CN203685396U - 燃机电厂利用天然气降压冷量的节能*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，充分利用天然气降压带来的冷量和转动设备的热量之间的转换，提高燃机电厂的热效率。本实用新型***包括闭冷器、闭冷器供水管道、闭冷器回水管道、天然气管道、闭冷器的出口连接闭冷器供水管道、闭冷器的进口连接闭冷器回水管道。其特征在于，第一管道的一端连接水浴炉的出口，第一管道的另一端连接换热器的进口；第二管道的一端连接在闭冷器回水管道上，第二管道的另一端连接换热器的进口；第三管道的一端连接换热器，第三管道的一端连接换热器的出口，第三管道的另一端连接在闭冷器供水管道上；第四管道的一端连接换热器的出口，第四管道的另一端连接水浴炉的进口。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，具体涉及一种利用燃机电厂天然气降压产生的冷量的节能***，本实用新型属于燃机电厂换热***设计领域。
背景技术
天然气从外部分输站接入燃机前置模块，需进行减压，减压即会带来温度的下降。同时为了满足燃机运行以及提高燃机效率的要求，天然气在进入燃烧器前需要进行加热以提高温度，一般采用水浴炉加热等方式，由外部提供加热热量。换个角度，可以认为天然气具有的冷量这样一个概念。
燃机电厂辅机设备中需要用闭式水冷却器（简称闭冷器）的主要包括燃机和汽轮机润滑油冷却器、发电机氢冷器、给水泵冷却器、空压机等，这些设备在运行期间会散发热量，需要冷却介质将热量带走。
常规燃机电厂中分别设置了独立的闭式冷却水***和天然气加热***，未能充分利用转动设备的热量和天然气的冷量。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，包括闭冷器、闭冷器供水管道、闭冷器回水管道、天然气管道，所述闭冷器的出口连接闭冷器供水管道，所述闭冷器的进口连接闭冷器回水管道，其特征在于，还包括：设置在天然气管道上的换热器、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道，所述第一管道的一端连接水浴炉的出口，所述第一管道的另一端连接换热器的进口；所述第二管道的一端连接在闭冷器回水管道上，所述第二管道的另一端连接换热器的进口；所述第三管道的一端连接换热器，所述第三管道的一端连接换热器的出口，所述第三管道的另一端连接在闭冷器供水管道上；所述第四管道的一端连接换热器的出口，所述第四管道的另一端连接水浴炉的进口。
前述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述闭冷器供水管道上设置有第一阀门，所述第一阀门设置在第三管道的一端和闭冷器的出口之间。
前述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，沿着所述闭冷器回水管道依次设置有第二阀门、第三阀门、闭式泵，所述第二阀门设置在闭冷器的进口和第二管道的一端之间，所述第二管道的一端设置在闭冷器回水管道的第二阀门和第三阀门、闭式泵之间。
前述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述第一管道上设置有第四阀门。
前述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述第二管道上设置有第五阀门。
前述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述第三管道上设置有第六阀门。
前述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，还包括第五管道，所述第五管道的两端均连接在第三管道上，所述第六阀门设置在第五管道的两端之间，所述第五管道上设置有第七阀门。
前述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述第四管道上设置有第八阀门。
本实用新型的有益之处在于：本实用新型的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***能够充分利用转动设备的热量和天然气的冷量，可以根据电厂设备冷、热量的实际需求，计算相关耦合量，实现燃机电厂内能量的合理转移，提高燃机电厂的热效率。
附图说明
图1是本实用新型的一个优选实施的结构示意图。
图中附图标记的含义：
1、闭冷器，2、闭冷器供水管道，3、闭冷器回水管道，4、闭冷器的出口，5、闭冷器的进口，6、换热器，7、第一管道，8、第二管道，9、第三管道，10、第四管道，11、换热器的进口，12、换热器的出口，13、第一阀门，14、第二阀门，15、第三阀门，16、闭式泵，17、第四阀门，18、第五阀门，19、第六阀门，20、第五管道，21、第七阀门，22、第八阀门，23、天然气管道。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
参照图1所示，本实用新型燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，包括闭冷器、闭冷器供水管道、闭冷器回水管道、天然气管道，闭冷器的出口连接闭冷器供水管道，闭冷器的进口连接闭冷器回水管道，其特征在于，还包括：设置在天然气管道上的换热器、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道，第一管道的一端连接水浴炉的出口，第一管道的另一端连接换热器的进口；第二管道的一端连接在闭冷器回水管道上，第二管道的另一端连接换热器的进口；第三管道的一端连接换热器，第三管道的一端连接换热器的出口，第三管道的另一端连接在闭冷器供水管道上；第四管道的一端连接换热器的出口，第四管道的另一端连接水浴炉的进口。实际运行时，闭冷器通过闭冷器的出口向闭冷器供水管道提供冷水，然后闭冷器供水管道向燃机和汽轮机润滑油冷却器、发电机氢冷器、给水泵冷却器、空压机等提供冷水降温，然后闭冷器供水管道中的冷水就吸收了燃机和汽轮机润滑油冷却器、发电机氢冷器、给水泵冷却器、空压机等产生的热量，成为热水并由闭冷器回水管道经过闭冷器进口回归闭冷器。这是现有的闭式冷却水***的工作过程。此外，在天然气管道方面，水浴炉的出口排出热水，经过第一管道、换热器的进口后传递热水中的热量给天然气，使得天然气温度升高，热水就成为冷水并经过第四管道、水浴炉的进口而回归水浴炉。这是现有的天然气加热***的构造。本实用新型的创新之处在于，将闭冷器回水管道中的热水由第二管道、换热器传递给天然气，使得天然气升温，这样，闭冷器回水管道中的热水中的热量就传递给了天然气，而天然气的冷量同时也通过换热器的出口、第三管道回到闭冷器供水管道中，此时第三管道中的水为冷水，其冷量由天然气提供，可以给燃机和汽轮机润滑油冷却器、发电机氢冷器、给水泵冷却器、空压机等提供冷量。由此，本实用新型的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***能够充分利用转动设备的热量和天然气的冷量，可以根据电厂设备冷、热量的实际需求，计算相关耦合量，实现燃机电厂内能量的合理转移，提高燃机电厂的热效率。
进一步，为了使得本实用新型可以更加自动化，闭冷器供水管道上设置有第一阀门以控制闭冷器供水管道的供水量，第一阀门设置在第三管道的一端和闭冷器的出口之间；沿着闭冷器回水管道依次设置有用于控制回到闭冷器的水量的第二阀门、用于控制从燃机和汽轮机润滑油冷却器、发电机氢冷器、给水泵冷却器、空压机等带回的热水量的第三阀门和闭式泵，第二阀门设置在闭冷器的进口和第二管道的一端之间，第二管道的一端设置在闭冷器回水管道的第二阀门和第三阀门、闭式泵之间；第一管道上设置有用于控制从水浴炉获得的热水量的第四阀门；第二管道上设置有用于控制从闭冷器回水管道获取的水量的第五阀门；第三管道上设置有控制向闭冷器供水管道提供的冷水量的第六阀门；还包括第五管道，第五管道的两端均连接在第三管道上，第六阀门设置在第五管道的两端之间，第五管道上设置有第七阀门，第五管道和第六管道用于和第六阀门相互配合，使得能够更有效地控制向闭冷器供水管道提供的冷水量；第四管道上设置有用于向水浴炉回归冷水的第八阀门。
下面，以两套西门子F级燃机的电厂为例，计算各典型季节工况下设备冷、热换热量数据，计算相关耦合量，提出二者不匹配时的补充方案。
天然气侧：
以两套西门子F级燃机的电厂为例，其燃机对于天然气的温度要求为15～50℃，且需高于天然气露点28℃。对于燃料为西气东输管线的电厂，分输站收到气压力常年维持在6MPa左右，温度约10～15℃，经减压至电厂调压站处压力约4MPa，温度约0～5℃，天然气露点约-10℃。根据分输站来天然气情况，最终燃机入口天然气温度范围应在18～50℃之间。
因进厂天然气温度和流量随季节略有变化，根据以上分析，分别计算天然气可提供的冷量相关数据如下表一：
表一：天然气可提供的冷量
闭式水侧：
辅机设备中需要冷却的主要包括燃机和汽轮机润滑油冷却器、发电机氢冷器、给水泵冷却器、空压机等，这些设备在运行期间会散发热量，需要冷却介质将热量带走。以两套西门子F级燃机的电厂的设备冷却水量统计详见下表二。
表二：两套西门子F级燃机的电厂的设备冷却水量
同样分季节计算冷却水侧需带走的热量如下表三：
表三：分季节计算的冷却水侧需带走的热量
下面根据季节计算换热器的工作情况，依次如下表四、表五、表六所示：
表四：换热器春季工况
表五：换热器夏季工况
表六：换热器秋季工况
从以上计算表可以初步得出以下结论：
1、在电厂大部分运行时间内（闭式水温度高于22℃）：
对于天然气：闭式水能提供的热量远大于天然气加热所需的热量，只需要引入约20%的闭式水即能满足天然气加热的要求；
对于闭式水：天然气能提供的冷量小于闭式水侧需带走的热量，其他热量需仍采用外部循环水带走。
2、在闭式水温度低于22℃时
考虑5℃左右的换热设备端差后，在冬季时闭式水难以将天然气加热到所需的温度。此时应考虑采用水浴炉等作为加热热源，以代替闭式水加热天然气。
在闭式水温度高于22℃时，以闭式水代替水浴炉加热天然气，计算节约的天然气耗量如下（水浴炉功率按2000kW，天然气低位发热量33812kJ/m3，天然气单价3.3元/m3，每年运行小时2000小时计算）：
天然气耗量=水浴炉功率/天然气低位发热量×3600=213m3/h
节约燃料成本=天然气耗量×天然气单价=140.5万元
同时，由于需冷却的闭式水量的减少，外部循环水量相应也会减少，此部分的效益也会有所增加。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1. 燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，包括闭冷器、闭冷器供水管道、闭冷器回水管道、天然气管道，所述闭冷器的出口连接闭冷器供水管道，所述闭冷器的进口连接闭冷器回水管道，其特征在于，还包括：设置在天然气管道上的换热器、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道，所述第一管道的一端连接水浴炉的出口，所述第一管道的另一端连接换热器的进口；所述第二管道的一端连接在闭冷器回水管道上，所述第二管道的另一端连接换热器的进口；所述第三管道的一端连接换热器，所述第三管道的一端连接换热器的出口，所述第三管道的另一端连接在闭冷器供水管道上；所述第四管道的一端连接换热器的出口，所述第四管道的另一端连接水浴炉的进口。
2. 根据权利要求1所述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述闭冷器供水管道上设置有第一阀门，所述第一阀门设置在第三管道的一端和闭冷器的出口之间。
3. 根据权利要求2所述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，沿着所述闭冷器回水管道依次设置有第二阀门、第三阀门、闭式泵，所述第二阀门设置在闭冷器的进口和第二管道的一端之间，所述第二管道的一端设置在闭冷器回水管道的第二阀门和第三阀门、闭式泵之间。
4. 根据权利要求3所述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述第一管道上设置有第四阀门。
5. 根据权利要求4所述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述第二管道上设置有第五阀门。
6. 根据权利要求5所述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述第三管道上设置有第六阀门。
7. 根据权利要求6所述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，还包括第五管道，所述第五管道的两端均连接在第三管道上，所述第六阀门设置在第五管道的两端之间，所述第五管道上设置有第七阀门。
8. 根据权利要求7所述的燃机电厂利用天然气降压冷量的节能***，其特征在于，所述第四管道上设置有第八阀门。
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