CN100470017C - 一种燃气轮机运行状态的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机运行状态的确定方法，步骤为：在燃料输送管道、压气机进气管道和燃气透平排烟管道上分别设置三测点，并安装常规的测量装置或取样装置；分别测量测点1的燃料成分和流量；测点2的空气成分；测点3的燃气成分；将三测点的测量数据输入计算单元；根据空气、燃料和燃气的成分以及燃料流量M_burn，计算空气流量M_air、燃气流量M_gax和燃烧完全度η_B。由于本发明中要直接测量的是燃料流量，因其流量小，流通管径小，并有足够长的稳定流段，可用常规的流量测量方法测量。其它测量量为燃料成分、空气成分和燃气体成分，用常规测量方法和装置容易测量和分析，因此本发明解决了燃气轮机几个关键参数难测而无法确定其运行状态的难题。

Description

一种燃气轮机运行状态的确定方法

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机运行状态的确定方法，特别涉及以空气、燃气和燃料成分，以及燃料的热值和流量为核心，来确定燃气轮机运行状态的方法，用于确定实际运行的燃气轮机机组在某一时刻的运行状态：压气机的进气流量、燃烧效率、燃气透平进口温度和燃气透平的排气流量，从而为燃气轮机的运行和分析提供必要的参数。

背景技术

近年来燃气轮机及其联合循环发电技术因为具有高效、环保的优势而在电力行业中得到了迅速的发展。在发达国家，燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环发电机组目前已成为承担基本负荷的主力机组，并成为提高能源利用率和降低环境污染的主要技术。在我国，随着西气东输、俄气南供、进口液化天然气、近海气登陆和煤层气的开发利用等工程的推进，大功率燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环发电机组的数量在快速增长。燃气轮机的运行状态判定、性能分析诊断等在有关燃气轮机的实际运行中越来越受到重视，但由于结构上的原因燃气轮机有几个关键的状态参数很难测准，甚至无法测量。

第一个是压气机进口的空气流量：电厂用的重型燃气轮机体积庞大，压气机进口的空气管径大，一般的气体流量测量装置如孔板流量计、喷管流量计等不适用。比较可能的方法是通过测量流体流过管道时，测量断面上的流速分布来确定空气的流量，如超声波流量测量装置。但该方法需要现场有足够的安装场地，在实际中不易实现。

第二个是燃气透平出口的燃气流量：电厂用的重型燃气轮机透平出口的燃气流通管径大，往往其后紧跟余热回收装置，如余热锅炉等，因此流通管道短，由此使目前已有的流量测量方法在此处都无法采用。目前，燃气轮机出口的燃气流量还没有一个可行的测量方法。

第三个是燃烧室的燃烧效率：燃烧效率是判断燃烧状态的一个重要参数，在常见的燃烧过程中，燃烧效率有两种定义：一种是燃料在燃烧过程中所释放出的实际热量与燃料所能释放出的热能的比值；另一种是扣除不完全燃烧损失后得出的表明燃烧程度的燃烧效率。前一种在确定时需要确定各点的温度和流量，在燃气轮机的燃烧室中很难做到。后一种方法需要准确判断不完全燃烧产物种类和浓度，而燃烧过程的机理复杂，不完全燃烧的产物组成复杂，且数量很小，很难确定。因此燃烧效率目前仍然是一个很难定量确定的参数，电站的生产过程中通常是通过监测火焰状态和燃气中一氧化碳含量的方法定性判断燃烧的好坏。

第四个是燃气轮机进口温度：燃气轮机进口温度T₃有三种定义：一是燃烧室出口温度；二是燃气透平第一级喷嘴环后的平均滞止温度；三是以进入燃气透平的所有空气量和燃料量为准计算出来的平均温度。不论是哪一种定义，都能在一定程度上代表燃气轮机的温度水平，反映燃气轮机的运行状态。由于燃烧室和燃气透平的结合非常紧密，安装测点的难度很大，同时不断有冷却空气掺混进来，使得温度场的分布非常不均匀，温度值很难准确测量，这样第一种定义实际运行中无法直接测量。以第二种定义确定的燃气轮机进口温度，在确定时需要将测量探头深入到燃气透平第一级喷嘴环后，这在燃气透平的结构上也很难实现。以第三种定义确定时，需要准确确定空气流量和燃料量，而空气流量因为流通管径大而难以准确测量。目前在实际运行中，现场确定燃气轮机进口温度大多是根据燃气轮机排烟温度计算得出，该方法的前提条件是燃气轮机的运行状态必须是正常而且按照预定特性线运行的，这对有可能偏离正常状态的实际运行情况来说，也是不现实的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种有效的方法，来确定燃气轮机在某一运行时刻的真实状态参数：燃烧完全度、空气流量、燃气流量和燃气轮机进口温度，从而为燃气轮机的运行和分析提供必要的参数。其中燃烧完全度是指燃料的可燃成分中完全燃烧的部分所占百分比。本发明的技术方案是：一种燃气轮机运行状态的确定方法，其特点是，方法的步骤为：

1)燃料输送管道、压气机进气管道和燃气透平排烟管道上分别设置测点1、测点2、测点3，在三测点处安装常规的在线测量装置或取样装置；

2)在测点1处用常规的在线测量装置或取样装置在线或离线测量测量燃料的成分G_burn:C、H、O、N、H₂O(对于气体燃料需要测量各组成气体的含量)和燃料流量M_burn；在测点2处用常规的在线测量装置或取样装置在线或离线测量测量空气成分G_air:N₂、O₂、H₂O、CO₂；在测点3处用常规的在线测量装置或取样装置在线或离线测量燃气成分G_gas:N₂、O₂、H₂O、CO₂；

3)将三测点的测量数据或将测点取样送入实验室进行成分分析后的各成分含量的分析结果输入计算单元；

4)根据空气、燃料和燃气的成分以及燃料流量M_burn，计算确定空气流量M_air、燃气流量M_gas和燃烧完全度η_B，计算方法推导如下：

A、建立质量守恒方程：

燃烧前后，燃烧室的输入和输出质量守恒，满足方程：

M_gas＝M_air+M_burn   (1)

根据燃烧前后每一种参与燃烧过程的化学元素在数量上也不会发生变化，C、H、O、N是燃烧过程中物质的主要构成元素，其数量守恒方程如下：

氮元素守恒方程：

A₁·G_gas(N₂)·M_gas+A₂·(1-η_B)·M_burn·G_burn(N)   (2)

＝A₃·M_burn·G_burn(N)+A₄·G_air(N₂)·M_air

氧元素守恒：

(B₁·G_gas(O₂)+B₂·G_gas(CO₂)+B₃·G_gas(H₂O))·M_gas

+B₄·(1-η_B)·M_burn·G_burn(O)   (3)

＝B₅·M_burn·G_burn(O)+(B₆·G_air(O₂)+B₇·G_air(CO₂)

+B₈·G_air(H₂O))·M_air+B₉·M_burn·G_burn(H₂O)

碳元素守恒：

C₁·G_gas(CO₂)·M_gas+C₂·(1-η_B)·M_burn·G_burn(C)   (4)

＝C₃·M_burn·G_burn(C)+C₄·G_air(CO₂)·M_air

氢元素守恒：

D₁·G_gas(H₂O)·M_gas+D₂·(1-η_B)·M_burn·G_burn(H)＝     (5)

D₃·M_burn·G_burn(H)+D₄·G_air(H₂O)·M_air+D₅·G_burn(H₂O)·M_burn

其中A_1-4、B_1-9、C_1-4、D_1-9为系数，取决于各组成成分的单位(质量百分比、体积百分比等)和流量单位(质量流量、体积流量等)，例如，当G_gas(N₂)为体积百分比、M_gas为体积流量时A₁＝2，当G_gas(N₂)为体积百分比、M_gas为质量流量时A₁＝2/μ_gas，当G_gas(N₂)为质量百分比、M_gas为质量流量时A₁＝1/28，其中μ_gas为烟气的平均分子量。

在氮元素的守恒方程中用到的测量数据是燃料中氮的含量G_burn(N)、空气中氮气的含量G_air(N₂)、燃气中氮气的含量G_gas(N₂)；在氧元素的守恒方程中用到的测量数据是燃料中氧的含量G_burn(O)和水分的含量G_burn(H₂O)，空气中氧气、二氧化碳和水的含量G_air(O₂)、G_air(CO₂)和G_air，(H₂O)，燃气中氧气、二氧化碳和水的含量G_gas(O₂)、G_gas(CO₂)和G_gas(H₂O)；在碳元素的守恒方程中用到的测量数据是燃料中碳的含量G_burn(C)、空气中二氧化碳的含量G_air(CO₂)、燃气中二氧化碳的含量G_gas(CO₂)；在氢元素的守恒方程中用到的测量数据是燃料中氢的含量G_burn(H)和水分的含量G_burn(H₂O)，空气水分的含量G_air(H₂O)，燃气中的水分含量G_gas(H₂O)。

B、根据实际选择的成分测量方法和装置以及测量精度选取上述其中任何两种元素的守恒方程，与公式(1)联立求解，得出燃烧过程中输入的空气流量、输出的燃气流量和燃烧完全度；

空气流量 $M_{\mathrm{air}}=\frac{b_2\·c_1-b_1\·c_2}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}---\left(6\right)$

燃气流量 $M_{\mathrm{gas}}=M_{\mathrm{air}}+M_{\mathrm{burn}}=\frac{b_2\·c_1-b_1\·c_2}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}+M_{\mathrm{burn}}---\left(7\right)$

燃烧完全度 ${\mathrm{\η}}_B=1-\frac{a_1\·c_2-a_2\·c_1}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}---\left(8\right)$

其中参数a₁、a₂、b₁、b₂、c₁和c₂根据选取的元素守恒方程而定；

5)根据燃烧室的能量平衡方程确定燃气轮机进口温度；

燃气轮机燃烧室的能量平衡方程为：

M_air·c_air·(T₂-T_e)+M_burn·Q_L·η_B+M_burn·c_burn·(T_b-T_e)＝M_gas·c_gas·(T₃-T_e)

其中c_air为空气的比热，c_burn为燃料的比热，c_gas为燃气的比热，T₂为压气机的出口温度，Q_L为燃料的低位发热量，T_e为环境温度，T_b为燃料进入燃烧室的温度。据此方程可得燃气轮机初温T₃：

$T_3=\frac{M_{\mathrm{air}}\·c_{\mathrm{air}}\·(T_2-T_e)+M_{\mathrm{burn}}\·Q_L\·{\mathrm{\η}}_B+M_{\mathrm{burn}}\·c_{\mathrm{burn}}\·(T_b-T_e)}{M_{\mathrm{gas}}\·c_{\mathrm{gas}}}+T_e---\left(9\right).$

需要指出的是用该方法得出的燃气轮机初温T₃是以进入燃气透平的所有空气量和燃料量为准计算出来的平均温度。

本发明的有益效果是：由于在本发明中需要直接测量的流量是燃料量。燃气轮机所用燃料均为液态或气态，由于流量小，流通管径小，同时在进入燃烧室前有足够长的稳定流段，可用常规的流体流量测量方法可准确测量。其它测量量均为物质的组成：燃料的组成成分、空气的气体组成成分和燃气的气体组成成分，因此用常规的测量方法和装置容易测量和分析，另外需要直接测量的温度是压气机的出口温度、环境温度、燃料进入燃烧室的温度，这几个值在现场均可直接在线测量。因此本发明解决了燃气轮机由于几个关键参数难测而无法确定其运行状态的难题。

附图说明

图1为燃气轮机发电系统示意图。

图中：1—压气机；2—测点2；3—计算单元；4—余热锅炉；5—测点3；6—发电机；7—燃气透平；8—燃烧室；9—测点1。

具体实施方式

图1显示了本发明的具体测量方法及其应用的一个典型场合——燃气轮机发电系统：空气经压气机压缩后，进燃烧室，与燃料在燃烧室中混合燃烧产生燃气，而后进入燃气透平做功，最后排出；本发明方法的具体步骤为：

1)在进燃烧室8的燃料输送管道9处设置测点1，压气机1的进气管道处设置测点2，燃气透平7排烟管道上设置测点3，在三测点处安装常规的在线测量装置或取样装置；

2)在测点1处用常规的在线测量装置或取样装置在线或离线测量测量燃料的成分G_burn:C、H、O、N、H₂O(对于气体燃料需要测量各组成气体的含量)和燃料流量M_burn；在测点2处用常规的在线测量装置或取样装置在线或离线测量测量空气成分G_air:N₂、O₂、H₂O、CO₂；在测点3处用常规的在线测量装置或取样装置在线或离线测量燃气成分G_gas：N₂、O₂、H₂O、CO₂；

3)将三测点的测量数据或将测点取样送入实验室进行成分分析后的各成分含量的分析结果输入计算单元；

4)根据空气、燃料和燃气的成分以及燃料流量M_burn，计算确定空气流量M_air、燃气流量M_gas和完全燃烧度η_B，计方法推导如下：

A、质量守恒方程：

燃烧前后，燃烧室的输入和输出质量守恒，满足方程：

M_gas＝M_air+M_burn   (1)

根据燃烧前后每一种参与燃烧过程的化学元素在数量上也不会地发生变化，C、H、O、N是燃烧过程中物质的主要构成元素，其数量守恒方程如下：

氮元素守恒方程：

A₁·G_gas(N₂)·M_gas+A₂·(1-η_B)·M_burn·G_burn(N)   (2)

＝A₃·M_burn·G_burn(N)+A₄·G_air(N₂)·M_air

氧元素守恒：

(B₁·G_gas(O₂)+B₂·G_gas(CO₂)+B₃·G_gas(H₂O))·M_gas

+B₄·(1-η_B)·M_burn·G_burn(O)          (3)

＝B₅·M_burn·G_burn(O)+(B₆·G_air(O₂)+B₇·G_air(CO₂)

+B₈·G_air(H₂O))·M_air+B₉·M_burn·G_burn(H₂O)

碳元素守恒：

C₁·G_gas(CO₂)·M_gas+C₂·(1-η_B)·M_burn·G_burn(C)    (4)

＝C₃·M_burn·G_burn(C)+C₄·G_air(CO₂)·M_air

氢元素守恒：

D₁·G_gas(H₂O)·M_gas+D₂·(1-η_B)·M_burn·G_burn(H)＝

                                                          (5)

D₃·M_burn·G_burn(H)+D₄·G_air(H₂O)·M_air+D₅·G_burn(H₂O)·M_burn

其中A_1-4、B_1-9、C_1-4、D_1-9为系数，取决于各组成成分的单位(质量百分比、体积百分比等)和流量单位(质量流量、体积流量等)，例如，当G_gas(N₂)为体积百分比、M_gas为体积流量时A₁＝2，当G_gas(N₂)为体积百分比、M_gas为质量流量时A₁＝2/μ_gas，当G_gas(N₂)为质量百分比、M_gas为质量流量时A₁＝1/28，其中μ_gas为烟气的平均分子量。

在氮元素的守恒方程中用到的测量数据是燃料中氮的含量G_burn(N)、空气中氮气的含量G_air(N₂)、燃气中氮气的含量G_gas(N₂)；在氧元素的守恒方程中用到的测量数据是燃料中氧的含量G_burn(O)和水分的含量G_burn(H₂O)，空气中氧气、二氧化碳和水的含量G_air(O₂)、G_air(CO₂)和G_air(H₂O)，燃气中氧气、二氧化碳和水的含量G_gas(O₂)、G_gas(CO₂)和G_gas(H₂O)；在碳元素的守恒方程中用到的测量数据是燃料中碳的含量G_burn(C)、空气中二氧化碳的含量G_air(CO₂)、燃气中二氧化碳的含量G_gas(CO₂)；在氢元素的守恒方程中用到的测量数据是燃料中氢的含量G_burn(H)和水分的含量G_burn(H₂O)，空气水分的含量G_air(H₂O)，燃气中的水分含量G_gas(H₂O)。

B、根据实际选择的成分测量方法和装置以及测量精度选取上述其中任何两种元素的守恒方程，与公式(1)联立求解，得出燃烧过程中输入的空气流量、输出的燃气流量和燃烧完全度：

空气流量 $M_{\mathrm{air}}=\frac{b_2\·c_1-b_1\·c_2}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}---\left(6\right)$

燃气流量 $M_{\mathrm{gas}}=M_{\mathrm{air}}+M_{\mathrm{burn}}=\frac{b_2\·c_1-b_1\·c_2}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}+M_{\mathrm{burn}}---\left(7\right)$

燃烧完全度 ${\mathrm{\η}}_B=1-\frac{a_1\·c_2-a_2\·c_1}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}---\left(8\right)$

其中参数a₁、a₂、b₁、b₂、c₁和c₂根据选取的元素守恒方程而定。若选取氮元素的守恒方程(2)和碳元素的守恒方程(4)与公式(1)联立求解，则可得：

$a_1=\frac{2\·G_{\mathrm{gas}}\left(N_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}}-\frac{2\·G_{\mathrm{air}}\left(N_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{air}}},$

$a_2=\frac{G_{\mathrm{gas}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}}-\frac{G_{\mathrm{air}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{air}}}$

$b_1=\frac{M_{\mathrm{burn}}\·G_{\mathrm{burn}}\left(N\right)}{14},$

$b_2=\frac{M_{\mathrm{burn}}\·G_{\mathrm{burn}}\left(C\right)}{12}$

$c_1=(\frac{G_{\mathrm{burn}}\left(N\right)}{14}-\frac{2\·G_{\mathrm{gas}}\left(N_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}})\·M_{\mathrm{burn}},$

$c_2=(\frac{G_{\mathrm{burn}}\left(C\right)}{12}-\frac{G_{\mathrm{gas}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}})\·M_{\mathrm{burn}}$

5)根据燃烧室的能量平衡方程确定燃气轮机进口温度；

燃气轮机燃烧室的能量平衡方程为：

M_air·c_air·(T₂-T_e)+M_burn·Q_L·η_B+M_burn·c_burn·(T_b-T_e)＝M_gas·c_gas·(T₃-T_e)

其中c_air为空气的比热，c_burn为燃料的比热，c_gas为燃气的比热，T₂为压气机的出口温度，Q_L为燃料的低位发热量，T_e为环境温度，T_b为燃料进入燃烧室的温度。据此方程可得燃气轮机初温T₃：

$T_3=\frac{M_{\mathrm{air}}\·c_{\mathrm{air}}\·(T_2-T_e)+M_{\mathrm{burn}}\·Q_L\·{\mathrm{\η}}_B+M_{\mathrm{burn}}\·c_{\mathrm{burn}}\·(T_b-T_e)}{M_{\mathrm{gas}}\·c_{\mathrm{gas}}}+T_e---\left(9\right).$

需要指出的是用该方法得出的燃气轮机初温T₃是以进入燃气透平的所有空气量和燃料量为准计算出来的平均温度。

在本发明中需要直接测量的流量是燃料量。燃气轮机所用燃料均为液态或气态，由于流量小，流通管径小，同时在进入燃烧室前有足够长的稳定流段，可用常规的流体流量测量方法可准确测量。其它测量量均为物质的组成：燃料的组成成分、空气的气体组成成分和燃气的气体组成成分。燃料和空气在进入燃烧室前成分不会发生变化，可在其输送管道上直接测量或取样分析。燃气一般不易在燃烧室出口处测量，由于燃烧过程的复杂性该处的燃气分布均匀性差，放在后续设备之后或经过一段混合段后，再安装燃气成分测点。要求在流经后续设备或混合段的过程中，没有其它任何物质引入燃气内。另外需要直接测量的温度是压气机的出口温度、环境温度、燃料进入燃烧室的温度，这几个值在现场均可直接在线测量。

本方法计算例证：

1、已知某微型燃气轮机原始测量参数：

燃料为天然气，质量流量为M_burn＝10.0kg/s，各组成成分的质量百分比分别为G_burn(CH₄)＝96.226％，G_burn(C₂H₆)＝1.770％，G_burn(C₃H₈)＝0.300％，G_burn(C₄H₁₀)＝0.137％，G_burn(CO₂)＝0.598％，G_burn(N₂)＝0.967％，G_burn(H₂S)＝0.002％。空气组成为氧气、氮气和水蒸气，其它成分忽略不计，干空气中氧气的体积百分比为21％，氮气的体积百分比为79％，1Nm³的干空气中含水10g，则整个空气中各成分的体积百分比含量分别为G_air(N₂)＝77.7559％，G_air(O₂)＝20.6693％，G_air(H₂O)＝1.5748％，空气的平均分子量μ_air＝28.6693。

烟气中主要成分的体积百分比分别为G_gas(CO₂)＝2.5％，G_gas(H₂O)＝6.5％，G_gas(O₂)＝15.1％，G_gas(N₂)＝75.7％，烟气的平均分子量为μ_gas＝28.3414。

压气机的出口温度T₂＝176℃，燃料的低位发热量Q_L＝49369kJ/kg，环境温度T_e＝15℃，燃料进入燃烧室的温度与环境温度相同。

2、计算

总质量平衡方程：M_gas＝M_air+M_burn

碳元素平衡方程：

$\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}}\·G_{\mathrm{gas}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)\·M_{\mathrm{gas}}={\mathrm{\η}}_B\·M_{\mathrm{burn}}\·[\frac{G_{\mathrm{burn}}\left({\mathrm{CH}}_4\right)}{16}+\frac{2\·G_{\mathrm{burn}}\left(C_2{H}_6\right)}{30}+\frac{3\·G_{\mathrm{burn}}\left(C_3{H}_8\right)}{44}$

$+\frac{4\·G_{\mathrm{burn}}\left(C_4{H}_{10}\right)}{58}]+\frac{G_{\mathrm{burn}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)}{44}{M}_{\mathrm{burn}}$

氢元素平衡方程：

$\frac{2}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}}\·G_{\mathrm{gas}}\left(H_{2}O\right)\·M_{\mathrm{gas}}={\mathrm{\η}}_B\·M_{\mathrm{burn}}\·[\frac{4\·G_{\mathrm{burn}}\left({\mathrm{CH}}_4\right)}{16}+\frac{6\·G_{\mathrm{burn}}\left(C_2{H}_6\right)}{30}+\frac{8\·G_{\mathrm{burn}}\left(C_3{H}_8\right)}{44}+$

$\frac{10\·G_{\mathrm{burn}}\left(C_4{H}_{10}\right)}{58}+\frac{2\·G_{\mathrm{burn}}\left(H_{2}S\right)}{34}]+\frac{G_{\mathrm{burn}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)}{44}{M}_{\mathrm{burn}}$

燃气轮机进口温度： $T_3=\frac{M_{\mathrm{air}}\·c_{\mathrm{air}}\·(T_2-T_e)+M_{\mathrm{burn}}\·Q_L\·{\mathrm{\η}}_B}{M_{\mathrm{gas}}\·c_{\mathrm{gas}}}+T_e$

3、计算结果

将已知数据带入上述方程式可得：

空气的质量流量M_air＝662.874kg/s

燃气的质量流量M_gas＝670.801kg/s

完全燃烧度η_B＝0.958

燃气轮机进口温度T₃＝751℃。

Claims (1)

1、一种燃气轮机运行状态的确定方法，其特征在于，方法的步骤为：

1)在燃料输送管道、压气机进气管道和燃气透平排烟管道上分别设置测点1、测点2、测点3，在三测点处安装常规的在线测量装置或取样装置；

2)在测点1处用在线测量装置或取样装置在线或离线测量测量燃料的成分G_burn：C、H、O、N、H₂O和燃料流量M_burn；在测点2处用常规的在线测量装置或取样装置在线或离线测量测量空气成分G_air：N₂、O₂、H₂O、CO₂；在测点3处用常规的在线测量装置或取样装置在线或离线测量燃气成分G_gas：N₂、O₂、H₂O、CO₂；

3)将三测点的测量数据或将测点取样送入实验室进行成分分析后的各成分含量的分析结果输入计算单元；

4)根据空气、燃料和燃气的成分以及燃料流量M_burn，计算确定空气流量M_air、燃气流量M_gas和燃烧完全度η_B，

空气流量 $M_{\mathrm{air}}=\frac{b_2\·c_1-b_1\·c_2}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}$

燃气流量 $M_{\mathrm{gas}}=M_{\mathrm{air}}+M_{\mathrm{burn}}=\frac{b_2\·c_1-b_1\·c_2}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}+M_{\mathrm{burn}}$

燃烧完全度 ${\mathrm{\η}}_B=1-\frac{a_1\·c_2-a_2\·c_1}{a_1\·b_2-a_2\·b_1}$

其中参数a₁、a₂、b₁、b₂、c₁和c₂根据选取的元素守恒方程而定，

$a_1=\frac{2\·G_{\mathrm{gas}}\left(N_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}}-\frac{2\·G_{\mathrm{air}}\left(N_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{air}}},$    $a_2=\frac{G_{\mathrm{gas}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}}-\frac{G_{\mathrm{air}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{air}}}$

$b_1=\frac{M_{\mathrm{burn}}\·G_{\mathrm{burn}}\left(N\right)}{14},$           $b_2=\frac{M_{\mathrm{burn}}\·G_{\mathrm{burn}}\left(C\right)}{12}$

$c_1=(\frac{G_{\mathrm{burn}}\left(N\right)}{14}-\frac{2\·G_{\mathrm{gas}}\left(N_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}})\·M_{\mathrm{burn}},$    $c_2=(\frac{G_{\mathrm{burn}}\left(C\right)}{12}-\frac{G_{\mathrm{gas}}\left({\mathrm{CO}}_2\right)}{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{gas}}})\·M_{\mathrm{burn}};$

5)根据燃烧室的能量平衡方程确定燃气轮机进口温度；

燃气轮机燃烧室的能量平衡方程为：

M_air·c_air·(T₂-T_e)+M_burn·Q_L·η_B+M_burn·c_burn·(T_b-T_e)＝M_gas·c_gas·(T₃-T_e)

其中c_air为空气的比热，c_burn为燃料的比热，c_gas为燃气的比热，T₂为压气机的出口温度，Q_L为燃料的低位发热量，T_e为环境温度，T_b为燃料进入燃烧室的温度，据此方程可得燃气轮机初温T₃：

$T_3=\frac{M_{\mathrm{air}}\·c_{\mathrm{air}}\·(T_2-T_e)+M_{\mathrm{burn}}\·Q_L\·{\mathrm{\η}}_B+M_{\mathrm{burn}}\·c_{\mathrm{burn}}\·(T_b-T_e)}{M_{\mathrm{gas}}\·c_{\mathrm{gas}}}+T_e.$