M251S型燃气轮机工程计算及经济性分析

　　0　引　言

　　涟源钢铁集团有限公司发电三期的一套燃气-蒸汽CCPP项目,投运以来,运行情况非常稳定,连续运行时间长,发电效率高,运行故障少。在国内BFG燃气轮机CCPP中具有代表性[1]。本研究主要以涟钢项目为例,在额定的满负荷运行条件下,对项目产品进行功率计算及运行经济性分析。

　　1　燃机单循环输出功率计算

　　涟钢的气象及供气条件,煤气成分如表1、表2所示。

　　1. 1　煤气计算

　　(1)煤气低位热值计算。

　　煤气低位热值计算公式[2]:

　　根据M251S机型性能要求,BFG低位热值的范围要求在3 060~3 140 kJ/(N·m3)之间,如果低于这个范围,则需要掺入一定的COG,而超出这个范围,则要掺入一定的N2,以保证其热值达到设计值范围内。对于该项目, BFG供气热值高于设计范围,因此需要掺入N2以降低其热值至上限3 140 kJ/(N·m3)[3]。

　　(2)掺入N2量的计算(如果Q′L(BFG)过低,则需掺入COG,计算同理)。

　　掺入N2后的煤气组分、热值及分子量:根据超出的热值数,计算约需掺入7. 412%的N2;按掺入N2的比例计算BFG新组分如表3所示。

　　1. 2　空气计算

　　(1)对应BFG燃烧用的空气量。

　　掺混BFG组分的各自燃烧化学反应方程式如下：

　　根据以上方程式以及各组分的分子量、BFG用量、空气的分子量及运行现场的空气含氧量(与海拔等地理位置、气候条件有关,这里暂设为21% )进行氧气需要量的计算。

　　计算出燃烧用氧并得出相应空气量为:LAir(1)=62 649. 57 (N·m3) /h;M251S型燃机的空压机进入量标准设计值将近300 000 (N·m3) /h, (其中用于燃机本体冷却的空气量设为200 000 (N·m3) /h标准)[5]。

　　1. 3　热功率及循环效率

　　(1)热功率计算。

　　1. 4　轴系消耗(取各自的额定理论功耗)

　　1. 5　功率输出计算

　　1. 6　有效电效率及热耗

　　到此为止,燃机单循环部分的计算就全部完成了,接下来本研究将对燃机尾气的余热利用,即余热锅炉蒸汽循环部分进行计算分析,从而得出整个CCPP联合循环系统的效率。

　　2　CCPP联合循环分析

　　2. 1　尾气分析

　　据以上计算结果可得到尾气参数:

　　2. 2　锅炉选型

　　按以上尾气参数,本研究选择杭州锅炉厂某型号锅炉,其性能参数如下:

　　蒸发量: (中压/低压) 67. 6/10. 9 t/h;

　　额定蒸汽压力: (中压/低压) 3. 82/0. 4MPa;

　　额定蒸汽温度: (中压/低压) 450/151℃。