某联合循环电站的变工况性能分析

任显龙

（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，哈尔滨 150000）

某联合循环电站的变工况性能分析

任显龙

（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，哈尔滨 150000）

计算分析联合循环电站中燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机的部件变工况特性，并在此基础上得到联合循环电站整厂的变工况性能。

循环 变工 输出功率 温度 压力

前言

联合循环是由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机及辅助设备组成的热力系统。它利用燃气轮机的高温排气加热余热锅炉管束产生的蒸汽推动蒸汽轮机做功，达到余热回收利用的目的及联合循环系统的高效率。余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器组成。为了使燃机排气余热最大限度地被利用，应尽可能降低排气离开余热锅炉，即离开低压省煤器的温度。余热锅炉低温省煤器必须保证一定的接近点温差。保证系统的热平衡及换热效率最大化，在设计工况时设置合理的蒸发器节点温差和过热器端差。但在实际运行中，由于种种原因，燃气轮机经常在偏离设计工况的情况下工作，使得整个联合循环系统处于非设计点运行，主要包括燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机的变工况。

1 联合循环各部件的变工况性能

1.1 燃气轮机的变工况性能

燃气轮机输出功率大小的变化、大气参数变化、燃机进出口压损及机组的发电频率等，都是导致燃机在变工况下工作的重要原因。燃气轮机在变工况下工作时，它的输出功率、压比、初温、流量和整机效率等都是遵循一定的规律在变化。燃机由压气机、燃烧室和透平等各个部件所组成，这些部件的性能必然对燃气轮机性能产生影响。部件性能不同时，燃气轮机的性能随之而异。

为分析燃气轮机的变工况特性，必须知道机组各参数在非设计工况时的变化情况。需要进行机组变工况模拟计算，得到燃机功率、效率、排气流量、排汽温度等参数随变化条件的变化规律。图1和图2为燃机变工况时部分参数的变化情况。

1.2 余热锅炉和蒸汽轮机的变工况性能

燃气轮机的变工况运行，使得与之匹配的余热锅炉也处在变工况运行状态中。燃气轮机排气流量和排气温度升高时，排气中可回收利用的热能就增加。同时，随着饱和蒸汽压力的降低，传热温差增大，余热锅炉的蒸汽流量随着逐渐升高。

随着机组负荷的降低，燃气轮机出力降低。蒸汽轮机是按照滑压方式运行的，其主蒸汽温度、压力和流量都会相应降低。余热锅炉和蒸汽轮机的部分修正曲线如图3和图4所示。

2 联合循环电站的变工况性能分析

燃气轮机由于启动快、调峰能力强，经常在部分负荷

图1 燃机功率随温度的变化

图3 余热锅炉的修正曲线

图4 蒸汽轮机的修正曲线

工况下运行。燃机的部分负荷运行，使得联合循环机组处在非设计点工作。由燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机提供对不同负荷、不同大气条件、不同运行频率下的性能曲线，进行性能匹配计算，得到联合循环电站的变工况性能，部分结果如图5和图6所示。

图5 联合循环总功率随压力的修正

图6 联合循环总功率随频率的修正

3 结论

燃气-蒸汽联合循环电站的变工况性能主要研究了非设计工况下整厂的总功率、总效率、热耗等重要参数。为了在性能保证工况下机组具有很高的效率，同时在部分负荷条件及运行环境发生变化时，也尽可能保持高效，所以对整厂的变工况分析在电厂投产前可评价其经济性，亦可作为修正曲线作为电厂运行的依据。

Performance Analysis of A Combined Cycle Power Plant

REN Xianlong
(Haerbin Boiler Works Co., Ltd., Haerbin 150000)

The components of gas turbine, waste heat boiler and steam turbine in combined cycle power station are calculated and analyzed, and the performance of variable working condition of the whole plant is obtained.

cycle, variable, output power, temperature, pressure