燃气轮机热力计算方法

简述燃气轮机发电机组的性能计算摘要：本文依据规范标准，简单明了的阐述了燃气轮机发电机组性能计算所需要的关键参数，以及参数取值依据，并列出了常用的燃气轮机发电机组性能的计算公式。

关键词：燃气轮机发电机组性能计算1.概述对于燃气轮机发电机组而言，机组性能根据不同现场条件分有性能保证工况、ISO工况、夏季工况、冬季工况。

主要包含环境温度、环境压力、相对湿度、燃料品质等参数；根据不同负荷条件分，有100%负荷工况、70%负荷工况、50%负荷工况等。

一般燃气轮机发电机组需要提供不同现场条件和不同负荷工况的性能数据，便于燃机电站总体经济分析及机组考核。

本文主要结合国家相关规范以及实践中最终用户提供的燃气轮机性能数据等内容，简单明了的介绍了燃气轮机性能计算所需要的关键参数以及性能计算输出的关键指标。

1.关键参数燃气轮机发电机组性能计算的基本条件有现场条件工况定义中的基本条件（环境温度、环境压力、相对湿度、燃料品质）以及燃机进气压损、排气压损、发电机效率、减速器效率等。

燃气轮机发电机组的ISO工况一般指，在一个标准大气压下（101.325kPa），环境温度15℃，相对湿度60%，燃气轮机发电机组100%负荷条件下的运行工况。

2.1燃料对于燃气轮机发电机组通常需要计算其工作效率，燃气轮机发电机组的工作效率表达形式有燃料消耗量、热效率、热耗率等，这也是用户通常比较关心的参数。

根据GB/T 11062-2014 天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法中所述，燃料有高位发热量（GB/T 28686-2012燃气轮机热力性能试验中称为总比能）和低位发热量（GB/T 28686-2012燃气轮机热力性能试验中称为净比能）。

进行计算时，我们通常采用燃料低位发热量（净比能）。

对于气体燃料，例如天然气，当燃料由摩尔、质量、体积给出时其低位发热量分别对应有摩尔发热量、质量发热量、体积发热量。

在不同的燃烧参比条件下，气体燃料的低位发热量不尽相同。

燃气轮机的产热数学模型
燃气轮机的产热数学模型可以建立在以下几个方面：
1. 燃气轮机热力循环模型：
燃气轮机热力循环模型考虑燃气轮机内部的热力过程,分析燃烧室的燃烧与废气的排放,以及燃气轮机的内部温度、压力等参数的变化和它们之间的相互作用,得出燃气轮机的产热模型。

2. 燃烧与燃气特性模型：
燃气轮机的产热模型还考虑燃料燃烧的特性,以及燃气组分和燃气特性,燃气轮机内部的燃烧过程通过热力循环模拟燃气的变化,得出燃气轮机内部的热流量、功率、效率等参数。

3. 涡轮机特性模型：
涡轮机的特性也是影响燃气轮机产热的重要因素之一,可以通过分析涡轮机叶片的流态和空气动力学特性来推导和建立相关的热力学模型。

总之,燃气轮机的产热数学模型是一个综合性很强的系统,需要考虑多种因素的影响,包括燃料的品质、燃气轮机内部燃烧的特性、涡轮机的工作特性等等。

工程热力学布雷顿循环的循环热效率计算方法工程热力学中，布雷顿循环是一种常用的热能转换循环，广泛应用于燃煤电厂、核电站和燃气轮机等能源领域。

为了评估布雷顿循环的热能利用效率，需要计算循环热效率。

本文将介绍布雷顿循环的基本原理，并提供一种计算循环热效率的方法。

布雷顿循环是由贝尔克热力公司的查尔斯·布雷顿于1932年创造的。

循环由四个主要步骤组成：压缩、加热、膨胀和冷却。

循环通过流体（通常是蒸汽）的不同压力和温度状态来实现热能的转换。

在布雷顿循环中，循环热效率是评估其热能利用效率的重要指标。

循环热效率定义为工作流体（如蒸汽）的净功输出与输入热量之比。

即：η = W_net / Q_in其中，η代表循环热效率，W_net为净功输出，Q_in为循环输入热量。

为了计算循环热效率，我们首先需要计算净功输出和输入热量。

同时，我们还需要考虑布雷顿循环中的损失和效率。

计算净功输出可以使用以下公式：W_net = W_turbine - W_pump其中，W_turbine表示在膨胀过程中从涡轮机获得的功，W_pump 表示在压缩过程中输入到泵中的功。

这些功可以通过流体的工质性质和循环的参数来计算。

计算输入热量可以使用以下公式：Q_in = Q_heat - Q_blowdown其中，Q_heat表示加热器中的输入热量，Q_blowdown表示冷凝器中的排放热量。

这些热量可以通过循环中的热交换器和液相排放器来计算。

在计算循环热效率时，需要考虑循环中的损失和效率。

循环中的主要损失可包括泵和涡轮机的内部损失、管道和热交换器的传热损失以及泄漏损失等。

每个损失都可以通过相应的效率来考虑，从而得到准确的循环热效率。

因此，计算布雷顿循环的循环热效率需要考虑净功输出、输入热量以及循环中的损失和效率。

通过合理选取循环参数和流体性质，并结合准确的计算方法，可以获得布雷顿循环的热能利用效率。

综上所述，布雷顿循环是一种常用的热能转换循环，在计算循环热效率时需要考虑净功输出、输入热量和循环中的损失和效率。

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收稿日期：2009-04-09作者简介：赵世全（１９６３－），男，１９８４年毕业于西安交大涡轮机专业，现主要从事汽轮机、燃气轮机设计工作。

M701F 燃气轮机联合循环热平衡计算及优化赵世全贾文艾松吴文彭东方汽轮机有限公司四川德阳618000摘要：通过理论分析和计算比较，研究了Ｍ７０１Ｆ燃气轮机单循环特性、燃气－蒸汽联合循环系统、联合循环设计工况和变工况性能以及各主要参数的选取原则。

掌握了７０１Ｆ燃气轮机联合循环热平衡计算方法，并对联合循环热力系统进行了优化计算分析。

关键词：Ｍ７０１Ｆ燃气轮机；联合循环；热平衡计算；优化中图分类号：ＴＫ４７２；ＴＭ６１１．３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－９００６（２００９）０４－００５３－０４Heat Balance Calculatio n and Op tim izatio n o fM 701F Gas Turb ine Co m b ined CycleAbstract ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＭ７０１Ｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｓｉｍｐｌｅｃｙｃｌｅ，ｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｅ（ＧＴＣＣ）ｕｎｄｅｒｄｅｓｉｇｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｉｔａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｊｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎＧＴＣＣ．ＴｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＭ７０１Ｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｅｈｅａｔｂａｌａｎｃｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙＧＴＣＣｓｙｓｔｅｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｄｃａｃｕｌａｔｅｄ．Key words ：Ｍ７０１Ｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅ；ｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｉｎｅｄｃｙｃｌｅ；ｈｅａｔｂａｌａｎｃｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎZHAO Shi -quan ，JIA W en ，AI Song ，WU W en -peng（ＤｏｎｇｆａｎｇＴｕｒｂｉｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ，６１８０００，Ｄｅｙａｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）燃气－蒸汽联合循环是当今能源利用中较为先进的技术，具有高效、低污染的特点，目前在我国正受到大力关注和发展。

01燃气轮机热力循环原理燃气轮机是一种常用的热机，利用燃气燃烧产生高温高压气体，然后将这种高温高压气体通过涡轮叶片的作用转化为机械能，最后将机械能转换为电能或机械功。

燃气轮机的热力循环原理可以分为以下几个步骤：1.空气进气：燃气轮机的工作气体是空气，空气通过进气道进入燃烧室。

为了提高空气的进气能力，通常会采用压气机将空气压缩，然后再送入燃烧室。

2.燃烧：在燃烧室中，燃料和空气混合燃烧，产生高温高压气体。

这个过程可以通过喷嘴将燃料和空气喷射到燃烧室中，然后点燃燃料。

燃料可以是天然气、柴油、煤气等。

3.膨胀过程：高温高压气体通过涡轮叶片的作用产生转动力，驱动涡轮转动。

同时，气体在涡轮上进行膨胀，降低温度和压力。

涡轮的转动将机械能传给轴承，进而传给发电机或其他负载。

4.排出废气：流过涡轮后的低温废气，被排出燃气轮机系统，可以用于加热水或其他用途，以提高能量利用效率。

废气中仍然有一定能量可以利用。

5.返压涡轮：在一些使用燃气轮机供热和供电的应用中，还可以增加返压涡轮，将排出废气进一步膨胀，降低废气的温度和压力。

这样可以进一步提高系统的热利用效率。

燃气轮机的热力循环原理基于热力学第一定律，即能量守恒定律。

通过燃烧产生的高温高压气体，通过涡轮叶片的作用将热能转化为机械能，然后再将机械能转化为电能或机械功。

这个循环过程中，废气排放出去的同时，仍然有一定的剩余热能可以利用，提高热机的能量利用效率。

燃气轮机的热力循环原理具有以下几个特点：1.高效率：由于燃气轮机能够将热能高效地转化为机械能，再转化为电能或机械功，因此其能量利用效率非常高，一般可达40%~50%以上。

2.快速启动：相比于蒸汽动力系统，燃气轮机的启动时间较短，一般只需几分钟，从而方便应对突发情况和高峰用电需求。

3.环保性好：燃气轮机燃烧的是燃气，相比于传统的煤炭燃烧，废气中的污染物排放较少，对环境污染较小。

总之，燃气轮机的热力循环原理基于燃气的燃烧产生高温高压气体，通过涡轮叶片的作用将热能转化为机械能，最终将机械能转化为电能或机械功。

浅谈天然气热值及组分对发电用燃气轮机性能的影响摘要：随着国家对能源消费结构调整力度的加大，天然气作为一种清洁高效的可再生能源在发电领域得到了广泛应用。

天然气组分对燃气轮机的性能影响较大，且天然气组分与热值之间存在一定关系。

本文介绍了常用的天然气热值计算方法，并以某电厂的100MW机组为例，利用AspenPlus软件模拟了不同热值、不同组分下机组的性能。

关键词：燃气轮机；燃气轮机；组分；计算模型引言燃气轮机作为一种高效清洁的能源利用设备，在电力领域得到了广泛应用。

它的优点在于热效率高、启动快、兼容性强、燃料种类多，并且对环境的影响较小，内部组件易于冷却维护等特点。

因此，目前国内电力系统中燃气发电所占比重越来越大。

天然气作为一种可再生清洁能源，其在燃气轮机中的使用也越来越受到重视。

然而，不同组分和热值的天然气会对燃气轮机的性能产生不同程度的影响。

为此，本文通过分析燃气发电用燃气轮机性能与天然气热值及组分之间的关系。

同时，基于模拟实验的结果，调整燃气轮机的参数配置，从而在不同的燃料组分下实现较高效率的电力输出，为设计高效低成本燃气发电方案提供参考。

1.燃气电厂中的天然气热值天然气的热值是指单位燃气在燃烧过程中放出的热量。

一般而言，天然气的热值越高，其在电厂中的应用效果越好。

目前，我国大多数燃气电厂都采用天然气作为燃料。

国内天然气热值计算方法主要有两种，一种为使用热量计直接燃烧测定天然气的热值(简称直接法)，另一种是利用气体成分分析仪分析得到天然气组成数据，并由此计算其热值(简称间接法)。

国内天然气的热值经过增热、减热调控后一般≥34MJ/m³，实际输送过程中会受到多种因素的影响而变化，是影响燃气轮机发电效率的重要因素之一。

影响热值最主要的因素是天然气中所含碳氢化合物和惰性气体的百分比。

除此之外，燃气的组分还会受到温度、压力等因素的影响。

天然气的热值和压力之间存在密切的关系。

在相同的温度下，随着气体压力的增加，天然气的热值也会增加。

燃气轮机原理概述及热力循环燃气轮机（Gas Turbine）是一种将燃烧燃料产生的高温气体转化为机械能的设备。

它利用高速旋转的轴承和叶片来驱动压缩机和发电机。

燃气轮机的原理可以分为三个主要的过程：压缩过程、燃烧过程和膨胀过程。

首先，压缩过程是燃气轮机的第一部分。

在压缩过程中，进气口吸入大量空气，并通过旋转的轴承和叶片将气体压缩。

压缩后的空气接着被送入燃烧室。

其次，燃烧过程是燃气轮机的第二部分。

在燃烧过程中，高压的空气与燃料混合并点燃。

燃烧燃料产生的高温气体使燃气轮机的工作物质增加能量，并且使气体在高温高压条件下进行高速流动。

最后，膨胀过程是燃气轮机的第三部分。

在膨胀过程中，高温高压的气体通过轴承和叶片扩张，使轴承和叶片高速旋转。

这些旋转的轴承和叶片驱动发电机，将动能转变为电能。

在燃气轮机的热力循环中，一般采用布雷顿循环（Brayton Cycle）。

布雷顿循环包含四个主要步骤：压缩、加热、膨胀和冷却。

首先是压缩过程。

进气口的空气通过压缩机被压缩，使压缩后的空气温度和压力增加。

然后是加热过程。

压缩后的空气经过燃烧室，与燃料燃烧产生高温气体。

接下来是膨胀过程。

高温高压气体通过轴承和叶片膨胀，使轴承和叶片旋转。

旋转的轴承和叶片通过机械耦合驱动发电机。

最后是冷却过程。

高温气体通过冷却器冷却后再次进入压缩机，循环往复。

与其他发电设备相比，燃气轮机具有一些显著的优点。

首先，燃气轮机可以非常高效地转换能量，能够达到约35％至45％的高效率。

其次，燃气轮机的启动时间相对较短，通常只需要几分钟即可启动并达到额定功率。

此外，燃气轮机还具有较小的体积和重量，占用空间相对较小。

总之，燃气轮机是一种重要的能源转换设备，其工作原理基于压缩、燃烧和膨胀三个主要过程。

同时，布雷顿循环是燃气轮机的热力循环，包括压缩、加热、膨胀和冷却四个步骤。

燃气轮机通过高效转换能量，具有快速启动、小体积和重量等优点，在能源领域发挥着重要作用。