帶動發(fā)電機發(fā)

10、電。其循環(huán)的優(yōu)點就是充分利用燃料的能源實現(xiàn)能量梯級利用的化學(xué)完成的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)兩次，達到高效率能源利用，水平和簡單循環(huán)燃?xì)廨啓C或水輪機單周期明顯增長。有效提高燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術(shù)水平，實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計十分重要。燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)是組合Brendan和蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)朗肯循環(huán)裝置，聯(lián)合循環(huán)熱力系統(tǒng)由燃?xì)廨啓C的三大組成部分，余熱鍋爐和蒸汽輪機，他們是目前技術(shù)最成熟、最穩(wěn)定、最好的設(shè)計，其擁有良好的獨立狀態(tài)，但目前的技術(shù)將它們高效的組合在一起時，由于相互的材料影響以及能量轉(zhuǎn)移影響很難達到最佳運行狀態(tài)，以及最高的運行效率，所以運動系統(tǒng)的變化和兩者的聯(lián)合循環(huán)最佳狀態(tài)是通過完整、有效、合理詳細(xì)的分

11、析這四個組成部分之間的互相影響的因素。使鍋爐與汽輪機到達最高的配合效率。在余熱鍋爐，汽輪機本身結(jié)構(gòu)和循環(huán)復(fù)雜性以及多樣性有相當(dāng)大的范圍來實現(xiàn)重新組裝，完成最大效率利用，所以有關(guān)注和研究的必要。燃?xì)?輪機聯(lián)合循環(huán)的總和是頂?shù)籽h(huán)效率功能的汽輪機循環(huán)效率總效率，這是兩個效率較高的循環(huán)，相對比較，聯(lián)合循環(huán)的效率更高。在模型的參數(shù)和燃?xì)廨啓C，燃?xì)廨啓C循環(huán)的效率和優(yōu)化的合理確定的前提下，只有當(dāng)?shù)籽h(huán)系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)余熱能量參數(shù)，充分利用蒸汽，才能獲得較高的循環(huán)發(fā)電效率。1.2 聯(lián)合循環(huán)電站的發(fā)展 由于技術(shù)、工藝等各種因素的限制，20世紀(jì)80年代之前建設(shè)的燃?xì)?輪機聯(lián)合循環(huán)電廠，熱效率較低，機組容量

12、小，電產(chǎn)能低下，在電力系統(tǒng)中只能作為緊急備用電源和調(diào)峰機組使用，并沒有得到太多的應(yīng)用。常規(guī)火電機組和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組相比較，此新型模型具有循環(huán)效率較高，可靠性強的優(yōu)點，并且做到快速啟動，重量輕、耗水量小，施工周期短，無疑是優(yōu)良的投資環(huán)境保護指標(biāo)。基于這些優(yōu)點，大型聯(lián)合循環(huán)的快速發(fā)展，一個后來居上的趨勢。 1.2.1 聯(lián)合循環(huán)電站在世界的發(fā)展 最近，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，天然氣發(fā)電，液化氣燃料發(fā)電在世界上建造更多的發(fā)電站，總裝機容量已超過一百萬千瓦，聯(lián)合循環(huán)電廠建成裝機容量2800000千瓦，已與傳統(tǒng)的蒸汽輪機發(fā)電廠總裝機容量的匹配。大量的聯(lián)合循環(huán)電廠投入運行，顯示其各方面的優(yōu)勢，表明它具有強大的生命力

13、，更發(fā)揮了重要作用，在電力行業(yè)的未來。上世紀(jì)50年代初，人們關(guān)注的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠設(shè)備，生產(chǎn)這種發(fā)電廠汽輪機組，燃?xì)廨啓C發(fā)電只占1/10。這可以說是對汽輪機站進行小的改進，提高了約6%。由于極限時，燃?xì)廨啓C技術(shù)的發(fā)電廠，也敵不過的蒸汽輪機發(fā)電廠超臨界蒸汽參數(shù)的整體經(jīng)濟，同時也增加了運行和維修的難度，所以沒有太多的發(fā)展。二十世紀(jì)八十年代底新的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠而興起，勢頭很猛。聯(lián)合循環(huán)電廠，現(xiàn)代燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，發(fā)電廠，電力是燃?xì)廨啓C占總消費量的2/3，目前，聯(lián)合循環(huán)電廠最先進的凈效率已超過55%，這說明聯(lián)合循環(huán)電廠在發(fā)電領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了一定的地位。1.2.2 聯(lián)合循環(huán)電站在我國的發(fā)展

14、電力行業(yè)的發(fā)達與否、技術(shù)的先進性、電產(chǎn)能的效率在一定程度上代表了一個國家的經(jīng)濟實力和發(fā)展水平，采用燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)是未來社會發(fā)展解決能源枯竭問題和發(fā)電效率以及環(huán)境問題。因此，在我國從上世紀(jì)80年代引進外國的聯(lián)合循環(huán)機組，和國家加大鼓勵電廠進行自主技術(shù)改進，使中國燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術(shù)進入世界先進水平。然而目前中國主要發(fā)電技術(shù)還是使用大型燃煤發(fā)電機組大大的提高了脫硫效率，而燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術(shù)完全不需要采用專門的脫硝設(shè)備。從而為企業(yè)節(jié)約大量資金，提高效益。 1.2.3 聯(lián)合循環(huán)的類型 1.不補燃余熱回收型聯(lián)合循環(huán) 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電轉(zhuǎn)換效率的主要優(yōu)點就是造價成本不搞，制造工藝簡單，穩(wěn)定性

15、強，即按即開，技術(shù)比較成熟，發(fā)展空間大。我研究的課題是如何把它們穩(wěn)定的結(jié)合在一起，從而達到高效率的總體結(jié)構(gòu)。過熱蒸汽是在余熱鍋爐產(chǎn)生的排氣冷卻過程中釋放的多余熱能，從而利用這部分熱能來加熱水的使其再一次進入蒸汽輪機循環(huán)，在余熱鍋爐使用過程中產(chǎn)生的蒸汽量是有限的，必須要充分焚燒其燃料使其余熱鍋爐的聯(lián)合循環(huán)機組的輸出功率達到最大化。 2.補燃型聯(lián)合循環(huán) 聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C排氣它背后的余熱鍋爐，注入燃料的燃燒溫度，然后冷卻，釋放的熱量被用來加熱給水，蒸汽透平排氣溫度和初始溫度可以高于蒸汽產(chǎn)量，并可大大提高，明顯，蒸汽輪機發(fā)電功率可提高。聯(lián)合循環(huán)是器件尺寸小，柔韌性好，熱效率高的優(yōu)點，在部分負(fù)荷條件下運

16、行的裝置。 3.增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán) 聯(lián)合循環(huán)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)是燃?xì)廨啓C燃燒室的特點是鍋爐燃燒和傳熱在壓縮機在壓力下工作。鍋爐給水將吸收的高溫氣體的熱，產(chǎn)生蒸汽送往汽輪機的膨脹功。高溫高壓氣體產(chǎn)生的增壓鍋爐排放到氣體渦輪膨脹，廢氣渦輪的熱水器和熱水器。由于在加壓條件下爐內(nèi)傳熱系數(shù)提高了很多，所以增壓鍋爐體積比常壓鍋爐，汽輪機和小得多，可以采用效率高的底循環(huán)。但由于增壓鍋爐是很昂貴的，所以很少使用。1.3 聯(lián)合循環(huán)中的燃?xì)廨啓C由于燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的燃?xì)廨啓C，余熱鍋爐，汽輪機和發(fā)電機（冷凝器）或加熱蒸汽輪機（蒸汽或背壓）組成的循環(huán)系統(tǒng)，它是通過排氣余熱鍋爐為蒸汽煙道氣體中的放電后的功率的燃

17、氣輪機溫度，一個蒸汽輪機發(fā)電，或發(fā)電排放蒸汽加熱的工作后。燃?xì)廨啓C的常見形式，汽輪機同軸驅(qū)動單軸聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，燃?xì)廨啓C，蒸汽輪機分別與多軸聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組。 1.4 聯(lián)合循環(huán)中的余熱鍋爐 根據(jù)選擇所需的供熱方式可分為燃燒余熱鍋爐的種類分為非燃燒的余熱鍋爐和完全燃燒后的余熱鍋爐。完全燃燒后的余熱鍋爐其具有的優(yōu)點有結(jié)構(gòu)簡單，投資少，運行可靠性高。完全或部分余熱鍋爐在燃燒過程中由于其燃料并未完全燃燒，所以在余熱鍋爐使用過程中還需要添加一定量的燃料燃燒，用來維持鍋爐的正常連續(xù)使用，在鍋爐工作中隨著蒸汽量在余熱鍋爐的內(nèi)部壓力增加，可以提高余熱鍋爐內(nèi)部蒸汽參數(shù)，通過這一系列的操作導(dǎo)致功率會有所提高。其缺陷

18、由于只完成了朗肯循環(huán)對燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的效率提升，但在實際運行中，并不能完全改變完全燃燒和補燃的燃?xì)廨啓C在排出的廢氣中氧氣的溶度與燃燒過程中的燃燒量的差異。1.4.1 影響余熱鍋爐性能的主要因素 在實際使用中影響余熱鍋爐效能的必然因素有以下幾種，如鍋爐汽水系統(tǒng)的內(nèi)部布置、熱循環(huán)方式和是否需要在工作中補燃等等因素都會對鍋爐的效能造成一定的影響。1.節(jié)點溫差和接近點溫差 這兩個溫差是影響余熱鍋爐熱力性能與熱循環(huán)的兩個最重要因素。節(jié)點溫差一般是指蒸發(fā)器瓶口處出口煙氣溫度、蒸發(fā)器飽和溫度差。節(jié)點溫度可以有效的降低余熱鍋爐吸熱量，從而增加余熱利用率，達到可以更好回收余熱的目的，最終有效的提高燃?xì)?蒸汽

19、聯(lián)合循環(huán)工作效率。但在實際工作使用過程中加熱的受熱面積增加的同時，鍋爐煙氣側(cè)面的制造成本也同時會增加，所以流動阻力也必然增大，從而有效的降低燃?xì)廨啓C的效率。 接近點溫差是指水的飽和最高溫度和鍋爐內(nèi)部省煤器出口處水溫度之間的差別。在實際工程中，存在許多不在控制的因素，從而會造成巨大的偏差，導(dǎo)致在實際制造與生存中造成不可挽回的損失，因此數(shù)值選擇在5-10度為最合適的數(shù)值。2.余熱鍋爐的排煙溫度余熱鍋爐的排煙溫度在實際使用中會直接影響它的余熱利用效率。其產(chǎn)生的較低的煙氣溫度的余熱利用率高，但會同一時間，加熱面增加，會有比較大的影響。3.主蒸汽溫度和壓力 主蒸汽壓力越高，單位蒸汽在汽機中的做功就會越多

20、，但是產(chǎn)生的蒸汽量減少，此時余熱鍋爐吸收的熱量減少，導(dǎo)致余熱鍋爐的余熱利用率降低，因此，對于整個蒸汽循環(huán)的做功需要采用合適的蒸汽壓力參數(shù)。第二章 燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)理論分析模型2.1 聯(lián)合循環(huán)理論基礎(chǔ) 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電是傳統(tǒng)的蒸汽和燃?xì)廨啓C聯(lián)合在一起更好的發(fā)電，這種方式發(fā)電相對以往的傳統(tǒng)發(fā)電具有先進，高效，清潔的強勢優(yōu)點。目前一般廣泛采用的是通過把燃?xì)廨啓C的布雷敦(Brayton)循環(huán)與蒸汽輪機的朗肯(Rankine)循環(huán)聯(lián)合循環(huán)，通過余熱鍋爐(HRSG)結(jié)合在一起所形成的燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)，也就是常規(guī)聯(lián)合循環(huán)。由于聯(lián)合循環(huán)機組部件較大，而且相關(guān)的關(guān)系錯綜復(fù)雜，所以操作優(yōu)化就必須建立在詳細(xì)

21、的數(shù)學(xué)模型之上。本文選取了PG9171E型聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐雙壓再熱燃燒，天然氣等常規(guī)燃?xì)饴?lián)合循環(huán)的一部分，雙壓蒸汽系統(tǒng)的蒸汽部分。2.2 聯(lián)合循環(huán)理論分析模型 聯(lián)合循環(huán)的工作原理如圖2.1所示，可分為聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機系統(tǒng)兩個部分，運行后首先吸收大量的空氣從空氣壓縮后過濾然后進入壓縮機，壓縮空氣會進入燃燒室和燃料的燃燒，高溫?zé)煔怛?qū)動氣輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，這就是整個燃?xì)廨啓C系統(tǒng)的周期。煙氣中的熱量被轉(zhuǎn)換為高壓，低壓蒸汽熱能驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。2.3 余熱鍋爐及汽輪機的理論模型2.3.1 余熱鍋爐的熱工模型和T-Q圖余熱鍋爐的在設(shè)計的本質(zhì)就是過熱回收蒸汽發(fā)生裝置。余熱鍋爐和蒸汽輪機的制造與設(shè)計

22、都比燃?xì)廨啓C的制造與設(shè)計相對容易，但是其關(guān)鍵點在于熱力系統(tǒng)的設(shè)計，它在其設(shè)備中位于燃燒設(shè)備下游輪機煙道內(nèi)，煙風(fēng)內(nèi)部阻力形成的汽輪機背壓的終端流體網(wǎng)絡(luò)。通過吸收熱交換煙道內(nèi)壁氣的剩余能量，會產(chǎn)生汽輪機的蒸汽的壓力與溫度會變化。本文是將除氧雙壓無再熱余熱鍋爐為例。余熱鍋爐的熱工模型高壓過熱器和高壓蒸發(fā)器的熱平衡方程:高壓過熱器的熱平衡：低壓過熱器、高壓省煤器和低壓蒸發(fā)器的熱平衡：低壓過熱器的熱平衡：高壓省煤器的熱平衡：低壓省煤器的熱平衡：除氧蒸發(fā)器和凝水加熱器熱平衡：除氧蒸汽需要量：除氧蒸發(fā)器產(chǎn)汽量：整臺鍋爐的熱平衡：鍋爐的余熱利用率： 圖2.2的變化關(guān)系，所示為這種汽水系統(tǒng)的余熱鍋爐中換熱量Q與

23、燃?xì)夂推疁囟萾又稱T-Q圖。 圖2.2 雙壓余熱鍋爐的T-Q圖2.3.2汽輪機的熱工模型和h-s圖 汽輪機由高壓缸和低壓缸組成，輔機包括高壓給水泵、低壓給水泵、循環(huán)水泵和凝水泵。汽機高壓缸做功： 汽機低壓缸做功：汽機總做功：汽機做的有效功：高壓給水泵功耗： 低壓給水泵功耗： 給水泵總功耗： 循環(huán)水泵功耗： 凝水泵功耗： 汽機循環(huán)凈功： 汽機循環(huán)效率：底循環(huán)效率： 蒸汽輪機的膨脹進入濕區(qū)域時，低壓區(qū)的內(nèi)效率要進行修正，本文是根據(jù)文獻的方法進行修正的。2.4 聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分的特點 一般的余熱鍋爐蒸汽鍋爐相對比較，燃?xì)廨啓C流鍋爐的剩余排氣和過熱蒸汽流量的比例有很大的不同，余熱鍋爐內(nèi)部的熱量傳遞，

24、但同時也會引起其對煙道內(nèi)部的換熱表面的振動，余熱鍋爐內(nèi)部屬性和自身的空間結(jié)構(gòu)特點決定了在制造、設(shè)計、以及操作過程中都會些許困難和特殊的要求。此外，對發(fā)電機組熱力循環(huán)系統(tǒng)是從給飽和水除去多余氧氣機器汽輪機抽汽的傳統(tǒng)操作功能實現(xiàn)。聯(lián)合循環(huán)中使用的蒸汽輪機與在常規(guī)使用的蒸汽輪機相對比較，具有以下三個特點：1.在實際中，常規(guī)的汽輪機產(chǎn)生凝汽器蒸汽氣流的流量，大概只有約30%的飽和的過熱蒸汽流量，因為在鍋爐內(nèi)部沒有抽汽加熱水，過熱飽和蒸汽流向高壓缸，產(chǎn)生的熱量，之后通過低壓缸，通過中壓余熱鍋爐和低壓蒸汽氣流膨脹工作也被排入在汽輪機排汽凝汽器，須要大于冷凝器的蒸汽總流量的30%才能解決問題。2.蒸汽汽輪機

25、必須要適應(yīng)較為快速啟動的開啟方式，尤其汽輪機串聯(lián)連接在軸上的時候，針對的是對布置在單軸的發(fā)動機發(fā)電機。這需要在汽輪機的組合結(jié)構(gòu)上做深度的研究，同時必須要采取一定的有效措施。3.汽輪機在日常生產(chǎn)生活中低負(fù)荷運行時，汽輪機通常采用通用放棄在傳統(tǒng)的發(fā)電廠使用的蒸汽壓力值恒定的調(diào)節(jié)和滑壓正常運行運行方式的使用。2.5 本章小結(jié)本章首先分別進行了對聯(lián)合循環(huán)的蒸汽部分中余熱鍋爐和蒸汽輪機的理論模型的建立,然后詳細(xì)分析了聯(lián)合循環(huán)中的蒸汽環(huán)節(jié)的特點,為后面各章對常規(guī)非補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)運行優(yōu)化奠定了一定的理論基礎(chǔ)。第三章 聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化分析3.1 聯(lián)合循環(huán)蒸汽系統(tǒng)的整體研究 聯(lián)合循環(huán)最佳性能

26、選擇最好的部分是不相等的整體性能。因此，組合優(yōu)化設(shè)計的最佳性能，不僅可以滿足以有限元件來尋求最優(yōu)的設(shè)計方案，并以統(tǒng)一的最優(yōu)氣裝置由于受專業(yè)我學(xué)到的各個部分，將重點研究余熱鍋爐的優(yōu)化，本文只是優(yōu)化余熱蒸汽鍋爐和蒸汽輪機部分，固定燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機的參數(shù)，但實際上改變了余熱鍋爐的參數(shù)，當(dāng)參數(shù)改變時，燃?xì)廨啓C的部分蒸汽將改變，這三個部分的約束，但在實踐中并沒有達到或難以實現(xiàn)整體優(yōu)化與選擇。3.2優(yōu)化的結(jié)果與分析 在優(yōu)化設(shè)計中對系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)移的全過程，轉(zhuǎn)化和利用能源，用于熱力系統(tǒng)的關(guān)系和轉(zhuǎn)換之間的熱量和其他能源，總體上，根據(jù)總能系統(tǒng)概念匹配優(yōu)化，合理使用安排不同的能量等級，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)整體性能最優(yōu)，

27、而不是專注于能源效率的個人績效指標(biāo)改善單一的生產(chǎn)設(shè)備及工藝。計算結(jié)果:(以下結(jié)果中出現(xiàn)的、W、，分別表示高壓蒸汽流量t/h，低壓蒸汽流量t/h，排煙溫度，余熱利用率%，汽機做的有效功KW，汽機循環(huán)凈功KW，汽機循環(huán)效率%和底循環(huán)效率%，在優(yōu)化圖中將不再標(biāo)注） 表3.1高壓過熱蒸汽和低壓過熱蒸汽壓力對底循環(huán)效率的影響 圖3.1高壓過熱蒸汽和低壓過熱蒸汽壓力對底循環(huán)效率的影響圖3.1是根據(jù)表3.1得到的低壓壓力與高壓壓力對底循環(huán)效率的影響。國外研究表明：隨著高壓蒸汽底循環(huán)的增加，提高聯(lián)合循環(huán)的效率，優(yōu)化高價值開始下降。增加在表3.1循環(huán)效率底隨壓力的增加而逐漸放緩增長速度，減少在低壓力循環(huán)效率在高

28、壓力已經(jīng)先增大后減小，對每一個高壓低壓和選擇正確的問題。從圖3.1可以看到在高壓力的變化，底循環(huán)效率低不低中高壓力變化的情況下效果明顯，結(jié)合高壓蒸汽流量，蒸汽輪機末級葉片汽輪機排汽溫度，蒸汽壓力是非常高的優(yōu)化后，通常在高壓力高壓力范圍。 表3.2 高壓過熱蒸汽和低壓過熱蒸汽壓力對預(yù)熱過濾排煙溫度的影響圖3.2 高壓過熱蒸汽和低壓過熱蒸汽壓力對余熱鍋爐排煙溫度的影響余熱鍋爐進行余熱鍋爐余熱回收的主要技術(shù)指標(biāo)是排煙溫度。我們希望在熱介質(zhì)鍋爐排煙溫度滿足要求的情況下盡可能的低，以降低排煙熱損失。余熱鍋爐的排煙溫度可以降低到一個較低的溫度，這就意味著排煙熱會有損失。余熱鍋爐受熱面結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備維護困難

29、，特別是避免低溫腐蝕，所以排氣溫度，余熱鍋爐將是有限的，充分利用余熱的影響。在雙壓余熱鍋爐，無論排氣溫度是由低壓蒸汽壓力的影響比較大，從表3.2，圖3.2可以看出，在低壓余熱鍋爐，煙氣溫度高壓力變化很小，當(dāng)主蒸汽壓力對廢氣余熱鍋爐與壓力較低的蒸汽壓力會有所增加。 表3.3 高壓過熱蒸汽和低壓過熱蒸汽壓力對余熱利用率的影響圖3.3高壓過熱蒸汽和低壓過熱蒸汽壓力對余熱利用率的影響 根據(jù)聯(lián)合循環(huán)機組運行優(yōu)化參數(shù)表3.3，在相同條件下的參數(shù)優(yōu)化，改變低壓力的蒸汽壓力的關(guān)系曲線，得到復(fù)合循環(huán)蒸汽參數(shù)和蒸汽壓力（圖3.3）。從圖中可以看到主蒸汽壓力的情況下是不變的，具有低蒸汽壓余熱鍋爐利用率的增加有所降低

30、，而低壓蒸汽壓力一定時，隨著鍋爐余熱利用率的主蒸汽壓力，只有很小的增加，排氣溫度和鍋爐（圖3.2）是對應(yīng)的。表3.4 高壓過熱蒸汽和低壓過熱蒸汽壓力對汽輪機效率的影響圖3.4 高壓過熱蒸汽和低壓過熱蒸汽壓力對汽輪機效率的影響表3.4和圖3.4可以明顯的看出高壓力對汽輪機效率的影響，汽輪機循環(huán)效率提高，壓力的變化對汽輪機的效率是比較大的，與主蒸汽壓力的增加，在雙壓蒸汽循環(huán)的主蒸汽流量，通過余熱鍋爐產(chǎn)生減少，然而，蒸汽流量的2倍的增加，兩個渦輪輸出的影響，因此雙壓力單位，主蒸汽壓力應(yīng)與兩次測定，進汽壓力存在一個最佳的價值問題的兩倍。選擇兩個蒸汽壓力不僅對余熱鍋爐余熱利用率有關(guān)，而且還直接影響到高壓

31、蒸汽透平的效率，影響主蒸汽壓力是同樣重要的一樣。 表3.5 高壓節(jié)點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.5 高壓節(jié)點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.6 高壓節(jié)點溫差對汽機做功的影響 表3.5、圖3.5和圖3.6給出了高壓節(jié)點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分的性能的影響,節(jié)點溫差是換熱過程中蒸發(fā)器出口煙氣與被加熱的飽和水汽之間的差值。從圖中我們可以看到，當(dāng)燃?xì)廨啓C余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的選擇，在一定范圍內(nèi)的節(jié)點的溫度變化的高壓部分，作為熱交換器的蒸汽側(cè)和壓力和溫度的變化，因此，隨著節(jié)點溫度的增加，高壓部分，降低主蒸汽流量量，導(dǎo)致低壓蒸汽熱吸收增加，由于高壓蒸汽，蒸汽膨脹是工作的一個重要組成部分，在汽輪

32、機功率下降，流量減少，而節(jié)點溫度到一定程度時，高壓蒸汽產(chǎn)量略有增加，而平均傳熱溫度蒸發(fā)器加熱表面面積減少，但增加的數(shù)目。當(dāng)然，隨著節(jié)點的溫度下降，煙氣廢熱鍋爐溫度會下降，這將有助于提高鍋爐的等效性，有利于提高聯(lián)合循環(huán)的效率。然而，這將增加鍋爐煙氣側(cè)的傳熱面積和鍋爐的阻力，會增加投資成本，以及燃?xì)廨啓C的效率和功率有下降的趨勢。因此，從投資成本和視圖的聯(lián)合循環(huán)效率的角度去考慮最好的，你需要選擇一個合適的節(jié)點溫度。 表3.6低壓節(jié)點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.7 低壓節(jié)點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.8 低壓節(jié)點溫差對汽機做功的影響 圖3.7，圖3.8是根據(jù)表3.6聯(lián)合循環(huán)機組運行

33、優(yōu)化參數(shù)，在其他參數(shù)不變的情況下，聯(lián)合循環(huán)蒸汽分壓節(jié)點之間的關(guān)系曲線，溫度變化。從表3.6數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)?shù)蛪汗?jié)點的溫度變化，高壓過熱蒸汽產(chǎn)量不變時，隨著節(jié)點的溫度壓力低增長，低效率和水輪機底循環(huán)的輸出功率，但循環(huán)效率提高的渦輪機。隨著溫度的降低節(jié)點壓力低，但也限制了排放煙氣酸露點和水露點，因為燃料是免費的天然氣中的硫，所以只受水露點，可降低到90度。表3.7高壓接近點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.9 高壓接近點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.10 高壓接近點溫差對汽機做功的影響接近點溫差為了防止出現(xiàn)沸騰式省煤器，省煤器和反映一個指示器邊距。表3.7，圖3.9和圖3.10給出了壓

34、力點附近溫度對地圖的聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響可以看出，通過高壓接近點溫差的影響大小的聯(lián)合循環(huán)參數(shù)不大，當(dāng)高壓部分靠近點隨著溫度的升高，降低對省煤器出口水溫度，導(dǎo)致高壓煤裝置的加熱面積減小，高壓蒸發(fā)器加熱面積大大增加，降低了高壓過熱器受熱面積，使高壓主汽流量減小，低壓蒸汽產(chǎn)量的增加，對余熱鍋爐的排煙溫度略有下降，而余熱利用率略有增加。降低渦輪的作用力，導(dǎo)致較低的功率和效率。 表3.8 低壓接近點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.11低壓接近點溫差對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響 表3. 8、圖3.11和圖3.12反映了低壓接近點溫差改變時，余熱鍋爐和蒸汽輪機性能的變化，當(dāng)?shù)碗妷航咏c溫差增大，

35、余熱鍋爐蒸汽壓力的產(chǎn)量不變，減少低壓蒸汽生產(chǎn)，導(dǎo)致鍋爐排煙溫度的大幅增加，余熱利用率降低，但與接近點溫差汽輪機低壓提高效率的影響很小，所以蒸汽底循環(huán)效率的整體的一部分。從表3.8和表3.7的比較可以看出，在其它參數(shù)相同，低接近點溫差比高壓蒸汽溫度接近點的振幅的影響很明顯。圖3.12低壓接近點溫差對汽機做功的影響表3.9 主蒸汽溫度對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.13主蒸汽溫度對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響表3.9、圖3.13表示余熱鍋爐高壓主蒸汽出口溫度與聯(lián)合循環(huán)機組性能的關(guān)系，必須通過煙氣溫度蒸發(fā)器出口，如果增加了主蒸汽壓力的溫度，總吸熱量增加。平均熱沉溫度朗肯循環(huán)增加，提高流通效率，而高壓

36、系統(tǒng)的流量減小，但汽輪機在焙燒還原也相應(yīng)增加，低的系統(tǒng)流量增加，因此增加渦輪輸出。在與主蒸汽溫度變化不大的聯(lián)合循環(huán)的效率，因此它可以在余熱鍋爐在選擇較小但更合理的換熱溫差，以減少不可逆損失，提高效率和增加有用的工作。對聯(lián)合循環(huán)效率底循環(huán)主蒸汽溫度開始時不影響對主汽溫的開始是由于增加了余熱鍋爐效率，相當(dāng)于減少，同時機組鍋爐吸熱量的增加，將減少在余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，蒸汽氣比例將會下降，兩者相互影響使蒸汽輸出功率變化不大，所以小變化底循環(huán)效率。主蒸汽溫度越高，更多的動力裝置蒸汽如果其他條件相同，所以主蒸汽溫度通?？梢允褂酶撸捎谶^熱蒸汽溫度的蒸汽鍋爐提高產(chǎn)量降低，所以不一定是主蒸汽溫度較高，在同一

37、時間，我們還應(yīng)該注意到，主蒸汽溫度的升高意味著熱端溫度差降低傳熱溫差，減少采暖面積相應(yīng)增加，過熱器。表3.10低壓蒸汽溫度對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響圖3.14 低壓蒸汽溫度對聯(lián)合循環(huán)蒸汽部分性能的影響 根據(jù)聯(lián)合循環(huán)機組運行優(yōu)化參數(shù)表3.10，在相同條件下的參數(shù)優(yōu)化，低壓蒸汽初始溫度的變化曲線有聯(lián)合循環(huán)蒸汽參數(shù)和蒸汽的溫度（圖3.14）。過熱蒸汽溫度在低壓系統(tǒng)出口的變化，對高壓系統(tǒng)流量無影響，低壓力條件下系統(tǒng)在低壓系統(tǒng)壓力恒定，與出口蒸汽溫度的升高，低壓蒸汽產(chǎn)量略有下降，低壓過熱蒸汽過熱度上升?？梢詮倪^熱蒸汽溫度低的各種參數(shù)的影響圖3.14是不可見的。每個低壓蒸汽溫度對應(yīng)的低壓力的優(yōu)化過程，但

38、在優(yōu)化范圍的壓力變化很小。表3.11汽機高壓缸內(nèi)效率和主蒸汽壓力下的底循環(huán)效率圖3.12巧汽機高壓缸內(nèi)效率和主蒸汽壓力下的底循環(huán)效率 汽輪機相對內(nèi)效率直接反映了汽輪機組，從表3.11和圖3.15中可以看到高壓力是恒定的，采用高壓缸效率底循環(huán)效率不同壓力的變化趨勢基本一致。但在對汽輪機相對內(nèi)效率的余熱鍋爐的優(yōu)化壓力影響較小，為了便于計算，為固定值低壓缸內(nèi)效率。表3.12 低壓缸內(nèi)效率對底循環(huán)效率的影響圖3.16低壓缸內(nèi)效率對底循環(huán)效率的影響 圖3.16是在其他條件不變的情況下，低壓缸效率和低壓蒸汽壓力對底循環(huán)效率的影響。在較低的壓力，與低壓缸效率的提高，對底循環(huán)效率低壓缸的有效工作的線性增加，同

39、時，根據(jù)數(shù)據(jù)表4.12中可以看到每一個相對內(nèi)效率對應(yīng)的低壓力的優(yōu)化，并與低壓力氣缸的效率的提高,使低壓力的優(yōu)化也增加。 表3.13燃機排煙溫度對底循環(huán)性能的影響圖3.17 燃機排煙溫度對底循環(huán)性能的影響 如表3. 13和圖3. 17所示可見，排氣溫度和燃燒機主蒸汽參數(shù)的關(guān)系之間密切相關(guān)，隨著燃?xì)廨啓C排氣溫度，排煙溫度余熱鍋爐大大降低，有利于蒸汽輪機循環(huán)率，并提高對底循環(huán)余熱利用效率。對不同模型的燃?xì)廨啓C排氣溫度，它是不同的，只針對汽水系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C排氣溫度最大化的理性選擇余熱利用。 表3.14 高壓壓力對應(yīng)的優(yōu)化的低壓壓力圖3.18 高壓壓力對應(yīng)的優(yōu)化的低壓壓力 從表3.14和圖3.18可以看

40、出，有各種高低壓優(yōu)化。隨著壓力的增加，低壓力，同時也增加了。優(yōu)化結(jié)果表明，高壓力的增加和增長率的底部循環(huán)效率逐漸減緩，并隨低壓蒸汽壓力的增加先升高后降低，它不是由低壓蒸汽溫度的影響。但在實際工程中，壓力不能太低壓力蒸汽。因為如果你太低，高壓蒸汽膨脹，這種壓力已經(jīng)相當(dāng)飽和蒸汽濕度，然后溫度比低壓蒸汽溫度要低，兩者之間的溫差大，這是非常不利于整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。表3.14低壓蒸汽壓力蒸汽壓力與壓力的優(yōu)化，根據(jù)對9.81mpa壓力高的工程經(jīng)驗，低壓0.53mpa。數(shù)據(jù)顯示，在節(jié)點溫差和接近點溫差的優(yōu)化，低壓力對余熱鍋爐的排煙溫度節(jié)點的溫度影響很大，因此考慮從7到8的高電壓節(jié)點溫度因素，節(jié)點溫度8壓力低，通

41、過優(yōu)化結(jié)果高壓和低壓接近接近點溫差之間的溫度差是5，與工程經(jīng)驗相差很多數(shù)值優(yōu)化（如低壓力的選擇），原因是因為惠普缸內(nèi)效率優(yōu)化我們假設(shè)汽輪機低壓缸的所有條件是固定的，效率只是一個粗略的校正，但汽輪機內(nèi)效率實際上是改變（7，例如，與排汽壓力，降低汽輪機蒸汽濕度的提高影響葉片壽命，同時，水分損失增加，熱經(jīng)濟性下降，排氣量的增加，在余速損失在一定條件下，它必須使用末級葉片較長或更多的廢氣，冷凝器體積的增大，對汽輪機相對內(nèi)效率降低。它是必要的跟蹤在正確的考慮渦輪效率的各種條件之間的關(guān)系的變化。由于冷卻水的增加，冷卻水泵的能耗和投資增加等將發(fā)生變化。余熱鍋爐蒸汽壓力，節(jié)點溫度，接近溫度，排氣溫度和選定的水

42、溫度對整體性能有重要的影響。它們之間的相互影響，不僅影響煙氣余熱的利用效率，而且還影響了設(shè)備的制造成本。在實際工程中，考慮到實際情況和地方，綜合分析，用戶的特殊要求進行比較，選擇參數(shù)。3.3小結(jié)在這一章中，其他條件設(shè)計工況下運行的程序的最后一章，根據(jù)選定的一一個研究對象與燃燒天然氣燃燒的蒸汽型部分機器的運行參數(shù)，對環(huán)網(wǎng)供電端為目標(biāo)函數(shù)，對性能參數(shù)進行了優(yōu)化，并對優(yōu)化結(jié)果進行了分析，和影響循環(huán)的功率和效率的優(yōu)化參數(shù)之間的匹配關(guān)系，從而揭示了余熱鍋爐，從而達到對余熱鍋爐性能參數(shù)的優(yōu)化選擇。本章主要論述了蒸汽壓力，蒸汽溫度的影響，溫度差，接近溫度點，透平的內(nèi)效率和燃?xì)廨啓C排氣溫度等因素對循環(huán)性能和余熱鍋爐的底部。 結(jié) 論 本文通過對聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)蒸汽部分進行分析建立理論模型，然后在考慮實際燃?xì)狻⑺退羝麩崃π再|(zhì)隨溫度的變化和它們在系統(tǒng)流動過程中所造成各種損失，對某些參數(shù)作了適當(dāng)簡化，分別編制余熱鍋爐部分、蒸