化学回热循环燃气轮机变工况性能仿真研究
为了应对能源危机和环境污染,化学回热循环作为燃气轮机的一种改进形式得到越来越广泛的研究。化学回热循环采用化学反应吸收燃气轮机的高温余热并且改造燃料成分,提高循环热效率并且减少了污染物排放。本文建立了船舶推进燃气轮机的化学回热循环并且分析其稳态和动态变工况性能。主要工作内容及结论如下: (1)分析柴油-蒸汽裂解反应原理并建立了化学回热器的数学模型,通过仿真得出不同工况下的甲烷蒸汽重整反应的程度。 (2)建立了水系统的动态模型,计算了几种工况的动态响应效果,列出动态响应的结果,该系统高效的供给了化学回热循环所需的蒸汽并且能产生额外的淡水供应。 (3)建立原型机的部件特性模型并得到整体的稳态模型,在此基础上首先建立了与燃气轮机本体相匹配的水系统和化学回热器的稳态模型,然后建立了化学回热循环系统的稳态仿真模型,对其稳态变工况性能进行了研究。仿真结果显示:在相同喷油量的条件下,化学回热循环效率相对提高31.5％,注蒸汽循环效率相对提高28.3%;采用燃烧室和化学回热器同时喷油的方案,可以提高甲烷的转化率;化学回热循环和注蒸汽循环均能提高压气机的喘振裕度。 (4)基于转子惯性和容积惯性建立了原型机的动态模型,并基于热惯性建立水系统和化学回热器的动态模型,得到了化学回热循环系统的动态仿真模型,对其动态变工况性能进行了研究。通过动态仿真结果可以看出,由于化学回热循环燃气轮机结构复杂,其参数响应时间变长,响应规律更加复杂。 本文采用C语言建立了一套化学回热循环稳动态计算程序,分析了其稳动态变工况性能,证明化学回热循环很好地提高了燃气轮机的热效率和输出比功,动态分析得到的响应曲线可以为制定该系统的控制策略提供理论依据。
化学回热循环;燃气轮机;仿真分析;动态响应效果
哈尔滨工程大学
硕士
动力机械及工程
谭智勇
2013
中文
U664.131
104
2014-04-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）