HAT循环试验台配置及其热电联供热力性能研究

李蓉莉

摘 要： HAT是一种具有高效率，可以清洁的先进的动力循环技术系统，同时也是国内和国外就当前阶段研究的重点之一。由于HAT发电效率很高并且还能对热电比进行灵活调节，因此在热电联供的市场中发展潜力和空间是非常大的。因此，本文主要比较了两种10MW级别的燃机，对它们进行简单的热电循环进行构建、以及回热循环和HAT系统的热电联供循环，得出了燃机流通匹配的结果、在大范围内进行热电比系统的热力性能的调节，以及燃烧室的燃烧技术要求，并且分析了它们在不同温度和负载下的热力性能。

关键词： HAT循环;循环系统模型;系统配置

【中图分类号】TU83     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）11-0181-01

1 循环热力系统部件模型的概述

概述

文章主要构建了HAT的循环热力系统中的各个单元构件的设计工况的变动工况的模型，主要的单元构件有压气机、燃烧室、气-水省煤器和后冷器、气-蒸汽的蒸发器、气-气回热气和湿化器等，本文主要对压气机的模型急性概述[1]。

2 循环热力系统模型

2.1 压气机模块

气体的压气机是消耗外部的功来完成低压到高压转变的，忽略不计压缩过程和外界的传热量，也就是绝热压缩，所以在压缩的时候这个过程中消耗掉的功转变为进出口增值的气流。在设计的工况下，压气机的模型经过质量和能量守恒的绝热效率来定义压缩的过程，变动工况下压气机是由特性方程与特性曲线来计算出变工工况的参数。压气机模型见图1。

2.2 压气机特性曲线模型

压气机的特性曲线表现的是在不同的大气温度和大气压的条件下，压气机的在运行过程中的压比与效率的关系与效率的转速和流量成正比变化的。文章中使用无量刚折合参数计算，促使压气机的特性曲线可以更好地适应于不同的进气条件中。用矩阵的形式保存压气机的无量纲特性曲线，它在运行的过程中是跟着无量纲和CS线以及CMV线的差值参数进行计算的。其中，CMV线表示压气机特性曲线的图形变量，急性模型的计算时使用的是CMV线七个压气机的特性曲线，依据这个过程中点的转运速度，同时使用相同转速差值的压比线和流量线，算出他们在运行过程中的流量和效率。

2.3 压气机特性方程模型

如果缺少特性曲线的压气机时，可以用特性方程模型计算压气机在变动工况下的数值，压气机的特性曲线的由压气机的特性方程模型来分析，并将其简化处理。针对中小型的燃气轮机，压气机出口压力的变化范围就减小，因此壓气机特性变化在小范围内中进行。比如以某离心式压气机的构建模型为例来看，它的微型燃机轮机在回热循环的过程中，压气机的转换速度不大的时候，环境的温度在0℃到35℃之间，燃机处于负荷状态运行的时候，离心式压气机的特性曲线也只在小范围内变化。

3 循环试验系统配置与热力性能

3.1 概述

以下是建立的循环的部件模型，进行了两种不一样型号的10MW燃机的对比，第一个是气压比为7.15的型号回热循环燃气轮机，第二个是气压比为15.5的型号的简单循环燃气轮机。依据对比的不同燃机，对它们分别分析了这两个燃机的回热循环、简单循环、HAT循环系统的发电热能，并且分析构建这两个燃机的简单和回热循环的热电联系统，还有HAT的循环热电联系统中的热力性能，最终得到燃机的透平匹配结果和热电调节在一定范围内对燃烧室的条件的要求[2]。

3.2 燃机核算

回热循环燃机是单轴布置的燃气轮机，采取双路气压机抽气的方法来完成透平叶片的冷却，在气压机出口处的空气要在回热器中换热之后才能进入燃烧室内被燃烧，主要数值参数见表1。简单循环燃机采取的是单路的压气机抽气的方法来完成透平叶片的冷却，这里的气压机出口处的空气就直接地进入到燃烧室内被燃烧，主要数值参数见表2。

结语：综上所述，本文主要对不同型号的10MW的燃机构建了HAT相关的循环热电联供的试验系统，并且研究分析了燃机的设计工况和工况变动下的热力性能，得出了10MW燃机HAT的循环结果。以此在以后的研究工作中，可以基于本文所讲述的，来进行10MW燃机的HAT循环性能的相关实验，并用实验的数据更好地完善模型部件，为循环设计系统提供一些建议。

参考文献

[1] 华贲，左政，杨艳利.分布式能源系统对中国天然气下游市场开拓的重要性[J]沈阳工程学院学报（自然科学版），2010，（02）：97-103.

[2] 江泽民.对中国能源问题的思考[J].上海交通大学学报，2012，（03）：345-359.

[3] 林汝谋，蔡睿贤.工业燃气轮机发展的趋势与特点[J]，燃气轮机技术，2014，（03）：1-4.