複循環電廠為二十一世紀初期的主流電廠之一，近年來由於航太材料技術的融入以及冷卻方式的研發改善，促使氣渦輪機 (Gas Turbine)的發展一日千里，近600℃以上的高溫排氣，將原本僅適合雙壓非再熱式(Dual Pressure Non-Reheat)較低效率複循環機組，蛻變適合三壓再熱式(Triple Pressure Reheat) 更高效率的機組，有關氣機進氣溫度幾乎每年平均以10~15℃的速度在提升，因此不到十年光景就有一些更新銳的、更進步的機型出現。
氣渦輪機(GT)之氣機進氣溫度(TIT)有TA、 TB、 TC三種不同的定義：
(1) TA的定義是為在氣機第一級靜葉圈前，燃氣質流之平均溫度。(西屋或三菱公司產品)。
(2) TB的定義是在氣機第一級噴嘴後，燃氣質流之平均溫度。(GE公司產品)。
(3) TC的定義是國際標準組織(ISO)定義的燃燒溫度，它是化學計量燃燒溫度而不是物理量的溫度。(Siemens及Alstom ABB公司產品)。
本文探討如何計算軸流壓縮機之質量流率平衡、氣機之功率平衡以及燃燒室系統之能量平衡。為確保熱力平衡方程式之正確性，資料取自南部發電廠複循環發電機組之理論熱平衡圖以及接收試驗之數據，結果顯示適合用來分析複循環電廠(CCPP)運轉性能最佳化條件之應用。這些良好的複循環電廠，不但是適合基載運轉模式，而且也適合中載運轉模式，同時半載運轉的熱效率仍然高於傳統燃煤火力電廠。

Combined cycle power plants haven becoming one of the mainstream power plants in the twenty-one century. The emergence of high 600℃ exhaust temperature of the gas turbine, due to the recent rapid enhancement of aerospace material and blade cooling methods, upgrades the gas turbine from low efficiency dual pressure non-reheat unit to high efficiency triple pressure reheat combined cycle power plants. In addition, the increase of turbine inlet temperature by 10~15℃ every year leads to the renewal of the advanced models gas turbine less than ten years. There are three-turbine inlet temperature (TIT) definitions in the gas turbine:
(1) TA defines firing temperature as the mass flow mean total temperature before the first-stage stationary diagram edge plane.( Westinghouse or MHI product)
(2) TB defines fire temperature as the mass flow mean total temperature at the first-stage nozzle trailing edge plane, ( GE product).
(3) TC defines ISO firing temperature; it is a stoichiometric combustion temperature. It is not a physical temperature. ( Siemens ＆ Alstom ABB product).
This study shows how to calculate compressor inlet mass flow balance, turbine power balance and heat balance on the combustion chamber system.
In order to prove correctness of the balance equation, the data are taken from the heat balance diagram and acceptance test of Nan-pu power station combined cycle. The result shows that the study is sultable for application of the optimum analysis for CCPP operation performance. This type of combined cycle power plant suits not only for the base-load but also for the cycling-load operation.

第一章 緒 論 ---------------------------------------1
1.1研究動機 ----------------------------- -------------1
1.2文獻回顧 -------------------------------------------4
1.3研究目的 -------------------------------------------8
第二章 臺電複循環電廠現況 -------------------------15
2.1臺電複循環電廠發展背景 ----------------------------15
2.2複循環機組設備及性能 ------------------------------16
2.3南部發電廠現況 ------------------------------------18
2.4＃1~3機組主要設備與性能 ---------------------------18
2.5＃4機組主要設備 -----------------------------------19
2.6複循環機組運轉概述 --------------------------------20
2.7＃4機組設計保證值效率分析 -------------------------22
2.8單軸式複循環機組的特色 ----------------------------25
第三章 LNG熱值計算與分析 -------------------------27
3.1 LNG市場現況 --------------------------------------27
3.2氣體燃料高低熱值之計算 ----------------------------28
3.3液化天然氣成分與熱值計算分析 ----------------------30
3.4熱值專有名詞之定義 --------------------------------32
3.5氣體燃料高熱值之計算實例 --------------------------33
3.6氣體燃料低熱值之計算實例 --------------------------34
3.7LNG熱值轉換因數之分析與應用 -----------------------35
3.8典型範例之分析及解讀 ------------------------------37
3.9標準體積之轉換因數 --------------------------------40
第四章 氣體性質表理論之建構與應用 ----------------41
4.1機組熱效率之重要性 --------------------------------41
4.2理想布累頓循環熱效率與修正公式 --------------------42
4.3 KEENAN之氣體性質表與泰勒展開式 -------------------44
4.4 GT熱力循環公式概述 -------------------------------46
4.5質量流率與氣機進氣溫度間接之推定 ------------------49
4.6真實氣體在歐、美系GT之應用實例 ------------------53
4.7接受試驗M501F氣渦輪機之驗證 ---------------------60
第五章 V84.2氣渦輪機進氣溫度之推定 --------------61
5.1 V84.2氣渦輪機熱平衡圖計算 -----------------------61
5.2 ISO與SATP條件之比較分析 ------------------------68
5.3 M501F GT實際運轉熱效率抽樣驗證 ------------------74
5.4 V84.2氣渦輪機運轉條件之修正 ---------------------76
5.5 最佳化之分析與選擇 ------------------------------78
第六章 氣機進氣溫度(TIT)控制方法 ----------------84
6.1溫度控制方法之理論 -------------------------------84
6.2南四機M501F氣機之溫度控制方式 -------------------85
6.3 V84.2氣機之溫度控制方法 -------------------------86
第七章 單軸/多軸式複循環發電性能比較與實證 ------90
7.1滿載出力與熱效率之比較 ---------------------------90
7.2溫度控制方面之比較 -------------------------------91
7.3 SATP應用於M501F單軸式機組之實證 ----------------91
7.4 大氣溫度與GT負載變化之關聯 ----------------------95
7.5 SATP應用於V84.2機組之實證 ----------------------97
第八章 影響效率因數與檢討 -----------------------107
8.1 周圍溫度tV1 -------------------------------------107
8.2 周圍壓力 Patm ---------------------------------------------------------------------------107
8.3 相對濕度 RH﹪-------------------------------------108
8.4 壓縮機出口溫度 tV2 ----------------------------------------------------------------108
8.5 氣機進氣溫度 tT1 -------------------------------------------------------------------109
8.6 氣機排氣溫度 tT11 -------------------------------------------------------------------109
8.7 壓力比 PR ---------------------------------------110
8.8 發電機效率ηGen -----------------------------------------------------------------------110
8.9 機械損失 PM ----------------------------------------------------------------------------111
8.10 質量流率 m --------------------------------------111
8.11 OTC設定值 --------------------------------------111
第九章 結語與建議 -------------------------------113
參考文獻 --------------------------------------------------115
表2.1：臺電系統現有複循環機組設備及性能 ----------------17
表2.2：單軸式複循環機組相關資料 ------------------------23
表2.3：三菱、西屋公司各型氣渦輪機基本規範 --------------26
表3.1：天然氣消耗量預測情形 ----------------------------28
表3.2：天然氣成分之性質(AGA標準) ----------------------31
表3.3：天然氣成分之性質(GPA標準) ----------------------31
表3.4：天然氣成分之性質(ASTM標準) ---------------------32
表3.5：各地區液化天然氣成分及熱值 ----------------------38
表3.6：天然氣轉換因數 -----------------------------------38
表3.7：天然氣標準體積之轉換因數 ------------------------40
表5.1：空氣參數t1、t2之熱力性質(SATP) ------------------64
表5.2：氣體參數t3、t4之熱力性質(V84.2) -----------------65
表5.3：空氣參數t1、t2之熱力性質(SATP) ------------------69
表5.4：氣體參數t3、t4之熱力性質(M501F) -----------------70
表5.5：V84.2 GT滿載性能接收試驗資料 -------------------77
表7.1：現階段氣渦輪機空氣質流與入口溫度計算 -----------101
表7.2：南三機V84.2GT在電腦系統計算資料 ---------------102
圖1.1：GT氣機入口溫度(TIT)之定義 ------------------------9
圖3.1：瓦斯熱量計示意圖 ---------------------------------28
圖4.1：SATP氣體之溫熵變化示意圖 ------------------------45
圖4.2：理想和真實氣體體積與溫度變化關係 ----------------47
圖4.3：南四機設計條件之熱平衡圖(32℃) ------------------54
圖4.4：南四機ISO條件之熱平衡圖(15℃) ------------------55
圖4.5：M501F GT在大氣溫度與出力之關係 ------------------59
圖5.1：南一~三號機條件之熱平衡圖(32℃) -----------------63
圖5.2：SATP空氣t1之熱力性質 ----------------------------66
圖5.3：SATP空氣參數t2之熱力性質 ------------------------66
圖5.4：SATP氣體參數t4之熱力性質(V84.2) -----------------67
圖5.5：SATP氣體t3之熱力性質(V84.2) ---------------------67
圖5.6：SATP空氣t1之熱力性質 ----------------------------71
圖5.7：SATP空氣參數t2之熱力性質 ------------------------71
圖5.8：SATP氣體參數t4之熱力性質(M501F) -----------------72
圖5.9：SATP氣體t3之熱力性質(M501F) ---------------------72
圖5.10：M501F第一次跳機檢修後滿載運轉情形 --------------73
圖7.1：GT氣溫、出力與熱效率之曲線 ----------------------97
圖7.2：相對濕度與機組出力及熱效率之修正圖 ---------------99
圖7.3：相對濕度與氣機出口溫度、熱焓和質流之修正圖--------100

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