高效低污染燃气轮机循环的基础研究

论文摘要

基于目前能源发展的现状,以响应国家节能减排的提倡为目标,研究开发高效率低污染的燃气轮机循环,是新型循环的基础研究内容。研究低污染燃机的性能,对比分析联合循环性能优劣,提出高效低污染燃气轮机联合循环,是本论文的主要研究目的和内容。由于传统燃机的燃烧使得NOX排放量很高,同时,含碳燃料目前为止无法被取代,CO2排放量也非常高;而环境压力下吸热燃气轮机循环（APGC）,燃烧室在常压下工作,如果将排气部分回流至燃烧室参与冷却,不仅抑制NOX的生成,同时能够在一定程度上减少CO2排放量,满足对环保的要求。本文以APGC回热循环为基础,将烟气部分回流至燃烧室中,构成烟气回流的APGC回热循环,并利用Aspen plus软件建立了流程分析模型,研究了循环性能与回流量、压比的变化规律,以及烟气回流对减少CO2排放的效果,并将回流量对回热度的影响作为关键问题展开了分析,最终得出了系统最佳性能参数。利用Aspen plus软件对蒸-燃联合循环和新型燃-燃联合循环进行了建模,并从热力学第一定律和第二定律出发对系统的整体性能进行了分析,结果表明,尽管蒸-燃联合循环有一定优势,但由于增加了底部的朗肯循环,无疑大大增加了投资成本,并不适合用于微小型燃气轮机中。将烟气回流与回热燃-燃联合循环相结合,提出了烟气回流的回热燃-燃联合循环,并对其流程进行模拟。研究了循环性能与回流量、底部循环膨胀压力以及顶部循环压比的变化关系,得出了系统的最佳性能参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 低污染燃气轮机国内外发展概况
• 1.2.1 现有燃气轮机简述
• 1.2.2 环境压力吸热燃气轮机的简述
• 1.3 研究内容和目的
• 2. 流程模拟分析软件Aspen plus
• 3 低污染燃机循环性能研究
• 3.1 低污染燃机系统数值性能分析
• 3.1.1 烟气回流的燃机系统描述
• 3.1.2 数值分析的模拟条件
• 3.2 系统性能研究
• 3.2.1 系统的比功、效率随回流量的变化关系
• 3.2.2 系统的污染物排放
• 3.2.3 循环最佳性能分析
• 3.3 低污染燃机循环中回热器温度效率分析
• 3.4 小结
• 4. 高效燃机联合循环装置的研究
• 4.1 现有蒸汽-燃气联合循环
• 4.1.1 蒸-燃联合循环系统描述
• 4.1.2 蒸-燃联合循环模型建立
• 4.1.3 模拟的条件
• 4.1.4 模拟结果分析
• 4.2 新颖燃气轮机联合循环
• 4.2.1 新颖燃气轮机联合循环描述
• 4.2.2 模拟条件
• 4.2.3 结果分析
• 4.3 小结
• 5 高效低污染燃机循环性能研究
• 5.1 高效低污染燃机循环系统描述
• 5.2 模拟条件
• 5.3 整体性能分析
• 5.3.1 循环效率、比功随烟气回流量的变化关系
• 5.3.2 烟气回流对节能减排的影响
• 5.3.3 系统最佳性能研究
• 5.4 小结
• 结论与展望
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢