掺氢燃烧对SGT800燃气轮机联合循环机组热力性能影响的仿真研究OA

【目的】随着全球碳减排趋势的深化及氢能规模化应用的推广,对现有燃气轮机机组进行掺氢燃烧技术改造是实现发电供暖行业能源低碳转型的重要途径。【方法】基于Ebsilon热力系统仿真平台,搭建了某燃气轮机热电联产电厂SGT800双压无再热联合循环机组的热力系统模型,在维持总输入燃料热量与透平入口温度恒定的条件下,系统探究了氢气掺混比例(0~50%,质量比)与燃气轮机负荷率双重因素对联合循环系统运行参数以及热力性能的影响规律。【结果】仿真结果表明:随着氢气掺混比例的提高,燃料质量流量逐渐减小,同时为保证透平入口温度不变,燃气轮机入口的过量空气系数也要相应降低。然而,透平排烟温度、流量及其热量并没有随掺氢比例的提高而单调变化,这是系统为维持恒定透平入口温度而动态调整冷却空气流量导致的结果。在100%燃气轮机负荷率及最大抽凝工况下,燃气轮机发电效率以及联合循环系统效率均在掺氢比为20%附近达到最大值,其分别为41.05%和80.79%,相较于纯天然气工况分别上涨1.38%和1.16%。进一步考察机组变负荷条件下掺氢燃烧对系统运行参数的影响,发现当掺氢比例从零提升至50%时,100%、80%和60%燃机负荷率下燃机发电效率分别提升1.38%、1.28%和1.12%,同时联合循环系统效率分别提升1.16%、1.08%和0.92%。【结论】掺氢对机组性能的影响呈现出一种复杂的、具有双重维度的负荷依赖性。在高负荷区,掺氢通过优化燃烧过程,最大化机组的绝对效率增益;在低负荷区,掺氢抬升机组的性能底线,保障其在深度调峰工况下的经济可行性。