CN216282169U - 一种带蓄冷的lng电站联合循环机组进气冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，包括LNG冷能回收装置与水蓄冷装置，在高温季节运行带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，通过两级换热回收LNG冷能，并利用水蓄冷技术进行储存，适时用于冷却联合循环机组进气，不仅联合循环机组发电本身没有影响，而且不会产生环境污染，同时还可以增加机组发电功率和发电效率，提高机组的调峰性能。
Description
技术领域
本实用新型属于能源系统余能利用技术领域，具体涉及一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统。
背景技术
LNG一般指液化天然气，是天然气经干燥净化处理后，通过低温工艺冷却液化形成的液态烷烃混合物，其主要成分是甲烷，以及少量的乙烷和丙烷，通常储存在-160℃、0.1MPa左右的低温储存罐内。LNG作为燃料使用的同时自身携带大量高品位冷能，其气化过程释放的冷能高达830kJ/kg左右(包括气化潜热和升温至环境温度的显热)。LNG电站发电需要先对LNG进行升温气化，期间LNG的气化冷量一般会被外来的媒介带走排放，造成损失。
LNG电站普遍装备大型F级燃气轮机联合循环机组，联合循环机组的发电功率通常会随环境温度的增加而降低，如果将上述LNG气化冷能利用水蓄冷技术储存起来，合理利用，在高温季节作为冷源冷却联和循环机组进气，则可以有效提高联和循环机组发电功率，改善联和循环机组调峰性能。
目前联合循环机组进气冷却主要是利用汽轮机的供热抽汽或低压主蒸汽作为热媒，供给溴化锂/氨水吸收式制冷机等设备制备冷源来实现的，但像这样抽取机组制备的高品位汽源作为热媒会对机组的发电功率和发电效率产生不利影响。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型提出一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，利用LNG冷能，再结合水蓄冷技术实现LNG气化冷能的回收储存及联合循环机组的进气冷却，不仅对机组发电本身没有影响，而且不会产生环境污染，同时还会提高机组的运行经济性。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，包括用于对LNG冷能回收的LNG冷能回收装置和用于对联合循环机组进气冷却的水蓄冷装置；
LNG冷能回收装置包括一级冷能换热器、冷媒罐和二级冷能换热器；所述一级冷能换热器冷侧与LNG气化装置并联，LNG气化装置的入口端连接气源，出气端连接汽轮机，所述一级冷能换热器热侧出口连接二级冷能换热器的冷侧入口，二级冷能换热器的冷侧串联冷媒罐；
所述水蓄冷装置包括自然分层蓄冷水罐，其内部设置上部布水器和下部布水器，二级冷能换热器热侧出口通过下部布水器连接进气冷却器的入口，进气冷却器的出口通过上部布水器与二级冷能换热器的热侧入口连接，进气冷却器设置在燃气轮机的进气通道中。
优选的，所述一级冷能换热器冷侧的出口设置有辅热器，辅热器的出口通过燃气轮机前置模块与燃气轮机连接。
优选的，所述冷媒罐通过冷媒泵和与一级冷能换热器热侧的入口连接。
优选的，所述下部布水器的出口通过放冷水泵与进气冷却器的入口连接，上部布水器的出口通过蓄冷水泵与二级冷能换热器热侧入口连通。
优选的，所述下部布水器的入口和上部布水器的出口之间设置有蓄冷阀门组，所述下部布水器的出口和上部布水器的入口之间设置有放冷阀门组，蓄冷阀门组和放冷阀门组分别用于控制自然分层蓄冷水罐的工作状态。
优选的，所述蓄冷阀门组包括设置在下部布水器的入口的第一阀门，依次设置在上部布水器的出口的第二阀门和第三阀门，第一阀门的入口连接蓄冷短接管道的一端，蓄冷短接管道的另一端接第二阀门和第三阀门之间，蓄冷短接管道上设置有第四阀门。
优选的，放冷阀门组包括依次设置在下部布水器的出口的第五阀门和第六阀门，设置在上部布水器的入口的第七阀门，第七阀门的入口连接放冷短接管道的一端，放冷短接管道的另一端接第五阀门和第六阀门之间，放冷短接管道上设置有第八阀门。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型公开了一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，包括LNG冷能回收装置与水蓄冷装置，在高温季节运行带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，通过两级换热回收LNG冷能，并利用水蓄冷技术进行储存，适时用于冷却联合循环机组进气，不仅联合循环机组发电本身没有影响，而且不会产生环境污染，同时还可以增加机组发电功率和发电效率，提高机组的调峰性能。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统的示意图。
图中：1为LNG低温储存罐；2为LNG干燥净化装置；3为LNG气化装置；4为燃气轮机前置模块；5为燃气轮机；6为进气通道；7为余热锅炉；8为烟囱；9为冷媒罐；10为冷媒泵；11为冷媒阀；12为一级冷能换热器；13为辅热器；14为二级冷能换热器；15为蓄冷水泵；16为自然分层蓄冷水罐；17为下部布水器、18为上部布水器、19为蓄冷阀门组；20为放冷阀门组；21为放冷水泵；22为进气冷却器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
参阅图1，一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，包括布置在LNG低温储存罐1旁的LNG冷能回收装置，以及布置在联合循环机组进气附近的水蓄冷装置。
LNG低温储存罐1通过LNG干燥净化装置与LNG气化装置3的入口连接，LNG气化装置3的出口与燃气轮机前置模块4的入口连接，燃气轮机前置模块4的出口与燃气轮机5连接，燃气轮机5与发电机连接，燃气轮机5的进气通道6中设置有进气冷却器22，燃气轮机5的排气口连接余热锅炉7，余热锅炉7设置有烟囱8。
LNG冷能回收装置包括一级冷能换热器12、冷媒阀11、冷媒泵10、冷媒罐9和二级冷能换热器14。
一级冷能换热器12冷侧的入口与LNG气化装置3的入口连通，一级冷能换热器12冷侧的出口设置有辅热器13，辅热器13的出口与LNG气化装置3的出口连通，使一级冷能换热器12冷侧与LNG气化装置3形成并联。
一级冷能换热器12热侧出口连接二级冷能换热器14的冷侧入口，二级冷能换热器14的冷侧出口依次连接冷媒罐9、冷媒泵10、冷媒阀11和一级冷能换热器热侧入口，二级冷能换热器14的热侧通过水蓄冷装置连接进气冷却器22。
水蓄冷装置包括蓄冷水泵15、自然分层蓄冷水罐16和放冷水泵21。
自然分层蓄冷水罐16中设置有上部布水器18和下部布水器17，二级冷能换热器14热侧出口连接下部布水器17的入口，下部布水器17的出口通过放冷水泵21与进气冷却器22的入口连接，进气冷却器22的出口连接上部布水器18的入口，上部布水器18的出口通过蓄冷水泵15与二级冷能换热器14热侧入口连接。
自然分层蓄冷水罐16的入口和出口设置有蓄冷阀门组19和放冷阀门组20，蓄冷阀门组19包括设置在下部布水器17的入口的第一阀门，依次设置在上部布水器18的出口的第二阀门和第三阀门，第一阀门的入口连接蓄冷短接管道的一端，蓄冷短接管道的另一端接第二阀门和第三阀门之间，蓄冷短接管道上设置有第四阀门。
放冷阀门组20包括依次设置在下部布水器17的出口的第五阀门和第六阀门，设置在上部布水器18的入口的第七阀门，第七阀门的入口连接放冷短接管道的一端，放冷短接管道的另一端接第五阀门和第六阀门之间，放冷短接管道上设置有第八阀门。
下面对本实用新型提供的一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统的冷却方法进行详细的阐述。
LNG冷能回收装置与LNG气化装置3采用并联方式驳接，前后分别利用一阀门组配合调控。当不需要LNG冷能回收环节工作时，通过调节阀门组关闭LNG冷能回收环节，低温储存罐1中的LNG干燥净化后，经电站原有高压水浴式气化器等气化装置3气化成天然气，作为燃料进入燃气轮机前置模块4，供给燃气轮机5。
当需要LNG冷能回收装置工作时，通过调节阀门组开启LNG冷能回收装置，经干燥净化装置2处理后的LNG，一部分进入一级冷能换热器12，经冷媒换热、气化供给机组，气化冷能被冷媒回收，另一部分经电站原有气化装置3供给机组，保证联合循环机组正常发电用气。
进入LNG冷能回收装置的LNG，进入一级冷能换热器12的冷侧换热升温后，再经过辅热器加热后进入燃气轮机前置模块4，最后进入汽轮机做功；一级冷能换热器12热侧的冷媒与冷侧的LNG换热降温后，依次进入二级冷能换热器14的冷侧、冷媒罐9、冷媒泵10和冷媒阀11进入一级冷能换热器12形成循环。
二级冷能换热器17热侧的冷却水与冷媒换热降温后进入下部布水器17，然后在通过放冷水泵21进入进气冷却器22冷却联合循环机组进气，升温后的冷却水经过上部布水器18，并通过蓄冷水泵15再次进入到二级冷能换热器17热侧与冷媒换热降温，形成放冷循环。
当进行水蓄冷且不放冷时，也就是对LNG的冷能进行回收，同时不对联合循环机组进气冷却。
关闭放冷阀门组20所有阀门以及蓄冷短接管道上的第四阀门，蓄冷阀门组19的其余阀门全部打开，上部布水器18中的热水经过第二阀门和第三阀门进入蓄冷水泵15，经过蓄冷水泵15加压后进入二级冷能换热器14热侧换热，换热降温后的冷却水通过第一阀门进入下部布水器17，完成蓄冷，直至上部布水器18中冷却水全部进入下部布水器17，达到最大蓄冷最大限值。
当进行放冷且不进行水蓄冷时，也就是对联合循环机组进气冷却，且不对LNG的冷能进行回收。
关闭蓄冷阀门组19所有阀门以及放冷短接管道上的第八阀门，放冷阀门组20的其余阀门全部打开，下部布水器17中的冷却水通过放冷水泵21加压后进入进气冷却器22冷却联合循环机组进气，升温后的冷却水通过第七阀门进入上部布水器18，直至下部布水器17中的冷却水排空。
本实用新型带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统的水蓄冷装置利用廉价且取用方便的水作为蓄冷介质，并利用水的显热进行冷量储存，当环境温度过高时，用来冷却机组进气，降低机组进气温度，提高机组的运行经济性。
水蓄冷装置在自然分层水蓄冷罐中，上、下设置有两个均匀分配水流的布水器。工作时，通过调控蓄冷水泵、蓄冷阀门组，使回收了LNG冷能的低温冷却水缓慢从蓄冷水罐下部布水器流入，高温冷却水从上部布水器被抽出，进入二级冷能换热器降温，形成蓄冷循环。通过调控放冷水泵、放冷阀门组，使高温冷却水不断从上部布水器流入，低温冷冻水不断从下部布水器流出，进入进气冷却器冷却联合循环机组进气，形成放冷循环。
LNG冷能回收装置包括两级冷能换热系统。工作时，一级冷能换热系统冷媒罐中的冷媒经冷媒泵、冷媒阀调控进入一级冷能换热器，与LNG换热后进入二级冷能换热器，与水蓄冷利用环节的冷却水换热后返回冷媒罐，形成循环。与冷媒换热后的LNG经辅热器加热，完全气化作为燃料进入燃气轮机前置模块，供给联合循环机组发电。LNG冷能回收环节的两级冷能换热器需要根据详细换热计算设计布置在LNG低温储存罐附近的合适位置。同理，水蓄冷利用环节的进气冷却器也需要根据详细换热计算设计布置在联合循环机组燃气轮机进气通道中的合适位置。
在燃气轮机进气通道加装换热装置，虽然会使机组热力系统空气侧产生一定的阻力损失，但经过对M701F4型燃气轮机联合循环机组的初步测算，燃气轮机进气阻力损失不超过1.4kPa，机组热力系统阻力损失很小，且通过优化设计能够进一步降低换热器阻力，因此并不会改变机组整体性能优化的趋势。
在高温季节运行带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，通过两级换热回收LNG冷能，并利用水蓄冷技术进行储存，适时用于冷却联合循环机组进气，不仅对联合循环机组发电本身没有影响，而且不会产生环境污染，同时还可以增加机组发电功率和发电效率，提高机组的调峰性能。如将M701F4型燃气轮机联合循环机组的进气温度从42℃冷却至35℃，机组发电功率增加约26MW，发电效率提高约0.5个百分点。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，其特征在于，包括用于对LNG冷能回收的LNG冷能回收装置和用于对联合循环机组进气冷却的水蓄冷装置；
LNG冷能回收装置包括一级冷能换热器(12)、冷媒罐(9)和二级冷能换热器(14)；所述一级冷能换热器(12)冷侧与LNG气化装置(3)并联，LNG气化装置(3)的入口端连接气源，出气端连接汽轮机，所述一级冷能换热器(12)热侧出口连接二级冷能换热器(14)的冷侧入口，二级冷能换热器(14)的冷侧串联冷媒罐(9)；
所述水蓄冷装置包括自然分层蓄冷水罐(16)，其内部设置上部布水器(18)和下部布水器(17)，二级冷能换热器(14)热侧出口通过下部布水器(17)连接进气冷却器(22)的入口，进气冷却器(22)的出口通过上部布水器(18)与二级冷能换热器(14)的热侧入口连接，进气冷却器(22)设置在燃气轮机(5)的进气通道(6)中。
2.根据权利要求1所述的一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，其特征在于，所述一级冷能换热器(12)冷侧的出口设置有辅热器(13)，辅热器(13)的出口通过燃气轮机前置模块(4)与燃气轮机(5)连接。
3.根据权利要求1所述的一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，其特征在于，所述冷媒罐(9)通过冷媒泵(10)和与一级冷能换热器(12)热侧的入口连接。
4.根据权利要求1所述的一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，其特征在于，所述下部布水器(17)的出口通过放冷水泵(21)与进气冷却器(22)的入口连接，上部布水器(18)的出口通过蓄冷水泵(15)与二级冷能换热器(14)热侧入口连通。
5.根据权利要求1所述的一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，其特征在于，所述下部布水器(17)的入口和上部布水器(18)的出口之间设置有蓄冷阀门组(19)，所述下部布水器(17)的出口和上部布水器(18)的入口之间设置有放冷阀门组(20)，蓄冷阀门组(19)和放冷阀门组(20)分别用于控制自然分层蓄冷水罐(16)的工作状态。
6.根据权利要求5所述的一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，其特征在于，所述蓄冷阀门组(19)包括设置在下部布水器(17)的入口的第一阀门，依次设置在上部布水器(18)的出口的第二阀门和第三阀门，第一阀门的入口连接蓄冷短接管道的一端，蓄冷短接管道的另一端接第二阀门和第三阀门之间，蓄冷短接管道上设置有第四阀门。
7.根据权利要求6所述的一种带蓄冷的LNG电站联合循环机组进气冷却系统，其特征在于，放冷阀门组(20)包括依次设置在下部布水器(17)的出口的第五阀门和第六阀门，设置在上部布水器(18)的入口的第七阀门，第七阀门的入口连接放冷短接管道的一端，放冷短接管道的另一端接第五阀门和第六阀门之间，放冷短接管道上设置有第八阀门。
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| CN113945030A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-01-18 | 西安热工研究院有限公司 | 一种带蓄冷的lng电站联合循环机组进气冷却系统及方法 |
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- 2021-11-10 CN CN202122746038.1U patent/CN216282169U/zh active Active
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