应用于PRSTIG循环化SIA02燃气轮机组上的喷射器刀闸阀

应用于PRSTIG循环化SIA-02燃气轮机组上的喷射器

应用于PRSTIG循环化SIA-02燃气轮机组上的喷射器 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TK479.11　　　文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）03－0269-03An Ejector Used for the Model SIA-02 Gas Turbine Unit of a Partial Regeneration Steam Injected Gas Turbine (PRSTIG) Cycle Wen Xueyou　Lu Ben（Harbin No.703 Research Institute, Harbin, China, Post Code 150036）A major constituent element of a partial regeneration steam injected gas turbine (PRSTIG) cycle system, the ejector was designed in adaptation for a model SIA-02 small-sized gas turbine. An analysis of the ejector design is also presented in the paper. Key words: partial regeneration steam injected gas turbine cycle, steam injected gas turbine cycle, ejector1　前言　　部分回热注蒸汽燃气轮机循环〔1〕是STIG循环的一种变异，典型的PRSTIG循环系统如图1：图1　PRSTIG循环系统示意图　　一种工质空气经压气机后，分为两部分：一部分空气直接进入燃烧室；另一部分进入喷射器，经蒸汽引射后与之混合，形成的混合气体在余热锅炉内被涡轮排气加热，然后注入燃烧室。另一种工质(水)进入余热锅炉，从涡轮排气吸收热量，水被加热成饱和蒸汽，然后进入喷射器与空气混合。从燃烧室出来的燃气进入涡轮作功后，涡轮排气在余热锅炉内首先加热蒸汽与空气的混合气体，然后用于产生蒸汽。　　PRSTIG循环藉部分回热进一步提高了循环热效率，又减少了回注蒸汽所需高质量除盐水的消耗。由于采用喷射器，也使PRSTIG循环的动态响应能力改善。　　喷射器是此循环系统中的重要装置，它的选择直接影响了PRSTIG循环系统的性能。在喷射器中，具有不同压力、温度的压缩空气(引射介质)和蒸汽(工作介质)相互混合，发生能量交换，达到压力和温度的均衡，产生一定压力和温度的混合气体。703所拟在已成功进行了STIG循环试验的SIA-02小燃气轮机组上，进行PRSTIG循环研究，本文既是对其喷射器进行分析。2　喷射器的选择2.1　喷射器的分类　　喷射器的工作情况取决于相互作用介质的相态和弹性特性，PRSTIG循环中，蒸汽和空气均为气态，因此，由气体的弹性特性决定了喷射器的工作过程。而所谓弹性特性是指介质的比容随压力的改变而改变的特性。　　对于弹性介质的同相喷射器，其工作取决于引射介质的压缩比(喷射器扩散器后压缩流体压力与喷射器接受室前引射流体压力的比值)和工作介质的膨胀比(喷射器喷嘴前工作流体压力与喷射器接受室前引射流体压力的比值)。由此，喷射器可分为：　　(1)　大膨胀比和大压缩比喷射器－气体引射器，通常这类喷射器所能建立的压缩比大于2.5。　　(2)　大膨胀比和中压缩比喷射器－气体喷射压缩器，通常这类喷射器所能建立的压缩比在2.5和1.2之间。　　(3)　大膨胀比和小压缩比喷射器－气体喷射器，通常这类喷射器所能建立的压缩比小于1.2。2.2　适用于SIA－02小燃气轮机组的喷射器的选择　　表1列出了进行PRSTIG循环研究时，SIA－02小燃气轮机组的主要参数。在PRSTIG循环中，工作流体为余热锅炉所产生的蒸汽，引射流体为压气机后部分压缩空气，压缩流体为蒸汽与压缩空气混合后流体。表1名　称单位数值名　称单位数值涡轮入口温度　℃813.85压气机入口温度　　℃15.00压气机入口压力MPa0.101压气机入口空气流量kg/s1.676压气机压比　　　9.20蒸汽回注比　　　　　0.072喷注蒸汽温度　℃413.00回热度　　　　　　　0.85蒸汽压力　　　MPa1.20给水温度　　　　　℃20.00压气机效率　　　0.757 6涡轮效率　　　　　　0.815 3注气压力　　　MPa0.9351空气回热比　　　　　0.460　　由膨胀比和压缩比的情况可知，只有气体喷射器适用于SIA-02机组的PRSTIG循环研究。 3　喷射器的优化设计　　气体喷射器尺寸的计算〔2〕主要依据PRSTIG循环系统对气体喷射器的性能要求和工作流体、引射流体的初始条件。一般的，优化设计的目的是使气体喷射器的出口具有尽可能高的压力，以下依据表1所列的参数，对喷射器进行优化设计：　　由于引射流体与工作流体的压力比大于工作流体的临界压比，工作喷嘴出口截面上工作流体的速度小于临界速度，于是采用锥形喷嘴。喷射器其余部分的轴向、径向尺寸计算较为复杂，一般采用经验公式〔2〕。　　喷射器的最佳截面比对应喷射器所能形成的最大压力升值。式中：ΔP

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