燃气轮机新趋势：HAT时代-第3页-北极星售电网

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三、HAT循环的优点

与传统循环相比，HAT循环有以下优点：

(1)湿空气是在透平中膨胀做功的，它可以省去常规的燃气-蒸汽联合循环中的蒸汽轮机及其系统，使发电设备大为简化;

(2)从空气中冷器和排气给水预热器中回收的低温热能都能被利用来参与循环过程，而且这些传热过程中冷、热侧的工质都不发生相变，因而平均传热温差较低，能更大限度地回收热能，这些为提高循环的热效率提供了条件;

(3)由于水蒸汽的加入使湿空气的流量增加以及水蒸汽具有做功能力大的特点，因而循环的比功值很大;

(4)空气的湿化在饱和器内完成，湿化过程只需要较低温度的热水，可以更好的利用各种低温热能，而且气液直接接触，减少了传热、传质过程的不可逆性;

(5)由于大量的水蒸汽参与燃烧过程，可以降低燃烧产物中的NO化物的含量。

四、关键部件

HAT循环中关键部件—湿化器。当环境温度升高时，低压压气机流量减少、排气温度升高，则间冷器和后冷器间冷却水的排水温度和流量都随之变化，引起湿化器出口空气含湿量随着环境温度升高而增加，一定程度上减缓了功率的减小趋势，也减缓了循环效率的减小趋势，因此循环具有较好的变工况性能。

五、国内外的研究现状及主要进展

1、HAT循环的研究

HAT循环自提出以来，以其效率高、成本低等优点引起了广泛的重视，各国专家学者对HAT循环的整体性能作了大量的研究。早期的研究工作集中在系统整体分析上，主要对各种系统布置行式和运行参数进行分析，比较同其它循环在效率、功率输出等方面的不同，通过研究表明：利用现有的燃气轮机技术(初温1300℃，压比20～30)，循环效率可达55%～58%。若加大湿化热水量，即蒸汽空气混合比X提高到20%～45%，则可望突破60%。美国能源部、电力部和动力制造公司等对HAT循环十分重视，联合推出了一个“先进透平系统发展项目(ATSDP)”，旨在应用新颖循环概念和重大技术进步成果，开发HAT装置也是目标之一。美国的EPRI，Fluor Daniel等公司联合制定了一个时间表，准备分三个阶段实现HAT循环的商业化。前几年瑞典LUND大学在率先造出了世界上的第一台可以投入实际运行的蒸发式燃气轮机(HAT循环的雏形)。

国内从1993年起对HAT循环进行研究至今已经整整30多年，但研究基本上还限于理论研究，研究的重点是HAT循环的热力学分析、循环性能分析以及对循环参数与流程进行优化，从理论上研究和探讨HAT循环的本质及其性能。

2、饱和器的理论研究

近十年来，随着研究工作的深入和建立HAT循环示范电站的需要，研究工作逐步细化深入到循环的各个部件。饱和器是HAT循环的特色和核心部件，正是由于饱和器的存在，所以能够实现低温余热的回收，使比功和效率增大，因此饱和器在HAT循环中占有很重要的地位，对其性能的认识关系到整个系统的性能分析。

国内外对饱和器的研究也日益重视，在参考冷却塔德基础上建立相应的理论计算模型。根据饱和器内的传热传质规律，建立了微分方程组。编制SAT模型和CT模型程序计算得出了饱和器内部的参数分布规律，分析了两种数学模型与实验结果的差异，此外还分析了饱和器的热经济性能，对空气加压增湿过程进行了模拟计算和分析比较。

无论从理论分析还是实验研究来看，饱和器内部的传热传质过程还有许多问题需要解决，包括过程的火用分析、过程中温度和湿度场的测量，过程的实验组织和实验数据的整理、过程的稳态特别是动态的数值计算。只有在解决这些问题的基础上，人们才有可能掌握湿化饱和过程的实质，才有可能设计出性能良好的饱和器。

( 来源: 北极星售电网作者: 李兆清 )

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