微型燃气轮机变工况实验性能研究.doc

中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123089
微型燃气轮机变工况实验性能研究
郭晓娟郭晓娟(-),女,内蒙古赤峰人,讲师,博士研究生。从事分布式能源系统研究,E-mail: upclifeng@。基金项目:“973”国家重点基础研究发展计划资助(2010CB227306),东莞理工学院博士启动基金项目(ZJ120403)。
,蒋润花,秦贯丰,杨晓西
(东莞理工学院能源与化工系,广东东莞523808)
摘要开展了30kW回热式微型燃气轮机(简称“微燃机”)的变工况实验性能研究。℃,大气压力下燃料耗量、效率、余热量、烟温、功热比等参数随负荷的曲线变化关系,并与设计标况相应的曲线关系做对比分析。研究表明:两种工况变负荷情况下,随着输出功减少,效率明显降低,排烟温度和余热量均减小。℃,输出功为额定负荷的50%时,%,但当输出功为额定负荷的1/%。~℃,~。当环境温度高出设计温度20℃时,相同出功量天然气耗量明显增大,效率降低,两种工况效率差值随着出功增加而增大,%~%之间;余热量增加30%左右,功热比降低30%~40%。微型燃气轮机最大净输功受环境温度影响较大,环境温度高出设计温度20℃%。
关键词微型燃气轮机分布式能源变工况余热利用
0前言
东莞市是全球最大的制造业基地之一,制造业总产值占规模以上工业总产值的90%以上,外资企业两万多家,民营企业三十多万家。企业的能源负荷尤其是电力负荷较大,以现有的市政配套难以满足需求[1]。分布式能源系统是在用户当地或靠近用户的地点生产电、热、冷能,提供给用户使用,通常系统规模比较小,具有安全可靠、能源利用率高、运营机制激动灵活等特点,可有效解决东莞市经济发展和能源供给不足的矛盾[2-3]。分布式能源系统中,动力子系统的性能影响各种能量的输出,处于主导地位[4]。分布式能源动力系统有汽轮机、内燃机、小型或微型燃气轮机、斯特林机等。以微型燃气轮机(单机功率为30~300kW)为驱动力的分布式能源系统具有独有的特色,与常规发电装置相比具有如下优点:废气排放少、维护少、运行灵活、实用多种燃料(天然气、沼气、生物制气)。但是大气环境参数对微型燃气轮机的性能影响较大[5]。本文以Capstone C30微燃机为研究对象,拟研究机组在环境温度约35℃,,相对湿度50%时效率、燃料耗量、余热量、烟气温度随负荷的变化规律,并与标准工况下(环境温度15℃、相对湿度60%、 [6])相应的曲线规律做对比分析,探讨环境温度与标准工况环境温度高20℃时,系统性能参数变化规律。获得的基础数据可为分布式能源系统的优化设计、调控策略提供支撑。
1实验方案
监测点布置需考虑系统工质(包括空气侧、天然气侧、排烟侧)进出温度、压力、流量等参数,燃气轮机的输出功率、转速、以及烟气温度等重要参数。详细的监测点布置见图1:
1-压气机; 2-燃烧室; 3-透平; 4-回热器
图1 燃气轮机变工况实验监测点示意图
注:P-压力监测;T