CN109209648A - 燃气轮机进气加热装置、方法和燃气轮机联合循环机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃气轮机进气加热装置、方法和燃气轮机联合循环机组。本发明提供的燃气轮机进气加热装置包括：换热器，所述换热器设置于燃气轮机的进气室内；所述换热器的一侧通过管道与热源连接，所述热源用于通过管道向所述换热器提供热源水；所述换热器用于利用热源水加热燃气轮机进气。本发明提供的燃气轮机进气加热装置，可以对燃气轮机的入口空气进行加热，提高燃气轮机的负荷率和效率。

Description

燃气轮机进气加热装置、方法和燃气轮机联合循环机组

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种燃气轮机进气加热装置、方法和燃气轮机联合循环机组。

背景技术

燃气轮机联合循环(Combined-Cycle Gas Turbine，CCGT)机组投入运营后，机组的运行工况受电网分配、所处的环境等因素的影响，难以满足不同的运行特点以及业主多样的性能需求。

机组性能与用户需求之间会存在不匹配的问题。例如，冬季工况运行时，由于环境温度较低，机组满负荷出力虽大幅增加，但效率却降低；若此时电网无需较大的供电量，电厂将在部分负荷下运行，使得机组的经济性进一步降低。

因此，如何提高燃气轮机联合循环机组的整体性能，减少电网分配、环境等因素对机组的影响，提高机组的效率，是需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点和存在的问题，本发明的目的在于提供一种燃气轮机进气加热装置和方法，用于改善燃气轮机联合循环机组的性能，减少电网分配、环境等因素对机组的影响，提高机组的效率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种燃气轮机进气加热装置，包括：换热器，所述换热器设置于燃气轮机的进气室内；所述换热器的一侧通过管道与热源连接，所述热源用于通过管道向所述换热器提供热源水；所述换热器用于利用热源水加热燃气轮机进气。

于本发明的一实施例中，所述燃气轮机具体为燃气轮机联合循环机组的燃气轮机，所述燃气联合循环机组包括省煤器；所述热源为所述省煤器。

于本发明的一实施例中，所述燃气轮机为燃气轮机联合循环机组的燃气轮机，所述燃气联合循环机组包括凝结水管道；所述燃气轮机进气加热装置还包括：水泵，所述水泵通过管道与所述换热器的另一侧连接；所述水泵用于将对燃气轮机进气进行加热后的热源水输送至所述凝结水管道。

于本发明的一实施例中，所述燃气轮机进气加热装置还包括：旁路管道，所述旁路管道的一端通过第一接口与所述热源和所述换热器之间的管道连接，所述旁路管道的另一端通过第二接口与所述换热器和所述水泵之间的管道连接。

于本发明的一实施例中，所述燃气轮机进气加热装置还包括：第一调节阀，所述第一调节阀设置于所述换热器与所述第一接口之间的管道上；旁路调节阀，所述旁路调节阀设置于所述旁路管道上。

于本发明的一实施例中，所述燃气轮机进气加热装置还包括：第一流量计，所述第一流量计设置于所述第一接口和所述热源之间的管道上；第二流量计，所述第二流量计设置于所述第二接口和所述换热器之间的管道上。

于本发明的一实施例中，所述燃气轮机进气加热装置还包括：除湿装置和/或疏水装置；所述除湿装置和/或疏水装置设置于所述换热器与燃气轮机之间。

于本发明的一实施例中，所述换热器设置于进气室的粗过滤网和细过滤网之间。

本发明提供了一种利用权利要求上述燃气轮机进气加热装置加热燃气轮机进气的方法，包括以下步骤：关闭热源与所述装置之间的接口；利用凝结水管道与燃气轮机进气加热装置之间的压差向所述燃气轮机进气加热装置注入凝结水；当所述装置的***压力建立完毕时，打开热源与所述装置之间的接口，以利用所述换热器对燃气轮机进气进行加热。

本发明提供了一种燃气轮机联合循环机组，包括上述所述燃气轮机进气加热装置。

如上所述，本发明提供的燃气轮机进气加热装置、方法和燃气轮机联合循环机组，具有以下有益效果：通过本发明提供的燃气轮机进气加热装置、方法，可以对燃气轮机的入口空气进行加热，提高燃气轮机的负荷率；当应用于燃气轮机联合循环机组时，可以实现机组联合循环总出力不变、燃气轮机的负荷率升高的运行模式；对燃气轮机进气进行加热后可以使烟气排烟温度上升，进而可以提升燃气轮机联合循环机组中的蒸汽轮机出力；并且，可以将机组的省煤器作为加热入口空气的热源，从而可以提高机组运行的效率；另外，对入口空气进行加热后的低温水可以被输送至凝结水管道中，可以被再循环利用，从而进一步提高了机组运行的效率。

附图说明

图1显示为本发明实施例提供的燃气轮机进气加热装置的结构示意图。

图2显示为本发明实施例提供的燃气轮机进气加热装置的工作原理的示意图。

元件标号说明

1 燃气轮机进气加热装置

11 换热器

12 水泵

13 旁路管道

131 第一接口

132 第二接口

14 第一调节阀

15 旁路调节阀

16 第一流量计

17 第二流量计

2 热源

3 凝结水管道

4 燃气轮机

5 燃气轮机的进气室

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。燃气轮机可以包括压气机、燃烧室、透平、控制***和辅助***等；其中，辅助***可以包括进气***，进气***可以包括进气室，进气室内可以设置有粗过滤网和细过滤网。

图1示出了本发明一个实施例提供的燃气轮机进气加热装置1的结构。如图1所示，燃气轮机进气加热装置1可以包括：换热器11，换热器11设置于燃气轮机4(如图2所示)进气***的进气室5(如图2所示)内，换热器11的一侧通过管道与热源2连接，热源2用于向换热器11提供热源水，换热器11用于利用热源水加热进入燃气轮机4的空气。换热器11可以为能够进行气水换热的换热器，例如盘管式换热器。

在一个示例中，换热器11具体设置于进气室5内的粗过滤网和细过滤网之间。

在一个示例中，燃气轮机4具体可以为燃气轮机联合循环机组中的燃气轮机。燃气轮机联合循环，又称燃气—蒸汽联合循环，是指将燃气轮机和蒸汽轮机组合起来的一种发电方式。燃气轮机联合循环机组主要由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机三部分构成。余热锅炉可以包括省煤器，省煤器可以安装在余热锅炉尾部烟道的下部，可以利用排烟的余热对锅炉给水进行加热。省煤器可以用作热源2。省煤器可以利用排烟的余热加热锅炉给水，并将加热的给水作为热源水传输至换热器11，用于加热进入燃气轮机4的空气。在一个例子中，该省煤器可以为低压省煤器。在该示例中，对进入燃气轮机4的空气的加热无需额外提供热源，而是利用余热锅炉的排烟余热加热进入燃气轮机4的空气，从而节省了能源，提高机组的热效率。

在一个示例中，燃气轮机4具体可以为燃气轮机联合循环机组中的燃气轮机，燃气轮机联合循环机组可以包括凝结水管道3。燃气轮机进气加热装置1还可以包括水泵12。水泵12通过管道与换热器11的另一侧连接。水泵12用于将对燃气轮机进气进行加热后的热源水加压至一定压力，以输送至燃气轮机联合循环机组的凝结水管道3。在该示例中，对燃气轮机进气进行了加热后的热源水被输送至机组的凝结水管道3，使其可以被再次利用，从而节省了资源，并进一步提高了燃气轮机联合循环机组的热效率。

在一个示例中，燃气轮机进气加热装置1还可以包括旁路管道13。旁路管道13的一端通过第一接口131与热源2和换热器11之间的管道连接，旁路管道13的另一端通过第二接口132与换热器11和水泵13之间的管道连接。旁路管道13用于满足水泵12运行的安全流量要求。并且，旁路管道13在结合主管道满足水泵12运行的安全流量要求的同时，可以增大燃气轮机进气加热装置1水侧***的调节区间，实现了在更大的范围上对燃气轮机进气的加热温度进行控制，也增加了控制的灵活性。

在一个示例中，如图1所示，燃气轮机进气加热装置1还可以包括：第一调节阀14，第一调节阀14设置于换热器11与所述第一接口131之间的管道上；旁路调节阀15，旁路调节阀15设置于旁路管道13上。在该示例中，可以通过第一调节阀14控制换热器11中热源水的流量，可以在不同的进气速率、不同的工况条件以及不同的环境条件等情况下，实现对燃气轮机进气加热温度的控制，进一步优化了机组的运行效率。旁路调节阀15结合第一调节阀14调节装置1中水的总流量，可以实现在满足换热器11需要的同时，也满足了水泵12运行的安全流量要求。

在一个示例中，如图1所示，所述燃气轮机进气加热装置1还包括：第一流量计16和第二流量计17。第一流量计16设置于第一接口131之前的管道上，即第一接口131与热源2之间的管道上。第二流量计17设置于第二接口132和所述换热器11之间的管道上。第二流量计17、第一流量计16和第一调节阀14、旁路调节阀15可以实现同时调节换热器11中的热源水的流量和水泵12中的水的流量。

图2示出了本发明实施例提供的燃气轮机进气加热装置1的工作原理。换热器11置于燃气轮机4的进气室5内，空气以一定的流量通过换热器11进入到燃气轮机4。热源水通过管道进入换热器11，进行气水换热，将要进入到燃气轮机中的空气加热至与设定的负荷率相向匹配的温度。水泵12可以将从换热器11出来的进行了气水换热后的热源水输送至凝结水管道3。

在一个示例中，本发明实施例提供的燃气轮机进气加热装置1还包括：除湿装置和/或疏水装置；所述除湿装置和/或疏水装置设置于所述换热器11与燃气轮机4之间。除湿装置，例如，除湿百叶窗，可以除去加热后的进气中的水分，防止冷凝水的产生并进入到燃气轮机中；在除湿装置的底部还可以配置疏水装置，以进一步防止冷凝水进入到燃气轮机中。

在一个示例中，本发明实施例提供的燃气轮机进气加热装置1还包括安全阀和/或电磁放散阀，用于***控制管道内的压力，以防止管道内压力过高，排除安全隐患。

本发明实施例提供的燃气轮机进气加热装置1还包括压力表和/或温度表，用于***对其控制。

本发明实施例还提供了利用本发明实施例提供的燃气轮机进气加热装置1加热燃气轮机进气的方法。该方法包括以下步骤：关闭热源2与所述装置1之间的接口；利用凝结水管道3与燃气轮机进气加热装置1之间的压差向所述燃气轮机进气加热装置1注入凝结水；当所述装置的***压力建立完毕时，打开热源2与所述装置1之间的接口，以利用所述换热器11对燃气轮机进气进行加热。该示例的目的在于防止在向燃气轮机进气加热装置1注热源水时，热源水汽化引起管道内压力激增。燃气轮机进气加热装置1包括第一调节阀14，旁路管道13，旁路调节阀15。可以关闭燃气轮机进气加热装置1和热源2之间的阀门，并关闭第一调节阀14，打开旁路调节阀15。凝结水管道3压力高于燃气轮机进气加热装置1***压力，利用凝结水管道3与燃气轮机进气加热装置1的压差，逆向燃气轮机进气加热装置1注入凝结水。待燃气轮机进气加热装置1的***压力建立完毕时，关闭放气阀，开启燃气轮机进气加热装置1和热源2之间的阀门、第一调节阀14，注入热源水以对进入燃气轮机4的空气进行加热。水泵12可以为循环水泵，可以将燃气轮机进气加热装置1内的水增压注入凝结水管道3中。

本发明实施例提供了一种燃气轮机联合循环机组。该燃气轮机联合循环机组包括燃气轮机进气加热装置1，燃气轮机进气加热装置1用于利用热源2提供的热源水加热该燃气轮机联合循环机组中的燃气轮机进气。

在一个示例中，该燃气轮机联合循环机组中的省煤器可以用作热源2。在该示例中，利用省煤器中的热水加热燃气轮机进气，对机组的余热进行了充分利用，在提高机组运行效率的同时，也节省了资源。

在一个示例中，燃气轮机进气加热装置1中的水泵12可以将对燃气轮机4进气进行加热后的热源水输送至该燃气轮机联合循环机组中的凝结水管道3中。在该示例中，将进行了气水换热后的热源水输送至机组的凝结水管道3中，可以对其进行循环利用，进而进一步提高了机组的效率和节省了资源。

本发明实施例提供的燃气轮机进气加热装置、方法和燃气轮机联合循环机组，具有以下有益效果：通过本发明提供的燃气轮机进气加热装置、方法，可以对燃气轮机的入口空气进行加热，提高燃气轮机的负荷率；当应用于燃气轮机联合循环机组时，可以实现机组联合循环总出力不变、燃气轮机的负荷率升高的运行模式；对燃气轮机进气进行加热后可以使烟气排烟温度上升，进而可以提升燃气轮机联合循环机组中的蒸汽轮机出力；并且，可以将机组的省煤器作为加热入口空气的热源，从而可以提高机组运行的效率；另外，对入口空气进行加热后的低温水可以被输送至凝结水管道中，可以被再循环利用，从而进一步提高了机组运行的效率。

综上所述，本发明能够有效克服现有技术中的缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种燃气轮机进气加热装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机进气加热装置(1)包括：换热器(11)，所述换热器(11)设置于燃气轮机(4)的进气室(5)内；

所述换热器(11)的一侧通过管道与热源(2)连接，所述热源(2)用于通过管道向所述换热器(11)提供热源水；

所述换热器(11)用于利用热源水加热燃气轮机进气。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机进气加热装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机(4)为燃气轮机联合循环机组的燃气轮机，所述燃气联合循环机组包括省煤器；

所述热源(2)为所述省煤器。

3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机进气加热装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机(4)为燃气轮机联合循环机组的燃气轮机，所述燃气联合循环机组包括凝结水管道(3)；

所述燃气轮机进气加热装置(1)还包括：水泵(12)，所述水泵(12)通过管道与所述换热器(11)的另一侧连接；

所述水泵(12)用于将对燃气轮机进气进行加热后的热源水输送至所述凝结水管道(3)。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机进气加热装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机进气加热装置(1)还包括：旁路管道(13)，所述旁路管道(13)的一端通过第一接口(131)与所述热源(2)和所述换热器(11)之间的管道连接，所述旁路管道(13)的另一端通过第二接口(132)与所述换热器(11)和所述水泵(12)之间的管道连接。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机进气加热装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机进气加热装置(1)还包括：

第一调节阀(14)，所述第一调节阀(14)设置于所述换热器(11)与所述第一接口(131)之间的管道上；

旁路调节阀(15)，所述旁路调节阀(15)设置于所述旁路管道(13)上。

6.根据权利要求5所述的燃气轮机进气加热装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机进气加热装置(1)还包括：

第一流量计(16)，所述第一流量计(16)设置于所述第一接口(131)和所述热源(2)之间的管道上；

第二流量计(17)，所述第二流量计(17)设置于所述第二接口(132)和所述换热器(11)之间的管道上。

7.根据权利要求1所述的燃气轮机进气加热装置(1)，其特征在于，所述燃气轮机进气加热装置(1)还包括：除湿装置和/或疏水装置；

所述除湿装置和/或疏水装置设置于所述换热器(11)与燃气轮机(4)之间。

8.根据权利要求1所述的燃气轮机进气加热装置(1)，其特征在于，所述换热器(11)设置于进气室(5)的粗过滤网和细过滤网之间。

9.利用权利要求3-6任一项所述的燃气轮机进气加热装置(1)加热燃气轮机进气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

关闭热源(2)与所述装置(1)之间的接口；

利用凝结水管道(3)与燃气轮机进气加热装置(1)之间的压差向所述燃气轮机进气加热装置(1)注入凝结水；

当所述装置的***压力建立完毕时，打开热源(2)与所述装置(1)之间的接口，以利用所述换热器(11)对燃气轮机进气进行加热。

10.一种燃气轮机联合循环机组，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的燃气轮机进气加热装置(1)。