燃气轮机效率计算:避免较高的燃料消耗成本

发电仍主要依靠天然气．最近，燃气轮机技术正朝着更有效地利用天然气动力的方向发展。作为一个结果,很多用户现在都在谈论燃气轮机的效率．另一方面，主要的涡轮机制造商正在竞相制造“最高效”的产品。随着吹嘘权利的斗争继续，需要深入挖掘什么效率从来没有像现在这样吸引人。本文对燃气轮机效率的计算进行了界定，并对如何降低燃料消耗进行了综述。

燃气轮机效率的表达式

与汽轮机不同的是，计算燃气轮机的效率有点复杂。GT显示的蒸汽和蒸汽条件是非常动态的。这些条件在很大程度上取决于大气条件和燃料类型。GT中的条件是可变的，它们必须表示为热效率、热效率、千瓦时和每马力btu。我们可以比较汽车的mpg和燃气轮机发电厂的Btu/kWh。唯一的区别是，较低的热率意味着更高的效率，这与在汽车中不同。燃气轮机是把燃料能量转化为电能的装置(通过发电机)或机械动力。他们通常使用布雷顿循环，这是一个热力循环，涉及压缩和膨胀的气体介质。一个理想的循环可能提供100%的性能，但一个真正的燃气轮机将始终有一定水平的损失和摩擦。

整个平衡方程的简化形式是这样的：轴功率=燃料能量-压缩排气能量-机械损失从这个等式，这意味着盈利能力是基于涡轮机的输出和燃料的成本。操作员只能控制涡轮机的输出，因为燃料的成本超出了他/她的控制。这就是为什么关于提高涡轮机效率的歌曲不会在短期内停止的原因。为了更好地理解上述方程，有必要对燃气轮机的各个部分进行回顾。一个天然气发电厂看起来可能很复杂，但它有三个主要部分:

1. 压缩机:抽取、加压并引导空气进入燃烧室。这里的空气速度非常快。
2. 燃烧室:包括一个喷油器组，该喷油器可以产生一个燃料流，用于与空气混合。在2000华氏度下燃烧后，这种混合物形成高压高温气流，准备进入涡轮。
3. 涡轮节:它是由旋转和固定翼型截面叶片的复杂组合而成。旋转的叶片对热燃烧气体的膨胀作出反应。这些叶片有两个基本功能——旋转发电机发电和驱动压缩机使更多的压缩空气进入燃烧室。

性能退化-昂贵的影响

每一台燃气轮机在运行过程中性能下降，这种恶化的原因之一是环境温度过高。性能恶化导致功率输出损失和更高的燃料消耗。这两种影响都会对组织产生负面影响，因为它们会影响运营成本和收入。总的来说，这些因素会使燃气轮机的生命周期成本难以承受。在发电方面，如果电力损失3%，燃料消耗增加1%，运营成本可能超过100万美元。燃气轮机由汽轮机、燃烧室和压缩机等部件组成。当这些部件的特性发生改变时，可能会增加热率和功率输出损失。这将增加发电厂的燃料成本。

你如何避免更高的成本?

有几个方法来实现这一点，但我们将概述一个-提高发电厂的输出。GT动力增强是ARANER的专长。除此之外，我们还提高了生产率，以确保发电厂保持可靠的性能。该公司以进口空调而闻名，这是指降低GT的进口空气温度。有几种方法可以做到这一点，包括进口冷却、蒸发冷却和雾化。ARANER提供进口冷却技术，它称之为涡轮进口空气冷却(TIAC)。足球滚球时投注这确保进入涡轮的温度不超过预设的温度。TIAC通过持续冷却提供最佳输出。此外，该技术降低了维护成本，延长了涡轮寿命。

其他提高效率的改进

市场调查显示，GT制造商正在使用各种方法来提高燃气轮机效率，以降低成本。这些方法是基于提高压气机压力比，增加涡轮进口空气和增加质量流量。

通过热能储存提高效率

Araner提供涡轮进口空气冷却足球滚球时投注(TIAC)解决方案，可以混合热能存储(TES)。有了这样一个装置，就不需要一百万美元的天然气发电厂。它可以利用夜间产生的能量来冷却储存在TES水箱中的水。储存的水在第二天需求高峰时被使用。尽管冷水机是24/7运行的，但它在产生冷冻水和为燃气轮机提供冷水之间是分开的。当白天需求增加时，水箱中的冷水增加了制冷机的容量。这是至关重要的，因为在炎热的夏天，天然气涡轮机可能会失去大量的容量。使用TES罐存储有助于抵消效率损失。这种提高效率的方法的另一个好处是，运营商和业主不必忍受与安装新电厂或燃气轮机相关的冗长的批准过程。

压缩机压力比

压比是关系到燃气轮机性能和效率的重要参数之一。通过增加压气机排气压力与进口空气温度的差值或比值，可以优化发动机的效率。制造商的设计决定了这个压缩机的压力比。在这个比率的分析中，两种燃气轮机设计是突出的-航空衍生和工业(重框架)设计。重型框架gt的设计是以约为18:1的低比率运行，而航空衍生gt的比率约为30:1。后者重量轻，燃油效率高，排放少，因此是喷气式发动机的理想选择。不幸的是，它们往往对压缩机入口温度更敏感。

余热蒸汽发生器(HRSG)

为了提高系统的效率，在汽轮机的排气处安装了余热锅炉。该部件捕获涡轮机产生的余热，并在压缩机排出的空气进入燃烧室之前，利用它预热空气。余热锅炉是联合循环电厂(CCPP)装置的核心，CCPP装置还包括汽轮机。余热锅炉只是简单地将废热中的能量转移到水系统中，结果就是蒸汽。蒸汽驱动汽轮机，汽轮机反过来补充简单循环天然气发电厂产生的能量。汽轮机和燃气轮机同时运行，燃气轮机独自运行，除了在CCPP装置中，余热被转移到余热锅炉。余热锅炉(HRSG)，也就是大量本来会被浪费掉的热能，被用来加热水。余热源自工艺热力学限制和系统/设备效率低下。与工业效率相抗衡的办法要么是减少能源消耗，要么是增加效率更高的新设备。捕获和再利用废热是一个更有吸引力的解决方案，因为在操作过程中会损失大量的能量。利用余热可以显著提高效率，但排放的影响也很显著。联合循环使用更少的燃料，从而减少了大气中的污染物和温室气体的数量。现代的联合工厂也使用选择性催化还原系统(SCR)，减少了高达90%的废热。

温度如何影响涡轮效率?

燃气轮机的输出功率与温度成反比，即温度降低，输出功率增加。为了解释这种关系，以下是一些见解:

• 空气密度随温度降低而增加
• GT是一个定容装置
• 高质量的空气通过GT增加功率输出

图1:燃气轮机性能与环境温度。源

在炎热的气候条件下，有一个具体的问题，即糟糕的GT性能与峰值电力需求一致。为这种气候设计系统的工程师必须考虑到这一点，以保证系统的可靠性燃气轮机效率计算．在ARANER的工程师在一年的燃气轮机系统模型，收集环境温度数据定期在整个期间。关于这个过程的更多细节，您可以与团队联系。

结论

为了降低燃气轮机的高燃料消耗，必须首先看燃气轮机效率计算的不同形式。彼得•德鲁克曾经说过:“如果你不能衡量它，你就不能改进它。”你需要一个经验丰富的伙伴进行彻底的燃气轮机效率计算。与ARANER合作，提供最全面的燃气轮机服务解决方案。服务包括诊断、监控和升级。TIAC技术是一种流行的降低油耗的解决方案，但它并不会止步于此。在回顾了你的系统和现有的可能性之后，其他的方法也可以应用。如果你喜欢这篇文章，你可能会想要阅读冰储罐:成本有效的解决方案，更小的足迹．