[发明专利]单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组总出力的分割方法

权利要求书

1.一种单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组总出力的分割方法，所述 的单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组包括：

燃气轮机，所述的燃气轮机带有压气机、燃烧室、与压气机同轴的燃 气透平；

用于回收利用燃气轮机排气余热的余热锅炉；

与燃气轮机的压气机、燃气透平同轴的汽轮机；

与燃气轮机的压气机、燃气透平和汽轮机同轴的，并在此轴驱动下发 电的发电机；

其特征在于，所述的出力分割计算方法包括如下步骤：

(a)建立压气机、燃烧室和燃气透平的数学模型；

(b)获取发电机组的实时生产中的步骤(a)中的参数；

(c)根据步骤(a)和(b)的结果计算得出燃气透平的功率和压气 机的耗功；

(d)从燃气透平发出功率中扣除压气机的耗功，得到燃气轮机的出 力；

(e)对余热锅炉列出物质平衡方程和能量平衡方程；

(f)建立蒸汽轮机的数学模型，对余热锅炉列出热平衡方程，通过 蒸汽轮机的数学模型，计算蒸汽轮机的出力；

其中步骤(a)中压气机的数学模型包括以下几部分：

进口滤网压损Δp_InletFilter＝(p_air-p₁)/p_air

p_air为大气压力；

p₁为压气机进口压力；

压气机压比ε_cp＝p₂/p₁

p₂为压气机出口压力；

p₁为压气机进口压力；

压气机等熵效率η_cp＝(h_2s-h₁)/(h₂-h₁)

h_2s为压气机理论出口焓；

h₁为压气机进口焓；

h₂为压气机出口焓；

压气机耗功w_cp＝1000×GM_air×(h₂-h₁)/3600

GM_air为空气摩尔流量；

h₁为压气机进口焓；

h₂为压气机出口焓；

步骤(a)中燃烧室的数学模型为：

GM_air·h₂+GM_fuel·Q₁·η_cb＝(GM_air+GM_fuel)·h₃

式中：

GM_air为燃烧室的空气摩尔流量；

h₂为压气机出口空气焓；

GM_fuel为燃烧室的燃料摩尔流量；

Q₁为燃料的低位发热量；

η_cb为燃烧室的燃烧效率；

h₃为燃气透平进口燃气焓；

步骤(a)中燃气透平的数学模型包括以下几部分：

燃气透平压比ε_gt＝p₃/p₄

p₃为燃气透平进口压力；

p₄为燃气透平出口压力；

燃气透平相对内效率η_gt＝(h₃-h₄)/(h₃-h_4s)

h₃为燃气透平进口焓；

h₄为燃气透平出口焓；

h_4s为燃气透平理论出口焓；

燃气透平功率w_gt＝1000×(GM_air+GM_fuel)×(h₃-h₄)/3600

GM_air为燃烧室的空气摩尔流量；

GM_fuel为燃烧室的燃料摩尔流量；

h₃为燃气透平进口焓；

h₄为燃气透平出口焓；

；步骤(e)中余热锅炉的物质平衡方程和能量平衡方程为：

G_gash_gasIn＝G_bhp(h_bhp-h_fw)+G_brh(h_brhOut-h_brhIn)+G_bip(h_bip-h_fw)

+G_blp(h_blp-h_fw)+G_fhw(h_fhw-h_fw)+G_gash_gasOut

式中：

G_gas为余热锅炉烟气流量；

h_gasIn为余热锅炉进口烟气焓；

h_gasOut为余热锅炉出口烟气焓；

G_bhp为高压蒸汽流量；

h_bhp为高压蒸汽焓；

h_fw为给水焓；

G_brh为再热蒸汽流量；

h_brhIn为再热器进口蒸汽焓；

h_brhOut为再热器出口蒸汽焓；

G_bip为中压蒸汽流量；

h_bip为中压蒸汽焓；

G_blp为低压蒸汽流量；

h_blp为低压蒸汽焓；

G_fhw为天然气加热蒸汽流量；

h_fhw为天然气加热蒸汽焓；

然后计算得到余热锅炉的正平衡效率和反平衡效率；

余热锅炉的正平衡效率：η_boilerPos＝Q_s×G_gas/h_gasIn

Q_s为锅炉的吸热量；

G_gas为余热锅炉烟气流量；

h_gasIn为余热锅炉进口烟气焓；

余热锅炉的反平衡效率：η_boilerRev＝1-h_gasOut/h_gasIn

h_gasOut为余热锅炉出口烟气焓；

；步骤(f)中蒸汽轮机的数学模型包括以下几部分：

蒸汽轮机高、中或低压缸的相对内效率：

η=h1-h2h1-h2s]]>

式中：

η为汽轮机高、中或低压缸效率；

h₁为汽轮机高、中或低压缸进口蒸汽焓；

h₂为汽轮机高、中或低压缸出口蒸汽焓；

h_2s为汽轮机高、中或低压缸理论出口蒸汽焓；

蒸汽轮机的功率：

Wst=[Gbhp×(hbhp-hsthpOut)+Gbrh×(hbrhOut-hstipOut)+(Gbrh+Gblp)×(hstlpIn-hstipOut)]×10003600]]>

式中：

G_bhp为高压蒸汽流量；

h_bhp为高压蒸汽焓；

h_sthpOut为高压缸出口蒸汽焓；

G_brh为再热蒸汽流量；

h_brhOut为再热器出口蒸汽焓；

h_stipOut为中压缸出口蒸汽焓；

G_blp为低压蒸汽流量；

h_stlpIn为低压缸进口蒸汽焓；

h_stlpOut为低压缸出口蒸汽焓。