燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術經(jīng)濟指標計算

1、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術經(jīng)濟指標計算13目 錄1概述12燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)基本理論13燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術經(jīng)濟指標計算23.1燃氣輪機技術經(jīng)濟指標23.1.1壓氣機進氣溫度23.1.2壓氣機進氣壓力23.1.3壓氣機排氣溫度33.1.4壓氣機排氣壓力33.1.5燃氣輪機排氣溫度33.1.6燃氣輪機排氣壓力33.1.7壓氣機壓縮比33.1.8燃料流量43.1.9燃料溫度43.1.10燃氣輪發(fā)電機組熱耗率43.1.11燃氣輪發(fā)電機組熱效率43.2余熱鍋爐技術經(jīng)濟指標53.2.1余熱鍋爐主蒸汽流量53.2.2余熱鍋爐主蒸汽壓力53.2.3余熱鍋爐主蒸汽溫度53.2.4余熱鍋爐再熱蒸汽流量53.2.5余熱鍋

2、爐再熱蒸汽壓力53.2.6余熱鍋爐再熱蒸汽溫度53.2.7余熱鍋爐排煙溫度63.2.8余熱鍋爐熱端溫差63.2.9余熱鍋爐節(jié)點溫差63.2.10余熱鍋爐接近點溫差63.2.11余熱鍋爐煙氣側壓損73.2.12余熱鍋爐熱效率73.3聯(lián)合循環(huán)汽輪機技術經(jīng)濟指標73.3.1聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽流量73.3.2聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽壓力83.3.3聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽溫度83.3.4聯(lián)合循環(huán)汽輪機再熱蒸汽壓力83.3.5聯(lián)合循環(huán)汽輪機再熱蒸汽溫度83.3.6聯(lián)合循環(huán)汽輪機其他技術經(jīng)濟指標83.4聯(lián)合循環(huán)技術經(jīng)濟指標83.4.1聯(lián)合循環(huán)功率83.4.2聯(lián)合循環(huán)蒸燃功比93.4.3聯(lián)合循環(huán)蒸功百分率93.4

3、.4聯(lián)合循環(huán)投入率93.4.5聯(lián)合循環(huán)熱耗率93.4.6聯(lián)合循環(huán)熱效率103.4.7聯(lián)合循環(huán)廠用電功率103.4.8聯(lián)合循環(huán)廠用電率113.4.9聯(lián)合循環(huán)等效發(fā)電煤耗率113.4.10聯(lián)合循環(huán)等效供電煤耗率113.4.11聯(lián)合循環(huán)機組等效標煤耗量121 概述本文根據(jù)電力行業(yè)標準火力發(fā)電廠技術經(jīng)濟指標計算方法 DL/T 904-2004編寫而成，提供了燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)的技術經(jīng)濟指標計算方法，以指導燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的性能計算使用。2 燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)基本理論所謂燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)，實質上是把在高溫區(qū)工作的燃氣輪機布雷登（Brayton）循環(huán)和在中低溫區(qū)工作的蒸汽輪機朗肯（Rankine）循環(huán)疊置

4、，組成總能利用系統(tǒng)。它利用燃氣輪機和蒸汽輪機這兩種早已成熟的動力機械裝置，通過余熱鍋爐耦合在一起，實現(xiàn)了熱能的梯級利用，簡稱為“聯(lián)合循環(huán)”。圖 1燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組示意圖如圖1所示，燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的主要設備有：燃氣透平（燃氣輪機有兩種語義，一種是僅指渦輪機，另一種語義是包括渦輪機、燃燒室、壓氣機的一個整體，注意區(qū)分，本文提到的燃氣輪機指后一種語義，用燃氣透平指前一種語義），壓氣機，燃燒室，余熱鍋爐，汽輪機，發(fā)電機，凝汽器，給水加熱器等。當燃氣輪機工作時，壓氣機從外界大氣中吸入空氣，并把它壓縮到某一壓力，同時空氣溫度也相應提高，然后將空氣送入燃燒室與噴入的燃料混合燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，

5、進入燃氣透平中膨脹做功，直接帶動發(fā)電機發(fā)電。燃氣輪機的排氣導入余熱鍋爐，用以產(chǎn)生高溫高壓蒸汽驅動汽輪機帶動發(fā)動機發(fā)電。汽輪機排汽再進入凝汽器中放熱，凝結水又送入余熱鍋爐，形成蒸汽動力循環(huán)。這樣既增加了總輸出功率，又利用了燃氣輪機和汽輪機各自的優(yōu)點，使整個循環(huán)的熱效率提高。3 燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術經(jīng)濟指標計算3.1 燃氣輪機技術經(jīng)濟指標3.1.1 壓氣機進氣溫度壓氣機進口處（壓氣機進口法蘭處或進氣喇叭口處）空氣溫度（）。3.1.2 壓氣機進氣壓力壓氣機進口處（壓氣機進口法蘭處或進氣喇叭口處）空氣的總壓（絕對壓力，kPa）。若無總壓測點，則總壓是大氣壓、壓力表靜壓和動壓的代數(shù)和。動壓的計算公式如下

6、：pd=2*v2=2*qVA2=12*qmA2=pRw*273.15+tRw=2871-0.378*pvpapv=hu*ps式中，pd動壓，Pa，要注意單位換算測點處的空氣密度，kg/m3v測點處的空氣流速，m/s，根據(jù)空氣流量及截面積確定qV測點處的空氣容積流量，m3/sA測點處的管道截面積，m2qm空氣的質量流量，kg/sp測點處的絕對壓力，等于表壓與環(huán)境中空氣壓力的和，Pat測點處的溫度，Rw濕空氣的氣體常數(shù)，J/(kgK)，若僅考慮干空氣，則取值為287pa環(huán)境中的空氣壓力，Papv空氣中水蒸氣的分壓力，Pahu相對濕度，無量綱ps對應溫度t時的飽和水蒸氣壓力，由水蒸氣表查得，Pa3.

7、1.3 壓氣機排氣溫度壓氣機出口擴壓器的出口平面處工質溫度（）。3.1.4 壓氣機排氣壓力壓氣機出口擴壓器的出口平面處工質總壓（絕對壓力，kPa）。3.1.5 燃氣輪機排氣溫度燃氣透平出口法蘭處平面工質的溫度（）。3.1.6 燃氣輪機排氣壓力燃氣透平出口法蘭處平面工質的總壓（kPa）。3.1.7 壓氣機壓縮比壓氣機排氣壓力與進氣壓力的比值，代表工質被壓縮的程度，計算公式如下：=pyppyj式中，壓氣機壓縮比，無量綱pyp壓氣機排氣壓力，kPapyj壓氣機進氣壓力，kPa3.1.8 燃料流量實際供給燃氣輪機的燃料流量，（液體）kg/h或（氣體）m3/h。3.1.9 燃料溫度進入燃氣輪機燃燒室的燃

8、料溫度，。3.1.10 燃氣輪發(fā)電機組熱耗率燃氣輪發(fā)電熱耗量與其輸出電功率的比值，計算公式如下：qrj=Gf*Qar_netPrj式中，qrj燃氣輪機發(fā)電機組熱耗率，kJ/(kWh)Gf燃料的流量，kg/h或m3/hQar_net燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg或kJ/m3Prj燃氣輪發(fā)電機的輸出功率，kW3.1.11 燃氣輪發(fā)電機組熱效率燃氣輪發(fā)電機組發(fā)電量的相當熱量與供給燃料熱耗量的百分比，根據(jù)下式計算：rj=3600*PrjGf*Qar_net*100=3600qrj*100式中，rj燃氣輪發(fā)電機組的熱效率，%qrj燃氣輪機發(fā)電機組熱耗率，kJ/(kWh)Gf燃料的流量，kg/h或m3/hQ

9、ar_net燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg或kJ/m3Prj燃氣輪發(fā)電機的輸出功率，kW3.2 余熱鍋爐技術經(jīng)濟指標3.2.1 余熱鍋爐主蒸汽流量余熱鍋爐高壓主蒸汽流量，是指余熱鍋爐末級高壓過熱器出口蒸汽流量（kg/h），若是雙壓/三壓余熱鍋爐，還存在中壓/低壓主蒸汽流量。3.2.2 余熱鍋爐主蒸汽壓力余熱鍋爐高壓主蒸汽壓力，是指余熱鍋爐末級高壓過熱器出口蒸汽壓力（MPa），若是雙壓/三壓余熱鍋爐，還存在中壓/低壓主蒸汽壓力。3.2.3 余熱鍋爐主蒸汽溫度余熱鍋爐高壓主蒸汽溫度，是指余熱鍋爐末級高壓過熱器出口蒸汽溫度（），若是雙壓/三壓余熱鍋爐，還存在中壓/低壓主蒸汽溫度。3.2.4 余熱鍋爐再

10、熱蒸汽流量余熱鍋爐再熱蒸汽流量，是指再熱式余熱鍋爐末級再熱器出口蒸汽流量（kg/h）。3.2.5 余熱鍋爐再熱蒸汽壓力余熱鍋爐再熱蒸汽壓力，是指再熱式余熱鍋爐末級再熱器出口蒸汽壓力（MPa）。3.2.6 余熱鍋爐再熱蒸汽溫度余熱鍋爐再熱蒸汽溫度，是指再熱式余熱鍋爐末級再熱器出口蒸汽溫度（）。3.2.7 余熱鍋爐排煙溫度指余熱鍋爐末級受熱面后的煙氣溫度（）。3.2.8 余熱鍋爐熱端溫差指余熱鍋爐換熱過程中，高壓過熱器煙氣入口的煙氣溫度與高壓過熱器主蒸汽出口的主蒸汽溫度的差值，即高壓過熱器主蒸汽出口處的煙氣與主蒸汽的溫度差值，根據(jù)下式計算：trd=tyr-tzz式中，trd余熱鍋爐熱段溫差，tyr

11、余熱鍋爐高壓過熱器煙氣入口的煙氣溫度，tzz余熱鍋爐高壓過熱器主蒸汽出口的主蒸汽溫度，3.2.9 余熱鍋爐節(jié)點溫差也稱窄點溫差，指余熱鍋爐換熱過程中，蒸發(fā)器出口的煙氣溫度與蒸發(fā)器內(nèi)汽水混合物溫度的最小溫差，對于多壓余熱鍋爐，應計算各壓力等級的節(jié)點溫差。根據(jù)下式計算：tjd=tyz-tlbh式中，tjd余熱鍋爐節(jié)點溫差，tyz余熱鍋爐蒸發(fā)器出口的煙氣溫度，tlbh余熱鍋爐蒸發(fā)器內(nèi)的飽和溫度，3.2.10 余熱鍋爐接近點溫差指余熱鍋爐蒸發(fā)器內(nèi)的飽和溫度與省煤器出口水溫的差值，對于多壓余熱鍋爐，應計算各壓力等級的接近點溫差。根據(jù)下式計算：tjj=tlbh-tsc式中，tjj余熱鍋爐接近點溫差，tsc

12、余熱鍋爐省煤器出口水溫，tlbh余熱鍋爐蒸發(fā)器內(nèi)的飽和溫度，3.2.11 余熱鍋爐煙氣側壓損指燃氣輪機排氣流經(jīng)鍋爐時產(chǎn)生的壓力降（kPa）。3.2.12 余熱鍋爐熱效率指余熱鍋爐的有效輸出熱量占輸入熱量的百分數(shù)，根據(jù)下式計算：yg=cp_yrtyr-cp_yctyccp_yrtyr-cp_ata*100式中，yg余熱鍋爐熱效率，%cp_yr余熱鍋爐煙氣入口定壓比熱容，kJ/(kgK)tyr余熱鍋爐煙氣入口溫度，cp_yc余熱鍋爐煙氣出口定壓比熱容，kJ/(kgK)tyc余熱鍋爐煙氣出口溫度，cp_a環(huán)境空氣定壓比熱容，kJ/(kgK)ta環(huán)境溫度，考慮余熱鍋爐散熱損失的保熱系數(shù)，無量綱由于煙氣

13、的比熱容需要測定煙氣成分，一般計算中難以確定，因此一般采用近似計算余熱鍋爐效率，如下式所示：yg=tyr-tyctyr-ta*1003.3 聯(lián)合循環(huán)汽輪機技術經(jīng)濟指標3.3.1 聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽流量指主蒸汽進入汽輪機的流量值（kg/h），對于多壓余熱鍋爐，還有中壓、低壓蒸汽流量值。3.3.2 聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽壓力指汽輪機進口的主蒸汽壓力值（MPa），對于多壓余熱鍋爐，還有中壓、低壓蒸汽壓力值。一般取電動主汽門后、自動主汽門前的蒸汽壓力。3.3.3 聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽溫度指汽輪機進口的主蒸汽溫度值（），對于多壓余熱鍋爐，還有中壓、低壓蒸汽溫度值。一般取電動主汽門后、自動主汽門前的蒸汽溫

14、度。3.3.4 聯(lián)合循環(huán)汽輪機再熱蒸汽壓力指汽輪機中壓缸進口的再熱蒸汽壓力值（MPa），一般取再熱主汽門前的蒸汽壓力值。3.3.5 聯(lián)合循環(huán)汽輪機再熱蒸汽溫度指汽輪機中壓缸進口的再熱蒸汽溫度值（），一般取再熱主汽門前的蒸汽溫度值。聯(lián)合循環(huán)汽輪機其他技術經(jīng)濟指標可參考凝汽式汽輪機的技術經(jīng)濟指標，此處不再重復。3.3.6 聯(lián)合循環(huán)汽輪機其他技術經(jīng)濟指標聯(lián)合循環(huán)汽輪機其他技術經(jīng)濟指標同燃煤機組的汽輪機，如汽耗率、端差等，此處暫略。3.4 聯(lián)合循環(huán)技術經(jīng)濟指標3.4.1 聯(lián)合循環(huán)功率指聯(lián)合循環(huán)中燃氣輪機、汽輪機兩部分輸出功率的和（kW），如下式所示：Plh=Prj+Pqj式中，Plh聯(lián)合循環(huán)功率，kW

15、Prj燃氣輪機出線端電功率，kWPqj汽輪機出線端電功率，kW3.4.2 聯(lián)合循環(huán)蒸燃功比指聯(lián)合循環(huán)中，蒸汽輪機輸出功率占燃氣輪機輸出功率的百分比，如下式：rzr=PqjPrj*100式中，rzr聯(lián)合循環(huán)蒸燃功比，%Prj燃氣輪機出線端電功率，kWPqj汽輪機出線端電功率，kW3.4.3 聯(lián)合循環(huán)蒸功百分率指聯(lián)合循環(huán)中，蒸汽輪機輸出功率占聯(lián)合循環(huán)輸出功率的百分比，如下式：rzg=PqjPlh*100式中，rzg聯(lián)合循環(huán)蒸功百分率，%Plh聯(lián)合循環(huán)功率，kWPqj汽輪機出線端電功率，kW3.4.4 聯(lián)合循環(huán)投入率指多軸聯(lián)合循環(huán)中，當燃氣輪機運行時，余熱鍋爐累計運行時間與燃氣輪機累計運行時間的百分

16、比（%），即：聯(lián)合循環(huán)投入率=余熱鍋爐運行小時數(shù)燃氣輪機運行小時數(shù)*1003.4.5 聯(lián)合循環(huán)熱耗率指聯(lián)合循環(huán)機組發(fā)電熱耗量與其輸出功率的比值，即：qlh=Gf*Qar_netPlh式中，qlh聯(lián)合循環(huán)熱耗率，kJ/(kWh)Gf燃料的流量，kg/h或m3/hQar_net燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg或kJ/m3Plh聯(lián)合循環(huán)功率，kW3.4.6 聯(lián)合循環(huán)熱效率指聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組發(fā)電量的相當熱量與供給燃料熱耗量的百分比，即：lh=3600*PlhGf*Qar_net*100=3600qlh*100式中，lh聯(lián)合循環(huán)的熱效率，%qlh聯(lián)合循環(huán)熱耗率，kJ/(kWh)Gf燃料的流量，kg/h或m3

17、/hQar_net燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg或kJ/m3Plh聯(lián)合循環(huán)的輸出功率，kW由于聯(lián)合循環(huán)將燃氣輪機循環(huán)和汽輪機循環(huán)聯(lián)合在一起，故其熱效率還可表示為：lh=rj+qj式中，rj燃氣輪發(fā)電機組熱效率，%qj汽輪發(fā)電機組熱效率，%3.4.7 聯(lián)合循環(huán)廠用電功率公式：Pcyd=Plh-Psw其中：Pcyd聯(lián)合循環(huán)機組廠用電功率，MWPsw聯(lián)合循環(huán)機組上網(wǎng)功率，MWPlh聯(lián)合循環(huán)機組發(fā)電功率，MW聯(lián)合循環(huán)機組上網(wǎng)功率測點一般是采不到的，一般算法是不考慮母線功率損失，在計算中采用主變壓器功率近似表示：Psw=Pzb其中：Psw聯(lián)合循環(huán)機組上網(wǎng)功率，MWPzb聯(lián)合循環(huán)機組主變壓器功率，MW實際使用公式：Pcyd=Plh-Pzb3.4.8 聯(lián)合循環(huán)廠用電率公式：cyd=PcydPlh*100其中：cyd聯(lián)合循環(huán)機組廠用電率，%Pcyd聯(lián)合循環(huán)機組廠用電功率，MWPlh聯(lián)合循環(huán)機組發(fā)電功率，MW3.4.9 聯(lián)合循環(huán)等效發(fā)電煤耗率公式：b1_dx=1000*qlhQbmdw其中：b1_dx等效發(fā)電煤耗率，g/(kWh)qlh聯(lián)合循環(huán)熱耗率，kJ/(kWh)