在整個(gè) IGCC 系統(tǒng)中，燃?xì)鈧?cè)系統(tǒng)是影響 IGCC 整個(gè)系統(tǒng)性能指標(biāo)的主要因素，燃?xì)廨啓C(jī)性能的提高是發(fā)展 IGCC 的前提。本文選取了三菱公司生產(chǎn)的 M701 型燃?xì)廨啓C(jī)為研究對(duì)象，其設(shè)計(jì)參數(shù)見下圖：

M701 型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

M701F 燃?xì)廨啓C(jī)主要流程為:空氣從壓氣機(jī)進(jìn)口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)壓縮后增壓,升溫；在假定冷卻空氣全部由壓氣機(jī)出口抽出的情況下,壓氣機(jī)排氣分成兩部分:約為 83%送入燃燒室與同時(shí)送入燃燒室的燃料混合燃燒,產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?從燃燒室排出,之后送入透平膨脹做功;另一部分約17%,從壓氣機(jī)出口抽出后通過(guò)冷卻器冷卻、加壓,作為冷卻空氣在透平入口與燃燒室排氣混合后送入透平。最后燃?xì)饨?jīng)過(guò)降溫,降壓后與冷卻空氣一起
排出燃?xì)馔钙健?/p>

以上流程通過(guò)應(yīng)用軟件 Aspen Plus 模擬出來(lái),其中模塊 COMP 模擬壓氣機(jī);模塊TURBIN 模擬燃?xì)馔钙?模塊 Burner 模擬燃燒室;模塊 COOLER 模擬冷卻器;將透平所做的功 TURBWK 和壓氣機(jī)所消耗的功 COMPWK 進(jìn)行運(yùn)算輸出燃?xì)廨啓C(jī)的凈功率NETWORK。通過(guò)定義入口到出口的壓力變化進(jìn)行區(qū)分,對(duì)壓氣機(jī)即為壓比，透平則為膨脹比；另外假設(shè)冷卻空氣全部從壓氣機(jī)的出口抽出,并且全部從透平入口進(jìn)入。

應(yīng)用Aspen Plus軟件需要輸入入口物流(空氣AIR和燃料FUEL)的流量、溫度、壓力、成分;對(duì)于壓氣機(jī)和透平模塊需要輸入壓比和等熵效率,燃燒室模塊只需要輸入排氣壓力和熱量損失LOSSHEAT。因此文中的計(jì)算就按照該軟件運(yùn)算所需要的物流參數(shù)和模塊的性能參數(shù)設(shè)計(jì)。燃?xì)廨啓C(jī)在標(biāo)況下工作,大氣參數(shù)為:溫度為 15℃,壓力為 101325Pa,相對(duì)濕度為60%。

完成 Aspen Plus 軟件所建立的熱力計(jì)算模型所需要的壓氣機(jī)進(jìn)口空氣流量已由上面的參數(shù)表給出,因此需要計(jì)算的只有燃料流量和進(jìn)入燃燒室的燃燒空氣量。

(1)設(shè)定燃燒室效率η_ｒ=0 99,已知設(shè)計(jì)工況下的凈功率Ｗ、效率η和凈煤氣的燃料低位熱值Ｑ_ｄ時(shí),計(jì)算凈煤氣的燃料流量: G_f=W/ηη_ｒＱ_d

(2)據(jù)燃料流量可計(jì)算燃燒所需要的空氣流量: Ｇ_ｋ=αＬ₀Ｇ_ｆ
式中:α 為余氣系數(shù)；Ｌ₀ 為相對(duì)于1kg 進(jìn)口空氣而言 1kg 燃料的理論燃燒空氣量；Ｇ_ｆ為燃?xì)饬髁浚?/p>

由上面我們來(lái)進(jìn)行M701 型燃?xì)廨啓C(jī)性能計(jì)算：

燃?xì)廨啓C(jī)的性能主要是壓氣機(jī)、透平和燃燒室的性能。從表中的數(shù)據(jù)中可知壓氣機(jī)的壓比πｃ和效率ηｃ,因此只需計(jì)算透平和燃燒室的性能。

(1)燃?xì)馔钙降男阅苡?jì)算燃?xì)馔钙降膲罕? πｔ=πｃ/ｖ

式中:設(shè)總壓恢復(fù)系數(shù)ｖ由(11)式計(jì)算得到。假設(shè)ｋ_ｒ=1 33,根據(jù)表中給定的熱平衡計(jì)算溫度Ｔ3 和排氣溫度Ｔ4,在公式的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算和運(yùn)用軟件模擬確定燃?xì)獾慕^熱指數(shù)ｋ_ｒ和透平的等熵效率η_ｔ。

η_ｔ=(1-T₄/T₃)/(1-β_ｒEXP(（ｋ_ｒ-1）/ｋ_ｒ)  )

(2)燃燒室性能計(jì)算[7]設(shè)定燃燒室效率η_ｒ=0 99,從而計(jì)算燃燒室的熱量損失為：Ｑ_ｌｏｓｓ=Ｇ_ｆＱ_ｄ(1-η_ｒ)

(3)壓力損失系數(shù)，設(shè)壓氣機(jī)的進(jìn)氣壓力損失系數(shù)為ｖ1=1 0101;燃燒室的壓力損失系數(shù)為ｖ2=1 0204;排氣道的壓力損失系數(shù)ｖ3=1 0101;則總壓力損失系數(shù)為：

ｖ=ｖ1*ｖ2*ｖ3=1.0411

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