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..,o第19卷第5期工程热物理学报、bl19N5e.,1998年9月JOURNALOFENGINEERINGTHERMOPHYSICSSP1998、、联合循环STIG循环HAT循环及其相关循环的热力性能比较王永青陈安斌严家碌闻雪友*(哈尔滨工业大学能源学院哈尔滨150001)(*哈尔滨第七0三研究所哈尔滨150036关锐词燃气一蒸汽联合循环,注蒸汽燃气轮机循环,湿空气透平循环,热力性能1引言、本文分析并比较了燃气一蒸汽联合循环(cc)(图l)[‘{注蒸汽燃气轮机(sTIG)循、环(图2)12]湿空气透平(HAT)循环(图3)[s】及采用中冷或再空气热手段后相应循环的性能.为了不使系统过于复杂,只采用一级、,1中冷一级再热中冷图燃气一蒸汽联合循环排补充水气器和再燃室的位置与。通常的设计相同中冷图3HAT循环器所用冷却水来自环C一压气机T一燃气透平境,吸收热量后又回到ST一蒸汽透平IC一中冷器.一一环境选用余热锅炉型cC燃烧室CNS冷凝器一一,AC后冷器RH回热器CCHAT循环选用一一。2STIGB余热锅炉H湿化器文献同提供的结构图循环2计算结果及分析:o,.,计算条件(a)环境温度20C压力o101325Mpa湿度59/kgDA;(b)压气机绝,,,热效率0.8燃气透平相对内效率0.9蒸汽透平相对内效率0.8燃烧室效率0.98;、、、(c)压损率:回热器0.02燃烧室0.03余热锅炉0.05湿化器0.01;(d)气一气换热,,,器最小温差25“C气一水换热器最小温差10oC余热锅炉最小节点温差25oC湿化,器中最小焙差推动力25kJ/kg;(e)燃气排气温度至少高于露点20oC蒸汽透平干度限.,.。制088排汽压力为oo06MPa.本课题受国家教委博士点专项基金资助.本文曾于1997年n月在洛阳召开的中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术会议上宣读.修改稿于1998年l月2日收到工程热物理学报19卷对CC及其相关循641400/一一一一一一一人一RHT,62R尸.环水经过冷凝循环利120060用;对STIG和HAT循100058二泛\罗,长环及其相关循环为防56800考,54止排气的酸性腐蚀通600,52常采用开式循环这样40050TIT=1300oC补充水量就成为这两类48200。U2030405060102030￡4n5060循环的重要性能指标占图4为透平初温图4各循环的热效率图5各循环的比功z300oe、各参数优化条.气‘、户、全、甘、,J10悦八气0OCU0CU035reseseseses甲eseseseseseseseses件下对应于各压比的最佳热效率,图5和图6、户分别为相应的比功和水罗之\二乏GIG\,气比图7为输出IkJ有。用功所消耗的水量表中所列为各循环在初温ISTIGRHAT1300oC时的最佳性能值1020304050600102030405060和典型参数图表中I表占万(,。一示中冷R表示再热)6图7比的图各循环的水气比各循环单位功耗水量:可见。(l)温比和压比仍是影响循环性能的重要参数各循环的效率和比功都随温比提高。而显著提高,随压比的变化而变化各循环都存在最佳压比,偏离最佳压比,效率下降。。,(2)中冷对各循环影响不同在如图所示范围内中冷总是使STIG循环的效率和比。功有所增长,只是低压比时增长较少,高压比时增长较多对联合循环,只有压比较高。时,中冷才能使效率和比功提高、、,比较RCCIRCCRSTIG和IRSTIG发现在再热循环(不包括RHAT)中利用,,中冷手段对热效率几乎没有影响;若不考虑部件冷却方面的益处那么中冷对IRCC。和IRSTIG循环热力性能的唯一好处是高压比时比功的少量增加,同时作者计算了用补充水回收IRCC和IRSTIG循环中冷热量的情况发现此时系统排气温度上升,而效率和比功几乎不变,即本来从中冷器排向环境的热量现在通过系。。统废气排出所以回收IRCC和IRSTIG的中冷热量是无益的对ISTIG和ICC也有同。样的结论(3)再热对循环性能影响显著,采用再热后,各循环无论是效率还是比功都大大提高,,。了并且随着压比提高热效率的增长越来越显著(图4和图5)这是因为再热提高了。工质的平均加热温度,同时在同样的温比和压比下燃气透平出口气体温度升高透平排气温度的提高意味着系统可供回收的余热增加,也就意味着系统工质流量的增大和比功
