CN214247507U - 一种利用热网疏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热网疏水提升燃机进气温度的装置，空气换热器的热气出口与燃气轮机的压气机进气口相连，燃气轮机的出汽端与余热锅炉的进汽端相连，余热锅炉的出汽端连通蒸汽轮机的进汽端，蒸汽轮机的出汽端连通热网加热器的进汽端，热网加热器的出汽端与一级疏水冷却器的进水端相连，一级疏水冷却器的出水端连通二级疏水冷却器的进水端，二级疏水冷却器的冷却进水端通过第一管道与闭冷水换热器的出水端相连，二级疏水冷却器的冷却出水端通过第二管道与闭冷水换热器的进水端相连，二级疏水冷却器的冷却进水端还通过第三管道与空气换热器的出水端相连，二级疏水冷却器的冷却出水端还通过第四管道与空气换热器的进水端相连。

Description

一种利用热网疏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，涉及一种利用热网疏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，只有通过增加透平前温度与降低冷端损失两个方面来提高整个联合循环的效率，而燃气-蒸汽联合循环电厂影响效率的主要因素与效率之间的关系为：燃机透平前温度升高，效率升高；冷端损失越小，效率越高。根据这两项因素，可利用加热燃机进气温度来提高机组效率。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热网疏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，提供了一种利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，所述装置包括：空气换热器、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、热网加热器、一级疏水冷却器、二级疏水冷却器、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，所述蒸汽轮机的出汽端连通所述热网加热器的进汽端，所述热网加热器的出汽端与所述一级疏水冷却器的进水端相连通，所述一级疏水冷却器的出水端连通所述二级疏水冷却器的进水端，所述二级疏水冷却器的冷却进水端通过第一管道与所述闭冷水换热器的出水端相连通，所述二级疏水冷却器的冷却出水端通过第二管道与所述闭冷水换热器的进水端相连通，所述二级疏水冷却器的冷却进水端还通过第三管道与所述空气换热器的出水端相连通，所述第三管道上安装有第一泵体，所述二级疏水冷却器的冷却出水端还通过第四管道与所述空气换热器的进水端相连通。

可选地，所述装置还包括凝汽器、冷却塔，其中：

所述蒸汽轮机的排水端与所述凝汽器的进水端相连通，所述凝汽器的出水端通过第二泵体将凝结水输送至所述余热锅炉的进水端，且所述凝汽器的冷却进水端、冷却出水端分别与所述冷却塔的出水端、进水端相连通，所述冷却塔与所述闭冷水换热器相连通，所述二级疏水冷却器的出水端与所述凝汽器的进水端相连通。

进一步可选地，所述第一泵体、第二泵体均为增压泵。

可选地，所述装置还包括补水管道，所述补水管道与所述第三管道相连通。

进一步可选地，所述第三管道上安装有第三阀门，所述第三阀门设置于所述第一泵体与所述二级疏水冷却器之间，所述补水管道设置于所述第三阀门与所述二级疏水冷却器之间，所述补水管道上安装有第五阀门。

可选地，所述第一管道上安设有第一阀门，所述第二管道上安设有第二阀门。

可选地，所述第四管道上设置有第四阀门。

进一步可选地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门均为截止阀。

可选地，所述装置还包括第一发电机，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，所述装置还包括第二发电机，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。

本说明书实施例的有益效果如下：

通过利用机组热网的二级疏水提高燃机进气温度，既提高了燃机进口的空气温度，又能够降低机组的冷源损失，并降低了工质的回收温度，减少厂用电的消耗，达到了提高机组效率的目的，且所采用的热网二级疏水为低品位热源，解决了现有技术中由于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，实用性强。

本说明书实施例的创新点包括：

1、本实施例中，采用机组热网的二级疏水作为燃气轮机的进气加热热源，既提高了燃机进口的空气温度，又能够降低机组的冷源损失，并降低了工质的回收温度，是本说明书实施例的创新点之一。

2、本实施例中，所采用的热网二级疏水为低品位热源，解决了现有技术中由于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，实用性强，是本说明书实施例的创新点之一。

3、本实施例中，在不增加额外投资的基础上，利用热网疏水提升燃机进气温度，减少了额外投资，相对于电加热方式，减少了厂用电的消耗，并能够达到提高机组效率的目的，是本说明书实施例的创新点之一。

4、本实施例中，降低返回凝汽器工质的热量，降低冷源损失，将该部分热量进行利用，从而达到降低循环冷却水量，达到节能降耗，增加整个联合循环效率的目的，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热网疏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为热网加热器、6为一级疏水冷却器、7为二级疏水冷却器、8为闭冷水换热器、9为第一管道、10为第二管道、11为第三管道、12为第一泵体、13为第四管道、14为凝汽器、15为冷却塔、16为第二泵体、17为补水管道、18为第三阀门、19为第五阀门、20为第一阀门、21为第二阀门、22为第四阀门、23为第一发电机、24为第二发电机。

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热网疏水提升燃机进气温度的装置。以下结合图1所示进行详细说明。

一方面，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；另一方面，降低冷源损失，即降低返回凝汽器工质的热量，将该部分热量进行利用，从而达到降低循环冷却水量，达到节能降耗，增加整个联合循环效率的目的。

由上所述的相关原理，本说明实施例根据燃气-蒸汽联合循环供热机组的系统设置，在燃气轮机2的进气口设置空气换热器1，并选取热网的二级疏水作为空气换热器1的加热热源。如图1所示，所述装置包括：空气换热器1、燃气轮机2、余热锅炉3、蒸汽轮机4、热网加热器5、一级疏水冷却器6、二级疏水冷却器7、闭冷水换热器8，其中，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的出汽端连通所述热网加热器5的进汽端，所述热网加热器5的出汽端与所述一级疏水冷却器6的进水端相连通，所述一级疏水冷却器6的出水端连通所述二级疏水冷却器7的进水端，所述二级疏水冷却器7的冷却进水端通过第一管道9与所述闭冷水换热器8的出水端相连通，所述二级疏水冷却器7的冷却出水端通过第二管道10与所述闭冷水换热器8的进水端相连通，所述二级疏水冷却器7的冷却进水端还通过第三管道11与所述空气换热器1的出水端相连通，所述第三管道11上安装有第一泵体12，所述二级疏水冷却器7的冷却出水端还通过第四管道13与所述空气换热器1的进水端相连通。

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的冷气入口进入空气换热器1中，并在其内与加热热源进行热交换，转换为热空气，从空气换热器1的热气出口流向燃气轮机2的压气机进气口，从而为燃气轮机2提供加热的空气，热空气进入燃气轮机2的压气机内，在其内进行压缩，然后流向燃气轮机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，之后，仍旧有较高能量的高温气体被输送至余热锅炉3内，在余热锅炉3之中将水加热形成蒸汽，而所产生的蒸汽从余热锅炉3的出汽端流入与余热锅炉3相连通的蒸汽轮机4内，推动蒸汽轮机4作业。

本实用新型实施例中的利用热网疏水提升燃机进气温度的装置提供热网供热，蒸汽轮机4所排出的高热量气体作为热网的热源，从蒸汽轮机4的出汽端排出，并通过热网加热器5的进汽端进入到热网加热器5内，为所需地区进行供热，同时，为了减少疏水排挤低压抽汽而引起的热损失，将热网加热器5所排出的水依次经由一级疏水冷却器6、二级疏水冷却器7进行冷却后再加热处理。

本装置采用热网二级疏水作为空气换热器1所使用的加热热源，利用中介水冷却热网二级疏水，升温后的中介水通过空气换热器1加热冷空气，既可降低冷端损失，又起到了提高燃机进气温度的作用。

具体的，所述装置还包括补水管道17，所述补水管道17与所述第三管道11相连通。中介水通过补水管道17经二级疏水冷却器7的冷却进水端进入二级疏水冷却器7，在二级疏水冷却器7中对疏水进行换热冷却，换热后的中介水升温，从二级疏水冷却器7的冷却出水端流出，并通过第四管道13流入空气换热器1内，在空气换热器1内与所进入的冷空气进行换热，之后，在第一泵体12的作用下从空气换热器1的出水端流出，并经由第三管道11流回二级疏水冷却器7中。

此外，二级疏水冷却器7中的疏水还可通过闭冷水换热器8进行冷却，冷却水从闭冷水换热器8的出水端流出，并通过第一管道9流入二级疏水冷却器7中，在二级疏水冷却器7中与疏水进行换热，冷却疏水，升温之后的冷却水从二级疏水冷却器7的冷却出水端流出，经第二管道10流回闭冷水换热器8中，在闭冷水换热器8中被重新冷却，从而进行循环冷却。

在本实用新型实施例中，所述装置还包括凝汽器14、冷却塔15，其中，所述蒸汽轮机4的排水端与所述凝汽器14的进水端相连通，所述凝汽器14的出水端通过第二泵体16将凝结水输送至所述余热锅炉3的进水端，且所述凝汽器14的冷却进水端、冷却出水端分别与所述冷却塔15的出水端、进水端相连通，所述冷却塔15与所述闭冷水换热器8相连通，所述二级疏水冷却器7的出水端与所述凝汽器14的进水端相连通。

其中，从蒸汽轮机4排水端所排出的水进入凝汽器14中冷却，形成凝结水，之后，由凝汽器14的出水端排出，并由第二泵体16输送至余热锅炉3的进水端，作为余热锅炉3所需的水源。冷却塔15分别和凝汽器14、闭冷水换热器8相连通，为凝汽器14和闭冷水换热器8提供冷却水源，将携带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。而二级疏水冷却器7的出水端连通凝汽器14的进水端，被冷却后的疏水输送至凝汽器14内，一方面，对疏水进行回收利用，节约水资源，另一方面，降低返回凝汽器14工质的热量，降低冷源损失，增加整个联合循环效率的目的。

为实现本实施例装置的可控性和安全性，所述第三管道11上安装有第三阀门18，所述第三阀门18设置于所述第一泵体12与所述二级疏水冷却器7之间，所述补水管道17设置于所述第三阀门18与所述二级疏水冷却器7之间，所述补水管道17上安装有第五阀门19；所述第一管道9上安设有第一阀门20，所述第二管道10上安设有第二阀门21；所述第四管道13上设置有第四阀门22。

本实用新型实施例利用热网疏水提升燃机进气温度的装置可根据燃气轮机2的压气机进气是否需要进行加热，判断是否投运空气换热器1。当空气换热器1不投入运行时，开启第一阀门20、第二阀门21，关闭第三阀门18、第四阀门22，二级疏水冷却器7与闭冷水换热器8相互连通，热网二级疏水由闭式冷水冷却，冷却后的疏水回凝汽器14进入循环，造成了闭式冷水的冷源损失。而当空气换热器1投入运行时，关闭第一阀门20、第二阀门21，开启第三阀门18、第四阀门22，并开启第五阀门19，利用中介水冷却热网二级疏水，升温后的中介水经第四管道13进入空气换热器1内，在空气换热器1中与冷空气进行换热，从而加热冷空气，达到提高燃机进气温度的目的，换热之后的中介水在第一泵体12的作用下经第三管道11流回二级疏水冷却器7中进行循环冷却，在此过程中，第五阀门19开启，通过补水管道17为中介水系统进行补水。

在一个具体的实施例中，所述第一泵体12、第二泵体16均为增压泵，中介水经第一泵体12增压后通过第三管道11流回二级疏水冷却器7中，而凝结水经第二泵体16增压。所述第一阀门20、第二阀门21、第三阀门18、第四阀门22、第五阀门19均为截止阀，利用第一阀门20和第二阀门21控制二级疏水冷却器7与闭冷水换热器8之间的冷却水流通，利用第三阀门18和第四阀门22控制二级疏水冷却器7与空气换热器1之间的中介水流通，并利用第五阀门19控制中介水的补水。

在本说明书实施例中，利用热网疏水提升燃机进气温度的装置采用多轴布置方案，所述装置还包括第一发电机23、第二发电机24，详细的，所述燃气轮机2的压气机与所述第一发电机23同轴连接，高温燃气进入燃气轮机2的透平中膨胀做功，推动透平叶轮旋转，进而带动燃气轮机2的压气机作业，驱动所述第一发电机23发电；所述蒸汽轮机4与所述第二发电机24同轴连接，进入蒸汽轮机4内的蒸汽推动蒸汽轮机4作业，从而驱动所述第二发电机24发电。

需要注意的是，本实施例仅示出了多轴布置方案，但是该利用热网疏水提升燃机进气温度的装置并不仅限于多轴布置方案，还可根据需求应用在单轴布置方案上。

综上所述，本说明书公开一种利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，通过利用机组热网的二级疏水提高燃机进气温度，既提高了燃机进口的空气温度，又能够降低机组的冷源损失，并降低了工质的回收温度，减少厂用电的消耗，达到了提高机组效率的目的，且所采用的热网二级疏水为低品位热源，解决了现有技术中由于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，实用性强。

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)

1.一种利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述装置包括：空气换热器、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、热网加热器、一级疏水冷却器、二级疏水冷却器、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，所述蒸汽轮机的出汽端连通所述热网加热器的进汽端，所述热网加热器的出汽端与所述一级疏水冷却器的进水端相连通，所述一级疏水冷却器的出水端连通所述二级疏水冷却器的进水端，所述二级疏水冷却器的冷却进水端通过第一管道与所述闭冷水换热器的出水端相连通，所述二级疏水冷却器的冷却出水端通过第二管道与所述闭冷水换热器的进水端相连通，所述二级疏水冷却器的冷却进水端还通过第三管道与所述空气换热器的出水端相连通，所述第三管道上安装有第一泵体，所述二级疏水冷却器的冷却出水端还通过第四管道与所述空气换热器的进水端相连通。

2.根据权利要求1所述的利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述装置还包括凝汽器、冷却塔，其中：

所述蒸汽轮机的排水端与所述凝汽器的进水端相连通，所述凝汽器的出水端通过第二泵体将凝结水输送至所述余热锅炉的进水端，且所述凝汽器的冷却进水端、冷却出水端分别与所述冷却塔的出水端、进水端相连通，所述冷却塔与所述闭冷水换热器相连通，所述二级疏水冷却器的出水端与所述凝汽器的进水端相连通。

3.根据权利要求2所述的利用热网疏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。

4.根据权利要求1所述的利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述装置还包括补水管道，所述补水管道与所述第三管道相连通。

5.根据权利要求4所述的利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述第三管道上安装有第三阀门，所述第三阀门设置于所述第一泵体与所述二级疏水冷却器之间，所述补水管道设置于所述第三阀门与所述二级疏水冷却器之间，所述补水管道上安装有第五阀门。

6.根据权利要求5所述的利用热网疏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一阀门，所述第二管道上安设有第二阀门。

7.根据权利要求6所述的利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述第四管道上设置有第四阀门。

8.根据权利要求7所述的利用热网疏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、第五阀门均为截止阀。

9.根据权利要求1所述的利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述装置还包括第一发电机，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。

10.根据权利要求1所述的利用热网疏水提升燃机进气温度的装置，其特征在于，所述装置还包括第二发电机，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。

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