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戚墅堰电厂冬季燃气-蒸汽联合循环系统热力性能分析 说明：该热力性能分析包括热效率法和可用能法（火用法）两部分，忽略进口天然气与空气的显热，燃气轮机与蒸汽轮机的机械传动效率为0.99，发电机效率为1。 第一部分 热效率法 （一）燃气轮机 1.燃料加热器中燃料吸热量的计算 水在该加热器中的流程为：W17→W18，放热量如下： （1） 假定该换热器的换热效率为1， 即天然气吸热量为： （2） 2.燃料燃烧放热量的计算 假定燃料完全燃烧，则： （3） 3.燃气轮机出口排气(G3)和余热锅炉进口G4、出口G5焓的计算 假设G3、G4、G5的气体组成一样，如表1所示。 表1 燃气气体组成 Ar CO2 H2O N2 O2 摩尔分数 0.0089 0.0377 0.0831 0.7445 0.1258 质量分数 0.0125 0.0584 0.0527 0.7345 0.1418 （1）G3焓值的计算（所有焓值的参考零点选取水的三相点） G3气体的组成如表2所示。 表2 G3混合气体的相关参数（总压为104.7KPa） Ar CO2 H2O N2 O2 温度(℃) 604.7 604.7 604.7 604.7 604.7 分压力(KPa) 0.9318 3.9472 8.7006 78.0539 13.1712 焓（KJ/Kg） 314.64 630.40 1215.39 651.18 600.54 则G3焓值如下： (4) （2）G4焓值的计算 G4气体的组成如表3所示。 表3 G4混合气体的相关参数（总压为104.7KPa） Ar CO2 H2O N2 O2 温度(℃) 603.6 603.6 603.6 603.6 603.6 分压力(KPa) 0.9318 3.9472 8.7006 78.0539 13.1712 焓（KJ/Kg） 314.07 629.09 1212.98 649.94 599.37 则G4焓值如下： (5) （3）G5焓值的计算 G3气体的组成如表4所示。 表4 G5混合气体的相关参数（总压为101.4KPa） Ar CO2 H2O N2 O2 温度(℃) 82.8 82.8 82.8 82.8 82.8 分压力(KPa) 0.9025 3.8228 8.4263 75.4923 12.7561 焓（KJ/Kg） 43.07 71.32 155.03 86.06 76.48 则G5焓值如下： (6) 4.燃气轮机做功量计算。 燃气轮机所作轴功为： (7) 输出比功为： (8) 5.燃气轮机热效率计算 题中未给出压气机压比及压气机出口空气参数，无法求出压气机耗功，因而以下热效率以燃气轮机轴功为计算标准。 (9) （二）余热锅炉 1.余热锅炉进口燃气（烟气）焓的计算 (10) 2.水和蒸汽在锅炉中有效吸热量的计算 （1）将余热锅炉看成一个整体，不包括水泵，其系统图可以简化如图1所示。 根据热平衡，可列出如下等式： （11） （2）相关水泵耗功的计算 （12） （13） （14） 将式（12）、（13）、（14）代入式（11），可得： （15） 解得： (16) 3.余热锅炉热效率的计算 （17） （三）蒸汽轮机 1.流量分配 （1） （） （1） （） （21） （2）中压缸IP 中压缸IP出口蒸汽与S9混合为蒸汽S14，根据流量平衡可知，中压缸出口蒸汽流量为： （） （） （）。 2.高压缸 主蒸汽S2与排汽S3的相关参数如表5所示。 表5 高压缸蒸汽参数 流量（103Kg/hr） 压力(Kpa) 温度（℃） 焓（KJ/Kg） S2 282.6 9620 565.5 3541.7 S3 270.9 2422 367.7 3169.9 SHP→IP 10.3 2422 367.7 3169.9 S11(漏汽) 1.4 — — — 假设轴封漏气未参与做功，则高压缸做功量为： (25) 进气S2的焓如下： (26) 相应的热效率为： (27) 3.中压缸 中压缸相对应的蒸汽参数如表6： 表6 中压缸蒸汽参数 流量（103Kg/hr） 压力(Kpa) 温度（℃） 焓（KJ/Kg） S7 310.9 2156 565.5 3541.7 SHP→IP 10.3 2422 367.7 3169.9 SIP,outlet 321.2 — — 3100.2 中压缸出口蒸汽焓的计算过程如下： 假定中压缸出口蒸汽与S7的混合过程为绝热过程，则： (28) 解得： 中压缸做功量为： (29) 进气S7的焓如下： (30) 相应的热效率为： (31