CN103696855A - 一种用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统 - Google Patents

Abstract

一种用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，该集成系统中包括一溴化锂制冷机，该溴化锂制冷机的驱动热源进口连接蒸汽轮机供热抽汽或低压主蒸汽的引出口，所述供热抽汽或低压主蒸汽经过溴化锂制冷机后被冷凝后形成的凝结水从溴化锂制冷机的凝结水引出口引出，通过一管道泵连接到轴封加热器后的凝结水管道；所述溴化锂制冷机的冷却水进口与电厂循环水管路中的循环水泵出口连接，溴化锂制冷机的冷却水出口与循环水管路中的回水管道连接；所述溴化锂制冷机的冷媒水出口通过一冷冻水泵与一空气冷却器中的冷媒水换热通道进口连接，冷媒水换热通道出口回接到所述溴化锂制冷机的冷媒水进口上；所述空气冷却器中还有空气换热通道并使空气换热通道中吸入的热空气与媒水换热通道的冷媒水进行热交换。

Description

一种用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统

技术领域

    本发明涉及的是一种用于燃气轮机进气加热或防冰冻与冷却的集成系统，属于能源技术领域。

背景技术

燃气轮机是定容式动力机械，其性能与环境温度密切相关。当环境温度上升时，空气密度减小，从而导致流过压气机和燃气轮机的质量流量减少，引起燃气轮机的出力下降。环境温度升高还会使压气机的压缩比降低，耗功量增大，从而导致燃气轮机的出力进一步下降。对于简单循环或联合循环，随着环境温度的升高，燃气轮机的出力和热效率都将有所下降。因此，在夏季高温时段配置进气冷却系统，可以增加燃机或联合循环机组的出力，加强机组调峰性能。

空气在到达燃机压气机入口之前，要通过进气系统的过滤装置、消音装置等，由于流场的变化，其温度会有一定的下降。因此，在冬季较冷情况下配备进气加热（防冰）系统，防止进气系统因吸入的空气低于露点温度而结冰，造成过滤器等设备堵塞或损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统；该集成系统通过在燃机吸风口设置空气换热器，将燃气轮机加热（防冰冻）与燃机进气冷却两大系统整合在一起，实现了在不同季节燃气轮机进气加热（防冰冻）与进气冷却系统的相互切换运行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：所述的用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，所述的燃气轮机的进气通过混合管道分别连接压气机和天然气输入管道，燃气轮机的出气连接余热锅炉，该余热锅炉产生的蒸汽通过蒸汽管道连接蒸汽轮机；所述集成系统中包括一溴化锂制冷机，该溴化锂制冷机的驱动热源进口连接蒸汽轮机供热抽汽或低压主蒸汽的引出口，所述供热抽汽或低压主蒸汽经过溴化锂制冷机后被冷凝后形成的凝结水从溴化锂制冷机的凝结水引出口引出，通过一管道泵连接到轴封加热器后的凝结水管道；

所述溴化锂制冷机的冷却水进口与电厂循环水管路中的循环水泵出口连接，溴化锂制冷机的冷却水出口与循环水管路中的回水管道连接；

所述溴化锂制冷机的冷媒水出口通过一冷冻水泵与一空气冷却器中的冷媒水换热通道进口连接，冷媒水换热通道出口回接到所述溴化锂制冷机的冷媒水进口上；所述空气冷却器中还有空气换热通道并使空气换热通道中吸入的热空气与媒水换热通道的冷媒水进行热交换。

本发明所述电厂循环水管路中包括一连接于蒸汽轮机排汽口的凝汽器和一冷却塔；所述电厂循环水管路中位于凝汽器的循环水进出管路上分别连接有一通过电厂闭式水回水换热的水水换热器。

本发明所述水水换热器的电厂闭式水回水进口和出口管路中分别连接于空气冷却器的冷媒水换热通道进口和出口的管路中，且所述空气冷却器的冷媒水换热通道进口管路连接水水换热器的电厂闭式水回水进口管路之间至少设置有一加压泵；所述的空气冷却器的冷媒水换热通道进口管路中设置的冷冻水泵前主管道上分接有一布置在高位的膨胀水箱。

本发明所述溴化锂制冷机的驱动热源进口与蒸汽轮机供热抽汽或低压主蒸汽的引出口之间连接管路上设置有第十四阀门，所述溴化锂制冷机的凝结水引出口至管道泵之间的连接管路上设置有第十五阀门；从循环水泵出口引出的一路冷却水管路是经过第一阀门后与溴化锂制冷机相连，而冷却水回水是经过第二阀门返回至循环水管路的回水管道。

本发明所述溴化锂制冷机冷媒水出口通过第十阀门、冷冻水泵以及第十一阀门和第十二阀门与空气冷却器中的冷媒水换热通道进口连接，冷媒水换热通道出口通过第九阀门和第八阀门与溴化锂制冷机的冷媒水进口连接。

所述膨胀水箱通过第十三阀门连接至冷冻水泵前的主管道上；所述的空气冷却器的冷媒水换热通道进口前的管路中分别设置有第十一阀门、冷冻水泵和第十阀门，而所述空气冷却器的冷媒水换热通道出口前的管路中分别设置有第九阀门和第八阀门，其中所述第九阀门和第八阀门之间的管路中分接出一路连接水水换热器出口的回水管路，且在所述回水管路中设置有第七阀门。

本发明的有益效果是：在冬季较冷情况下投运进气加热（防冰）系统，使进气系统吸入的空气高于其露点温度，防止吸入的冷空气低于其露点温度而结冰，造成过滤器等设备堵塞或损坏；在夏季高温时段投运进气冷却系统，可以增加燃机或联合循环的出力，加强机组调峰性能。如将6FA燃气轮机吸入空气温度从39℃降低到16.6℃时，燃气轮机出力增加约11.8MW，联合循环机组出力增加约15.4MW。

附图说明

    图1是本发明所述用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统构成示意图。

     图中的标号是：余热锅炉1、蒸汽轮机2、燃气轮机3、压气机4、凝汽器5、冷却塔6、循环水泵7、加压泵8、溴化锂制冷机9、膨胀水箱10、冷冻水泵11、空气换热器12、水水换热器13、管道泵14以及第一阀门101至第十五阀门115。 

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，所述的燃气轮机3的进气通过混合管道分别连接压气机4和天然气输入管道，燃气轮机3的出气连接余热锅炉1，该余热锅炉1产生的蒸汽通过蒸汽管道连接蒸汽轮机2；所述集成系统中包括一溴化锂制冷机9，该溴化锂制冷机9的驱动热源进口连接蒸汽轮机2供热抽汽或低压主蒸汽的引出口，所述供热抽汽或低压主蒸汽经过溴化锂制冷机9后被冷凝后形成的凝结水从溴化锂制冷机9的凝结水引出口引出，通过一管道泵14连接到轴封加热器后的凝结水管道；

所述溴化锂制冷机9的冷却水进口与电厂循环水管路中的循环水泵7出口连接，溴化锂制冷机9的冷却水出口与循环水管路中的回水管道连接；

所述溴化锂制冷机9的冷媒水出口通过一冷冻水泵11与一空气冷却器12中的冷媒水换热通道进口连接，冷媒水换热通道出口回接到所述溴化锂制冷机9的冷媒水进口上；所述空气冷却器12中还有空气换热通道并使空气换热通道中吸入的热空气与媒水换热通道的冷媒水进行热交换。

本发明所述电厂循环水管路中包括一连接于蒸汽轮机2排汽口的凝汽器5和一冷却塔6；所述电厂循环水管路中位于凝汽器5的循环水进出管路上分别连接有一通过电厂闭式水回水换热的水水换热器13。

本发明所述水水换热器13的电厂闭式水回水进口和出口管路中分别连接于空气冷却器12的冷媒水换热通道进口和出口的管路中，且所述空气冷却器12的冷媒水换热通道进口管路连接水水换热器13的电厂闭式水回水进口管路之间至少设置有一加压泵8；所述的空气冷却器12的冷媒水换热通道进口管路中设置的冷冻水泵11前主管道上分接有一布置在高位的膨胀水箱10。

本发明所述溴化锂制冷机9的驱动热源进口与蒸汽轮机2供热抽汽或低压主蒸汽的引出口之间连接管路上设置有第十四阀门114，所述溴化锂制冷机9的凝结水引出口至管道泵14之间的连接管路上设置有第十五阀门115；从循环水泵7出口引出的一路冷却水管路是经过第一阀门101后与溴化锂制冷机9相连，而冷却水回水是经过第二阀门102返回至循环水管路的回水管道。

本发明所述溴化锂制冷机9冷媒水出口通过第十阀门110、冷冻水泵11以及第十一阀门111和第十二阀门112与空气冷却器12中的冷媒水换热通道进口连接，冷媒水换热通道出口通过第九阀门109和第八阀门108与溴化锂制冷机9的冷媒水进口连接。

本发明所述膨胀水箱10通过第十三阀门113连接至冷冻水泵11前的主管道上；所述的空气冷却器12的冷媒水换热通道进口前的管路中分别设置有第11阀门111、冷冻水泵11和第10阀门110，而所述空气冷却器12的冷媒水换热通道出口前的管路中分别设置有第九阀门109和第八阀门108，其中所述第九阀门109和第八阀门108之间的管路中分接出一路连接水水换热器出口的回水管路，且在所述回水管路中设置有第七阀门107。

实施例：本发明所述的燃气轮机进气加热（防冰冻）与冷却的集成系统，它主要包括燃气轮机3、压气机4、余热锅炉1、蒸汽轮机2、凝汽器5、冷却塔6、循环水泵7、溴化锂制冷机9、膨胀水箱10、冷冻水泵11、空气换热器12、水水换热器13、加压泵8、管道泵14以及第一阀门101至第十五阀门115。

燃气轮机进气冷却系统中溴化锂制冷机9的驱动热源采用蒸汽轮机2的供热抽汽或低压主蒸汽，从蒸汽轮机2引出，经过第十四阀门114与溴化锂制冷机9相连，驱动蒸汽经冷凝后的凝结水经过第十五阀门115，并通过管道泵14连接到轴封加热器后的凝结水管道。溴化锂制冷机9的冷却水采用电厂的循环水，从循环水泵7出口引出一路冷却水经过第一阀门101后与溴化锂制冷机9相连，冷却水回水经过第二阀门102返回至主循环水回水管道。溴化锂制冷机9产生的冷媒水经过第十阀门110通过冷冻水泵11，并经过第十一阀门111和第十二阀门112打到空气冷却器12中，与吸入的热空气进行热交换后经过第九阀门109和第八阀门108返回至溴化锂制冷机9。布置在高位的膨胀水箱10通过第十三阀门113连接至冷冻水泵11前的主管道中。

燃气轮机进气加热（防冰冻）系统中采用电厂闭式循环冷却水回水，在进入水水换热器13前引出一路闭式循环冷却水，先后经过第五阀门105、加压泵8和第六阀门106，接至第十一阀门111和第十三阀门113之间。在空气换热器中与吸入的冷空气进行热交换后的回水通过第九阀门109和第七阀门107返回到水水换热器13后的闭式循环冷却水主管中。

本发明的工作过程如下：

主要分为以下两个部分：

第一部分，燃气轮机3进气冷却过程，溴化锂制冷机9产生的冷媒水经过第十阀门110通过冷冻水泵11，并经过第十一阀门111和第十二阀门112打到空气换热器12中，与吸入的热空气进行热交换后经过第九阀门109和第八阀门108返回至溴化锂制冷机。布置在高位的膨胀水箱10通过第十三阀门113连接至冷冻水泵11前的主管道中。溴化锂制冷机的驱动热源采用蒸汽轮机2的供热抽汽或低压主蒸汽，从蒸汽轮机2引出，经过第十四阀门114与溴化锂制冷机9相连，驱动蒸汽经冷凝后的凝结水经过第十五阀门115，并通过管道泵14连接到轴封加热器后的凝结水管道。

第二部分，燃气轮机3进气加热（防冰冻）系统。采用电厂闭式循环冷却水回水作为加热介质，在进入水水换热器13前引出一路闭式循环冷却水，经过第五阀门105由加压泵8打到空气换热器12中，将吸入的冷空气加热后通过第九阀门109和第七阀门107返回到水水换热器13后的闭式循环冷却水主管中。

燃气轮机进气加热（防冰冻）系统与燃气轮机进气冷却系统通过阀门组（包括第六阀门106、第七阀门107、第八阀门108、第十一阀门111、第九阀门109和第十二阀门112）的开启来切换运行。燃气轮机进气加热（防冰冻）系统投运时，第六阀门106、第七阀门107、第九阀门109和第十二阀门112开启，第八阀门108和第十一阀门111关闭。燃气轮机进气冷却系统投运时，第八阀门108、第十一阀门111、第九阀门109和第十二阀门112开启，第六阀门106和第七阀门107关闭。

Claims (6)

1.一种用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，所述的燃气轮机的进气通过混合管道分别连接压气机和天然气输入管道，燃气轮机的出气连接余热锅炉，该余热锅炉产生的蒸汽通过蒸汽管道连接蒸汽轮机；其特征在于集成系统中包括一溴化锂制冷机(9)，该溴化锂制冷机（9）的驱动热源进口连接蒸汽轮机（2）供热抽汽或低压主蒸汽的引出口，所述供热抽汽或低压主蒸汽经过溴化锂制冷机（9）后被冷凝后形成的凝结水从溴化锂制冷机（9）的凝结水引出口引出，通过一管道泵（14）连接到轴封加热器后的凝结水管道；

所述溴化锂制冷机（9）的冷却水进口与电厂循环水管路中的循环水泵（7）出口连接，溴化锂制冷机（9）的冷却水出口与循环水管路中的回水管道连接；

所述溴化锂制冷机（9）的冷媒水出口通过一冷冻水泵（11）与一空气冷却器（12）中的冷媒水换热通道进口连接，冷媒水换热通道出口回接到所述溴化锂制冷机（9）的冷媒水进口上；所述空气冷却器（12）中还有空气换热通道并使空气换热通道中吸入的热空气与媒水换热通道的冷媒水进行热交换。

2.根据权利要求1所述的用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，其特征在于所述电厂循环水管路中包括一连接于蒸汽轮机（2）排汽口的凝汽器（5）和一冷却塔（6）；所述电厂循环水管路中位于凝汽器（5）的循环水进出管路上分别连接有一通过电厂闭式水回水换热的水水换热器（13）。

3.根据权利要求2所述的用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，其特征在于所述水水换热器（13）的电厂闭式水回水进口和出口管路中分别连接于空气冷却器（12）的冷媒水换热通道进口和出口的管路中，且所述空气冷却器（12）的冷媒水换热通道进口管路连接水水换热器（13）的电厂闭式水回水进口管路之间至少设置有一加压泵（8）；所述的空气冷却器（12）的冷媒水换热通道进口管路中设置的冷冻水泵（11）前主管道上分接有一布置在高位的膨胀水箱（10）。

4.根据权利要求1所述的用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，其特征在于所述溴化锂制冷机（9）的驱动热源进口与蒸汽轮机（2）供热抽汽或低压主蒸汽的引出口之间连接管路上设置有第十四阀门（114），所述溴化锂制冷机9的凝结水引出口至管道泵（14）之间的连接管路上设置有第十五阀门（115）；从循环水泵（7）出口引出的一路冷却水管路是经过第一阀门（101）后与溴化锂制冷机（9）相连，而冷却水回水是经过第二阀门（102）返回至循环水管路的回水管道。

5.根据权利要求1或4所述的用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，其特征在于所述溴化锂制冷机（9）冷媒水出口通过第十阀门（110）、冷冻水泵（11）以及第十一阀门（111）和第十二阀门（112）与空气冷却器（12）中的冷媒水换热通道进口连接，冷媒水换热通道出口通过第九阀门（109）和第八阀门（108）与溴化锂制冷机（9）的冷媒水进口连接。

6.根据权利要求3所述的用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，其特征在于所述膨胀水箱（10）通过第十三阀门（113）连接至冷冻水泵（11）前的主管道上；所述的空气冷却器（12）的冷媒水换热通道进口前的管路中分别设置有第十一阀门（111）、冷冻水泵（11）和第十阀门（110），而所述空气冷却器（12）的冷媒水换热通道出口前的管路中分别设置有第九阀门（109）和第八阀门（108），其中所述第九阀门（109）和第八阀门（108）之间的管路中分接出一路连接水水换热器出口的回水管路，且在所述回水管路中设置有第七阀门（107）。

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