CN104912669B - 燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涉及能源技术领域的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统及其使用方法，燃气轮机的出气端与余热锅炉连通，余热锅炉与蒸汽轮机连通，进气空调系统包括：表冷器组，所述表冷器组的出气端与燃气轮机的进气端连通，表冷器组中设有热交换水管，热交换水管与余热锅炉连通；溴化锂吸收式制冷机，与所述热交换水管连通。本发明能够增大夏季工况下的机组出力，同时改善冬季工况下的机组效率和部分负荷工况下的机组效率，从而缓解机组在不同运行阶段电厂与电网供需不匹配的问题，同时提升燃气蒸汽联合循环电厂的运行经济性以及灵活性。

Description

燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是涉及一种燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统及其使用方法。

背景技术

燃气轮机及其联合循环电厂的运行性能不可避免的会受到环境温度的影响而发生变化，随环境温度升高，空气的密度减少，而比容升高，压气机吸入的空气量随之减少，这使得燃气轮机及其联合循环的发电功率随环境温度的升高而降低。这将会带来在某些特殊运行期间，例如夏季工况、冬季工况或者部分负荷工况下，机组性能与用户需求不匹配的问题。比如，在迎峰度夏的高电负荷需求阶段，机组反而会由于夏季较高的环境温度而出力相对偏低，无法满足电网的负荷要求，此时需要降低燃气轮机的进气温度。或者，机组在冬季工况运行时，由于冬季较低的环境温度，机组满负荷出力虽大幅度增加，但机组效率却相应降低。若此时电网无需如此大的供电量，电厂将迫不得已在部分负荷下运行，机组的经济性将进一步降低，此时，可通过加热压气机的入口空气，实现联合循环总出力不变，但燃气轮机负荷率上升的特殊运行模式。

燃气轮机的进气加热或冷却系统就是燃气轮机的进气空调系统，现有的燃气轮机的进气空调系统的研究主要集中在对燃气轮机的进气冷却方面进行研究。

中国专利CN201865771U公开了一种混合型冷源的高效燃机进气冷却系统，该进气冷却系统在纯电制冷机为冷源的燃机进气冷却系统的基础上，增设有烟气单效溴冷机及相关装置，即可利用燃气轮机排出的高温烟气经烟气单效溴冷机转换成冷媒水，与电制冷机共同对进气冷却。由于高温烟气体积大，难以运输，所以，高温烟气作为热源只能驱动烟气单效溴冷机产生的冷媒水，无法作为加热燃气轮机的进气的热源。

在燃气轮机的进气加热方面的研究则相对较少，中国专利CN 203685395 U公开了一种用于燃气轮机进气加热与冷却的集成系统，该集成系统既能够对进气加热或冷却，在对进气进行冷却时，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，所以，蒸汽轮机中的高品位热源需要分配出一部分去驱动溴化锂制冷机，这样就减少了高品位热源用于发电的量。在对进气进行加热时，选取温度较低的电厂闭式循环冷却水来作为进气加热时的热源工质，由于闭式循环冷却水温度与大气环境温度相差不会很大，因此，其技术方案仅能防止冬季冷空气低于其露点温度而结冰，无法对进气温度进行较大幅度的调节。

如何设计一种同时具备对燃气轮机进气进行加热和冷却的能力，提升燃气蒸汽联合循环电厂的运行经济性以及灵活性的燃气轮机进气空调系统和运行方法是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单，同时具备对燃气轮机进气进行加热或冷却，提升燃气蒸汽联合循环电厂的运行经济性以及灵活性的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统，燃气轮机的出气端与余热锅炉连通，所述余热锅炉与蒸汽轮机连通，进气空调系统包括：表冷器组，所述表冷器组的出气端与所述燃气轮机的进气端连通，所述表冷器组中设有热交换水管，所述热交换水管与所述余热锅炉连通；溴化锂吸收式制冷机，与所述热交换水管连通。

优选地，所述燃气轮机进气空调系统还包括凝汽器，所述凝汽器与所述表冷器组的热交换水管连通。

优选地，所述蒸汽轮机的抽汽端与所述溴化锂吸收式制冷机连通。

优选地，所述余热锅炉上设有凝结水进口和热水出口，所述热水出口与所述表冷器组的热交换水管的进水端连通，所述凝结水进口与所述表冷器组的热交换水管的出水端连通。

优选地，所述溴化锂吸收式制冷机上设有驱动热源进口和驱动热源出口，所述驱动热源进口与所述余热锅炉的热水出口连通，所述驱动热源出口与所述余热锅炉的凝结水进口连通。

优选地，所述溴化锂吸收式制冷机上设有冷水进口和冷水出口，所述冷水出口与所述热交换水管的进水端连通，所述冷水进口与所述热交换水管的出水端连通。

本发明还涉及一种采用上述燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统的使用方法，当需要对燃气轮机的进气端气体进行冷却时，驱动溴化锂吸收式制冷机制冷的热源来自于余热锅炉的热水出口，热源放热后，经过管路返回所述余热锅炉的凝结水进口；溴化锂吸收式制冷机产生的冷冻水进入表冷器组的热交换水管，对所述表冷器组的进气端流入的空气进行冷却；当需要对燃气轮机的进气端气体进行加热时，所述表冷器组的热源为从所述余热锅炉的热水出口抽取的热水，热源放热后再从所述余热锅炉的凝结水进口返回所述余热锅炉中，对所述表冷器组的进气端流入的空气进行加热。

优选地，凝汽器中抽取的凝结水与所述余热锅炉的热水出口抽取的热水混合后，作为所述表冷器组的热源。

优选地，从蒸汽轮机排出的蒸汽与所述余热锅炉排出的热水一同作为驱动所述溴化锂吸收式制冷机制冷的热源。

如上所述，本发明的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统及其使用方法，具有以下有益效果：

本发明在常规燃气蒸汽联合循环电厂的基础上增加了进气空调系统，在夏季工况下，需要对燃气轮机的进气端气体进行冷却，从余热锅炉中抽出的水是燃气蒸汽联合循环电厂中的相对低品位的热源，从余热锅炉中排出的热水去驱动溴化锂吸收式制冷机制冷，降低压气机入口的空气温度，就能够增大夏季工况的机组出力；在冬季工况或部分负荷工况下，利用从余热锅炉中抽出的水实现燃气轮机进气加热，以改善冬季工况或部分负荷工况下的机组效率。

通过实施本发明，能够增大夏季工况下的机组出力，同时改善冬季工况下的机组效率和部分负荷工况下的机组效率，从而缓解机组在不同运行阶段电厂与电网供需不匹配的问题，同时提升燃气蒸汽联合循环电厂的运行经济性以及灵活性。

附图说明

图1显示为本实施例的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统的结构示意图。

图2显示为本实施例的燃气蒸汽联合循环电厂的蒸汽轮机与进气空调系统的溴化锂吸收式制冷机连通时的结构示意图。

附图标号说明

100 燃气轮机

110 燃气轮机的出气端

120 燃气轮机的进气端

200 余热锅炉

210 凝结水进口

220 热水出口

231 余热锅炉低压过热器

232 余热锅炉低压蒸发器

233 余热锅炉低压省煤器

240 抽水回水管

241 抽水泵

300 蒸汽轮机

310 蒸汽轮机的抽汽端

400 表冷器组

410 表冷器组的出气端

420 表冷器组的进气端

430 热交换水管

431 热交换水管的进水端

432 热交换水管的出水端

451 冷冻水管

452 冷冻水泵

461 凝结水抽水管道

462 凝结水泵

470 低压省煤器出口抽水管道

500 溴化锂吸收式制冷机

510 驱动热源进口

520 驱动热源出口

530 冷水进口

540 冷水出口

551 驱动热源回水管道

552 凝结水回水管道

553 驱动热源水泵

600 凝汽器

710 低压汽包

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本实施例的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统及其使用方法包括：燃气轮机100的出气端110与余热锅炉200连通，余热锅炉200与蒸汽轮机300连通，进气空调系统包括：表冷器组400，表冷器组400的出气端410与燃气轮机100的进气端120连通，表冷器组400中设有热交换水管430，热交换水管430与余热锅炉200连通；溴化锂吸收式制冷机500，与热交换水管430连通。

本发明在常规燃气蒸汽联合循环电厂的基础上增加了进气空调系统，在夏季工况下，需要对燃气轮机100的进气端120气体进行冷却，余热锅炉200中排出的热水去驱动溴化锂吸收式制冷机500制冷，热水放热后，经过管路返回余热锅炉200的凝结水进口210；溴化锂吸收式制冷机500产生的冷冻水进入表冷器组400的热交换水管430，对表冷器组400的进气端420流入的空气进行冷却，也就降低压气机入口的空气温度，就能够增大夏季工况的机组出力；

由于从余热锅炉200中抽出的水是燃气蒸汽联合循环电厂中的相对低品位的热源，余热锅炉200中抽出的水与从蒸汽轮机300排出的热源不同，从蒸汽轮机300排出的蒸汽相对于余热锅炉200中抽出的水为高品位热源；本发明充分利用了低品位的热源，一般情况下，余热锅炉200中流入蒸汽轮机300的蒸汽量不会因为投运进气冷却而减少，保证了蒸汽轮机300的工作效率。

在冬季工况或部分负荷工况下，需要对燃气轮机100的进气端120气体进行加热，利用余热锅炉200的热水出口220抽取的热水作为热源进入表冷器组400的热交换水管430中，热源放热后再从余热锅炉200的凝结水进口210返回余热锅炉200中，对表冷器组400的进气端420流入的空气进行加热，以改善冬季工况或部分负荷工况下的机组运行效率，具有良好的社会效益。

由于余热锅炉200的热水出口220抽取的热水的温度与大气环境温度相差很大，本发明能够使进气温度大幅度提高。

由于余热锅炉200的热水出口220上工质的温度一般较高，直接加热空气换热温差过大，此时所需的换热面将难以布满整个气道，为了使加热后的空气温度场分布均匀并实现对燃气轮机100的进气温度的精确控制，燃气轮机100进气空调系统还包括凝汽器600，凝汽器600与表冷器组400的热交换水管430连通，凝汽器600中抽取的凝结水与余热锅炉200的热水出口220抽取的热水混合后，能够调节热水的温度。

如图2所示，蒸汽轮机300的抽汽端310与溴化锂吸收式制冷机500的驱动热源进口510连通，从蒸汽轮机300抽出的蒸汽与余热锅炉200排出的热水一同作为驱动溴化锂吸收式制冷机500制冷的热源，能够增大驱动溴化锂吸收式制冷机500制冷的能量，在夏季工况下，实现对进气温度在30摄氏度以上范围的调节。

如图1所示，余热锅炉200上设有凝结水进口210和热水出口220，热水出口220与表冷器组400的热交换水管430的进水端431连通，凝结水进口210与表冷器组400的热交换水管430的出水端432连通。在冬季工况下，余热锅炉200的热水从热水出口220排出，热水在表冷器组400的热交换水管430中放热后，经过管路返回余热锅炉200的凝结水进口210。

本实施例中，余热锅炉200包括依次设置的余热锅炉低压过热器231、余热锅炉低压蒸发器232和余热锅炉低压省煤器233，凝结水进口210和热水出口220设置于余热锅炉低压省煤器233上，余热锅炉低压过热器231与蒸汽轮机300连通，余热锅炉低压过热器231给蒸汽轮机300供气。余热锅炉低压蒸发器232与低压汽包710连通，低压汽包710与余热锅炉低压过热器231和余热锅炉低压省煤器233连接。

溴化锂吸收式制冷机500上设有驱动热源进口510和驱动热源出口520，驱动热源进口510与余热锅炉200的热水出口220连通，驱动热源出口520与余热锅炉200的凝结水进口210连通。

在夏季工况下，余热锅炉200的热水从热水出口220排出通过驱动热源进口510进入溴化锂吸收式制冷机500，驱动溴化锂吸收式制冷机500，热水在表冷器组400的热交换水管430中放热后，通过驱动热源出口520返回余热锅炉200。

溴化锂吸收式制冷机500上设有冷水进口530和冷水出口540，冷水出口540与热交换水管430的进水端431连通，冷水进口530与热交换水管430的出水端432连通。溴化锂吸收式制冷机500产生的冷冻水进入表冷器组400的热交换水管430，对表冷器组400的进气端420流入的空气进行冷却后，通过冷水进口530流回溴化锂吸收式制冷机500中。

本实施例中，溴化锂吸收式制冷机500的冷水进口530通过冷冻水管451与表冷器组400的热交换水管430的出水端432连通，冷冻水管451上设有冷冻水泵452；

溴化锂吸收式制冷机500的驱动热源出口520依次通过驱动热源回水管道551和凝结水回水管道552，与余热锅炉200的凝结水进口210连通，驱动热源回水管道551上设有驱动热源水泵553；

表冷器组400的热交换水管430的出水端432依次通过抽水回水管240和凝结水回水管道552与余热锅炉200的凝结水进口210连通，抽水回水管240上设有抽水泵241；

表冷器组400的热交换水管430的进水端431通过低压省煤器出口抽水管道470与余热锅炉200的热水出口220连通，表冷器组400的热交换水管430的进水端431通过凝结水抽水管道461与凝汽器600连通，凝汽器600的出口上设有凝结水泵462。

本实施例的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统的使用方法：

如图1所示，当在夏季工况下，需要对燃气轮机100的进气端120气体进行冷却时，驱动溴化锂吸收式制冷机500制冷的热源来自于余热锅炉200的热水出口220排出的热水，热水进入溴化锂吸收式制冷机500的驱动热源进口510后放热，放热后，经过驱动热源回水管道551和凝结水回水管道552返回余热锅炉200的凝结水进口210；溴化锂吸收式制冷机500产生的低温冷冻水经过冷冻水泵452进入表冷器组400的热交换水管430，对表冷器组400的进气端420流入的空气进行冷却；

当需要对燃气轮机100的进气端120气体进行加热时，表冷器组400的热源为从余热锅炉200的热水出口220抽取的热水与通过凝结水抽水管道461从凝汽器600中抽取的凝结水的混合物，热源放热后再通过抽水回水管240、凝结水回水管道552和余热锅炉200的凝结水进口210返回余热锅炉200中，对表冷器组400的进气端420流入的空气进行加热。

如图2所示，从蒸汽轮机300排出的蒸汽与余热锅炉200排出的热水可一同作为驱动溴化锂吸收式制冷机500制冷的热源。提高驱动溴化锂吸收式制冷机500的能量，从而提升溴化锂吸收式制冷机500的制冷量。

本发明能够增大夏季工况下的机组出力，同时改善冬季工况下的机组效率和部分负荷工况下的机组效率，从而缓解机组在不同运行阶段电厂与电网供需不匹配的问题，同时提升燃气蒸汽联合循环电厂的运行经济性以及灵活性。

综上，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统，燃气轮机(100)的出气端(110)与余热锅炉(200)连通，所述余热锅炉(200)与蒸汽轮机(300)连通，其特征在于，进气空调系统包括：

表冷器组(400)，所述表冷器组(400)的出气端(410)与所述燃气轮机(100)的进气端(120)连通，所述表冷器组(400)中设有热交换水管(430)，所述热交换水管(430)与所述余热锅炉(200)连通，当需要对所述燃气轮机(100)的进气端(120)气体进行加热时，利用所述余热锅炉(200)的热水作为热源进入所述表冷器组(400)的所述热交换水管(430)中，对所述表冷器组(400)的进气端(420)流入的空气进行加热，热源放热后再返回所述余热锅炉(200)中；

溴化锂吸收式制冷机(500)，与所述热交换水管(430)连通；

还包括凝汽器(600)，所述凝汽器(600)与所述表冷器组(400)的热交换水管(430)连通；

所述余热锅炉(200)上设有凝结水进口(210)和热水出口(220)，所述热水出口(220)与所述表冷器组(400)的热交换水管(430)的进水端(431)连通，所述凝结水进口(210)与所述表冷器组(400)的热交换水管(430)的出水端(432)连通。

2.根据权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统，其特征在于：所述蒸汽轮机(300)的抽汽端(310)与所述溴化锂吸收式制冷机(500)连通。

3.根据权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统，其特征在于：所述溴化锂吸收式制冷机(500)上设有驱动热源进口(510)和驱动热源出口(520)，所述驱动热源进口(510)与所述余热锅炉(200)的热水出口(220)连通，所述驱动热源出口(520)与所述余热锅炉(200)的凝结水进口(210)连通。

4.根据权利要求1所述的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统，其特征在于：所述溴化锂吸收式制冷机(500)上设有冷水进口(530)和冷水出口(540)，所述冷水出口(540)与所述热交换水管(430)的进水端(431)连通，所述冷水进口(530)与所述热交换水管(430)的出水端(432)连通。

5.一种采用以上权利要求中任一项所述的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统的使用方法，其特征在于：

当需要对燃气轮机(100)的进气端(120)气体进行冷却时，驱动溴化锂吸收式制冷机(500)制冷的热源来自于余热锅炉(200)的热水出口(220)，热源放热后，经过管路返回所述余热锅炉(200)的凝结水进口(210)；溴化锂吸收式制冷机(500)产生的冷冻水进入表冷器组(400)的热交换水管(430)，对所述表冷器组(400)的进气端(420)流入的空气进行冷却；

当需要对燃气轮机(100)的进气端(120)气体进行加热时，所述表冷器组(400)的热源为从所述余热锅炉(200)的热水出口(220)抽取的热水，热源放热后再从所述余热锅炉(200)的凝结水进口(210)返回所述余热锅炉(200)中，对所述表冷器组(400)的进气端(420)流入的空气进行加热，凝汽器(600)中抽取的凝结水与所述余热锅炉(200)的热水出口(220)抽取的热水混合后，作为所述表冷器组(400)的热源。

6.根据权利要求5所述的燃气蒸汽联合循环电厂的进气空调系统的使用方法，其特征在于：从蒸汽轮机(300)排出的蒸汽与所述余热锅炉(200)排出的热水一同作为驱动所述溴化锂吸收式制冷机(500)制冷的热源。