重钢燃气轮机实现低负荷下连续运行的研究

论文摘要

钢铁企业采用先进的燃气轮机技术进行发电,是提高副产煤气利用水平和节能减排的有效措施。研究在负荷变化条件下燃气轮机连续稳定运行的相关技术及措施,对钢铁企业的节能减排工作有着重要意义。通过对重钢煤气生产和使用状况以及燃气轮机的运行特点的调查研究,发现:由于在生产过程中动态不平衡的影响,以及公司煤气储存柜调节能力的限制,需要燃气轮机参与公司煤气使用的调节,当煤气供需严重不足时,燃气轮机被迫降低至40%的额定负荷下运行。在燃气轮机关小进气阀门降低负荷,煤气压缩机出口回流管道压力升高的调节过程中,供气管道流量骤减,引起煤压机喘振,最终导致燃气轮机因入口压力偏低而中断运行。为了实现燃气轮机在低负荷下的连续运行,作者通过数值模拟的方法,研究了在不同高炉煤气进口压力和不同回流压力条件下,供气管道内混合煤气的流动规律。研究结果表明:在现有回流管道布置情况下,当燃气轮机负荷降低至40%,回流管道压力升高到100kPa时,必然会出现供气管道堵塞、甚至倒流的情况,找到了供气管道流量减少,从而影响燃气轮机连续生产的主要原因;将目前回流管道垂直接入方式变成与垂直方向成60°夹角并偏向高炉煤气进气管一侧的接入方式,即使是在极限回流压力200kPa下,也不会造成供气管道流量减少,从而实现燃气轮机在低负荷下连续运行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 钢铁企业燃气-蒸汽联合循环的意义及技术发展状况
• 1.1.1 钢铁企业燃气-蒸汽联合循环的意义
• 1.1.2 钢铁企业燃气-蒸汽联合循环的技术发展状况
• 1.2 重钢燃气轮机低负荷运行出现的问题
• 1.3 复杂管道内流场数值模拟简介
• 1.3.1 数值模拟技术简述
• 1.3.2 数值模拟技术的优点
• 1.3.3 复杂管道内流场数值模拟所常用的基本理论
• 1.4 本文的主要研究工作
• 2 重钢煤气生产及使用状况
• 2.1 重钢副产煤气的产生
• 2.1.1 重钢高炉煤气的产生
• 2.1.2 重钢焦炉煤气的产生
• 2.1.3 重钢转炉煤气的产生
• 2.2 重钢高炉煤气和焦炉煤气的生产及使用状况
• 2.2.1 高炉煤气的产量状况
• 2.2.2 高炉煤气的使用状况
• 2.2.3 焦炉煤气产量状况
• 2.2.4 焦炉煤气的使用状况
• 2.3 重钢副产煤气的利用和调节状况
• 2.3.1 煤气的利用分布特点和影响因素
• 2.3.2 重钢副产煤气调节使用状况
• 2.4 本章小结
• 3 重钢燃气轮机配置及运行特点
• 3.1 重钢燃气轮机综述
• 3.1.1 重钢燃气轮机的设备构成和参数要求
• 3.1.2 燃气轮机在重钢节能降耗的作用
• 3.2 重钢燃气轮机的运行特点
• 3.3 煤压机运行工况的调节
• 3.3.1 煤压机的启动
• 3.3.2 煤压机运行工况的调整过程和存在的问题
• 3.4 本章小结
• 4 重钢燃气轮机不能实现低负荷下连续运行的原因分析
• 4.1 物理模型
• 4.2 数学模型
• 4.2.1 控制方程
• 4.2.2 边界条件
• 4.2.3 网格划分
• 4.2.4 控制方程的离散与求解
• 4.3 计算模型的验证
• 4.4 回流管道参数变化对管道内流动状况的影响
• 4.5 本章小结
• 5 重钢燃气轮机实现低负荷下连续运行的改造方案
• 5.1 改造方案一
• 5.2 改造方案二
• 5.3 改造方案三
• 5.3.1 回流管道改造的初设方案
• 5.3.2 初设方案管道内煤气流动规律的数值模拟
• 5.3.3 初设方案管道与现有管道内煤气流动规律的结果比较
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录