Page 104 - 电力与能源2024年第一期

98 周宇凡，等：湿空气循环分轴燃气轮机的热电联供性能研究

修正，直至 err T9w< 0.01。计算公式如下所示：
|
| T 9w - T 9w0
err T9w = （11）
T 9w0
式 中 T 9w0—— 上 一 次 迭 代 求 得 的 饱 和 器 出 水
温度。
2.4 湿化燃烧室模块
为了简化建模工作，假设燃烧室模块为一个
纯粹的能量输入过程，同时内部气体性质分布均
图 3 压气机特性曲线插值流程
匀，即燃气的温度分布均匀，同时焓值也分布均
根据上述参数，即可计算得到压气机的出口
匀。设定燃料热值、压损系数以及燃烧效率，设过
气路参数： 量空气（燃烧充分），计算最终燃烧产物的平均焓
é ê ê ( k - 1 ) ù ú ú 值，并采用反推法（已知焓值，解温度的多项式方
ú
T out = T inê ê 1 + π k - 1 ú （6）
ë û 程）求得燃烧室出口温度。以微分方程表示的燃
（7）
烧室出口焓值变化规律如下式所示：
P out = πP in
式 中 T out—— 压 气 机 出 口 空 气 温 度 的 理 论 值 ；
dh out = g in h in - g out h out + g fuel(h fuel + LHV)
T in——压气机进口温度（进气温度/大气温度）的 g out dt
实测值；k——空气的绝热指数；P out、P in——压气 （12）

机实测出口、入口压力值。 式中 g in——燃烧室进气流量；g out——出口燃气
压气机耗功的理论值由下式计算得到： 流 量 ，g fuel—— 燃 料 流 量 ；h in—— 进 口 空 气 焓 值 ；
h out—— 出 口 燃 气 焓 值 ；h fuel—— 燃 料 热 值 ；LHV
( h outs - h in )
h outr = h in + （8）
η c ——燃料蒸发潜热。
P c = g air(h outr - h in) （9） 由于在 HAT 机组中，实际工质为含湿空气，
式中 P c——压气机耗功；g air——压气机空气流 因此在计算得到焓值后不能直接通过比热计算得
量；h in——进口空气焓值；h outs——出口空气理论 到燃气温度。本模型为解决这一问题，采用了基

焓值；h outr——出口空气实测焓值。 于水蒸气分压与平均焓值的迭代求解方法：根据
进口空气焓值由实测温度计算得到，出口焓 平均焓值估算一起点温度，后根据这一起点温度
值分别由实测出口温度与理论计算得到的出口温 以及水蒸气分压计算湿燃气的平均焓值，将其与
度计算得到。 实际平均焓值进行比较并调整温度进行迭代计
2.3 饱和器模块 算，从而计算得到最终的湿燃气温度。
将饱和器视为一个加湿过程，计算流入和流 2.5 高压涡轮模型
出的水量，并通过能量平衡迭代求解得到饱和器 本研究中对象机组涡轮缺乏预先设计的涡轮
的出口水温以及湿空气温度。饱和器的运行点通 特性曲线，因此采用设计点以及试验测试得到的

过试验获得，能量平衡公式如下式所示： 涡轮性能，通过弗吕盖尔公式计算得到其变工况
（10） 特性，包括膨胀比、流量等数据。出口温度、输出
g C h 9 + g 10w h 10w = g C h 10 + g 9w h 9w
式中 h 9——饱和器进气焓值； g 10w——饱和器喷 功率等由下式计算得到：
k - 1
水质量流量； h 10w——饱和器进水焓值； h 10——饱 T out = T in π t k （13）
和器出口空气焓值； g 9w——饱和器出口水质量流 g gas[ h(T out) - h(T in)] = P c （14）

量； h 9w——饱和器出口水焓值。 式 中 T out —— 高 压 涡 轮 排 气 温 度 的 理 论 值 ；
计算饱和器出水温度的计算值与设定值的相 T in——进气温度实测值；π t——高压涡轮膨胀比。
对误差 err T9w，并对饱和器出口湿气温度 T 10 进行 由进气、排气温度分别计算焓值，根据高压涡