CN203584579U

CN203584579U - 改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置

Info

Publication number: CN203584579U
Application number: CN201320700863.0U
Authority: CN
Inventors: 朱斌帅; 张赟; 李国钢
Original assignee: Hangzhou Hua Electricity Shuan Liang Energy Saving Technology Co
Current assignee: Hangzhou Hua Electricity Shuan Liang Energy Saving Technology Co
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2023-11-08

Abstract

本实用新型涉及一种改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置。目前有机构该类设备的结构设计不够合理。本实用新型的特点是：包括燃气轮机，预除湿装置，吸收式制冷机，余热锅炉，驱动蒸汽管路，表面冷却器，冷冻水循环回路，冷冻水循环水泵，冷却塔，冷却水循环回路，以及冷却水循环水泵；预除湿装置与表面冷却器连接，燃气轮机和表面冷却器连接，余热锅炉和燃气轮机连接，驱动蒸汽管路连接在余热锅炉和吸收式制冷机之间，冷冻水循环回路连接在表面冷却器和吸收式制冷机之间，冷冻水循环水泵安装在冷冻水循环回路上，冷却水循环水泵安装在冷却水循环回路上。本实用新型的结构设计合理，能够充分利用联合循环自身能量。

Description

改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置

技术领域

本实用新型涉及一种燃机进气冷却装置，尤其是涉及一种改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置，能够有效降低进入燃气轮机的气体温度，改善高温环境下燃气-蒸汽联合循环机组的发电出力性能，并同样适用于湿度较大的地区。

背景技术

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。在发电行业，燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动，机动性好，在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用，能较好地保障电网的安全运行。但在燃机空气进气温度升高时，会引起机组出力不足等情况，主要原因由如下几点。

(1)由于燃气轮机是恒体积流量的动力设备，流过的空气质量取决于空气密度，气温越高密度越低，致使吸入压气机的空气质量流量减少，机组的做功能力随之变小。

(2)压气机的耗功量随吸入空气的热力学温度成正比变化，即大气温度升高时，压气机耗功增加，燃气轮机的净出力减小。

(3)当大气温度升高时，即使机组转速和燃气透平前的燃气初温保持恒定，压气机的压缩比将有所下降，这将导致燃气透平的做功量减少，其排气温度却会增高。

在夏季用电高峰时段，温度较高导致机组出力下降。据研究，环境温度升高1℃最大可导致燃气轮机额定发电能力下降1%。因此，很有必要采取措施降低燃机进气温度，以保障高温环境下燃机出力。

目前，国内外主要的燃机进气冷却技术分为直接接触式与间接接触式两大类。其中直接接触式冷却技术主要指蒸发冷却技术，使用该方法时，空气最多只能冷却到湿球温度附近，受环境约束较大，适用于干燥炎热地区。

间接接触式冷却主要由冰蓄冷冷却、LNG冷能利用冷却、直接压缩式冷却等几种形式。其中，冰蓄冷冷却是利用冰的潜热蓄能，该方法所用的装置占地面积大，电耗大，适用于峰谷电价相差较大的地区。LNG冷能利用冷却只适用于当地有LNG储存站的地区。直接压缩式冷却以消耗电力为代价获得冷源，最大的缺点是需要消耗电力，尤其是在高峰时段要使用大量高峰电，削弱了调峰电厂的调峰能力。此外，其制冷机使用的工质对臭氧层有破坏作用，已停止制造。

目前有机构对溴化锂吸收式制冷方式作为间接式冷却手段在该领域的应用进行了探索研究，发现在空气湿度大的地区，该方法将会耗费大量的冷量用于空气除湿，使装置效能大幅下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能够充分利用联合循环自身能量，能够有效改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置，并使之同样适用于沿海等空气湿度较大的地区。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置的结构特点在于：包括燃气轮机，用于降低进气湿度的预除湿装置，在蒸汽的驱动下能够进行制冷的吸收式制冷机，能够给吸收式制冷机提供蒸汽的余热锅炉，用于将余热锅炉中的蒸汽输送到吸收式制冷机中作为驱动热能的驱动蒸汽管路，用于对高温空气进行冷却以降低进入燃气轮机的空气温度的表面冷却器，用于实现表面冷却器和吸收式制冷机之间进行热能交换、并将经过表面冷却器的空气的多余热量转移到吸收式制冷机中以确保表面冷却器有效地对空气进行冷却的冷冻水循环回路，用于控制冷冻水循环回路中的介质进行流动的冷冻水循环水泵，用于排放吸收式制冷机中多余热量的冷却塔，用于实现冷却塔和吸收式制冷机之间进行热量交换的冷却水循环回路，以及，用于控制冷却水循环回路中的介质进行流动的冷却水循环水泵；所述预除湿装置与表面冷却器连接，所述燃气轮机和表面冷却器连接，所述余热锅炉和燃气轮机连接，所述驱动蒸汽管路连接在余热锅炉和吸收式制冷机之间，所述冷冻水循环回路连接在表面冷却器和吸收式制冷机之间，所述冷冻水循环水泵安装在冷冻水循环回路上，所述冷却水循环回路连接在冷却塔和吸收式制冷机之间，所述冷却水循环水泵安装在冷却水循环回路上。由此使得本实用新型利用来自余热锅炉的蒸汽驱动吸收式制冷机，制造出低温冷冻水，通过冷冻水循环回路进入布置在燃机空气进气处的表面冷却器，对燃机进气进行冷却；本实用新型能够有效降低燃机进气空气温度，解决夏季高温环境下燃气轮机出力不足的问题；本实用新型具有耗能少、受水源条件影响小、可充分利用联合循环机组自身余热等特点。

作为优选，本实用新型所述表面冷却器中设置有除湿装置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：(1)利用燃气轮机联合循环机组自身余热，符合国家节能减排产业政策。(2)采用蒸汽驱动，运行时无有害物排放，不存在设备被腐蚀的问题。（3）能产生低温冷冻水用以冷却燃机进气，冷却效果好，受外部条件影响小。(4)在制冷负荷变化较大时，其效率基本维持在一个较高的水平。(5)不存在关键转动部件，运行噪音低，日常维护费用低。(6)所采用的工质对环境无污染。（7）空气湿度较大地区也同样适用。

附图说明

图1是本实用新型实施例中改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置的结构示意图。

图2是图1中标有介质流动方向后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图2，本实施例中改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置包括表面冷却器1、燃气轮机2、余热锅炉3、吸收式制冷机4、冷冻水循环回路5、驱动蒸汽管路6、冷却水循环回路7、冷冻水循环水泵8、冷却水循环水泵9、冷却塔10和预除湿装置11，其中，在表面冷却器1中设置有除湿装置。所使用的吸收式制冷机4的日常耗电少，维护简单，运行成本较低。

本实施例中的预除湿装置11与表面冷却器1连接，燃气轮机2和表面冷却器1连接，余热锅炉3和燃气轮机2连接，驱动蒸汽管路6连接在余热锅炉3和吸收式制冷机4之间，冷冻水循环回路5连接在表面冷却器1和吸收式制冷机4之间，冷冻水循环水泵8安装在冷冻水循环回路5上，冷却水循环回路7连接在冷却塔10和吸收式制冷机4之间，冷却水循环水泵9安装在冷却水循环回路7上。

外界的高温空气进入本实施例中的预除湿装置11，预除湿装置11能够降低空气湿度，以减少因水蒸气凝结而产生的制冷量损失，预除湿后空气进入表面冷却器1，表面冷却器1能够对高温空气进行冷却，从而降低燃机空气进气的温度。由于进入燃气轮机2的空气温度降低而密度增大，质量流量增加，改善了高温环境条件下燃气轮机2的发电出力性能。

本实施例中的驱动蒸汽管路6安装在余热锅炉3（或汽轮机抽汽管道）和吸收式制冷机4之间，使得余热锅炉3（或汽轮机抽汽）中的部分热能能够通过驱动蒸汽管路6输送到吸收式制冷机4中，作为吸收式制冷机4的驱动热源，进行余热利用，有利于节能减排。

本实施例中的冷冻水循环回路5安装在表面冷却器1和吸收式制冷机4之间，冷冻水循环水泵8安装在冷冻水循环回路5上，使用时，在冷冻水循环回路5中充满介质，通过冷冻水循环水泵8能够控制冷冻水循环回路5中的介质进行流动。在冷冻水循环回路5的作用下，表面冷却器1和吸收式制冷机4之间能够进行热能交换，将经过表面冷却器1中空气的多余热量转移到吸收式制冷机4中，从而确保表面冷却器1更加有效的对空气进行冷却。

本实施例中的冷却水循环回路7安装在冷却塔10和吸收式制冷机4之间，冷却水循环水泵9安装在冷却水循环回路7上，使用时，在冷却水循环回路7中充满介质，通过冷却水循环水泵9能够控制冷却水循环回路7中的介质进行流动。在冷却水循环回路7的作用下，使得冷却塔10和吸收式制冷机4之间能够进行热量交换，将吸收式制冷机4中的多余的热量转移到冷却塔10中再排放。

本实施例中改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境条件下出力的装置的工作流程如下：余热锅炉3低压蒸汽（或汽轮机抽汽）引入吸收式制冷机4作为驱动热源，生产出的低温冷冻水用于降低燃气轮机2的进气温度，冷冻水在表面冷却器1中吸热后回到吸收式制冷机4中放出热量。冷却水在吸收式制冷机4中吸收多余的热量，并在外部冷却塔10中放出热量，循环使用。

本实施例中的吸收式制冷机4的日常耗电少，维护简单，运行成本较低。预除湿装置11与表面冷却器1可以先后布置在燃气轮机2进气入口处，并在表面冷却器1中设有除湿器。进气温度下降引起湿度增加时，避免析出的凝结水对燃气轮机机组安全造成影响。冷却塔10用于冷却制冷机循环冷却水的冷却塔可以就近布置，降低给水泵耗功，亦可以与原联合循环机组冷却塔合并使用，降低初投资和运行成本。冷冻水循环泵8和冷却水循环泵9为***中的冷冻水和冷却水循环提供动力。冷冻水循环回路5和冷却水循环回路7用以连接上述各组成部分，其布置可根据现场情况进行优化布置，以减少循环水泵耗功。本实施例中改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境条件下出力的装置可以包括监控***以及开关、阀门等相关辅件，用于***实时运行情况的监测与控制，具备与燃气轮机2控制***信息交互功能，可实现远程控制。

外界的空气进入燃气轮机2前，先经过预除湿装置11进行除湿，然后进入表面冷却器1进行冷却处理，吸收式制冷机4生产出的低温冷冻水经由冷冻水循环回路5进入表面冷却器1，冷冻水在表面冷却器1中与高温空气进行换热后温度升高，再通过冷冻水循环回路5回到吸收式制冷机4重新制冷。冷冻水循环泵8为冷冻水在吸收式制冷机4和表面冷却器1间的持续循环提供动力。

余热锅炉3低压蒸汽（或汽轮机抽汽）引入吸收式制冷机4作为制冷的驱动热源，吸收式制冷机4在蒸汽的驱动下从冷冻水循环回路5吸收热量使冷冻水降温，以上进入吸收式制冷机4的热量通过冷却水循环回7带出，经由冷却塔10将热量排向大气，冷却水循环泵9为冷却水在吸收式制冷机4和冷却塔10间的持续循环提供动力。

本实用新型中的吸收式制冷机4的驱动源可以是来自余热锅炉3的低参数蒸汽。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置，其特征在于：包括燃气轮机，用于降低进气湿度的预除湿装置，在蒸汽的驱动下能够进行制冷的吸收式制冷机，能够给吸收式制冷机提供蒸汽的余热锅炉，用于将余热锅炉中的蒸汽输送到吸收式制冷机中作为驱动热能的驱动蒸汽管路，用于对高温空气进行冷却以降低进入燃气轮机的空气温度的表面冷却器，用于实现表面冷却器和吸收式制冷机之间进行热能交换、并将经过表面冷却器的空气的多余热量转移到吸收式制冷机中以确保表面冷却器有效地对空气进行冷却的冷冻水循环回路，用于控制冷冻水循环回路中的介质进行流动的冷冻水循环水泵，用于排放吸收式制冷机中多余热量的冷却塔，用于实现冷却塔和吸收式制冷机之间进行热量交换的冷却水循环回路，以及，用于控制冷却水循环回路中的介质进行流动的冷却水循环水泵；所述预除湿装置与表面冷却器连接，所述燃气轮机和表面冷却器连接，所述余热锅炉和燃气轮机连接，所述驱动蒸汽管路连接在余热锅炉和吸收式制冷机之间，所述冷冻水循环回路连接在表面冷却器和吸收式制冷机之间，所述冷冻水循环水泵安装在冷冻水循环回路上，所述冷却水循环回路连接在冷却塔和吸收式制冷机之间，所述冷却水循环水泵安装在冷却水循环回路上。

2.根据权利要求1所述的改善燃气-蒸汽联合循环机组高温环境下出力的装置，其特征在于：所述表面冷却器中设置有除湿装置。