Page 101 - 电力与能源2024年第一期

第 45 卷 第 1 期 电力与能源
2024 年 2 月 95

DOI：10.11973/dlyny202401019
发电技术

湿空气循环分轴燃气轮机的热电联供性能研究

周宇凡 ，葛 冰 ，史向彤 ，臧述升 1
1
1
2
（1. 上海交通大学机械与动力工程学院动力机械与工程教育部重点试验室，上海 200240；
2. 中国船舶第七〇三研究所，上海 200093）
摘 要：为研究湿空气燃气轮机（HAT）用于热电联供的热力性能，以试验室建成的湿空气循环分轴燃气轮机
为研究对象，利用性能仿真分析方法考察了供热参数对湿空气热电联供系统的影响规律。搭建了湿化循环分
轴燃气轮机热电联供性能计算平台，并采用模块化建模方法建立了 HAT 循环分轴燃气轮机的热力模型，分
析了回热器分流比、供热水流量以及燃料流量对于热电联供系统性能的影响。仿真计算结果表明气轮 HAT
分轴燃机热电联供时，其热电比可调节范围为 0～3.54，与纯供电工况相比发电效率下降了 6.72%，但总效率
上升了 18.4%。在控制策略方面，在进行热电联供时需要同时提高回热器分流比、经济器水量、燃料流量以保
证燃气初温、经济器热水温度不变，进而维持热电联供不影响发电量。
关键词：分轴燃气轮机；HAT 循环；热电联供；热力性能
基金项目：国家科技重大专项（2017-I-0009-0010）
作者简介：周宇凡（2000—），男，硕士研究生，主要研究方向为湿化燃机循环。
中图分类号：TK479+.1 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2024）01-0095-07
Analysis of Combined Heat and Power Supply Performance

Based on Humid Air Two Shaft Gas Turbine

1
1
2

ZHOU Yufan ，GE Bing ，SHI Xiangtong ，ZANG Shusheng 1

（1.School of Mechanical Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China；

2.No. 703 Research Institute of CSSC，Shanghai 200093，China）

Abstract：In order to study the combined heat and power supply capacity of humid air cycle combined with heat
exchangers based on two shaft gas turbine, the modular thermodynamic model of two shaft gas turbine was estab⁃
lished based on a twin shaft gas turbine in the facility. And using the model, a heat and power combined analysis
platform is built. The thermodynamic performance of the base turbine was studied and the influence of heat sup⁃
ply, heat exchanger bypass ratio and fuel supply on cycle performance was analyzed. Result shows the thermoelec⁃
tric ratio can vary from 0 to 3.54 with an drop in electric efficiency of 6.72% and an increase in overall efficiency of
18.4%. On the control strategy the heat exchanger bypass ratio, water flow rate of economizer and fuel flow rate
is to be raised together in order to keep the gas temperature and hot water temperature constant without influenc⁃
ing the electricity generation capacity.

Key words：two shaft gas turbine，humid air turbine cycle，combined heat and power，thermodynamic perfor⁃

mance
目前，先进循环系统是燃气轮机循环研究的重 相对其他循环具有充分利用余热、高比功率、低排
要方向。除广泛应用的联合循环外，学界提出了采 放、低投资成本以及输出功率稳定等优点。
用双工质循环的方法以提高整机效率 。这类循环 HAT 循环在热电联供化改装方面显示出一
［1］
常用水作为第二工质，其中以注水（WIG）循环、注 定的优势。常规的 HAT 燃气轮机在循环中引入
蒸汽燃气轮机（STIG）循环和湿空气透平（HAT）循 了经济器和饱和器，通过经济器回收尾气余热，用
环等为代表。在上述加湿工质方案中，HAT 循环 其加热循环水后再进入饱和器加湿压缩空气。由