第4章 余热锅炉型联合循环的变工况特性2009...

②当负荷降低到50％以下时，无论是联合循环还是燃气轮机，
机组的效率将大幅度地下降，一搬来说，在50％负荷工况时， 机组的效率尚能维持为设计值的75％~80％左右。
二、联合循环的功率比、主蒸汽参数－负荷关系
图4.2 联合循环的功率比、主蒸汽参数随负荷的变化关系
联合循环的功率比、主蒸汽参数－负荷关系特点
图4.8 单压联合循环机组的相对功率以及相对效率与大气温度和冷却水温的关系曲线 ——— 效率 —•—• 功率
二、大气压力Pa的影响
1、对功率的影响

Pa↑→大气密度ρ↑→质量流量G↑→燃机功率N↑（成比例 ↑↓）

燃气轮机排气余热↑蒸汽发电系统利用预热成比例↑汽
轮机功率N↑

总功率成比例↑
2、对效率无影响

湿空气混合物中水蒸气的质量分数： g H s 1 H 湿空气混合物中干空气的质量分数： g
ad

1 gs
大气的湿度关系到从压气机吸入到燃气轮机
中大的空气中所含的水蒸气含量，它将影 响湿空气的比热容值，相应地会影响到压 气机的压缩功，透平的膨胀功以及燃烧室 中燃料的摄入量，从而影响到燃气轮机的 比功和效率
三、海拔高度h的影响
海拔每升高1000m， 气压下降约10kPa，气温下降约6.5°C h ↑→N不变（影响小） h ↑→效率↓ (气压无影响、温度下降使得效率略有下降)
四、空气绝对湿度H的影响

绝对湿度H（kg水蒸气/kg干空气） H=Ms/Ma


Ms——单位容积的湿空气混合物中实际含有的 水蒸气的质量； Ma——单位容积的湿空气混合物中实际含有的 干空气的质量；
从物理意义上讲，由于当大气温度升高时，压气机 的出口温度相应地也会增高。为了保证燃气透平 前的燃气初温恒定，喷入燃烧室的燃料消耗量就 可以减少，其减少的程度将比联合循环总输出功 率的减小程度更加多一些，致使总的热效率反而 略有增大的趋势。
随着大气温度的升高，燃气轮机及其联合循环的相
对输出功率都是会下降的，但是，联合循环的相 对输出功率减小得要比燃气轮机平缓。 这是由于燃气透平的排气温度略有增高，可以在余 热锅炉中获取更多的能量，到蒸汽轮机中去作出 更大数量的机械功的缘故。
2、燃气轮机及联合循环相对效率、相对输出功率 — 大气温度的变化关系（冷却水温：20度）
图4.5 燃气轮机及其联合循环的相对效率与大气温度的变化关系
2、燃气轮机及联合循环相对效率、相对输出功率 — 大气温度的变化关系（冷却水温：20度）
图4.6 燃气轮机及联合循环相对输出功率与大气温度的变化关系
三、提高部分负荷工况下联合循环的效率的 两个措施
1、在部分负荷工况下调节压气机的入口导叶或前 几级可转导叶的角度
力求减少进入机组的空气之质量流量 以保持透平前的燃气初温度恒定不变或降低得比较少
例子：
GE公司压气机的入口导叶角度可调
34度、54度、84度
启停 —— 34度 100％到80％减负荷 —— 84度到54度 80％负荷以下 —— 54度不变 Simens公司前几级导叶角度可调
（1）蒸汽轮机是按滑压条件运行的，即：从满负荷工况到 50％负荷工况附近，主蒸汽的压力 ps 是线性地随负荷的 降低而变小，此后， ps 将几乎保持恒定不变 。
（2）在整个负荷变化范围内，主蒸汽的温度 t s 始终线性地
随负荷的降低而变小的。 （3）滑压运行的过程中，联合循环的功率比是线性地随负 荷的降低而变小的（即：蒸汽轮机的功率份额随之减小）， 此后保持恒定不变。
图4.9 压缩比为10，透平进口温度为 1200K时大气温度和相对湿度对燃气轮 机效率的影响
图4.10 压缩比为10，透平进口温度为 1200K时大气温度和相对湿度对燃气轮 机比功的影响
第4章 余热锅炉型联合循 环的变工况特性
无补燃的 燃气蒸汽联合循环 的供电效率
主wenku.baidu.com取决于
燃气轮机的效率
设计工况
部分负荷工况
希望：效率都高
基本内容
4.1
4.2
燃气轮机及联合循环的部分负荷特性
大气参数对燃气轮机及联合循环特性的影响
主要关心功率、效率与各运行参数关系
4.1 燃气轮机及联合循环的部分负荷特性

1、影响原因： ②压气机的耗功量是随吸入的空气的热力学
温度成正比关系变化的，即大气温度升高时，
燃气轮机的净出力减小；
4.2 大气参数对燃气轮机及联合循环特性的影响 一、大气温度ta的影响

1、影响原因：
③当大气温度升高时，即使机组的转速和燃气透平 前的燃气初温保持恒定，压气机的压缩比将有所下 降，这将导致燃气透平作功量的减少，而燃气透平 的排气温度却有所增高。
一、燃气轮机、联合循环功率 —— 效率关系
1- 联合循环 2- 燃气轮机 B- 基本负荷 P- 尖峰负荷
图4.1、燃气轮机及其联合循环的功率－效率曲线
功率 —— 效率关系特点
①燃气轮机及联合循环的效率曲线是极其相似的，但在每一个 相应的工况下，联合循环的效率大约要比燃气轮机的效率高 出50％左右；
前面分析是以供给直流冷却式凝汽器的冷却水温恒
定（保持为20℃），即凝汽器的背压恒定不变为 前提的。显然，这并不符合实际情况。 众所周知，随着大气温度的变化，河水的温度也是 会相应变化的。河水温度总是要比大气温度略低 几度(ta <0℃时不适用) →凝汽器的背压要发生变化 !
图4.7 冷却介质（空气或冷却水）的温度对于凝汽器压力的变化关系
图4.4 七台燃气轮机并联运行时电站的热耗率与总出力的变化关系
4.2 大气参数对燃气轮机及联合循环特性的影响 一、大气温度ta的影响

1、影响原因（三方面）
①随着大气温度的升高，空气的密度变小，致使吸
入压气机的空气的质量流量减少，燃机的作功能力
随之变小；
4.2 大气参数对燃气轮机及联合循环特性的影响 一、大气温度ta的影响
三、提高部分负荷工况下联合循环的效率的 两个措施
2、设计联合循环电站时可以采用多台燃气轮机的方案。
在部分负荷时可以停运几台燃气轮机，而使其他的燃
气轮机仍然能够在高负荷和高的燃气初温条件下运行
这种运行方式可以有效地改善联合循环电站部分负荷 工况下的效率。
图4.3 四台燃气轮机的联合循环电站的部分负荷－效率曲线