CN217002069U - 用于提升燃机效率的进气温湿度控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，换热段壳体通过锥形风道连接有输气通道，换热段壳体内安装有换热及过滤组件，所述换热及过滤组件包括加热管束、进气过滤器和冷却管束。加热管束通过进出口阀门连接有加热介质供给管和加热介质回流管；冷却管束通过进出口阀门连接有冷却介质供给管和冷却介质回流管。本实用新型通过阀门切换，实现了燃机进气降温和增温双重功能，实现了燃机进气温度的宽频控制，对于提升燃机或联合循环机组的出力效果显著，本实用新型能够确保燃机在全年、全负荷、变工况下的全生命周期高效运行。

Description

用于提升燃机效率的进气温湿度控制***

技术领域

本实用新型涉及一种空气温度和湿度调控***，具体涉及一种用于提升燃机效率的进气温湿度控制***。

背景技术

燃气轮机是以空气和天然气为工质，内燃、连续回转式的热能动力机械，属于恒体积流量的动力设备。其空气多取自大气的开式循环。影响燃气轮机出力因素主要包括以下几个方面：进气温度、海拔高度、空气湿度、进气及排气压力损失等，此外还包括燃料类型和燃烧初温。进气温度、海报高度、进气和排气损失所影响的实际上都是燃气轮机实际吸气的质量流量。提高燃机的出力和热效率的方法有两种：一种是提高初燃温度，一种是降低燃机进气温度。温比表示燃机初燃温度与燃机进气温度的比值，只要温比增大，机组的比功和热效率都能提高，而只要温比相同，则机组的热效率相同。但是燃机初燃温度升高1K和燃机进气温度降低1K对机组热效率的影响程度是不同的。比如，燃机初燃温度=1000K，燃机进气温度=280K，压比等于3.57，若燃机进气温度下降1K，压比变为3.584，而要达到相同的压比，燃机初燃温度需要升高3.6K。因此燃机进气温度对燃机效率的影响程度比燃气初温影响要大得多。降低燃机进气温度是一种更实用的、更有效的提高燃机性能的方法。

相关文献报道，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%。申请人对惠州某燃气轮机进行了实际测试，8月份燃机进气34℃时，燃机有功负荷31.0MW，天然气流量1.9kg/s，而在冬季1月份，燃机进气10℃，燃机有功负荷37.8MW，天然气流量2.2kg/s，发电量提升了21.9%。理论研和实测数据都表明，降级燃机进气温度，可以提升机组的发电效率，减少Nox的排放及其对环境的污染。

目前，燃机进气冷却技术没有引起足够的重视，几乎所有新建燃机电站都没有直接设计、安装进气冷却***。现行的技术措施主要包括：第一、采用简单的降温方式，如采用直接接触的蒸发冷却技术。该技术仅在干燥地区的干燥天气具有较好的效果，但对于高湿度地区或者高湿度天气环境，降温效果非常有限；另一方面，采用这种方式由于喷嘴口径只有几微米，对水质要求很高，必须使用除盐水，以防结垢，所以运营成本过高。第二、在过滤器前简单串联冷却器，使用进气过滤器过滤凝结水。采用此结构，虽然工程改造量较小，但是表冷器本身阻力降大，进气过滤器负担重，进气过滤器容易堵塞，并且在冬季低于5℃以下环境温度，进气通道容易结冰。阻力降增大后，燃机进气量减少，所以不能从本质上达到提升吸气质量流量的目的。第三、现有的进气冷却技术适用于简单循环机组和无汽轮机配置的分布式能源站机组，对于联合循环机组，进气冷却虽然能够使得机组出力增加，但是会造成耗气量增加，机组效率下降，对于全年总发电量固定的机组，以及长期运行在部分负荷下的机组，在低环境温度下反而需要提高进气温度，来提升机组的效率。目前上没有同时实现进气冷却和加热功能的翅片管换热器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，兼具空气降温、除湿和增温功能，实现燃机进气温度的宽频控制，达到提升燃机效率的目的。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，它包括换热段壳体，换热段壳体通过锥形风道连接有输气通道，其特征在于：换热段壳体内安装有换热及过滤组件，所述换热及过滤组件包括加热管束、进气过滤器和冷却管束；其中，加热管束通过进出口阀门连接有加热介质供给管和加热介质回流管；冷却管束通过进出口阀门连接有冷却介质供给管和冷却介质回流管。

优选地，冷却管束的顶部和底部分别设置有冷却管束放气口和冷却管束排污口。

优选地，加热管束和冷却管束的管外侧均带有翅片；翅片间距≥4mm。

优选地，冷却管束冷却介质供给管连接于冷却管束下部，冷却介质回流管管连接于冷却管束上部。

优选地，输气通道上安装有用于检测输气通道内温度的通道温度传感器。

优选地，换热段壳体的首端分别安装有挡雨器和环境温度传感器。

优选地，换热段壳体的前端安装有进气调节阀门。

优选地，加热管束、进气过滤器和冷却管束自前至后依次排列；换热段壳体包括一段位于所述换热及过滤组件后方的重力沉降段。

进一步优选地，所述控制***还包括安装在换热段壳体内部底端的接水盘；该接水盘的接水区域横跨冷却管束和重力沉降段。

本实用新型的积极效果在于：

通过阀门切换，实现了燃机进气降温和增温双重功能，实现了燃机进气温度的宽频控制，对于提升燃机或联合循环机组的出力效果显著，本实用新型能够确保燃机在全年、全负荷、变工况下的全生命周期高效运行。本实用新型还具有以下特点：

第一、本实用新型在管束后方的换热段壳体内预留有重力沉降段，能够更好地实现气水分离，达到空气除湿的目的。第二、冷却管束采用下供上回的管内流路供液方式，无论是采用冷水还是制冷剂做冷源，都能减少气体夹带对流程分布均匀性的影响。第三、冷却管束底部设置排污口，保证冷源清洁，顶部设置放气口，防止不凝性气体影响换热。第四、管束的管外侧采用翅片换热管，扩展管外换热面积，平衡管内外侧热阻，提升单位体积空气的换热量；翅片间距设计合理，在确保热交换效率的前提下，能够有效防止凝结水在相邻翅片之间形成水桥。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图中，1、挡雨器；2、进气过滤器；3、冷却管束；3-1、冷却管束放气口；3-2、冷却管束排污口；4、换热段壳体；4-1、重力沉降段；5、锥形风道；6、通道温度传感器；7、输气通道；8、接水盘；9、支架；10、进气调节阀门；11、加热管束；12、环境温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型。

如图1，本实用新型的实施例包括换热段壳体4，换热段壳体4的首端安装有挡雨器1和环境温度传感器12，换热段壳体4的尾端通过锥形风道5连接有输气通道7，输气通道7上安装有用于检测输气通道7内温度的通道温度传感器6。

换热段壳体4内安装有换热及过滤组件，所述换热及过滤组件包括加热管束11、进气过滤器2和冷却管束3。本实施例中，加热管束11、进气过滤器2和冷却管束3自前至后依次排列。在另外的实施例中，加热管束11、进气过滤器2和冷却管束3的前后顺序可调整。

换热段壳体4的尾部带有一段位于所述换热及过滤组件后方的重力沉降段4-1，预留有重力沉降段4-1的目的是：受冷凝结形成的液体从该沉降段被分离，达到空气除湿的目的。

本实用新型的实施例还包括安装在换热段壳体4内部底端的接水盘8，该接水盘8的接水区域横跨冷却管束3和重力沉降段4-1。接水盘8连接有排水管，所述排水管可以从换热段壳体4的开口端进入，也可以穿过换热段壳体4的壁板进入。

冷却管束3的顶部和底部分别设置有冷却管束放气口3-1和冷却管束排污口3-2。

其中，加热管束11通过它的进出口阀门连接有加热介质（比如水蒸汽或其它热源）供给管和加热介质回流管。冷却管束3通过它的进出口阀门连接有冷却介质（比如冷水或制冷剂）供给管和冷却介质回流管。所述供给管和回流管可以从换热段壳体4的开口端进入，也可以穿过换热段壳体4的壁板进入。作为优化方案，本实施例中冷却管束3冷却介质供给管连接于冷却管束3下部，冷却介质回流管管连接于冷却管束3上部，采用下供上回的管内流路供液方式。

加热管束11和冷却管束3的管外侧均带有翅片，用于扩展管外换热面积并平衡管内外侧热阻，提升单位体积空气的换热量；翅片间距≥4mm。

换热段壳体4的首端还安装有进气调节阀门10。

所述换热段壳体4和输气通道7通常坐落安装在支架9上。

工作流程举例：当燃机进气需要加热时，打开加热管束11的进出口阀门，并关闭冷却管束3的进出口阀门，水蒸汽或其它热源流过加热管束11的换热管，换热段壳体内管外空气被加热，通过自动调整加热管束11进口阀门的开度调整空气的出口温度。当燃机进气需要冷却时，打开冷却管束3的进出口阀门，并关闭加热管束11的进出口阀门，冷媒（冷水或制冷剂）流过冷却管束3管内侧，换热段壳体内管外空气被冷却，通过自动调整冷却管束3的进口阀门的开度调整空气的出口温度。通过环境温度传感器12检测环境温度，实现加热管束11和冷却管束3阀门的开闭以及开度控制。作为燃机进气的环境空气依次流过挡雨器1、加热管束11、进气过滤器2、冷却管束3、重力沉降段4-1、锥形风道5和输气通道7进燃气轮机空气入口。通过调整进气调节阀门10的开度，调节单位时间内对燃机的供气量。

Claims (9)

1.用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，它包括换热段壳体（4），换热段壳体（4）通过锥形风道（5）连接有输气通道（7），其特征在于：换热段壳体（4）内安装有换热及过滤组件，所述换热及过滤组件包括加热管束（11）、进气过滤器（2）和冷却管束（3）；其中，加热管束（11）通过进出口阀门连接有加热介质供给管和加热介质回流管；冷却管束（3）通过进出口阀门连接有冷却介质供给管和冷却介质回流管。

2.如权利要求1所述的用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，其特征在于：冷却管束（3）的顶部和底部分别设置有冷却管束放气口（3-1）和冷却管束排污口（3-2）。

3.如权利要求1所述的用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，其特征在于：加热管束（11）和冷却管束（3）的管外侧均带有翅片；翅片间距≥4mm。

4.如权利要求1所述的用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，其特征在于：冷却管束（3）冷却介质供给管连接于冷却管束（3）下部，冷却介质回流管管连接于冷却管束（3）上部。

5.如权利要求1所述的用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，其特征在于：输气通道（7）上安装有用于检测输气通道（7）内温度的通道温度传感器（6）。

6.如权利要求1所述的用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，其特征在于：换热段壳体（4）的首端分别安装有挡雨器（1）和环境温度传感器（12）。

7.如权利要求1所述的用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，其特征在于：换热段壳体（4）的前端安装有进气调节阀门（10）。

8.如权利要求1至7任意一项所述的用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，其特征在于：加热管束（11）、进气过滤器（2）和冷却管束（3）自前至后依次排列；换热段壳体（4）包括一段位于所述换热及过滤组件后方的重力沉降段（4-1）。

9.如权利要求8所述的用于提升燃机效率的进气温湿度控制***，其特征在于：所述控制***还包括安装在换热段壳体（4）内部底端的接水盘（8）；该接水盘（8）的接水区域横跨冷却管束（3）和重力沉降段（4-1）。

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