CN113530681A - 燃气轮机进气冷却装置及间接冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃气轮机冷却技术领域,具体涉及一种燃气轮机进气冷却装置及间接冷却方法;燃气轮机进气冷却装置及间接冷却方法,首先将空气输入喷淋机构中,进行喷淋蒸发冷却,并通过导流管将降温空气导入冷凝机构中,冷凝机构罩设在导流管的外侧,利用换热的方式对导流管内降温空气进行二次降温,促使降温效果更佳,然后导流管再将冷凝空气输出除雾机构中,除雾机构取出空气中湿气,再将空气输入燃气轮机中,促使燃气轮机使用效果更佳,同时可以将除雾脱出的冷凝水进行循环使用,节约能源,采用直接冷却和间接接触冷却相结合的方式进行降温,降温效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机冷却技术领域,尤其涉及一种燃气轮机进气冷却装置及间接冷却方法。
背景技术
燃气轮机是一种容积式动力机械,其输出功率受到压气机进口温度的显著影响。当压气机进口温度升高,空气密度减小,由于进气道允许的体积流量一定,所以质量流量相应降低,折合转速降低,燃气轮机机组的做功能力明显降低。针对燃气轮机做功随环境温度升高而下降的问题,采取的改善措施是对燃气轮机进气进行冷却。
目前,多采用喷雾直接蒸发冷却的方式对燃气轮机进气进行冷却,方法简单,投资少,运行及维护费用低,但是,喷雾直接蒸发冷却后空气温度无法达到环境湿球温度,受环境湿度及水温影响较大,一般适用于高温、干燥的地区,对高温高湿地区的作用有限,降温效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃气轮机进气冷却装置及间接冷却方法,旨在解决现有技术中的喷雾直接蒸发冷却后空气温度无法达到环境湿球温度,受环境湿度及水温影响较大,一般适用于高温、干燥的地区,对高温高湿地区的作用有限,降温效果不佳的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用的一种燃气轮机进气接冷却方法,包括以下步骤:
通过喷淋机构对获取的空气进行喷淋蒸发冷却,获得降温空气,并将降温空气通过导流管输出;
通过冷凝机构对所述导流管内的降温空气进行换热冷却,获得冷凝空气;
通过所述导流管将冷凝空气输入除雾机构中进行除雾,获得冷却空气,并将冷却空气输入燃气轮机。
首先对获取的空气进行喷淋降温,然后通过所述导流管输出,所述冷凝机构罩设在所述导流管的外侧,利用换热的方式对降温空气进行冷凝,二次降温,效果更佳,所述导流管再将冷凝空气输入所述除雾机构中进行除雾,然后输入燃气轮机中进行使用,所述除雾机构去除空气中湿气,促使燃气轮机使用效果更佳。
其中,所述喷淋机构内的高压管路上设有多个雾化喷嘴,对获取的空气进行喷雾蒸发冷却,并将喷淋后的水回收进过滤装置中进行过滤。
采用所述雾化喷嘴喷射雾气进行降温,降温效果更佳,并将喷淋后的水过滤,有利于重复使用。
其中,将过滤后的水输入冷凝水箱中进行冷却,然后通过第一循环泵回流至高压管路。
循环使用水源,节约能源。
其中,所述冷凝机构内的换热箱采用液态二氧化碳为换热介质,并通过第二循环泵使换热介质在冷却箱和换热箱中循环流通,对降温空气进行换热冷却。
利用液态二氧化碳受热气化带走所述导流管中热量,进行二次降温,促使降温效果更佳。
其中,所述导流管内换热冷却脱出的冷凝水,回收进所述过滤装置中进行过滤,然后输入所述冷凝水箱中。
所述导流管内冷却脱出的冷凝水输入所述过滤装置中进行过滤,再输入所述冷凝水箱中进行冷却,而后被循环利用,节约能源。
其中,所述除雾机构对冷凝空气进行除雾,同时将脱出的冷凝水回收进过滤装置中进行过滤,然后输入所述冷凝水箱中。
将冷却后的空气进行除雾,并将脱出的冷凝水输入所述过滤装置中进行过滤,再输出所述冷凝水箱中进行冷却,而后被循环利用,节约能源。
一种燃气轮机进气冷却装置,包括喷淋箱、雾化喷嘴、冷凝水箱、过滤装置、导流管、冷凝机构和除雾机构;
所述雾化喷嘴位于所述喷淋箱的内部,所述冷凝水箱通过管路与所述雾化喷嘴连通,所述过滤装置通过管路分别与所述喷淋箱和所述冷凝水箱连通,所述导流管与所述喷淋箱连通,所述冷凝机构与所述导流管可拆卸连接,所述除雾机构与所述导流管连通。
所述喷淋箱中安装多个所述雾化喷嘴,所述雾化喷嘴通过所述冷凝水箱获取冷却水源,对所述喷淋箱中获取的空气进行喷雾降温,并喷淋使用后的水回收进所述过滤装置中进行过滤,而后再输入所述冷凝水箱中进行冷却,再循环至所述雾化喷嘴,循环使用,节约能源,冷却后的空气通过所述导流管输出,所述冷凝机构罩设在所述导流管的外侧,利用换热方式二次降温空气,降温效果更佳,同时所述导流管中冷凝脱出的冷凝水回收进所述过滤装置中,而后被循环使用节约能源,所述导流管再将冷凝空气输入所述除雾机构中进行除雾,去除空气中的湿气,有利于燃气轮机的使用,同时将除雾脱出的冷凝水回收于所述过滤装置中,进行循环使用,有利于节约能源。
其中,所述冷凝机构包括换热箱、第二循环泵和冷却箱,所述换热箱与所述导流管可拆卸连接,并罩设在所述导流管的外侧;所述第二循环泵通过管路分别与所述冷却箱和所述换热箱连通,所述冷却箱通过管路与所述换热箱连通。
所述换热箱内采用液态二氧化碳为换热介质,利用液态二氧化碳气化带走所述导流管热量而进行降温,并通过所述第二循环泵在所述冷却箱和所述换热箱中循环,所述冷却箱将气化的二氧化碳再冷凝成液态,循环使用。
本发明的燃气轮机进气冷却装置及间接冷却方法,首先将空气输入所述喷淋机构中,进行喷淋蒸发冷却,并通过所述导流管将降温空气导入所述冷凝机构中,所述冷凝机构罩设在所述导流管的外侧,利用换热的方式对所述导流管内降温空气进行二次降温,促使降温效果更佳,然后所述导流管再将冷凝空气输出所述除雾机构中,所述除雾机构取出空气中湿气,再将空气输入燃气轮机中,促使燃气轮机使用效果更佳,同时可以将除雾脱出的冷凝水进行循环使用,节约能源,采用直接冷却和间接接触冷却相结合的方式进行降温,降温效果更佳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的燃气轮机进气接冷却方法的步骤图。
图2是本发明的燃气轮机进气冷却装置的原理图。
图3是本发明的换热箱的结构图。
图4是本发明的换热箱的剖视图。
1-喷淋箱、2-雾化喷嘴、3-冷凝水箱、4-过滤装置、5-导流管、6-第一循环泵、10-冷凝机构、11-换热箱、12-第二循环泵、13-冷却箱、20-除雾机构、21-除雾箱、22-除雾器、100-燃气轮机进气冷却装置、501-蛇形弯曲部、502-扰流凸起。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
请参阅图1,本发明提供了一种燃气轮机进气接冷却方法,包括以下步骤:
S101:所述喷淋机构内的高压管路上设有多个雾化喷嘴2,对获取的空气进行喷雾蒸发冷却,获得降温空气,并将降温空气通过导流管5输出,同时,将喷淋后的水回收进过滤装置4中进行过滤,并将过滤后的水输入冷凝水箱3中进行冷却,然后通过第一循环泵6回流至高压管路。
S102:所述冷凝机构10内的换热箱11采用液态二氧化碳为换热介质,并通过第二循环泵12使换热介质在冷却箱13和换热箱11中循环流通,对所述导流管5内的降温空气进行换热冷却,获得冷凝空气,同时,所述导流管5内换热冷却脱出的冷凝水,回收进所述过滤装置4中进行过滤,然后输入所述冷凝水箱3中。
S103:通过所述导流管5将冷凝空气输入除雾机构20中进行除雾,获得冷却空气,并将冷却空气输入燃气轮机,同时,将除雾脱出的冷凝水回收进过滤装置4中进行过滤,然后输入所述冷凝水箱3中。
在本实施方式中,所述导流管5与所述喷淋机构连通,所述冷凝机构10罩设在所述导流管5的外侧,所述导流管5远离所述喷淋机构的一侧与所述除雾机构20连通,所述除雾机构20还与燃气轮机连通,并均保持封闭性连通,防止空气外泄;首先,获取的空气进入所述喷淋机构中进行喷淋冷却,其中,在所述喷淋机构内的高压管路上设有多个所述雾化喷嘴2,所述雾化喷嘴2型号为HB1401-1,将水源呈雾状喷出,进而对进入的空气进行喷淋降温,效果更佳,降温空气通过所述导流管5输出,同时,喷淋后的水落入所述喷淋机构的底部,通过管路被回收入所述过滤装置4中,所述过滤装置4采用型号为DN100Y的水过滤器,由筒体、不锈钢滤网、排污部分、传动装置及电气控制部分组成,将使用后的水中颗粒杂质截留在滤网内部,然后再输入进所述冷凝水箱3中,所述冷凝水箱3中设置有型号为AH15的制冷器,对输入进的水进行降温,然后再利用第一循环泵6送至高管路中,供所述雾化喷嘴2使用,形成循环用水,节约能源。
然后,所述导流管5中的降温空气流经所述冷凝机构10进行换热,其中,所述冷凝机构10采用导热金属材质制成,内部为中空结构,并以液态二氧化碳为换热工质,通过第二循环泵12使液态二氧化碳在所述换热箱11和所述冷却箱13中循环流动,进而利用液态二氧化碳气化吸热进行降温,对空气实现二次降温,冷却效果更佳,其中,所述冷却箱13型号为GY-A228N,能将气态的二氧化碳冷凝成液态,进而进行液态二氧化碳循环做功,同时,所述导流管5中换热脱出的冷凝水,通过管路回收进所述过滤装置4中,进行过滤,而后输入所述冷凝水箱3中进行降温,再由第一循环泵6输入所述雾化喷嘴2,进行循环用水,节约能源。
最后,冷凝空气通过所述导流管5输入所述除雾机构20中进行除雾,其中,所述除雾机构20中采用型号为HT-2001的除雾器22,主要是由波形叶片、板片、卡条等固定装置组成,去除空气中的湿气,提高输出燃气轮机空气的质量,进而燃气轮机使用效果更佳,同时,将所述除雾机构20除雾脱出的冷凝水通过管路回收进所述过滤装置4中进行过滤,而后输入所述冷凝水箱3中进行降温,再由第一循环泵6回流至所述雾化喷嘴2进行循环用水,节约能源。
进而采用直接冷却和间接接触冷却相结合的方式进行降温,降温效果更佳,并冷凝脱出水中湿气,再回收循环使用,节约能源,同时保障空气环境湿球温度,适用于高温高湿地区,使用效果更佳。
请参阅图2至图4,一种燃气轮机进气冷却装置100,包括喷淋箱1、雾化喷嘴2、冷凝水箱3、过滤装置4、导流管5、冷凝机构10和除雾机构20;
所述雾化喷嘴2位于所述喷淋箱1的内部,所述冷凝水箱3通过管路与所述雾化喷嘴2连通,所述过滤装置4通过管路分别与所述喷淋箱1和所述冷凝水箱3连通,所述导流管5与所述喷淋箱1连通,所述冷凝机构10与所述导流管5可拆卸连接,所述除雾机构20与所述导流管5连通。
在本实施方式中,首先,空气进入所述喷淋箱1中,所述雾化喷嘴2的数量为多个,分别安装在所述喷淋箱1的内部,并通过高压管路与所述冷凝水箱3连通,所述冷凝水箱3中具有水,进而所述雾化喷嘴2喷出雾状水,对空气进行蒸发降温,然后,降温空气通过所述导流管5排出;同时,喷淋后的水流入所述喷淋箱1的底部,通过管路进入所述过滤装置4中,所述过滤装置4对使用后的水进行过滤,然后再输入所述冷凝水箱3中,所述冷凝水箱3内设置制冷器,将水源进行冷却后,再利用第一循环泵6将冷却水送至所述雾化喷头,进行循环使用,节约能源;所述冷凝机构10罩设在所述导流管5的外侧,当降温空气流经所述冷凝机构10时,被换热降温,然后再输入所述除雾机构20进行除雾,同时,所述导流管5内换热脱出的冷凝水和所述除雾机构20除雾脱出的冷凝水,均通过管路回收进所述过滤装置4中进行过滤,然后紧固所述冷凝水箱3中冷却,再进行循环使用,节约能源,采用直接冷却和间接接触冷却相结合的方式进行降温,降温效果更佳。
进一步地,请参阅图2,所述冷凝机构10包括换热箱11、第二循环泵12和冷却箱13,所述换热箱11与所述导流管5可拆卸连接,并罩设在所述导流管5的外侧;所述第二循环泵12通过管路分别与所述冷却箱13和所述换热箱11连通,所述冷却箱13通过管路与所述换热箱11连通。
在本实施方式中,所述换热箱11采用导热金属材质制成,罩设在所述导流管5的外侧,并内部为中空结构,装有液态二氧化碳,降温空气流经所述换热箱11时,液态二氧化碳受热蒸发,对空气进行降温,所述第二循环泵12连通所述冷却箱13和所述换热箱11,所述冷却箱13再连通所述换热箱11,形成循环结构,并所述冷却箱13具有制冷功能,将气态二氧化碳冷凝成液体,然后通过所述第二循环泵12使其在所述换热箱11中流通,进而循环使用,节约能源,二次冷却空气,降温效果更佳。
进一步地,请参阅图2,所述除雾机构20包括除雾箱21和除雾器22,所述除雾器22位于所述除雾箱21的内部,所述除雾箱21通过管路与所述过滤装置4连通。
在本实施方式中,所述除雾器22安装在所述除雾箱21的内部,并所述除雾器22与所述导流管5连通,对所述导流管5内空气进行除雾,去除湿气再排入燃气轮机中,促使燃气轮机使用效果更佳,同时,所述除雾器22中脱出的冷凝水流至所述除雾箱21的底部,再通过管路输入至所述过滤装置4中进行过滤,然后输出所述冷凝水箱3中进行循环使用,节约能源。
进一步地,请参阅图4,所述导流管5具有蛇形弯曲部501,所述蛇形弯曲部501位于所述导流管5靠近所述换热箱11的一侧;所述导流管5还具有多个扰流凸起502,所述扰流凸起502位于所述导流管5靠近所述换热箱11的一侧。
在本实施方式中,所述导流管5在所述换热箱11中呈蛇形弯曲状,使所述导流管5换热面积更大,进而换热效果更佳,并所述导流管5具有多个所述扰流凸起502,所述扰流凸起502位于所述导流管5的外壁,增大所述导流管5的换热面积,提高换热效果,进而降温效果更佳。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种燃气轮机进气接冷却方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过喷淋机构对获取的空气进行喷淋蒸发冷却,获得降温空气,并将降温空气通过导流管输出;
通过冷凝机构对所述导流管内的降温空气进行换热冷却,获得冷凝空气;
通过所述导流管将冷凝空气输入除雾机构中进行除雾,获得冷却空气,并将冷却空气输入燃气轮机。
2.如权利要求1所述的燃气轮机进气接冷却方法,其特征在于,通过喷淋机构对获取的空气进行喷淋蒸发冷却,获得降温空气,并将降温空气通过导流管输出,所述方法还包括:
所述喷淋机构内的高压管路上设有多个雾化喷嘴,对获取的空气进行喷雾蒸发冷却,并将喷淋后的水回收进过滤装置中进行过滤。
3.如权利要求2所述的燃气轮机进气接冷却方法,其特征在于,通过喷淋机构对获取的空气进行喷淋蒸发冷却,获得降温空气,并将降温空气通过导流管输出,所述方法还包括:
将过滤后的水输入冷凝水箱中进行冷却,然后通过第一循环泵回流至高压管路。
4.如权利要求3所述的燃气轮机进气接冷却方法,其特征在于,通过冷凝机构对所述导流管内的降温空气进行换热冷却,获得冷凝空气,所述方法还包括:
所述冷凝机构内的换热箱采用液态二氧化碳为换热介质,并通过第二循环泵使换热介质在冷却箱和换热箱中循环流通,对降温空气进行换热冷却。
5.如权利要求4所述的燃气轮机进气接冷却方法,其特征在于,通过冷凝机构对所述导流管内的降温空气进行换热冷却,获得冷凝空气,所述方法还包括:
所述导流管内换热冷却脱出的冷凝水,回收进所述过滤装置中进行过滤,然后输入所述冷凝水箱中。
6.如权利要求5所述的燃气轮机进气接冷却方法,其特征在于,通过所述导流管将冷凝空气输入除雾机构中进行除雾,获得冷却空气,并将冷却空气输入燃气轮机。
所述除雾机构对冷凝空气进行除雾,同时将脱出的冷凝水回收进过滤装置中进行过滤,然后输入所述冷凝水箱中。
7.一种燃气轮机进气冷却装置,如权利要求1至权利要求6任一项所述的燃气轮机进气接冷却方法,其特征在于,包括喷淋箱、雾化喷嘴、冷凝水箱、过滤装置、导流管、冷凝机构和除雾机构;
所述雾化喷嘴位于所述喷淋箱的内部,所述冷凝水箱通过管路与所述雾化喷嘴连通,所述过滤装置通过管路分别与所述喷淋箱和所述冷凝水箱连通,所述导流管与所述喷淋箱连通,所述冷凝机构与所述导流管可拆卸连接,所述除雾机构与所述导流管连通。
8.如权利要求7所述的燃气轮机进气冷却装置,其特征在于,
所述冷凝机构包括换热箱、第二循环泵和冷却箱,所述换热箱与所述导流管可拆卸连接,并罩设在所述导流管的外侧;所述第二循环泵通过管路分别与所述冷却箱和所述换热箱连通,所述冷却箱通过管路与所述换热箱连通。
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2021
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