CN110360010B - 一种燃气轮机燃气进气加热系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气轮机燃气进气加热系统及其控制方法，系统包括燃气进气电动阀、低压汽包、性能加热器、扩容器、高压汽包、燃气出气电动阀、低压汽包连续排污电动调阀、去性能加热器电动调阀、过滤器、高压汽包连续排污电动调阀、性能加热器旁通阀以及进气加热系统内充装的热交换媒介；本发明用余热锅炉高低压汽包连续排污热水来提高燃气轮机天然气进气温度，从而提高燃气轮机效率；系统改造简单，投资费用低，运行人员操作简单，控制灵活，获取经济收益快，且能对系统性能加热器在线隔离检修，能够充分利用低品位能源，避免了资源浪费，促进了能源资源的优化配置。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机燃气进气加热系统及其控制方法，用余热锅炉高低压汽包连续排污热水来提高燃气轮机天然气进气温度，从而提高燃气轮机效率。
背景技术
近年来，我国环境和资源问题日趋严峻，电力行业以煤炭作为一次能源进行发电，资源消耗量巨大、环境污染严重。随着燃气轮机的发展和天然气资源的开发利用，我国的燃气蒸汽联合循环机组的占比也逐渐增大；同时，燃气蒸汽联合循环机组也因具有良好的调峰能力、投资费用低、建设周期短、供电效率高等特点，成为近年来发电行业的发展趋势。因此，探究影响联合循环机组的因素并提高能源的利用程度，对提高机组性能有着至关重要的作用。
联合循环机组余热锅炉的高低压汽包的连续排污水不仅量大，且温度较高，具有一定的能量品质。而目前，很多电厂在运行过程中高低压汽包排污水均直接排至扩容器，扩容器的疏水经减温后排放至地沟，未设置排污水冷却器回收此部分能量，造成了能量的浪费。
现在也有学者提出，利用锅炉高低压汽包连续排污余热发电，如锅炉排污余热ORC发电系统，该系统将锅炉排污水在ORC蒸发器中加热有机工质，使有机工质加热至气态，进入气轮机膨胀做功。该系统虽然可以利用连续排污水热量，但系统复杂、投资费用高，提高系统发电量能力有限，经济收益比较低。
随着联合循环机组燃气轮机燃气进气温度的升高，燃气轮机效率提高，在燃气温度加热到250℃左右时，燃气轮机效率提高约1.0%。因此，利用余热锅炉高低压汽包连续排污水的热量，来加热燃气轮机燃气进气温度，有利于提高燃气轮机的效率，如申请号为201710543806.9。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，运行操作简单，性能可靠的燃气轮机燃气进气加热系统及其控制方法。对于燃气蒸汽联合循环机组，将余热锅炉高低压汽包连续排污水的热量用来加热燃气轮机燃气进气温度，该系统改造简单、投资费用低、运行操作简单，且能很快获得收益。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种燃气轮机燃气进气加热系统，其特征是，包括燃气进气电动阀、低压汽包、性能加热器Ⅰ、扩容器、高压汽包、性能加热器Ⅱ、燃气出气电动阀、低压汽包连续排污电动调阀、去性能加热器Ⅰ电动调阀、过滤器Ⅰ、高压汽包连续排污电动调阀、去性能加热器Ⅱ电动调阀、过滤器 Ⅱ、性能加热器Ⅰ旁通阀、性能加热器Ⅱ旁通阀以及进气加热系统内充装的热交换媒介；所述燃气进气电动阀与性能加热器Ⅰ连接；所述低压汽包通过低压汽包连续排污电动调阀、去性能加热器Ⅰ电动调阀、过滤器Ⅰ与性能加热器Ⅰ相连接；所述低压汽包通过低压汽包连续排污电动调阀与扩容器相连接；性能加热器Ⅰ与性能加热器Ⅱ连接；所述高压汽包通过高压汽包连续排污电动调阀、去性能加热器Ⅱ电动调阀、过滤器 Ⅱ与性能加热器Ⅱ相连接；所述高压汽包通过高压汽包连续排污电动调阀与扩容器相连接；所述燃气出气电动阀与性能加热器Ⅱ连接；所述性能加热器Ⅰ和性能加热器Ⅱ均设置有旁路，所述性能加热器Ⅰ旁通阀安装在性能加热器Ⅰ的旁路上，所述性能加热器Ⅱ旁通阀安装在性能加热器Ⅱ的旁路上。
进一步的，所述性能加热器Ⅰ和性能加热器Ⅱ均为管壳式换热器。
进一步的，低压汽包排出的热水通过低压汽包连续排污电动调阀，之后经过去性能加热器Ⅰ电动调阀和过滤器Ⅰ，然后进入性能加热器Ⅰ，来加热通过燃气进气电动阀进入到性能加热器Ⅰ的燃气，使燃气温度初步升温；高压汽包排出的热水通过高压汽包连续排污电动调阀，之后经过去性能加热器Ⅱ电动调阀和过滤器 Ⅱ，然后进入性能加热器Ⅱ，来继续加热初步升温后的燃气，经过两次加热后的燃气通过燃气出气电动阀进入到燃气轮机。
进一步的，所述低压汽包与性能加热器Ⅰ形成一套低压热交换系统，用于预热进来的燃气；所述高压汽包与性能加热器Ⅱ形成一套高压热交换系统，用于进一步加热燃气；高低压热交换系统独立布置，形成能量梯级利用，增强换热效果。
进一步的，所述性能加热器Ⅰ旁通阀用于旁通性能加热器Ⅰ，所述性能加热器Ⅱ旁通阀用于旁通性能加热器Ⅱ；当性能加热器Ⅰ或性能加热器Ⅱ需要在线检修时，均可利用旁通阀对其进行旁通；当天然气进气温度比较高、无需深度加热时，可通过旁通阀来调整加热级数，从而控制天然气出口温度。
进一步的，低压汽包与高压汽包的连续排污热水分别加热燃气后，分别经过性能加热器Ⅰ与性能加热器Ⅱ底部的手动闸阀排至污水池。
进一步的，低压汽包的连续排污水经过低压汽包连续排污电动调阀与手动闸阀后，排至扩容器内；高压汽包的连续排污水经过高压汽包连续排污电动调阀与手动闸阀后，排至扩容器内。
所述的燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法，其特征是，过程如下：燃机点火前天然气由电加热器加热，燃机点火后，高压汽包连续排污电动调阀及其前后手动截止阀、低压汽包连续排污电动调阀及其前后手动截止阀均开启，高压汽包和低压汽包连续排污至扩容器；随着燃机负荷增加，高压汽包和低压汽包压力逐渐上升，汽包连续排污水温度也逐渐上升，缓慢调整去性能加热器Ⅰ电动调阀和去性能加热器Ⅱ电动调阀的阀门开度，对性能加热器进行暖管加热，待加热系统稳定后，关闭汽包排污至扩容器管路，将排污水全部切至性能加热器侧，直至性能加热器稳定投入使用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：系统改造简单，投资费用低，运行人员操作简单，控制灵活，获取经济收益快，且能对系统性能加热器在线隔离检修，能够充分利用低品位能源，避免了资源浪费，促进了能源资源的优化配置。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1-燃气进气电动阀，2-低压汽包，3-性能加热器Ⅰ，4-扩容器，5-高压汽包，6-性能加热器Ⅱ，7-燃气出气电动阀，8-低压汽包连续排污电动调阀，9-去性能加热器Ⅰ电动调阀，10-过滤器Ⅰ，11-高压汽包连续排污电动调阀，12-去性能加热器Ⅱ电动调阀，13-过滤器Ⅱ，14-性能加热器Ⅰ旁通阀，15-性能加热器Ⅱ旁通阀。
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。
参见图1，本实施例中的燃气轮机燃气进气加热系统，包括燃气进气电动阀1、低压汽包2、性能加热器Ⅰ3、扩容器4、高压汽包5、性能加热器Ⅱ6、燃气出气电动阀7、低压汽包连续排污电动调阀8、去性能加热器Ⅰ电动调阀9、过滤器Ⅰ10、高压汽包连续排污电动调阀11、去性能加热器Ⅱ电动调阀12、过滤器 Ⅱ13、性能加热器Ⅰ旁通阀14、性能加热器Ⅱ旁通阀15以及进气加热系统内充装的热交换媒介。
本实施例中，燃气进气电动阀1与性能加热器Ⅰ3连接；低压汽包2通过低压汽包连续排污电动调阀8、去性能加热器Ⅰ电动调阀9、过滤器Ⅰ10与性能加热器Ⅰ3相连接；低压汽包2通过低压汽包连续排污电动调阀8与扩容器4相连接；性能加热器Ⅰ3与性能加热器Ⅱ6连接；高压汽包5通过高压汽包连续排污电动调阀11、去性能加热器Ⅱ电动调阀12、过滤器 Ⅱ13与性能加热器Ⅱ6相连接；高压汽包5通过高压汽包连续排污电动调阀11与扩容器4相连接；燃气出气电动阀7与性能加热器Ⅱ6连接；性能加热器Ⅰ3和性能加热器Ⅱ6均设置有旁路，性能加热器Ⅰ旁通阀14安装在性能加热器Ⅰ3的旁路上，性能加热器Ⅱ旁通阀15安装在性能加热器Ⅱ6的旁路上。性能加热器Ⅰ3和性能加热器Ⅱ6均为管壳式换热器。低压汽包2排出的热水通过低压汽包连续排污电动调阀8，之后经过去性能加热器Ⅰ电动调阀9和过滤器Ⅰ10，然后进入性能加热器Ⅰ3，来加热通过燃气进气电动阀1进入到性能加热器Ⅰ3的燃气，使燃气温度初步升温；高压汽包5排出的热水通过高压汽包连续排污电动调阀11，之后经过去性能加热器Ⅱ电动调阀12和过滤器 Ⅱ13，然后进入性能加热器Ⅱ6，来继续加热初步升温后的燃气，经过两次加热后的燃气通过燃气出气电动阀7进入到燃气轮机。
本实施例中，低压汽包2与性能加热器Ⅰ3形成一套低压热交换系统，用于预热进来的燃气；高压汽包5与性能加热器Ⅱ6形成一套高压热交换系统，用于进一步加热燃气；高低压热交换系统独立布置，形成能量梯级利用，增强换热效果。性能加热器Ⅰ旁通阀14用于旁通性能加热器Ⅰ3，性能加热器Ⅱ旁通阀15用于旁通性能加热器Ⅱ6；当性能加热器Ⅰ3或性能加热器Ⅱ6需要在线检修时，均可利用旁通阀对其进行旁通；当天然气进气温度比较高、无需深度加热时，可通过旁通阀来调整加热级数，从而控制天然气出口温度。
本实施例中，低压汽包2与高压汽包5的连续排污热水分别加热燃气后，分别经过性能加热器Ⅰ3与性能加热器Ⅱ6底部的手动闸阀排至污水池。低压汽包2的连续排污水经过低压汽包连续排污电动调阀8与手动闸阀后，排至扩容器4内；高压汽包5的连续排污水经过高压汽包连续排污电动调阀11与手动闸阀后，排至扩容器4内。
本实施例中，燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法为：燃机点火前天然气由电加热器加热，燃机点火后，高压汽包连续排污电动调阀11及其前后手动截止阀、低压汽包连续排污电动调阀8及其前后手动截止阀均开启，高压汽包5和低压汽包2连续排污至扩容器4；随着燃机负荷增加，高压汽包5和低压汽包2压力逐渐上升，汽包连续排污水温度也逐渐上升，缓慢调整去性能加热器Ⅰ电动调阀9和去性能加热器Ⅱ电动调阀12的阀门开度，对性能加热器进行暖管加热，待加热系统稳定后，关闭汽包排污至扩容器管路，将排污水全部切至性能加热器侧，直至性能加热器稳定投入使用。
当性能加热器Ⅰ3或性能加热器Ⅱ6换热效果不好，甚至发生污水侧管道堵塞时，可用性能加热器Ⅰ旁通阀14或性能加热器Ⅱ旁通阀15分别对两台性能加热器进行旁通，进行在线检修，不影响燃气轮机正常运行。
根据燃气轮机进口燃气的温度高低，来选择性能加热器的运行台数，从而利用不同温度参数值的高低压汽包排污水，来加热燃气进气温度，从而使得系统控制灵活。
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所作的更改，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法，其特征是，燃气轮机燃气进气加热系统包括燃气进气电动阀（1）、低压汽包（2）、性能加热器Ⅰ（3）、扩容器（4）、高压汽包（5）、性能加热器Ⅱ（6）、燃气出气电动阀（7）、低压汽包连续排污电动调阀（8）、去性能加热器Ⅰ电动调阀（9）、过滤器Ⅰ（10）、高压汽包连续排污电动调阀（11）、去性能加热器Ⅱ电动调阀（12）、过滤器 Ⅱ（13）、性能加热器Ⅰ旁通阀（14）和性能加热器Ⅱ旁通阀（15）；所述燃气进气电动阀（1）与性能加热器Ⅰ（3）连接；所述低压汽包（2）通过低压汽包连续排污电动调阀（8）、去性能加热器Ⅰ电动调阀（9）、过滤器Ⅰ（10）与性能加热器Ⅰ（3）相连接；所述低压汽包（2）通过低压汽包连续排污电动调阀（8）与扩容器（4）相连接；性能加热器Ⅰ（3）与性能加热器Ⅱ（6）连接；所述高压汽包（5）通过高压汽包连续排污电动调阀（11）、去性能加热器Ⅱ电动调阀（12）、过滤器 Ⅱ（13）与性能加热器Ⅱ（6）相连接；所述高压汽包（5）通过高压汽包连续排污电动调阀（11）与扩容器（4）相连接；所述燃气出气电动阀（7）与性能加热器Ⅱ（6）连接；所述性能加热器Ⅰ（3）和性能加热器Ⅱ（6）均设置有旁路，所述性能加热器Ⅰ旁通阀（14）安装在性能加热器Ⅰ（3）的旁路上，所述性能加热器Ⅱ旁通阀（15）安装在性能加热器Ⅱ（6）的旁路上；
燃机点火前天然气由电加热器加热，燃机点火后，高压汽包连续排污电动调阀（11）及其前后手动截止阀、低压汽包连续排污电动调阀（8）及其前后手动截止阀均开启，高压汽包（5）和低压汽包（2）连续排污至扩容器（4）；随着燃机负荷增加，高压汽包（5）和低压汽包（2）压力逐渐上升，汽包连续排污水温度也逐渐上升，缓慢调整去性能加热器Ⅰ电动调阀（9）和去性能加热器Ⅱ电动调阀（12）的阀门开度，对性能加热器进行暖管加热，待加热系统稳定后，关闭汽包排污至扩容器管路，将排污水全部切至性能加热器侧，直至性能加热器稳定投入使用。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法，其特征是，所述性能加热器Ⅰ（3）和性能加热器Ⅱ（6）均为管壳式换热器。
3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法，其特征是，低压汽包（2）排出的热水通过低压汽包连续排污电动调阀（8），之后经过去性能加热器Ⅰ电动调阀（9）和过滤器Ⅰ（10），然后进入性能加热器Ⅰ（3），来加热通过燃气进气电动阀（1）进入到性能加热器Ⅰ（3）的燃气，使燃气温度初步升温；高压汽包（5）排出的热水通过高压汽包连续排污电动调阀（11），之后经过去性能加热器Ⅱ电动调阀（12）和过滤器 Ⅱ（13），然后进入性能加热器Ⅱ（6），来继续加热初步升温后的燃气，经过两次加热后的燃气通过燃气出气电动阀（7）进入到燃气轮机。
4.根据权利要求1所述的燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法，其特征是，所述低压汽包（2）与性能加热器Ⅰ（3）形成一套低压热交换系统，用于预热进来的燃气；所述高压汽包（5）与性能加热器Ⅱ（6）形成一套高压热交换系统，用于进一步加热燃气；高低压热交换系统独立布置，形成能量梯级利用，增强换热效果。
5.根据权利要求1所述的燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法，其特征是，所述性能加热器Ⅰ旁通阀（14）用于旁通性能加热器Ⅰ（3），所述性能加热器Ⅱ旁通阀（15）用于旁通性能加热器Ⅱ（6）；当性能加热器Ⅰ（3）或性能加热器Ⅱ（6）需要在线检修时，利用旁通阀对其进行旁通；当天然气进气温度比较高、无需深度加热时，通过旁通阀来调整加热级数，从而控制天然气出口温度。
6.根据权利要求1所述的燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法，其特征是，低压汽包（2）与高压汽包（5）的连续排污热水分别加热燃气后，分别经过性能加热器Ⅰ（3）与性能加热器Ⅱ（6）底部的手动闸阀排至污水池。
7.根据权利要求1所述的燃气轮机燃气进气加热系统的控制方法，其特征是，低压汽包（2）的连续排污水经过低压汽包连续排污电动调阀（8）与手动闸阀后，排至扩容器（4）内；高压汽包（5）的连续排污水经过高压汽包连续排污电动调阀（11）与手动闸阀后，排至扩容器（4）内。
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