Étude de simulation de l'influence de la combustion avec mélange d'hydrogène sur la performance thermique de l'unité en cycle combiné de turbine à gaz SGT800

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摘要

【Objectif】Avec l'approfondissement des tendances mondiales de réduction du carbone et la promotion de l'application à grande échelle de l'hydrogène, la modification technique des groupes de turbines à gaz existants pour le mélange à la combustion d'hydrogène est une voie importante pour la transition énergétique à faible carbone dans les secteurs de la production d'électricité et du chauffage. 【Méthode】Basé sur la plateforme de simulation du système thermique Ebsilon, un modèle du système thermique de l'unité en cycle combiné double pression sans réchauffage avec turbine à gaz SGT800 a été construit. Sous la condition de maintien constant de la chaleur totale d'entrée de combustible et de la température d'entrée de la turbine, le système a étudié l'influence conjointe du taux de mélange d'hydrogène (0~50% en masse) et du taux de charge de la turbine à gaz sur les paramètres opérationnels et les performances thermiques du système en cycle combiné. 【Résultats】Les résultats de la simulation montrent qu'avec l'augmentation de la proportion de mélange d'hydrogène, le débit massique du carburant diminue progressivement, et pour maintenir constante la température d'entrée de la turbine, le coefficient d'air excédentaire à l'entrée de la turbine doit également être réduit. Cependant, la température des gaz d'échappement de la turbine, le débit et la chaleur ne varient pas de manière monotone avec l'augmentation du taux de mélange d'hydrogène, ce qui résulte d'un ajustement dynamique du débit d'air de refroidissement par le système pour maintenir la température d'entrée constante. À une charge de turbine à gaz de 100% et dans des conditions maximales de récupération de condensat, l'efficacité de production électrique de la turbine et l'efficacité du système en cycle combiné atteignent un maximum autour d'un taux de mélange d'hydrogène de 20%, respectivement à 41,05% et 80,79%, soit une augmentation de 1,38% et 1,16% par rapport aux conditions de gaz naturel pur. En examinant plus avant l'influence de la combustion mélangée d'hydrogène sous conditions de charge variable, il a été constaté qu'en augmentant le taux d'hydrogène de zéro à 50%, l'efficacité de production d'électricité aux charges de 100%, 80% et 60% augmente respectivement de 1,38%, 1,28% et 1,12%, tandis que l'efficacité du système en cycle combiné augmente respectivement de 1,16%, 1,08% et 0,92%. 【Conclusion】L'effet de mélange d'hydrogène sur la performance de l’unité présente une dépendance complexe et bimodale à la charge ; dans la zone à haute charge, le mélange d'hydrogène optimise le processus de combustion, maximisant le gain d'efficacité absolue de l’unité ; dans la zone à basse charge, le mélange d'hydrogène élève le seuil de performance de l'unité, assurant sa viabilité économique dans les conditions de modulation profonde de la charge.

关键词

Cycle combiné;combustion avec mélange d'hydrogène;EBSILON;performance thermique

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