CN109667666A - 一种解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统及工作方法 - Google Patents

一种解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统及工作方法，包括空气进气管道、进气换热器、燃气进气管道、内燃机、内燃机发电机、燃气轮机、雾化空气冷却器、LCI冷却器、透平润滑油冷却器、余热锅炉、蒸汽轮机、蒸汽轮发电机、烟气型溴化锂机组、冷却水泵、蒸汽型溴化锂机组、循环水泵、补水箱、加药给水泵、加药装置、补偿换热器和电制冷装置。此系统一方面可以有效地降低燃机的进气温度、全效利用冷却水的热量提高燃机的运行效率，另一方面可以防止冷却水系统的腐蚀，并降低换热器设计时需要考虑的换热面积的积裕量，实现了能源的梯级利用，可有效的利用烟气及蒸汽的能量，大大提高了能源的利用效率。

Description

一种解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统 及工作方法
技术领域
本发明涉及分布式能源系统的优化运行，尤其涉及了燃机辅机系统的优化运行方式，并最大程度的提高机组的运行效率。
背景技术
严峻的能源供应形势和严重的环境污染问题唤起了有识之士发展第二代供能系统，分布式供能的倡议天然气热电联产作为其中一种有效的节能环保的供能方式因而在世界范围内受到了广泛重视和应用。目前大多数内燃机及燃机辅机系统采用开放式冷却系统，开放式冷却系统是指在某处向大气开放的系统散热设备，通常使用冷却塔或者喷淋池做散热设备，这种组件的缺点是在给系统补水的过程中，会使污染物的浓度增加，如果没有适当的控制，会很快造成结垢现象和腐蚀燃机，如申请号为201610872873.0的中国专利，对于燃机运行开放式系统的优势在于可以实现更低的冷却剂温度。
发明内容
本发明的目的在于解决分布式能源系统中内燃机及燃机辅机系统采用开放式冷却系统腐蚀及结垢问题，提供一种新型的燃机冷却系统和进气冷却系统，并通过设计改造全效利用冷却水的换热量，提高机组的运行效率。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统，其特征在于：包括空气进气管道、进气换热器、燃气进气管道、内燃机、内燃机发电机、燃气轮机、雾化空气冷却器、LCI冷却器、透平润滑油冷却器、余热锅炉、蒸汽轮机、蒸汽轮发电机、烟气型溴化锂机组、冷却水泵、蒸汽型溴化锂机组、循环水泵、补水箱、加药给水泵、加药装置、补偿换热器和电制冷装置；所述空气进气管道与进气换热器连接，且在进气换热器的出口连接有燃气进气管道，所述进气换热器还分别与内燃机、燃气轮机连接，所述内燃机还与内燃机发电机连接，所述燃气轮机分别与雾化空气冷却器、 LCI冷却器、透平润滑油冷却器、余热锅炉、烟气型溴化锂机组连接，所述烟气型溴化锂机组还与进气换热器连接，且在烟气型溴化锂机组的出口安装有冷却水泵；所述余热锅炉、蒸汽轮机、蒸汽型溴化锂机组和循环水泵依次连接，所述蒸汽轮发电机与蒸汽轮机连接，且循环水泵还分别与内燃机、雾化空气冷却器、LCI冷却器、透平润滑油冷却器连接；所述补偿换热器和电制冷装置连接，且补偿换热器还与内燃机、雾化空气冷却器、LCI冷却器、透平润滑油冷却器连接；所述加药装置、加药给水泵和补水箱依次连接，且补水箱还与内燃机、雾化空气冷却器、LCI冷却器、透平润滑油冷却器连接。
进一步而言，所述蒸汽型溴化锂机组还与民用冷却热用户端连接。
进一步而言，所述余热锅炉还与工业热用户端连接。
解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统的工作方法如下：空气通过空气进气管道进入进气换热器，燃气通过燃气进气管道与空气混合之后进入内燃机和燃气轮机，燃气轮机的出口烟气一路进入余热锅炉，另一路进入烟气型溴化锂机组，烟气型溴化锂机组在制冷工况下产生的低温水作为进气换热器的冷源，降低内燃机和燃气轮机的进气温度，余热锅炉产生的高压蒸汽直接供给工业热用户端，蒸汽轮机排出的中压蒸汽进入蒸汽型溴化锂机组作为其蒸汽热源，蒸汽型溴化锂机组在制冷工况下产生的低温水一路供给民用冷却热用户端，另一路通过循环水泵将冷源水供给雾化空气冷却器、LCI冷却器和透平润滑油冷却器；系统的补水经过加药装置，通过加药给水泵打入补水箱给燃气轮机辅机冷却系统及内燃机冷却系统补水，为了保证冷却水系统稳定，利用电制冷装置通过补偿换热器作为内燃机和燃气轮机冷却系统的补偿。
本发明将原燃机开放式冷却系统进行改造，取消冷却塔或者喷淋池作散热设备，蒸汽型溴化锂的一路冷源供给燃机辅机冷却系统，避免了燃机冷却系统因为开放式而加剧的腐蚀，同时双效蒸汽型溴化锂机组可以有效利用燃气轮机辅机及内燃机缸套水的热量，烟气型溴化锂机组的冷水作为空气进气的冷源，提高了系统的效率。
燃机冷却水系统的温度必须稳定，过高或者过低的回水温度都会影响机组的效率，通过加装外部小型电制冷设备通过换热器，实现燃机冷却水系统的补偿。
烟气型溴化锂机组的一路冷水用来加热燃气轮机及内燃机的进气，从而解决季节变化对燃机效率的影响。
系统根据外界负荷的变化选择合适的运行方式，在外界负荷变化较低时，启动内燃机进行供能。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本系统一方面可以有效地降低燃机的进气温度、提高燃机的运行效率，另一方面可以防止冷却水系统的腐蚀，并降低换热器设计时需要考虑的换热面积的积裕量。
同时，本系统可实现能源的梯级利用，可有效的利用烟气及蒸汽的能量，同时内燃机缸套水及燃气轮机辅机的冷却水可作为蒸汽热水型溴化锂机组的一路热源，热量被蒸汽型溴化锂机组吸收后返回内燃机及燃气轮机辅机的冷却系统，可大大提高能源的利用效率。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、空气进气管道，2、进气换热器，3、燃气进气管道，4、内燃机，5、内燃机发电机，6、燃气轮机，7、雾化空气冷却器，8、LCI冷却器，9、透平润滑油冷却器，10、余热锅炉，11、蒸汽轮机，12、蒸汽轮发电机，13烟气型溴化锂机组，14、冷却水泵，15、蒸汽型溴化锂机组，16、循环水泵，17、民用冷却热用户端，18、补水箱，19、加药给水泵，20、加药装置，21、补偿换热器，22、电制冷装置，23、工业热用户端。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中的解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统，包括空气进气管道1、进气换热器2、燃气进气管道3、内燃机4、内燃机发电机5、燃气轮机6、雾化空气冷却器7、 LCI冷却器8、透平润滑油冷却器9、余热锅炉10、蒸汽轮机11、蒸汽轮发电机12、烟气型溴化锂机组13、冷却水泵14、蒸汽型溴化锂机组15、循环水泵16、补水箱18、加药给水泵19、加药装置20、补偿换热器21和电制冷装置22。
空气进气管道1与进气换热器2连接，且在进气换热器2的出口连接有燃气进气管道3，进气换热器2还分别与内燃机4、燃气轮机6连接，内燃机4还与内燃机发电机5连接，燃气轮机6分别与雾化空气冷却器7、 LCI冷却器8、透平润滑油冷却器9、余热锅炉10、烟气型溴化锂机组13连接，烟气型溴化锂机组13还与进气换热器2连接，且在烟气型溴化锂机组13的出口安装有冷却水泵14；余热锅炉10、蒸汽轮机11、蒸汽型溴化锂机组15和循环水泵16依次连接，蒸汽轮发电机12与蒸汽轮机11连接，且循环水泵16还分别与内燃机4、雾化空气冷却器7、LCI冷却器8、透平润滑油冷却器9连接；补偿换热器21和电制冷装置22连接，且补偿换热器21还与内燃机4、雾化空气冷却器7、LCI冷却器8、透平润滑油冷却器9连接；加药装置20、加药给水泵19和补水箱18依次连接，且补水箱18还与内燃机4、雾化空气冷却器7、LCI冷却器8、透平润滑油冷却器9连接。
此外，蒸汽型溴化锂机组15还与民用冷却热用户端17连接。余热锅炉10还与工业热用户端23连接。
解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统的工作方法如下：空气通过空气进气管道1进入进气换热器2，燃气通过燃气进气管道3与空气混合之后进入内燃机4和燃气轮机6，燃气轮机6的出口烟气一路进入余热锅炉10，另一路进入烟气型溴化锂机组13，烟气型溴化锂机组13在制冷工况下产生的低温水作为进气换热器2的冷源，降低内燃机4和燃气轮机6的进气温度，余热锅炉10产生的高压蒸汽直接供给工业热用户端23，蒸汽轮机11排出的中压蒸汽进入蒸汽型溴化锂机组15作为其蒸汽热源，蒸汽型溴化锂机组15在制冷工况下产生的低温水一路供给民用冷却热用户端17，另一路通过循环水泵16将冷源水供给雾化空气冷却器7、LCI冷却器8和透平润滑油冷却器9；系统的补水经过加药装置20，通过加药给水泵19打入补水箱18给燃气轮机6辅机冷却系统及内燃机4冷却系统补水，为了保证冷却水系统稳定，利用电制冷装置22通过补偿换热器21作为内燃机4和燃气轮机6冷却系统的补偿。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统，其特征在于：包括空气进气管道（1）、进气换热器（2）、燃气进气管道（3）、内燃机（4）、内燃机发电机（5）、燃气轮机（6）、雾化空气冷却器（7）、 LCI冷却器（8）、透平润滑油冷却器（9）、余热锅炉（10）、蒸汽轮机（11）、蒸汽轮发电机（12）、烟气型溴化锂机组（13）、冷却水泵（14）、蒸汽型溴化锂机组（15）、循环水泵（16）、补水箱（18）、加药给水泵（19）、加药装置（20）、补偿换热器（21）和电制冷装置（22）；所述空气进气管道（1）与进气换热器（2）连接，且在进气换热器（2）的出口连接有燃气进气管道（3），所述进气换热器（2）还分别与内燃机（4）、燃气轮机（6）连接，所述内燃机（4）还与内燃机发电机（5）连接，所述燃气轮机（6）分别与雾化空气冷却器（7）、 LCI冷却器（8）、透平润滑油冷却器（9）、余热锅炉（10）、烟气型溴化锂机组（13）连接，所述烟气型溴化锂机组（13）还与进气换热器（2）连接，且在烟气型溴化锂机组（13）的出口安装有冷却水泵（14）；所述余热锅炉（10）、蒸汽轮机（11）、蒸汽型溴化锂机组（15）和循环水泵（16）依次连接，所述蒸汽轮发电机（12）与蒸汽轮机（11）连接，且循环水泵（16）还分别与内燃机（4）、雾化空气冷却器（7）、LCI冷却器（8）、透平润滑油冷却器（9）连接；所述补偿换热器（21）和电制冷装置（22）连接，且补偿换热器（21）还与内燃机（4）、雾化空气冷却器（7）、LCI冷却器（8）、透平润滑油冷却器（9）连接；所述加药装置（20）、加药给水泵（19）和补水箱（18）依次连接，且补水箱（18）还与内燃机（4）、雾化空气冷却器（7）、LCI冷却器（8）、透平润滑油冷却器（9）连接。
2.根据权利要求1所述的解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统，其特征在于：所述蒸汽型溴化锂机组（15）还与民用冷却热用户端（17）连接。
3.根据权利要求1所述的解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统，其特征在于：所述余热锅炉（10）还与工业热用户端（23）连接。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统的工作方法，其特征在于：所述工作方法如下：空气通过空气进气管道（1）进入进气换热器（2），燃气通过燃气进气管道（3）与空气混合之后进入内燃机（4）和燃气轮机（6），燃气轮机（6）的出口烟气一路进入余热锅炉（10），另一路进入烟气型溴化锂机组（13），烟气型溴化锂机组（13）在制冷工况下产生的低温水作为进气换热器（2）的冷源，降低内燃机（4）和燃气轮机（6）的进气温度，余热锅炉（10）产生的高压蒸汽直接供给工业热用户端（23），蒸汽轮机（11）排出的中压蒸汽进入蒸汽型溴化锂机组（15）作为其蒸汽热源，蒸汽型溴化锂机组（15）在制冷工况下产生的低温水一路供给民用冷却热用户端（17），另一路通过循环水泵（16）将冷源水供给雾化空气冷却器（7）、LCI冷却器（8）和透平润滑油冷却器（9）；系统的补水经过加药装置（20），通过加药给水泵（19）打入补水箱（18）给燃气轮机（6）辅机冷却系统及内燃机（4）冷却系统补水，为了保证冷却水系统稳定，利用电制冷装置（22）通过补偿换热器（21）作为内燃机（4）和燃气轮机（6）冷却系统的补偿。
5.根据权利要求4所述的解决燃机开放式冷却系统腐蚀和结垢的分布式能源系统的工作方法，其特征在于：系统根据外界负荷的变化选择合适的运行方式，在外界负荷变化较低时，启动内燃机(4)进行供能。
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