由布雷顿顶循环和朗肯底循环组成的燃气轮机联合循环,因其高效率、低污染等特点在世界电力系统中占据重要地位。现代重型燃气轮机简单循环效率及其联合循环效率已分别达到44%和64%以上。其中,底循环输出功率在联合循环总功率中占比约三分之一。本文以重型燃气轮机联合循环中底循环为研究对象,从热力性能方面开展分析和优化工作。主要研究内容如下:1)基于gPROMS过程模拟软件,建立联合循环底循环部件模型及系统模型,以此作为底循环热力性能模拟分析的工具。2)研究了GE、西门子和三菱燃气轮机公司多种型号F级、H级重型燃气轮机联合循环底循环系统热力参数配置,研究表明联合循环底循环的蒸汽参数不断提高,节点温差逐步降低。对于F级燃气轮机,其底循环主蒸汽参数为16.5 MPa/565℃,节点温差及接近点温差为8℃。而最新的H级燃气轮机,其主蒸汽参数为18.6 MPa/600℃,节点温差和接近点温差为6℃,底循环(?)效率提高1.27～1.70个百分点。3)依据多种型号F/H级燃气轮机底循环系统模拟结果,提出了基于燃气轮机透平排气参数的底循环输出功率、余热锅炉各级蒸汽流量及其排烟温度的简明估算模型。该模型的应用可以简单快捷地估算底循环热力性能。4)建立底循环系统中余热锅炉热力参数的结构无关性设计模型,借助外部软件的优化功能,对底循环系统进行优化设计,确定余热锅炉各级蒸汽参数。以9F.04燃气轮机底循环为例,该优化方法给出的底循环输出功率相比厂家提供流程参数得到的输出功率提高2.98%。5)开展了以超临界蒸汽为工质的底循环热力性能研究。基于9F.04燃气轮机透平排气参数,运用底循环系统优化模型,确定超临界蒸汽参数配置为27.5 MPa/581℃,该超临界蒸汽底循环输出功率较亚临界蒸汽底循环输出功率提高了2.38%,同时余热锅炉的总传热面积增加了28.87%。6)给出了PG9351FA燃气轮机底循环的一个优化流程和参数,并分析了变工况热力性能。在燃机100%和30%负荷率下,通过优化底循环输出功率分别可提高1.05%和1.74%。