CN214199755U - 一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，包括膨胀机，其输出端与发电机连接，膨胀机的进气口与天然气源连接，排气口与换热器的升温侧入口连接，换热器的升温侧出口与燃气轮机连接，换热器的降温侧入口连接水源，换热器的降温侧出口分别与燃气轮机进气喷雾冷却***和空冷塔进气喷雾冷却***连接，该***适用于使用天然气作为燃料，在夏季高温情况下，将天然气压力能利用过程中发出的电用于驱动喷雾冷却***的各类水泵等耗电设备，天然气压力能利用过程中释放出来的冷能用于降低喷雾冷却装置的喷雾水温，显著降低进入燃气轮机和空冷塔的空气干球温度，提高燃气轮机性能和空冷塔的换热效果。

Description

一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***

技术领域

本实用新型涉及电厂余压利用、冷却***领域，具体为一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***。

背景技术

在湿冷塔中冷却水主要通过蒸发散热的方式将废热直接传递给空气，这将造成大量的水资源的消耗。而在空冷塔中，空气和冷却水通过空冷散热器进行热交换，冷却水通过对流换热的方式将废热传递给空气，避免了冷却水与空气直接接触换热所造成的水资源消耗。在我国的新疆、山西等地区，蕴藏有大量的天然气、页岩气资源，而上述地区也正好是我国较为缺水的地区。因此，考虑到用水的限制，当在上述地区建设联合循环机组时，空冷塔可成为一个非常有竞争力的选择。

但是，在我国上述缺水的地区建设配置有空冷塔的联合循环机组，面临的一个较大的问题是，在夏季高温情况下，随着环境空气干球温度的升高，燃气轮机的性能和空冷塔换热效果的将显著下降。燃气轮机性能的下降将直接导致燃气轮机出力的下降，而空冷塔换热效果的下降，将使汽轮机背压显著增大，汽轮机出力也将大幅下降，因此在夏季高温情况下，联合循环机组的出力将受到燃气轮机和空冷***的综合影响而显著减小，而夏季高温情况下又是居民用电的高峰期，因此，提高夏季高温情况下燃气轮机的性能以及空冷塔换热效果，对于提高联合循环机组的经济收益是有较大的实际意义的。

实用新型内容

针对夏季高温情况下，联合循环机组燃气轮机性能和空冷塔的换热效果下降的问题，本实用新型提供一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，提升空冷塔在夏季高温条件下的换热效率。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，包括膨胀机，其输出端与发电机连接，膨胀机的进气口与天然气源连接，排气口与换热器的升温侧入口连接，换热器的升温侧出口与燃气轮机连接，换热器的降温侧入口连接水源，换热器的降温侧出口分别与燃气轮机进气喷雾冷却***和空冷塔进气喷雾冷却***连接。

优选的，所述换热器的升温侧出口通过第一辅热器连接。

优选的，所述换热器的升温侧的出口和入口之间并联第二辅热器；

当燃气轮机进气喷雾冷却***和空冷塔进气喷雾冷却***无需用冷时，膨胀机的排气经过第二辅热器。

优选的，所第一辅热器和第二辅热器通过第二调压模块与燃气轮机连接。

优选的，所述膨胀机做功产生的电能用于供给用电设备。

优选的，所述燃气轮机进气喷雾冷却***包括第一喷嘴，其设置在压气机进口的空气过滤器和***之间，第一喷嘴的进水口与换热器的降温侧出口连接。

优选的，空冷塔进气喷雾冷却***包括第二喷嘴，其进水口与换热器的降温侧出口连接，第二喷嘴设置在空冷塔的外侧。

优选的，所述第一喷嘴逆流布置，第二喷嘴包括多个喷嘴，多个喷嘴全部采用水平顺流布置，或部分喷嘴采用逆流布置，部分喷嘴倾斜布置。

优选的，所述空冷塔外壁上紧贴设置圆环板，并呈水平设置，第二喷嘴布置在圆环板的下端。

优选的，还包括第一调压模块，第一调压模块的进气端与天然气源连接，其出气端与燃气轮机连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，该***适用于使用天然气作为燃料，且使用空冷塔的联合循环机组，在夏季高温情况下，天然气压力能利用过程中释放出来的冷能通过热交换输出给燃气轮机进气喷雾冷却***和空冷塔进气喷雾冷却***，降低喷雾冷却装置的喷雾水温，进而提高喷雾水与空气间的换热效果，显著降低进入燃气轮机和空冷塔的空气干球温度，提高燃气轮机性能和空冷塔的换热效果。

进一步，空气经喷雾冷却后进入压气机中，极大降低压气机进口空气温度，提升燃气轮机性能。

进一步，将冷水送入优化布置好的第二喷嘴中，通过喷雾冷却，即保证喷雾完全蒸发，而且不腐蚀空冷散热器，又极大降低空冷塔的进塔空气温度，取得较好的冷却效果，提升空冷塔在夏季高温条件下的换热效率。

附图说明

图1为本实用新型冷却***的结构示意图；

图2为本实用新型天然气余压发电、制冷***的示意图；

图3为本实用新型燃气轮机进气喷雾冷却***示意图；

图4为本实用新型空冷塔进气喷雾冷却***示意图。

图中：1、第一调压模块；2、发电制冷***；2A、膨胀机；2B、发电机；2C、换热器；2D、第一辅热器、2E、第二辅热器；2F、第二调压模块；2G、第一储水罐；2H、第一水泵；3、燃气轮机进气喷雾冷却***；3A、第二水泵；3B、第二水储罐；3C、第三水泵；3D、第一喷嘴；3E、空气过滤器；3F、消音器；4、空冷塔进气喷雾冷却***；4A、第四水泵；4B、第三储水罐；4C、第五水泵；4D、水管；4E、圆环板；4F、第二喷嘴；5、燃气轮机；6、空冷塔；6A、空冷塔外壁；6B、空冷散热器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参阅图1-4，一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，包括第一调压模块1，其与发电制冷***2并联，发电制冷***2分别与燃气轮机进气喷雾冷却***3、空冷塔进气喷雾冷却***4和燃气轮机5连接，高压天然气进入发电制冷***2。

发电制冷***2工作时，高压天然气进入发电制冷***2，经过压力能回收后作为燃料进入燃气轮机5中，发电制冷***2产生的电能以及制得的冷水则供应给燃气轮机进气喷雾冷却***3和空冷塔进气喷雾冷却***4。

当发电制冷***2检修时，则启动天然气调压模块1保障供气稳定。

如图2所示，发电制冷***包括膨胀机2A，其输出端与发电机2B连接，膨胀机2A的进气口与天然气源连接，排气口分别与第二辅热器2E和换热器2C的升温侧入口连接，第二辅热器2E的另一端与第二调压模块2F 连接，换热器2C的升温侧出口通过第一辅热器2D与第二调压模块2F连接，第二调压模块2F与发电制冷***2连接。换热器2C的降温侧入口通过第一水泵2H与第一储水罐2G连接，第一储水罐2G与外来水源连接，换热器2C的降温侧出口分别通过第二水泵3A和第四水泵4A与第二水储罐3B 和第三储水罐4B连接。

在正常运行情况下，天然气进入膨胀机2A中做功，机械功带动发电机 2B发电，发出的电能提供给燃气轮机进气喷雾冷却***3和空冷塔进气喷雾冷却***4的用电设备，例如第一水泵、第二水泵、第四水泵等，剩余电量则接入厂用电***，可供联合循环电厂厂内使用。

天然气通过膨胀机2A后温度大幅度下降，降温后的天然气进入换热器 2C的升温侧，第一储水罐2G中的水经过水泵进入换热器2C的降温侧与天然气换热，水经过降温后经第二水泵3A和第四水泵4A分别进入第二水储罐3B和第三储水罐4B中。换热升温后的天然气经过第一辅热器2D继续加热升温后，进入调压模块2F中调整至合适的天然气压力，再经过发电制冷***2进入燃气轮机5中。

当燃气轮机进气喷雾冷却***3和空冷塔进气喷雾冷却***4的用冷需求较小或无需用冷时，部分或全部低温天然气进入辅热器2E，加热升温后，进入调压模块2F。

如图3所示，燃气轮机进气喷雾冷却***3包括第一喷嘴3D，其入口端通过第三水泵3C与第二水储罐3B连接，第一喷嘴3D设置在压气机进口的空气过滤器3E和***3F之间。

从喷雾水储罐3B来的喷雾水经过第三水泵3C加压至第一喷嘴的工作压力，并进入第一喷嘴3D中，喷嘴3D采用逆流布置的方式，以增加喷雾与空冷塔的换热，增强冷却效果。通过将水储罐中的冷水送入布置好的喷嘴中，通过喷雾冷却，极大降低压气机进口空气温度，提升燃气轮机性能。

如图4所示，空冷塔进气喷雾冷却***4包括第二喷嘴4F，其入口端通过水管4D与第五水泵4C连接，第五水泵4C与第三储水罐4B连接，空冷塔外壁6A上紧贴设置圆环板4E，并呈水平设置，第二喷嘴4F布置在圆环板4E的下端，并尽量远离空冷塔，以增加水滴运行距离，增强冷却效果，并保证水滴完全蒸发，不腐蚀空冷散热器6B。

第二喷嘴4F采用水平顺流布置，或部分采用逆流布置、部分采用30°角的倾斜布置。

从喷雾水储罐4B来的喷雾水经过水泵4C加压至喷嘴工作压力，并经喷雾冷却***内部的连通水管4D后进入第二喷嘴4F，喷雾水从喷嘴喷出后，形成喷雾，在圆环板下完全蒸发，通过将喷雾水储罐中的喷雾水送入优化布置好的喷嘴中，通过喷雾冷却，即保证喷雾完全蒸发，而且不腐蚀空冷散热器6B，又极大降低空冷塔的进塔空气温度，取得较好的冷却效果，提升空冷塔在夏季高温条件下的换热效率。

现在管网天然气一般以高压形式输送，到达联合循环发电机组时往往需要降压处理，降压过程产生的压力能可考虑回收利用。目前，常用的天然气管网压力能回收利用方式包括发电和制冷两个方面。天然气管网压力能发电的基本原理即利用高压天然气膨胀降压时产生的机械能来驱动发电机发电，制冷则是考虑高压天然气经膨胀降压后温度降低，低温天然气蕴含的冷能，可以利用在制冰、冷库、轻烃分离、橡胶粉碎等多个领域。

本实用新型提供的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，从能源的综合利用和节能减排的角度考虑，该***适用于使用天然气作为燃料，且使用空冷塔的联合循环机组，通过使用该***，在夏季高温情况下，将天然气压力能利用过程中发出的电用于驱动喷雾冷却***的各类水泵等耗电设备，天然气压力能利用过程中释放出来的冷能用于降低喷雾冷却装置的喷雾水温，进而提高喷雾水与空气间的换热效果，显著降低进入燃气轮机和空冷塔的空气干球温度，提高燃气轮机性能和空冷塔的换热效果。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，包括膨胀机(2A)，其输出端与发电机(2B)连接，膨胀机(2A)的进气口与天然气源连接，排气口与换热器(2C)的升温侧入口连接，换热器(2C)的升温侧出口与燃气轮机(5)连接，换热器(2C)的降温侧入口连接水源，换热器(2C)的降温侧出口分别与燃气轮机进气喷雾冷却***(3)和空冷塔进气喷雾冷却***(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，所述换热器(2C)的升温侧出口通过第一辅热器(2D)与燃气轮机(5)连接。

3.根据权利要求1所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，所述换热器(2C)的升温侧的出口和入口之间并联第二辅热器(2E)；

当燃气轮机进气喷雾冷却***(3)和空冷塔进气喷雾冷却***(4)无需用冷时，膨胀机(2A)的排气经过第二辅热器(2E)进入燃气轮机(5)。

4.根据权利要求2或3所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，所第一辅热器(2D)和第二辅热器(2E)通过第二调压模块(2F)与燃气轮机(5)连接。

5.根据权利要求1所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，所述膨胀机(2A)做功产生的电能用于供给用电设备。

6.根据权利要求1所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，所述燃气轮机进气喷雾冷却***(3)包括第一喷嘴(3D)，其设置在压气机进口的空气过滤器(3E)和***(3F)之间，第一喷嘴(3D)的进水口与换热器(2C)的降温侧出口连接。

7.根据权利要求6所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，空冷塔进气喷雾冷却***(4)包括第二喷嘴(4F)，其进水口与换热器(2C)的降温侧出口连接，第二喷嘴(4F)设置在空冷塔的外侧。

8.根据权利要求7所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，所述第一喷嘴(3D)逆流布置，第二喷嘴(4F)包括多个喷嘴，多个喷嘴全部采用水平顺流布置，或部分喷嘴采用逆流布置，部分喷嘴倾斜布置。

9.根据权利要求7所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，空冷塔外壁(6A)上紧贴设置圆环板(4E)，并呈水平设置，第二喷嘴(4F)布置在圆环板(4E)的下端。

10.根据权利要求1所述的一种利用联合循环机组天然气压力能的喷雾冷却***，其特征在于，还包括第一调压模块(1)，第一调压模块(1)的进气端与天然气源连接，其出气端与燃气轮机(5)连接。

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