[发明专利]一种双压无再热联合循环电厂及其性能优化方法

说明书

本发明提供一种双压无再热联合循环电厂及其性能优化方法，包括：步骤一、获取联合循环电厂使用的关键设备参数和运行限制；步骤二、结合所获取的关键设备参数和运行限制确定联合循环电厂的运行包线；步骤三、根据寻优设备参数建立联合循环电厂的热平衡模型，并根据联合循环电厂的实际运行数据进行校准；步骤四、在运行包线允许运行的区间内，利用热平衡模型遍历计算得出每一个参数组合下的联合循环热效率；选择出最大联合循环热效率，将相应参数组合应用于联合循环电厂，调整联合循环电厂各项参数直至与相应的参数组合一致。本发明可在不影响机组运行安全的前提下充分发挥燃机透平叶片的承温潜力，并最大程度的提升联合循环电厂热效率。

技术领域

本发明涉及一种联合循环电厂的技术领域，特别是涉及一种双压无再热联合循环电厂的性能优化方法的技术领域。

背景技术

燃气轮机发电厂一般采用燃气-蒸汽联合循环的发电方式，主要由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机三部分构成。重型燃气轮机的主要部件包括压气机，燃烧室以及透平，压气机吸入空气压缩后送入燃烧室内，使燃料(油或天然气)燃烧产生高温高压燃气，进入燃气轮机膨胀做功发电，再将燃气轮机排出的气体引入锅炉(余热锅炉)，作为锅炉的热源，利用锅炉产生的蒸汽进入蒸汽轮机再发电。这样就形成了燃气轮机和蒸汽轮机共同作为原动机的联合循环发电系统。

燃气轮机联合循环发电具有高效、清洁等特点，目前国内市场中燃气轮机主要作为调峰机组使用，大部分时间运行在部分负荷工况下。联合循环的效率由燃气循环和蒸汽循环共同决定，蒸汽循环的参数受到燃气轮机排气温度的限制，因而蒸汽循环的效率也会受到燃气循环的牵制。对于双压无再热联合循环机组，燃机排气温度一般在530℃-570℃，主蒸汽温度限制在520-530℃左右。提高燃气轮机排气温度可以使联合循环效率大大提高，然而在联合循环出力一定的情况下，提高燃机排气温度又会使得燃机效率降低。因此燃机排气温度存在一个最佳值，使得燃气-蒸汽联合循环性能最优。按照目前电厂的常规运行策略，部分负荷工况时燃机排气温度与满负荷时保持一致(或略低于满负荷)，但由于部分负荷燃机的压比降低等原因，透平进口温度也远低于可以达到的最高温度，使得这一策略实际上并没有在部分负荷时充分利用透平叶片的承温能力，也无法使燃机和汽机的性能完美匹配，存在优化的空间。

另外，基于联合循环机组的运行特性，为了充分利用部分负荷时燃机透平叶片的承温能力，可以在部分负荷运行时提高燃机透平出口温度，并同时考虑机组各部件的温度限制和燃机运行稳定性，提高透平排气温度会对联合循环机组产生如下影响：

1、燃机透平入口温度升高，透平叶片承受更高的温度；

2、燃气轮机燃烧室空燃比发生变化，影响燃烧稳定性和排放；

3、进入余热锅炉的烟气温度升高，主蒸汽温度提高，余热锅炉排烟温度降低，汽水侧热效率提升，但同时承受更高的温度；

4、在保持联合循环出力不变的前提下，燃机热效率会下降；

当燃气轮机透平排气温度提高时，蒸汽循环热效率的提升量高于燃机热效率的下降量，因此总的联合循环热效率是升高的。然而，由于燃机排气扩散段、余热锅炉和汽轮机承温能力的限制，燃机透平排气温度并不能无限提高，当汽水侧温度达到限制后，会进行喷水减温，此时继续提高排气温度可能使得燃机效率的下降幅度超过汽水侧效率的上升幅度，从而导致联合循环效率下降。因此，燃气轮机部分负荷排气温度存在一个最优值，使得联合循环机组效率最高，而最优排气温度同样也与环境工况、机组负荷率、供热抽汽量、汽机定压压力，汽机背压，循环水量等息息相关，并受到部件设计参数和调试边界的限制，因此需综合考虑从而确定最优排气温度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双压无再热联合循环电厂的性能优化方法，用于解决现有技术中难以彻底利用透平叶片的承温能力，以及利用后可能反而使联合循环热效率降低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双压无再热联合循环电厂，其特征在于，包括：