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摘 要

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摘 要

燃气-蒸汽联合循环既可以提高机组的热效率，又可以减少对环境的污染。采用热电联产这一运行方式又减少了冷源损失，较之分别生产电能、热能更加节约燃料。而机组发电量与供热量的变化情况会对燃气-蒸汽联合循环机组效率产生极大的影响，因此热电联产机组的变工况特性分析显得十分重要，同时供热和发电具有很强的耦合关系，搞清楚热电耦合关系，对机组高效运行具有十分重要的意义。

首先介绍燃气-蒸汽联合循环相关组件的概况与特点，简单介绍燃机、余热锅炉、蒸汽轮机的组成及功能，同时阐述燃气-蒸汽联合循环的汽水流程情况。

其次基于热力循环模拟软件Ebsilon搭建联合循环模型，进行变工况仿真，保证机组发电量不变，供热量逐级增加；供热量不变，发电量逐级增加，获取燃机与汽机的发电量变化，机组效率与损失情况等，通过Ebsilon软件将数据导入至Excel表格中，绘制图表得出燃气-蒸汽联合循环热电耦合特性。

关键词：联合循环，热电联产，变工况，热电耦合特性

Abstract

Gas-steam combined cycle can not only improve the thermal efficiency of the unit, but also reduce the pollution to the environment. The use of combined heat and power operation reduces the loss of cold source, which is more fuel-efficient than the production of electrical energy. The changes in generating capacity and heat supply of the unit will have a great impact on the efficiency of the gas-steam combined cycle unit. Therefore, it is very important to analyze the changing operating conditions of the combined heat and power unit. At the same time, heat supply and power generation are very strong. The coupling relationship and the understanding of the thermo-electric coupling relationship are very important for the efficient operation of the unit.

Firstly, the general situation of gas-steam combined cycle related components is introduced. The composition and function of gas turbines, waste heat boilers and steam turbines are briefly introduced. The steam-water process of gas-steam combined cycle is also described.

Secondly, based on the thermodynamic cycle simulation software Ebsilon built a combined cycle model to simulate variable conditions to ensure that the unit's power generation is constant, and the heat supply is increased step by step; the heat supply is unchanged, the power generation is increased step by step, and the gas turbine and turbine are acquired. Changes in power generation, unit efficiency and losses, etc., were imported into Excel spreadsheets using Ebsilon software, and charts were drawn for the thermo-electric coupling characteristics of gas-steam combined cycle.

KEY WORDS: Combined cycle，heat and power cogeneration，Changing conditions，Thermoelectric coupling characteristics

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1选题背景及意义 1

1.2 国内外研究动态 2

1.3本文主要内容 3

第二章 燃气-蒸汽联合循环 4

2.1燃气轮机 4

2.1.1压气机 4

2.1.2燃烧室 4

2.1.3燃气透平 5

2.2余热锅炉 5

2.2.1余热锅炉的烟气流程 6

2.2.2余热锅炉的汽水流程 6

2.3蒸汽轮机 8

第三章 基于Ebsilon的燃气-蒸汽联合循环机组建模 9

3.1Ebsilon 简介 9

3.2仿真建模 9

3.3仿真模型校验 10

第四章 热电特性分析 14

4.1性能计算公式 14

4.2燃气-蒸汽联合循环可行域 14

4.3 电负荷一定热负荷变化 15

4.4热负荷一定电负荷变化 20

4.4机组背压工况情况 25

第五章 工作总结与展望 26

5.1论文的主要工作 26

5.2进一步研究方向 26

参考文献 28

致 谢 29

第一章 绪论

1.1选题背景及意义

能源是人类活动的物质基础，一个国家的经济实力和发展水平与其占有的能源资源及其利用情况密切相关，优先发展能源产业，必将是我国一项长期的战略任务。基于石油、天然气、煤炭等化石能源燃料的能源利用结构在人类的生存与发展中发挥了关键作用。但是人类现今面临着能源的过度使用造成的资源匮乏问题和使用过程中导致的环境污染问题。例如，世界各地已探明的石油、煤炭、天然气等化石燃料的可采用资源只能坚持人类使用几百年；另一方面燃烧化石燃料排放的大量二氧化碳会导致温室效应并导致地球环境恶化。为了适应可持续发展的需要，开拓新能源，加快可再生能源的使用，并且减少对化石能源的依赖性及其对环境的污染显得尤为重要。但是，在现阶段，可再生能源并不能完全替代化石能源，并且在未来很长一段时期内，化石能源仍然在能源市场拥有非常高的比例，因此如何高效利用已经存在的化石能源，已经成为人们关注的焦点以及需要人们进一步探索^[1]。

在我国的能源资源结构中，煤炭资源相当丰富，在一次能源消耗结构中占比66%^[2]，同时中国85%的煤炭是通过直接燃烧使用的，我国燃煤机组占总装机容量比例较高。煤炭中80%的硫是可燃的，煤炭燃烧时产生大量的SO₂等有害气体，进入大气候形成酸雨危害土地与环境；除了硫化合物，燃煤机组还会产生，NO_X、烟尘、二氧化碳等有害气体，加剧了雾霾等大气污染，污染了生态环境，危害人类健康。因此，在寻求燃煤机组的优化改进的同时，采用更为清洁的优质能源成为我们不错的选择。

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