随着燃气—蒸汽联合循环系统在发电领域的广泛应用,燃气轮机作为该发电系统的顶层循环部分,人们越来越重视其性能。随着环保政策的发展和人们意识的提高,对于CO₂排放和控制要求也越来越趋于严苛,富氧燃烧技术是将纯氧与部分循环烟气混合,以此代替空气作为燃烧时的助燃剂,以提高排气中的CO₂浓度,有利于CO₂补集和封存。富氧燃烧技术为燃气轮机的清洁燃烧提供了技术方案。本文首先分析了燃气轮机的主要热力参数、性能指标、理想循环和实际循环的热力特性,结合建模仿真研究的目的和特点,分模块对燃气轮机主要部件进行数学建模,分别建立了压气机热力计算模型、燃烧室热力计算模型、燃气透平计算模型和装置效率与输出效率模型。其次,根据燃气轮机热力设计计算流程,采用EBSILON仿真软件对富氧燃烧燃气轮机的系统进行搭建,进行热力计算,然后选取了富氧燃烧燃气轮机的布置方案,在明确热力设计指标的条件下,计算机组的最佳压比为π=11.18,从而计算得出富氧燃烧燃气轮机的具体热力参数。最后,以设计工况的计算结果为基础确定未知参数,对富氧燃烧燃气轮机进行变工况分析,主要分析了燃气轮机负荷变化、助燃剂O₂浓度变化、压比?变化对富氧燃烧燃气轮机热力性能的影响。机组变负荷运行时采用等T₃控制策略,该策略有两种运行方案（详见本文第4章）,计算结果表明:机组变负荷运行时,上述两种运行方案对机组的整体热力性能影响差别不大,可近似视为一致;讨论助燃剂O₂浓度变化对机组性能的影响时,通过改变助燃剂质量流量、天然气质量流量和机组助燃剂当量比来维持T₃和机组负荷恒定,计算结果表明:在助燃剂O₂质量分数处于22%以下时,机组比功随着助燃剂中O₂质量分数的提高而增大;在助燃剂中O₂质量分数高于22%时,机组比功基本维持恒定,其数值为595kJ/kg,机组效率随着助燃剂O₂质量分数的提高而增大;讨论压比π变化对富氧燃烧燃气轮机热力性能的影响时,采用两种控制方案,分别表述为方案A和方案B（详见本文第4章）,在额定负荷下,机组变压比运行时,如果需要最优比功,可在低于设计压比π=11.18时采用方案A控制,在高于设计压比π=11.18时采用方案B控制;如果需要最优效率,可在低于设计压比π=11.18时采用方案B控制,在高于设计压比π=11.18时采用方案A控制。