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燃气机组SIS性能计算解决方案

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燃气机组SIS性能计算解决方案

目 录
燃气机组SIS性能计算解决方案 1
目 录 2
燃机SIS性能计算解决方案 3
1、指标体系建立 3
2、指标计算 5
2.1 燃气轮机设备 5
2.1.1 压气机 5
2.1.2 燃气轮机 7
2.1.3 燃气透平 8
2.1.4 燃料 9
2.2 余热锅炉设备 9
2.3 蒸汽轮机 14
2.4 联合循环技术经济指标 15
2.5 辅机单耗、耗电率指标 17

燃机SIS性能计算解决方案
根据燃气机组相关情况，本方案提出在目前的技术基础上完善燃机性能计算部分的相关内容。依据标准有ASME PTC6 -1996、 DL / T 904-2004等。
1、指标体系建立
建议从燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、联合循环、重要辅机性能几个方面进行归类，可以借助潜在项目进行指标扩充。
指标类别
设备
指标
排序
燃气轮机经济指标
压气机
压气机压缩比
1
压气机耗功
2
压气机效率
3
压气机进气温度
4
压气机进气压力
5
压气机排气温度
6
压气机排气压力
7
燃气轮机
燃气轮机出力
1
燃气轮发电机组热耗率
2
燃气轮发电机组效率
3
燃气轮机排气温度
4
燃气轮机排气压力
5
燃气透平
燃气透平工质流量
1
燃气透平出力
2
燃气透平膨胀比功
3
燃料
燃料流量
1
燃料温度
2
余热锅炉经济指标
余热锅炉
余热锅炉主蒸汽流量
1
余热锅炉主蒸汽压力
2
余热锅炉主蒸汽温度
3
余热锅炉再热蒸汽流量
4
余热锅炉再热蒸汽压力
5
余热锅炉再热蒸汽温度
6
余热锅炉排烟温度
7
余热锅炉热端温差
8
余热锅炉节点温差
9
余热锅炉接近点温差
10
余热锅炉烟气侧压损
11
余热锅炉当量效率
12
余热锅炉总输出热量
13
过热器吸热量
14
再热器吸热量
15
蒸汽轮机经济指标
经济参数（参考火电机组汽机经济参数）
蒸汽轮机效率
1
蒸汽轮机热耗率
2
加热器端差
3
凝汽器端差
4
……

蒸汽轮机（采集参数）
联合循环汽轮机主蒸汽流量
1
联合循环汽轮机主蒸汽压力
2
联合循环汽轮机主蒸汽温度
3
联合循环汽轮机再热蒸汽压力
4
联合循环汽轮机再热蒸汽温度
5
联合循环技术经济指标
联合循环
燃气—蒸汽联合循环功率
1
联合循环蒸燃功比
2
联合循环蒸功百分率
3
联合循环投入率
4
联合循环热耗率
5
燃气—蒸汽联合循环热效率
6
重要辅机经济指标
辅机单耗、耗电率
燃油处理系统单耗、耗电率
1
气体燃料增压系统单耗、耗电率
2
……其他大辅机单耗、耗电率
3
注：蓝色部分为较难计算指标，可以根据现场测点情况确定。
2、指标计算
2.1 燃气轮机设备

2.1.1 压气机
（1）压气机压缩比
压气机压缩比是指压气机排气压力与进气压力的比值，代表工质被压缩的程度，即

式中:
— 压气机压缩比；
— 压气机排气压力，kPa；
— 压气机进气压力，kPa。
（2）压气机耗功

式中：
、— 为压气机的排气、进气焓。
— 空气平均比热
— 压气机进气温度
— 压比
— 等熵压缩效率
； 为空气等熵过程指数。
（3）压气机效率
建议参考OPM-算法文档中风机效率计算公式。
（4）压气机进气温度
压气机进气温度是指压气机进口处(压气机进口法兰处或进气喇叭口处)空气的温度(℃)。
（5）压气机进气压力
压气机进气压力是指压气机进口处(压气机进口法兰处或进气喇叭口处)空气的(绝对压力)总压(kPa)。总压是大气压、压力表静压和动压的代数和。
（6）压气机排气温度
压气机排气温度是指压气机出口扩压器的出口平面处工质的温度(℃)。
（7）压气机排气压力
压气机排气压力是指压气机出口扩压器的出口平面处工质的总压(kPa)。
2.1.2 燃气轮机
（1）燃气轮机出力
燃气轮机出力是指燃机功率，可取现场功率测点。
（2）燃气轮发电机组热耗率
燃气轮发电机组热耗率是指燃气轮机发电热耗量与其输出功率的比值，即

式中:
— 燃气轮发电机组热耗率，kJ/( kW·h)；
— 燃料的低位热值，kJ/( kW·h)；
— 燃气轮发电机的输出功率，kW；
一 每小时加给燃气轮发电机组的燃料量，kg/h。
（3）燃气轮发电机组效率
燃气轮发电机组热效率是指燃气轮发电机组发电量的相当热量与供给燃料热耗量的百分比，即

式中:
— 燃气轮发电机组热效率，%。
（4）燃气轮机排气温度
燃气轮机排气温度是指燃气透平出口法兰处平面工质的温度(℃)。为了保证精度，必须用四个以上的传感器测量，取算术平均值。
（5）燃气轮机排气压力
燃气轮机排气压力是指燃气透平出口法兰处平面工质的总压(kPa)。
2.1.3 燃气透平
（1）燃气透平工质流量

式中：
、分别为透平的进气与排气压力；
备注：如果现场有测点，可直接取测点信号，本公式极为复杂。
（2）燃气透平出力
建议取燃机功率测点。
（3）燃气透平膨胀比功

式中：
、— 分别为透平的排气、进气焓；
— 燃气平均比热
— 透平的进气温度
— 膨胀比
— 等熵膨胀效率
， 其中为燃气等熵过程指数。
2.1.4 燃料

（1）燃料流量
燃料流量是指实际供给燃气轮机的燃料流量
液体燃料流量(kg/h)的测量可采用喷嘴、孔板、文丘里流量计、液体流量计测量。可按GB/T2624进行。
气体燃料流量(m3/h)的测量可采用容积式流量计、叶轮式流量计、喷嘴、孔板、文丘里流量计测量。
（2）燃料温度
燃料温度是指进入燃气轮机的燃料温度(℃)。
2.2 余热锅炉设备

（1）余热锅炉主蒸汽流量
余热锅炉主蒸汽流量是指余热锅炉高压蒸汽流量值(kg/h) ，应取余热锅炉末级高压过热器出口的蒸汽流量值。如果没有流量计量装置，可以根据汽水系统的具体布置方式由进入余热锅炉高压省煤器的给水流量、高压过热器减温水流量、余热锅炉排污流量及余热锅炉自用抽汽流量等进行计算确定。
对于双压/三压余热锅炉还分别对应有中压、低压蒸汽流量(kg/h)，应取对应余热锅炉末级中(低)压过热器出口的蒸汽流量值。
（2）余热锅炉主蒸汽压力
余热锅炉主蒸汽压力是指余热锅炉高压蒸汽压力值〔MPa)，应取余热锅炉末级高压过热器出口的蒸汽压力值。
对于双压/三压余热锅炉还分别对应有中压、低压蒸汽压力(MPa) ,对应取余热锅炉末级中(低)压过热器出口的蒸汽压力值。
（3）余热锅炉主蒸汽温度
余热锅炉主蒸汽温度是指余热锅炉高压蒸汽温度值(℃)，应取余热锅炉末级高压过热器出口的蒸汽温度值。
对于双压/三压余热锅炉还分别对应有中压、低压蒸汽温度(℃)，对应取余热锅炉末级中(低)压过热器出口的蒸汽温度值。
（4）余热锅炉再热蒸汽流量
余热锅炉再热蒸汽流量是指再热式余热锅炉的再热蒸汽流量值(kg/h)，应取余热锅炉末级再热器出口的蒸汽流量值。
（5）余热锅炉再热蒸汽压力
余热锅炉锅炉再热蒸汽压力是指余热锅炉再热器出口的再热蒸汽压力值(MPa)，应取余热锅炉末级再热器出口的蒸汽压力值。
（6）余热锅炉再热蒸汽温度
余热锅炉再热蒸汽温度是指余热锅炉再热器出口的再热蒸汽温度值(℃)，应取余热锅炉末级再热器出口的蒸汽温度值。
（7）余热锅炉排烟温度
余热锅炉排烟温度是指余热锅炉末级受热面后的烟气温度(℃)。
（8）余热锅炉热端温差
余热锅炉热端温差是指余热锅炉换热过程中高压过热器入口烟气与高压过热器出口主蒸汽之间的温差，即

式中：
— 余热锅炉热端温差，℃；
— 余热锅炉高压过热器入口烟气温度，℃；
— 余热锅炉高压过热器出口主蒸汽温度，℃。
（9）余热锅炉节点温差

余热锅炉节点温差也叫窄点温差，是指余热锅炉换热过程中蒸发器出口烟气与被加热的饱和水汽混合物之间的最小温差。对于双压/三压余热锅炉应分别计算各压力等级换热面相应的节点温差，即

式中：
— 余热锅炉节点温差，℃；
— 余热锅炉蒸发器出口烟气温度，℃；
— 余热锅炉蒸发器被加热的饱和温度，℃。
（10）余热锅炉接近点温差
余热锅炉接近点温差是指余热锅炉省煤器出口压力下饱和水温度和出口水温之间的温差。对于多压余热锅炉应分别计算各压力等级相应的接近点温差，即

式中:
— 余热锅炉接近点温差，℃；
一 余热锅炉省煤器出口水温，℃。
（11）余热锅炉烟气侧压损
余热锅炉烟气侧压损是指燃气轮机排气流经余热锅炉时产生的压力降(kPa)。

式中：
— 燃机排气压力（或余热锅炉过热器烟气进气压力），kPa；
— 余热锅炉烟气排气压力，kPa。
（12）余热锅炉热效率
余热锅炉热效率是指余热锅炉的有效输出热量占输入热量的百分数，即

近似地可以认为（注：此处建议按照近似公式进行计算）：

式中:
— 余热锅炉热效率，%；
— 余热锅炉烟气出口温季，℃；
— 余热锅炉高压过热器入口烟气温度，℃；
— 环境空气温度，℃；
— 余热锅炉烟气入口定压比热容，kJ/( kg/K )；
— 余热锅炉烟气出口定压比热容，kJ/( kg/K )；
— 环境空气定压比热容，kJ/( kg/K )；
— 考虑余热锅炉散热损失的保热系数。
（13）余热锅炉总输出热量

式中：
—余热锅炉总输出热量
— 余热锅炉烟气出口温季，℃；
— 余热锅炉烟气入口定压比热容，kJ/( kg/K )；
— 余热锅炉烟气出口定压比热容，kJ/( kg/K )；
— 余热锅炉高压过热器入口烟气温度，℃；
（14）过热器吸热量
参考SIS燃煤机组计算公式。

式中：
—过热蒸汽流量（即：主蒸汽流量-过热减温水流量）
—高温过热蒸汽出口焓。
—低温过热蒸汽进口焓。
（15）再热器吸热量
参考SIS燃煤机组计算公式。

式中：
—再热器蒸汽流量（即：再热汽流量-再热减温水流量）
—高温再热蒸汽出口焓。
—低温再热蒸汽进口焓。
2.3 蒸汽轮机

（1）联合循环汽轮机主蒸汽流量
联合循环汽轮机主蒸汽流量是指主蒸汽进入汽轮机的流量值(kg/h) ，可以取主蒸汽管道上流量表的读数，如有多路主蒸汽管，则应取各块流量表的读数和，单元制机组也可根据给水流量表的读数计算出汽轮机主蒸汽流量。
对于双压/三压余热锅炉还分别对应有中压、低压蒸汽的流量值(kg/h) ，对应取中压、低压蒸汽管道上流量表的读数。
（2）联合循环汽轮机主蒸汽压力
汽轮机主蒸汽压力是指汽轮机进口的蒸汽压力值(MPa) ，应取电动主汽门后，自动主汽门前的蒸汽压力。如果有两路主蒸汽管道，取算术平均值。对于双压/三压余热锅炉还分别对应有中压、低压蒸汽的压力值(MPa )，对应取其自动主汽门前的蒸汽压力。
（3）联合循环汽轮机主蒸汽温度
联合循环汽轮机主蒸汽温度是指汽轮机进口的蒸汽温度值(℃)，应取电动主汽门后，自动主汽门前的蒸汽温度。如果有两路主蒸汽管道，取算术平均值。对于双压/三压余热锅炉还分别对应有中压、低压蒸汽的温度值(℃)，对应取其自动主汽门前的蒸汽温度。
（4）联合循环汽轮机再热蒸汽压力
联合循环汽轮机再热蒸汽压力是指汽轮机中压缸进口的蒸汽压力值(MPa)， 应取再热主汽门前的蒸汽压力。如有多路再热蒸汽管道，取算术平均值。
（5）联合循环汽轮机再热蒸汽温度
联合循环汽轮机再热蒸汽温度是指汽轮机中压缸进口的蒸汽温度值(℃)，应取再热主汽门前的蒸汽温度。如有多路再热蒸汽管道，取算术平均值。
热耗率、蒸汽轮机效率、加热器、凝汽器等设备参考燃煤机组SIS计算公式，此文不再做赘述。
2.4 联合循环技术经济指标

（1）燃气-蒸汽联合循环功率
燃气-蒸汽联合循环功率是指联合循环中燃气轮机、汽轮机两部分输出功率之和，即

式中:
一 燃气-蒸汽联合循环功率，kW；
— 联合循环中燃气轮机出线端电功率，kW；
— 联合循环中汽轮发电机出线端电功率，MW。
（2）联合循环蒸燃功比
联合循环蒸燃功比是指联合循环中汽轮机所输出的功率占燃气轮机所输出功率的百分率，即

式中:
— 联合循环蒸燃功比，%。
（3）联合循环蒸功百分率
联合循环蒸功百分率是指联合循环中汽轮机的输出占联合循环总功率的百分率，即

式中:
— 联合循环蒸功百分率，%。
（4）联合循环投入率
联合循环投入率是指多轴联合循环中当燃气轮机运行时，余热锅炉累计运行时间与燃气轮机累计运行时间的百分比(%)，即

（5）联合循环热耗率
联合循环热耗率是指联合循环机组发电热耗量与其输出功率的比值，即

式中:
一 联合循环的热耗率，kJ/( kW·h)。
（6）燃气一蒸汽联合循环热效率
燃气一 蒸汽联合循环热效率是指联合循环发电机组发电量的相当热量与供给燃料热耗量的百分比，即

由于联合循环将燃气轮机循环和汽轮机循环组合在一起，其效率还可以表示为

式中:
— 燃气-蒸汽联合循环的热效率，%。

注:由于燃气一蒸汽联合循环发电机组和常规燃煤发电机组的部分技术经济指标具有通用性，故本章未列出的指标可参照燃煤发电机组部分进行计算。
2.5 辅机单耗、耗电率指标
（1） 燃油处理系统单耗、耗电率
燃油处理系统单耗是指燃气轮机燃油处理系统每处理1t燃油所消耗的电量，即

式中:
— 燃气轮机燃油处理系统单耗，kW·h/t；
— 燃油处理系统消耗的电量，kW·h；
— 统计期内燃油处理系统流量累计值，t。
燃油处理系统耗电率是指统计期内燃气轮机燃油处理系统消耗的电量与机组发电量的百分比，即

式中：
— 燃油处理系统耗电率，%；
— 统计期内机组发电量，kW /h。
（2） 气体燃料增压系统单耗、耗电率
气体燃料增压系统单耗是指燃气轮机气体燃料增压系统每处理标准状态下的1m3气体燃料所消耗的电量，即

式中:
一 燃气轮机气体燃料增压系统单耗，kW·h/t；
— 气体燃料增压系统消耗的电量，kW /h；
— 标准状况下统计期内气体燃料流量累计值，m3。
气体燃料增压系统耗电率是指统计期内燃气轮机气体燃料增压系统消耗电量与机组发电量的百分比，即

式中:
一 气体燃料增压系统耗电率，%。
（3） 其他大辅机设备单耗、耗电率
参考燃煤机组SIS性能计算公式，本文不做赘述。

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