余热发电对天然气压缩机组效率影响的研究.pdf

■ c 工质定压 比热容 ，k J ／ k g K ； 透 平进 口温度 ，K； 透平 出 口温度 ，K； 8 透 平压 缩 比 ； k 工 质绝 热 指数 ； 叼 。 透平 绝热 效率 ，％。 由 式 1 可 知 ，随 着 烟 气 背 压 的 逐 渐 升 高 ， 透平 压 缩 比逐 渐 减 小 ，进 而 透 平 实 际做 功 量 减 小 ， 即单位质量下烟气的做功能力减弱 ，将会造成燃气 轮机 机组 效率 降低 。 2 ． 2 背 压对 燃气 轮机 循环 效 率的 影响 对于燃气轮机简单循环 ，其单位质量工质所做 的功 以及单 位 质量 工质 吸 收 的热量 的计算 公 式分 别 如式 2 、式 3 所 示 W 。 一 W c T 3 一T 4 一 C p T 2 一 T 。 2 q c 。 T 3 一T 3 式 中 单位质量工质所做的功 ，k J ； q 单位质量工质吸收的热量 ，k J ； ． 单位质量工质在燃气透平中做的功 ，k J ； W 单位质量工质在空压机 中消耗的功 ，k J ； ． 空 压机 进 口温 度 ，K； 空 压机 出 口温度 ，K。 在计算 中，近似认为 P 2 一p ， s则燃气轮 机简单循环的效率计算如下式所示 c ， 一 T 4 一 C p 一 。 q c T 2 ．． 4 一 一 ㈤T 小 式 中 7 7 燃气轮机简单循环的效率 ，％； P ． 空 压机 进 口压力 大气 压 ，MP a ； P 空 压机 出 口压力 ，MP a ； P 燃气 透 平进 口压 力 ，MP a ； P 燃 气透 平 出 口压 力 ，MP a 。 理想状态下 ，燃气轮机简单循环的效率仅与压 缩 比有关 ，关 系如 图2所示 。随着压缩 比的升高 ， 燃气轮机简单循环 的效率逐渐升高 ，并且循环效率 的增加幅度逐渐减小 。在其他条件不变 的情况下 ， 随着 烟 气 背 压 的升 高 ，燃 气 透平 压 缩 比逐 渐 减 小 ， 循 环 效率 逐 渐降 低 ；同时 ，随 着燃 气轮 机 负荷 的 升 高，透平压缩比逐渐增大 ，此时背压的改变对燃气 轮机循环效率的影响逐渐降低。 2 l W W W ． 5 y s h J n ． G o m ⋯一 一 爿 茏鬟j ≥ ⋯ ⋯ r一 ⋯ ⋯ ⋯ 一 ； ≯ 一- ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 。’’。’‘。⋯‘。 ’⋯ ’⋯ ● t ● ● ● ● ● ● ⋯⋯ ⋯⋯-}⋯⋯ ● ● ● ● ● ● 1 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 压缩 比 t 图2 燃气轮机循环效率与压缩 比对 比关系 3 现场测试情况 3 ． 1 站场 情 况 以某输气站场现场测试为例 ，该长输管道压气 站共 有 4 台 G E燃驱机组 ，配用燃气 轮机额定功率 3 1 ． 3 7 2 MW。余 热 发 电 厂配 备 1台 1 1 0 t ／ h余 热 锅 炉 、1 台2 5 MW汽轮发电机组 。现场测试前 ，站 内 共 运行 2 台燃驱压缩机组 ，2台机组烟气均用来发 电 ，压缩机组及余热发电装置均运行正常。 针对其 中某 1 台压缩机 组进行测试 ，调节 机组转 速 共 测 试 了 4组 工 况 ， 压 缩 机 转 速 分 别 为 5 1 0 0 、 5 3 0 0 、5 5 0 0 、5 7 0 0 r ／ m i n 。 在 每 组 工 况 下 ，通 过 调 节余热利用锅炉挡板开度 ，将连接管路的烟气人 口 压力分别调至0 、1 0 0 、2 0 0 、3 0 0 、4 0 0 、5 0 0 、6 0 0 P a 仅在转速 5 7 0 0 r ／ m i n 下 ，监测不 同引风机阀门开 度情况下的机组能效情况 。 3 ． 2 燃气轮机效率计算方法 多变效 率 是评 价 机组 运 行经 济 性 的一个 重 要 指 标 ，其表示多变压缩功与实际消耗总功率 的比值 。 离 心压 缩机 多变 效率 计算 公式 如下 1 0 0 ％ 5 叼 T _ 7 ■ ■ 一x L 凡 。 一凡 J 式 中 离心压缩机多变效率 ，％； m 多变压缩指数 ； 天然气气体常数 ，k J ／ k g K ； 压缩 机进 气 温度 ，K； 压 缩机 出 口温度 ，K； h ； 压缩机进 口焓值 ，k J ／ k g ； h 压缩机出 口焓值 ，k J ／ k g 。 气体在级中的实际压缩过程可用与其始态 、终 8 7 e 5 I 3 2 ， O 啦 n n O n n O n *袋瞬孽