CN214247506U - 一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，装置包括燃气–蒸汽联合循环机组、空气换热器，其中，燃气–蒸汽联合循环机组包括燃气轮机、冷却塔、闭冷水换热器，空气换热器的热气出口与燃气轮机的压气机进气口相连通；冷却塔与闭冷水换热器相连通；闭冷水换热器的进水口连接有闭冷水回水管，闭冷水换热器的出水口连接有闭冷水供水管；空气换热器的出水端通过第一管道与闭冷水供水管相连通，空气换热器的进水端通过第二管道与闭冷水回水管相连通。本实用新型解决了压气机抽气加热采用高品位热源导致经济效益较差的问题，利用机组换热过后的闭式冷却水，既提高了进口加热温度又降低了冷源损失，达到了提高机组效率的目的。

Description

一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置

技术领域

本实用新型涉及发电设备技术领域，具体而言，涉及一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置。

背景技术

目前，国内燃机电厂大量投运，由于燃气–蒸汽联合循环机组的效率即使仅提高0.1％，也会产生良好的节能效果以及巨大的经济性，因此，为了降低电厂的运营成本，提高机组效率便成为了近几年的一项重要课题，其主要有如下途径：

1、影响燃气–蒸汽联合循环电厂效率的主要因素

建设期：设备选型，系统设计，主要参数及指标确定。通过精细选型、优化系统设计、调整主要参数可以使机组设计效率基本达到最优。建设完成后，机组在各工况下的运行效率基本确定，这是保证机组高效运行的基础。

运营期：运行方式、机组负荷率、燃机透平前温度、余热锅炉(蒸汽轮机)主要参数(温度、压力、流量)、冷端损失是影响效率的主要因素。

2、燃气–蒸汽联合循环电厂影响效率主要因素与效率的关系

运行方式：背压供热效率最高，抽凝供热次之，纯凝发电最低。

机组负荷率：负荷率越高，效率越高。

燃机透平前温度：温度越高，效率越高。

余热锅炉(蒸汽轮机)主要参数(温度、压力、流量)：参数越高，效率越高。

冷端损失：损失越小，效率越高。

综上所述，对于已投产机组大部分因素都无法由电厂控制，但可以通过增加透平前温度来提高整个联合循环的效率。在现有技术中，一般采用压气机抽气加热或电加热的方式提高透平前温度，然而，使用压气机抽气方式进行加热时，因所使用的空气为高温、高压的高品位热源，导致该种方式的经济效益较差，另外，采用电加热方式时，通过电热丝对进口空气进行加热，需要耗费大量的电能，不利于提高机组效率。

实用新型内容

本说明书提供一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

根据本说明书实施例，提供了一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，所述装置包括燃气–蒸汽联合循环机组，所述装置还包括空气换热器，所述燃气–蒸汽联合循环机组包括燃气轮机、冷却塔、闭冷水换热器，其中：

所述空气换热器的热气出口与所述燃气轮机的压气机进气口相连通；所述冷却塔与所述闭冷水换热器相连通；所述闭冷水换热器的进水口连接有闭冷水回水管，所述闭冷水换热器的出水口连接有闭冷水供水管；所述空气换热器的出水端通过第一管道与所述闭冷水供水管相连通，所述空气换热器的进水端通过第二管道与所述闭冷水回水管相连通。

可选地，所述燃气–蒸汽联合循环机组还包括余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器以及第一泵体，其中：

所述燃气轮机的出汽端与所述余热锅炉的进汽端相连通，所述余热锅炉的出汽端连通所述蒸汽轮机的进汽端，所述蒸汽轮机的排气端与所述凝汽器的进汽端相连通，所述凝汽器的排水端连通所述第一泵体的进水端以输送凝结水，所述第一泵体的出水端连通所述余热锅炉的进水端，所述凝汽器的进水端、出水端分别与所述冷却塔的出水端、进水端相连通。

可选地，所述燃气–蒸汽联合循环机组还包括第一发电机，所述燃气轮机的压气机与所述第一发电机同轴连接，驱动所述第一发电机发电。

可选地，所述燃气–蒸汽联合循环机组还包括第二发电机，所述蒸汽轮机与所述第二发电机同轴连接，驱动所述第二发电机发电。

可选地，所述闭冷水回水管上安装有第一阀门，且所述第一阀门设置于所述闭冷水换热器与所述第二管道之间。

可选地，所述闭冷水供水管上安装有第二阀门，且所述第二阀门设置于所述闭冷水换热器与所述第一管道之间。

可选地，所述第二管道上沿水流动方向依次设有第二泵体、第三阀门。

可选地，所述第一管道上安设有第四阀门。

进一步可选地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门均为截止阀。

进一步可选地，所述第一泵体、第二泵体均为增压泵。

本说明书实施例的有益效果如下：

本实用新型实施例中的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，通过利用燃气–蒸汽联合循环机组换热过后的闭式冷却水提高燃机的进气温度，所采用的闭式冷却水为低品位热源，解决了现有技术中压气机抽气方式采用高品位热源导致经济效益较差的问题，此外，利用闭式冷却水不仅加热了燃机进气口的空气温度，还降低了冷源损失，并减少了发电厂的用电消耗，达到了提高机组效率的目的。

本说明书实施例的创新点包括：

1、本实施例中，通过利用燃气–蒸汽联合循环机组换热过后的闭式冷却水提高燃机的进气温度，所采用的闭式冷却水为低品位热源，解决了现有技术中压气机抽气方式采用高品位热源导致经济效益较差的问题，是本说明书实施例的创新点之一。

2、本实施例中，利用闭式冷却水加热了燃机进气口的空气温度，减少了发电厂的用电消耗，是本说明书实施例的创新点之一。

3、本实施例中，利用闭式冷却水加热了燃机进气口的空气温度，降低了冷源损失，达到了提高机组效率的目的，是本说明书实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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实用新型的一些实施例，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为本说明书实施例提供的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置的结构示意图；

图中，1为空气换热器、2为燃气轮机、3为余热锅炉、4为蒸汽轮机、5为凝汽器、6为冷却塔、7为闭冷水换热器、8为闭冷水供水管、9为闭冷水回水管、10为第一管道、11为第二管道、12为第一泵体、13为第一发电机、14为第二发电机、15为第一阀门、16为第二阀门、17为第二泵体、18为第三阀门、19为第四阀门。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本说明书实施例公开了一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置。以下分别进行详细说明。

压气机的进气温度可以通过加热进气得以提高，如果在负荷不变的情况下提高进气温度，透平前温度就会提高(前提是未进入温控)，进而提高燃机效率。燃机以部分负荷运行时，压气机的进气质量流量为定值，提升燃机进气温度会降低进气空气密度，从而提高进气体积流量，迫使压气机IGV角度开大，从而减少IGV内空气流动的节流损失，改善压气机运行状况，从而提高整个联合循环的效率。

根据上述相关原理，本实用新型实施例通过在燃机进气口处设置空气换热器1，选取机组换热过后的闭式冷却水作为空气换热器1的加热热源，如图1所示，所述装置包括空气换热器1和燃气–蒸汽联合循环机组，其中，所述燃气–蒸汽联合循环机组包括燃气轮机2、冷却塔6、闭冷水换热器7。

所述空气换热器1的热气出口与所述燃气轮机2的压气机进气口相连通；所述冷却塔6与所述闭冷水换热器7相连通；所述闭冷水换热器7的进水口连接有闭冷水回水管9，所述闭冷水换热器7的出水口连接有闭冷水供水管8；所述空气换热器1的出水端通过第一管道10与所述闭冷水供水管8相连通，所述空气换热器1的进水端通过第二管道11与所述闭冷水回水管9相连通。

本实用新型实施例中利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置采用空气换热器1的设置提升燃机进气温度，冷空气从空气换热器1的进气口进入空气换热器1内，并在加热热源的作用下进行换热，形成热空气，并从空气换热器1的热气出口流向与其相通的燃气轮机2的压气机进气口，从而不断地向燃气轮机2提供热空气，提升了燃机的进气温度。在此过程中，机组换热后的闭式冷却水即低品位热源作为空气换热器1的加热热源，闭式冷却水对机组中的设备进行冷却换热，换热过后，经闭冷水回水管9和第二管道11并通过空气换热器1的进水端流入空气换热器1中，在空气换热器1中与冷空气进行热交换，对冷空气进行加热，闭式冷却水被冷却，冷却之后的闭式冷却水从空气换热器1的出水端流出，并依次经由第一管道10、闭冷水供水管8再次进入闭式循环冷却系统，间接或直接地带走汽轮机、锅炉和发电机的辅助设备产生的地热量，保证辅助设备电机、轴承、油等的正常温度和安全运行。

进一步的，所述燃气–蒸汽联合循环机组还包括余热锅炉3、蒸汽轮机4、凝汽器5以及第一泵体12，其中，所述燃气轮机2的出汽端与所述余热锅炉3的进汽端相连通，所述余热锅炉3的出汽端连通所述蒸汽轮机4的进汽端，所述蒸汽轮机4的排气端与所述凝汽器5的进汽端相连通，所述凝汽器5的排水端连通所述第一泵体12的进水端以输送凝结水，所述第一泵体12的出水端连通所述余热锅炉3的进水端，所述凝汽器5的进水端、出水端分别与所述冷却塔6的出水端、进水端相连通。

热空气进入燃气轮机2的压气机进气口，在压气机内进行压缩，之后进入燃气轮机2的燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气轮机2的透平中膨胀做功，但从燃气轮机2的出汽端排出的气体温度依旧很高，仍具备很高的能量，将这些高温气体送至余热锅炉3的进汽端，在余热锅炉3内把水加热成蒸汽，所产生的蒸汽从余热锅炉3的出汽端通过蒸汽轮机4的进汽端进入到蒸汽轮机4中，从而推动蒸汽轮机4，带动第二发电机14发电。

蒸汽轮机4排出的气体从蒸汽轮机4的排气端排出，通过凝汽器5的进汽端进入凝汽器5内，在凝汽器5的作用下形成凝结水，所产生的凝结水从凝汽器5的排水端流出，并在第一泵体12的作用下输送至余热锅炉3的进水端，从而为余热锅炉3提供水源，节约水资源，符合节能减排绿色环保的理念。

同时，冷却塔6分别和凝汽器5、闭冷水换热器7相连通，为凝汽器5和闭冷水换热器7提供冷却水，但冷却塔6将携带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，将废热传输给空气并散入大气，造成了热量损失，而本实施例中选用闭式循环冷却系统中的闭式冷却水作为空气换热器1所使用的加热热源，用于机组换热后的闭式冷却水为低品位热源，将闭式冷却水换出的热量用于空气加热，对其热量进行回收利用，既降低了冷源损失，又具有较好的经济效益。

本实用新型实施例中的燃气–蒸汽联合循环机组采用多轴布置方案，具体的，所述燃气–蒸汽联合循环机组还包括第一发电机13、第二发电机14，所述燃气轮机2的压气机与所述第一发电机13同轴连接，高温燃气在燃气轮机2的透平中膨胀做功，推动燃气轮机2透平叶轮旋转，透平旋转时带动压气机旋转作业，驱动所述第一发电机13发电。所述蒸汽轮机4与所述第二发电机14同轴连接，进入蒸汽轮机4中的蒸汽推动蒸汽轮机4作业，驱动所述第二发电机14发电。

为提高该装置的安全性以及可控性，使用于机组换热后的闭式冷却水既可通过冷却塔6冷却，也可通过空气换热器1冷却，详细地，所述闭冷水回水管9上安装有第一阀门15，且所述第一阀门15设置于所述闭冷水换热器7与所述第二管道11之间；所述闭冷水供水管8上安装有第二阀门16，且所述第二阀门16设置于所述闭冷水换热器7与所述第一管道10之间；所述第二管道11上沿水流动方向依次设有第二泵体17、第三阀门18；所述第一管道10上安设有第四阀门19。

当不投运空气换热器1时，开启第一阀门15、第二阀门16，并关闭第三阀门18、第四阀门19，使闭冷水回水经闭冷水回水管9流入闭冷水换热器7中，在闭冷水换热器7中冷却降温后，通过闭冷水供水管8再次进入闭式循环冷却系统循环，经闭冷水换热器7换热后的热量被冷却塔6开冷水带走排入大气，造成了热量损失。而当投运空气换热器1时，关闭第一阀门15、第二阀门16，并开启第三阀门18、第四阀门19，因此，闭冷水回水经闭冷水回水管9流入第二管道11中，并在第二泵体17的作用下通过第二管道11流入空气换热器1内，在空气换热器1中利用冷空气进行冷却，然后依次通过第一管道10、闭冷水供水管8再次进入闭式循环冷却系统，经空气换热器1换出的热量用于空气加热，将热量回收利用，提高了燃机进气温度，从而提升了机组联合循环效率。

在一个具体的实施例中，所述第一阀门15、第二阀门16、第三阀门18、第四阀门19均为截止阀，利用第一阀门15控制闭式冷却水通过闭冷水回水管9流入闭冷水换热器7，利用第二阀门16控制闭冷水换热器7中的闭式冷却水在闭冷水供水管8中的流通，利用第三阀门18控制闭式冷却水通过闭冷水回水管9、第二管道11流入空气换热器1，并通过利用第四阀门19控制空气换热器1内的闭式冷却水在第一管道10中的流通。此外，所述第一泵体12、第二泵体17均为增压泵，第一泵体12对凝结水增压，从而将凝结水输送至余热锅炉3，同理，第二泵体17对闭冷水回水管9内的闭冷水回水增压，从而将其经第二管道11输送至空气换热器1中，闭冷水回水作为冷空气的加热热源，在空气换热器1中与冷空气进行热交换，提升燃机的进气温度。

综上所述，本说明书公开一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，通过利用燃气–蒸汽联合循环机组换热过后的闭式冷却水提高燃机的进气温度，所采用的闭式冷却水为低品位热源，解决了现有技术中压气机抽气方式采用高品位热源导致经济效益较差的问题，此外，利用闭式冷却水不仅加热了燃机进气口的空气温度，还降低了冷源损失，并减少了发电厂的用电消耗，达到了提高机组效率的目的。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述装置包括燃气–蒸汽联合循环机组和空气换热器，所述燃气–蒸汽联合循环机组包括燃气轮机、冷却塔、闭冷水换热器，其中：

所述空气换热器的热气出口与所述燃气轮机的压气机进气口相连通；所述冷却塔与所述闭冷水换热器相连通；所述闭冷水换热器的进水口连接有闭冷水回水管，所述闭冷水换热器的出水口连接有闭冷水供水管；所述空气换热器的出水端通过第一管道与所述闭冷水供水管相连通，所述空气换热器的进水端通过第二管道与所述闭冷水回水管相连通。

2.根据权利要求1所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述燃气–蒸汽联合循环机组还包括余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器以及第一泵体，其中：

所述燃气轮机的出汽端与所述余热锅炉的进汽端相连通，所述余热锅炉的出汽端连通所述蒸汽轮机的进汽端，所述蒸汽轮机的排气端与所述凝汽器的进汽端相连通，所述凝汽器的排水端连通所述第一泵体的进水端以输送凝结水，所述第一泵体的出水端连通所述余热锅炉的进水端，所述凝汽器的进水端、出水端分别与所述冷却塔的出水端、进水端相连通。

3.根据权利要求1所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述燃气–蒸汽联合循环机组还包括第一发电机，所述燃气轮机的压气机与所述第一发电机同轴连接，驱动所述第一发电机发电。

4.根据权利要求2所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述燃气–蒸汽联合循环机组还包括第二发电机，所述蒸汽轮机与所述第二发电机同轴连接，驱动所述第二发电机发电。

5.根据权利要求2所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述闭冷水回水管上安装有第一阀门，且所述第一阀门设置于所述闭冷水换热器与所述第二管道之间。

6.根据权利要求5所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述闭冷水供水管上安装有第二阀门，且所述第二阀门设置于所述闭冷水换热器与所述第一管道之间。

7.根据权利要求6所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述第二管道上沿水流动方向依次设有第二泵体、第三阀门。

8.根据权利要求7所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述第一管道上安设有第四阀门。

9.根据权利要求8所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门均为截止阀。

10.根据权利要求7所述的利用闭式冷却水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述第一泵体、第二泵体均为增压泵。

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