燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算

1、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算目 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(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算23.1燃氣輪機技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)2壓氣機進氣溫度2壓氣機進氣壓力2壓氣機排氣溫度3壓氣機排氣壓力3燃氣輪機排氣溫度3燃氣輪機排氣壓力3壓氣機壓縮比3燃料流量4燃料溫度4燃氣輪發(fā)電機組熱耗率4燃氣輪發(fā)電機組熱效率43.2余熱鍋爐技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)5余熱鍋爐主蒸汽流量5余熱鍋爐主蒸汽壓力5余熱鍋爐主蒸汽溫度5余熱鍋爐再熱蒸汽流量5余熱鍋爐再熱蒸汽壓力5余熱鍋爐再熱蒸汽溫度5余熱鍋爐排煙溫度6余熱鍋爐熱端溫差6余熱鍋爐節(jié)點溫差6余熱鍋爐接近點溫差6余熱鍋爐煙氣側(cè)壓損7余熱鍋爐熱效率73.3聯(lián)合循環(huán)汽輪機

2、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)7聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽流量7聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽壓力8聯(lián)合循環(huán)汽輪機主蒸汽溫度8聯(lián)合循環(huán)汽輪機再熱蒸汽壓力8聯(lián)合循環(huán)汽輪機再熱蒸汽溫度8聯(lián)合循環(huán)汽輪機其他技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)83.4聯(lián)合循環(huán)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)8聯(lián)合循環(huán)功率8聯(lián)合循環(huán)蒸燃功比9聯(lián)合循環(huán)蒸功百分率9聯(lián)合循環(huán)投入率9聯(lián)合循環(huán)熱耗率9聯(lián)合循環(huán)熱效率10聯(lián)合循環(huán)廠用電功率10聯(lián)合循環(huán)廠用電率11聯(lián)合循環(huán)等效發(fā)電煤耗率11聯(lián)合循環(huán)等效供電煤耗率11聯(lián)合循環(huán)機組等效標(biāo)煤耗量121 概述本文根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)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(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算方法，以指導(dǎo)燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組

3、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(zhì)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，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(shè)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，

4、發(fā)電機，凝汽器，給水加熱器等。當(dāng)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(yīng)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，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(dǎo)入余熱鍋爐，用以產(chǎn)生高溫高壓蒸汽驅(qū)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(jié)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(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算3.1 燃氣輪機技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)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（

5、）。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：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(zhì)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)

6、，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(yīng)溫度t時的飽和水蒸氣壓力，由水蒸氣表查得，Pa3.1.3 壓氣機排氣溫度壓氣機出口擴壓器的出口平面處工質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)被壓縮的程度，計算公式如下：=pyppyj式中，壓氣機壓縮比，無量綱

7、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(dāng)熱量與供給燃料熱耗量的百分比，根據(jù)下式計算：rj=36

8、00*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/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，kW3.2 余熱鍋爐技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)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

9、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

10、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(yīng)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

11、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(yīng)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(cè)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

12、_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(shù)經(jīng)濟指標(biāo)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

13、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(shù)經(jīng)濟指標(biāo)可參考凝汽式汽輪機的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，此處不再重復(fù)。3.3.6 聯(lián)合循環(huán)汽輪機其他技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)聯(lián)合循環(huán)汽輪機其他技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)同燃煤機組的汽輪機，如汽耗率、端差等，

14、此處暫略。3.4 聯(lián)合循環(huán)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)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，kWPrj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

15、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(dāng)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(dāng)熱量與供給燃料熱耗量的百

16、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/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)Qbmdw標(biāo)準(zhǔn)煤的低