[发明专利]一种确定单轴燃气轮机发电功率及排烟参数的计算方法

说明书

本发明公开一种单轴燃气轮机发电功率及排烟参数的计算方法，主要针对在现有技术配置中难以准确计算对应工况下的单轴燃气轮机在计算其发电功率以及排烟参数而设计。本发明发电功率及排烟参数的计算方法包括：相关参数的采集与测定、压气机热力特性的计算、燃烧室热力特性的计算、透平热力特性的计算以及燃气轮机发电功率及效率的计算。本发明能够准确计算单轴燃气轮机的发电功率及排烟参数，为燃气轮机在工程中的配置方案提供依据，进而使整个工程系统的热效率达到最大，最终达到节能降耗的目的。

技术领域

本发明涉及一种热能工程的旋转机械领域，尤其涉及一种单轴的燃气轮机在变工况运行条件下的发电功率及排烟参数的计算方法。

背景技术

天然气分布式能源是分布在用户端的能源综合利用系统。它是以气体燃料为主、可再生能源为辅，通过燃气轮机或者内燃机发电，将其尾部烟气通过能量转换设备生产出用户所需要的热能利用形式，如蒸汽、生活热水、采暖热水或制冷用热能等；按照“温度对口、梯级利用”的用能原则，使得天然气分布式能源系统的综合能源利用率大于70％。发展天然气分布式能源是降低能源成本、提升能源效率、改善大气环境的一种有效技术途径。

燃气轮机是构建天然气分布式能源系统的主要设备之一，其发电功率、燃机效率、燃气消耗量、排气温度、排气流量等参数受到其运行条件下的大气环境的温度、压力、湿度以及海拔的影响很大。在某些工况条件下，燃气轮机的发电功率、排气温度及排气流量等参数很难与系统需求相匹配。确定变工况条件下，燃气轮机的发电功率及排气参数对天然气分布式能源系统的方案配置起到了决定性作用。

因此，要构建一个适用于变工况运行条件下的单轴燃气轮机发电功率及排烟参数的计算方法，是合理配置天然气分布式能源系统的基础手段，能够为天然气分布式能源系统运行方案提供基础数据，具有重要的实用意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种适用于变工况运行条件下的单轴燃气轮机发电功率及排烟参数的计算方法。

为达到上述目的，本发明一种确定单轴燃气轮机发电功率及排烟参数的计算方法，所述的发电功率和排烟参数的计算方法包括：

S1，相关参数的采集与测定；

S2，压气机热力特性的计算；

S3，燃烧室热力特性的计算；

S4，透平热力特性的计算；

S5，燃气轮机发电功率及效率的计算。

进一步地，相关参数的采集与测定具体包括如下步骤：

S11，根据燃气轮机项目所在的地点，采集燃气轮机周围环境的大气压力、温度、湿度或者海拔高度等参数信息；

S12，根据所选定的燃气轮机机型，采集燃气轮机标准工况下的运行参数，包括：燃气轮机的型号、压气机进口空气温度、压气机进空气量、压气机压比、压气机效率、燃气轮机的转速、燃气轮机标准工况下的排气温度、发电量、及其对应的燃料的低位热值、燃气轮机燃烧温度；

S13，根据燃气轮机项目所在地，收集燃气轮机所用天然气成分，通过天然气热力计算公式计算得到项目所使用的天然气的低位热值、高位热值、密度等参数，其具体步骤包括：

1)根据第一计算式计算天然气的低位热值，所述第一计算式为：

式中，Q_NG,L为天然气低位发热量，MJ/Nm³；m_i为天然气各组分的摩尔体积百分数，％；Q_i,L为天然气各组分在不同的燃烧和计量参比条件下的理想气体摩尔低位发热量，kJ/mol；P_NG为天然气的压力，kPa；T_NG为天然气的温度，K；Z为天然气压缩系数；