CN216518291U - 一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统 - Google Patents

一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，包括布置在余热锅炉尾部烟道的余热锅炉余热利用换热器和布置在燃气轮机进气模块通道中的燃气轮机进气换热器，所述余热锅炉尾部烟道与燃气轮机进气模块之间设置有电动制冷蓄冷器、电动加热器、热水型溴化锂制冷机及燃气轮机进气换热器循环水箱。本实用新型在环境温度偏低时，可利用光伏发电及余热锅炉排烟余热能量蓄冷；在环境温度偏高时，可利用光伏发电及余热锅炉排烟余热能量制冷，并结合蓄冷器蓄冷冷能对燃机进气进行冷却，从而使燃气轮机进气换热器出口空气温度保持在燃气轮机最佳进气温度点下，提高了机组运行效率及出力。

Description

一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统
技术领域
本实用新型属于燃气轮机联合循环机组节能技术领域，具体涉及一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统。
背景技术
燃气-蒸汽联合循环的效率高、运行灵活且污染物排放小，因此在国内外得到了大力发展；但是，在国内联合循环机组的发展存在诸多限制条件，主要限制因素在于我国是一个贫油、少气，且又是一个资源消耗较大的国家。因此，燃气、燃油的成本较国外富油、多气的国家显著偏高，从而间接导致联合循环机组的发电成本较高，在电力市场的竞争优势不足。
然而，由于联合循环的优点诸多，且在很多地区冷、热、电联供分布式能源系统的需求旺盛，从而有效促进了联合循环机组的蓬勃发展。尤其是通过合理的设计，将不可控的可再生能源、可控的发电机组、储能系统、燃气轮机等能源设备和各类负荷形成一个多能源综合供给系统，不仅能提高能源的利用效率，同时能满足各类能源负荷需求，减小环境污染。
联合循环机组中的燃气轮机是一种以空气为运行工质的原动机，在运行过程中，通过让空气在压缩机中压缩、在燃烧室中混合燃料燃烧后产生高温高压燃气，经由燃气涡轮膨胀做功而产生动力。由于联合循环运行工质为空气，而且系统为开式循环，因此，机组整体输出功率及效率受大气条件的影响很大。
大量研究表明，在夏季高温运行环境条件下，由于燃气轮机进气温度显著升高，导致联合循环机组的效率及机组出力均显著下降。因此，在夏季温度偏高的地区，通过对燃气轮机设置进气冷却系统，可以有效提高联合循环机组的运行效率和提升机组出力。
然而，传统的制冷方式需要消耗大量的电力或者系统热量，增加了机组的实际运行成本，导致实际工程实施收益有限。
发明内容
为了克服以上技术问题，本实用新型提供了一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，利用本实用新型使机组具备直接冷却和蓄冷功能，在环境温度偏低时，可利用光伏发电及余热锅炉排烟余热能量蓄冷；在环境温度偏高时，可利用光伏发电及余热锅炉排烟余热能量制冷，并结合蓄冷器蓄冷冷能对燃机进气进行冷却，从而使燃气轮机进气换热器出口空气温度保持在燃气轮机最佳进气温度点下，提高了机组运行效率及出力。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，包括布置在余热锅炉尾部烟道的余热锅炉余热利用换热器B和布置在燃气轮机进气模块通道中的燃气轮机进气换热器A，所述余热锅炉尾部烟道与燃气轮机进气模块之间设置有电动制冷蓄冷器D、电动加热器E、热水型溴化锂制冷机F及燃气轮机进气换热器循环水箱I。
所述余热锅炉余热利用换热器B热水出口管道连接至电动加热器E,电动加热器E出口连接至热水型溴化锂制冷机F的溴化锂制冷机热源水进水阀门6，溴化锂制冷机热源水进水阀门6出口连接至溴化锂制冷机热源水进水口，换热后的冷水从溴化锂制冷机热源水出水口连接至余热锅炉余热利用循环泵G，泵G连接至余热锅炉余热利用循环泵出口阀门5，阀门5连接至余热锅炉余热利用换热器B热水进口。
从主机机力塔出口循环水管道上接出管道连接至热水型溴化锂制冷机冷却水进水阀门3，热水型溴化锂制冷机冷却水进水阀门3连接至溴化锂制冷机冷却水入口，溴化锂制冷机冷却水回水连接至溴化锂制冷机冷却水回水阀门4，溴化锂制冷机冷却水回水阀门4连接至主机机力塔入口循环水管道。
所述热水型溴化锂制冷机F的溴化锂制冷机冷冻水出口连接至电动制冷蓄冷器进口阀门2，电动制冷蓄冷器进口阀门2连接至电动制冷蓄冷器D冷水侧进口，电动制冷机出口换热后热水连接至电动制冷蓄冷器与热水型溴化锂制冷机间循环泵H，电动制冷蓄冷器与热水型溴化锂制冷机间循环泵H出口连接至热水型溴化锂制冷机F热水进口。
所述电动制冷蓄冷器D冷冻水出口连接至燃气轮机进气换热器循环水箱进水阀门1，燃气轮机进气换热器循环水箱进水阀门1出口连接至燃气轮机进气换热器循环水箱I，燃气轮机进气换热器循环水箱I出口连接至燃气轮机进气换热器循环泵J，燃气轮机进气换热器循环泵J出口连接至燃气轮机进气换热器A进口。
所述燃气轮机进气换热器A出口连接至电动制冷蓄冷器D热水侧进口。
所述电动制冷蓄冷器D上设置有光伏发电设备电力输出至电动制冷蓄冷器D开关S1，电动加热器E上设置有光伏发电设备电力输出至电动加热器E的开关S2，所述光伏发电设备电力输出至电动制冷蓄冷器D开关S1和光伏发电设备电力输出至电动加热器E的开关S2之间设置有光伏发电设备C。
本实用新型的有益效果：
(1)采用基于光伏的电动加热器和余热锅炉余热利用相结合，显著提高溴化锂制冷机制冷效果，同时结合光伏驱动的电动制冷机有效降低了燃机进气温度，提高了机组在夏季高温环境下的发电功率及发电效率。
(2)将蓄冷技术与混合制冷技术相结合，可在夏季高温环境条件下，实现联合循环机组全天候进气冷却系统的投运，确保机组始终运行在高效状态，显著提高机组全天候的带负荷能力。
附图说明
图1为一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统示意图。
附图标记说明：
A-燃气轮机进气换热器；B-余热锅炉余热利用换热器；C-光伏发电设备；D-电动制冷蓄冷器；E-电动加热器；F-热水型溴化锂制冷机；G-余热锅炉余热利用循环泵；H-电动制冷蓄冷器与热水型溴化锂制冷机间循环泵；I-燃气轮机进气换热器循环水箱；J-燃气轮机进气换热器循环泵。
1-燃气轮机进气换热器循环水箱进水阀门；2-电动制冷蓄冷器进口阀门；3-溴化锂制冷机冷却水进水阀门；4-溴化锂制冷机冷却水回水阀门；5-余热锅炉余热利用循环泵出口阀门；6-溴化锂制冷机热源水进水阀门。
S1-光伏发电设备电力输出至电动制冷蓄冷器D开关；S2-光伏发电设备电力输出至电动加热器E的开关。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如附图1所示的一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，是在常规联合循环机组基础上增加模块1，模块1主要包括主设备、阀门或阀门组、开关、管道及附件：
如图1所示，模块1中主设备包括：
A-燃气轮机进气换热器；B-余热锅炉余热利用换热器；C-光伏发电设备；D-电动制冷蓄冷器；E-电动加热器；F-热水型溴化锂制冷机；G-余热锅炉余热利用循环泵；H-电动制冷蓄冷器与热水型溴化锂制冷机间循环泵；I-燃气轮机进气换热器循环水箱；J-燃气轮机进气换热器循环泵。
如图1所示，模块1中阀门或阀门组包括：
1-燃气轮机进气换热器循环水箱进水阀门；2-电动制冷蓄冷器进口阀门；3-溴化锂制冷机冷却水进水阀门；4-溴化锂制冷机冷却水回水阀门；5-余热锅炉余热利用循环泵出口阀门；6-溴化锂制冷机热源水进水阀门。
如图1所示，模块1中开关包括：
S1-光伏发电设备电力输出至电动制冷蓄冷器D开关；S2-光伏发电设备电力输出至电动加热器E的开关。
如图1所述的模块1增加的各设备布置及连接方式为：
a)余热锅炉余热利用换热器B布置在余热锅炉尾部烟道，燃气轮机进气换热器A布置在燃气轮机进气模块通道中，光伏新能源发电设备C布置在机组附近，电动制冷蓄冷器D、电动加热器E、热水型溴化锂制冷机F及燃气轮机进气换热器循环水箱I布置在余热锅炉尾部烟道与燃气轮机进气模块之间；
b)余热锅炉余热利用换热器B热水出口管道连接至电动加热器E,热水出口管道连接至电动加热器E出口连接至溴化锂制冷机热源水进水阀门6，阀门6出口连接至溴化锂制冷机热源水进水口，换热后的冷水从溴化锂制冷机热源水出水口连接至余热锅炉余热利用循环泵G，泵G连接至余热锅炉余热利用循环泵出口阀门5，阀门5连接至余热锅炉余热利用换热器B热水进口；
c)从主机机力塔出口循环水管道上接出管道连接至溴化锂制冷机冷却水进水阀门3，阀门3连接至溴化锂制冷机冷却水入口，溴化锂制冷机冷却水回水连接至溴化锂制冷机冷却水回水阀门4，阀门4连接至主机机力塔入口循环水管道；
d)溴化锂制冷机冷冻水出口连接至电动制冷蓄冷器进口阀门2，阀门2连接至电动制冷蓄冷器D冷水侧进口，电动制冷机出口换热后热水连接至电动制冷蓄冷器与热水型溴化锂制冷机间循环泵H，电动制冷蓄冷器与热水型溴化锂制冷机间循环泵H出口连接至热水型溴化锂制冷机F热水进口；
e)电动制冷蓄冷器D冷冻水出口连接至燃气轮机进气换热器循环水箱进水阀门1，燃气轮机进气换热器循环水箱进水阀门1出口连接至燃气轮机进气换热器循环水箱I，水箱I出口连接至燃气轮机进气换热器循环泵J，泵J出口连接至燃气轮机进气换热器A进口；
f)燃气轮机进气换热器A出口连接至电动制冷蓄冷器D热水侧进口。
如图1所述的一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，所述的系统具有燃气轮机进气调温具有直接冷却及蓄冷两种模式。
其中，当系统处于直接冷却模式时，各主设备、阀门或阀门组、开关、管道及附件运行方式如下：
(1)余热锅炉余热利用换热器B、光伏新能源发电设备C、余热锅炉余热利用循环泵G、热水型溴化锂制冷机F、电动制冷蓄冷器D、燃气轮机进气换热器循环水箱I、燃气轮机进气换热器循环泵J、燃气轮机进气换热器A正常运行。
(2)阀门1、阀门2、阀门3、阀门4、阀门5全部打开。
(3)开关S1、开关S2合闸。
(4)系统设备运行原理为：
余热锅炉余热利用换热器B将余热锅炉尾部烟道余热吸收至热水，换热后的中温热水进入电动加热器E进行进二级加热，经过二级加热后的热水进入热水型溴化锂制冷机F，将热量传递给溴化锂制冷机F后返回余热利用换热器B，运行中保持电动加热器E中的液位稳定；溴化锂制冷机F在热水驱动下，将从电动制冷蓄冷器D返回的热水进行制冷，制冷后的冷水进入电动制冷蓄冷器D，从燃气轮机进气换热器A返回的热水进入电动制冷蓄冷器D进行冷却，冷却后进入燃气轮机进气换热器循环水箱I；从冷却塔来的循环水进入溴化锂制冷机，带走废热，返回至冷却塔进行冷却；燃气轮机进气换热器循环泵J将水箱I中的冷水输送至燃气轮机进气换热器A，对燃气轮机进气进行冷却，运行中保持水箱I中液位稳定，冷水被热空气加热后返回溴化锂制冷机继续进行冷却。
其中，当系统处于蓄冷模式时，各主设备、阀门或阀门组、开关、管道及附件运行方式如下：
(1)余热锅炉余热利用换热器B、光伏新能源发电设备C、热水型溴化锂制冷机F、电动制冷蓄冷器D正常运行；余热锅炉余热利用循环泵G、燃气轮机进气换热器循环水箱I、燃气轮机进气换热器循环泵J、燃气轮机进气换热器A停止运行。
(2)阀门2、阀门3、阀门4、阀门5打开；阀门1关闭。
(3)开关S1、开关S2合闸。
(4)系统设备运行原理为：
余热锅炉余热利用换热器B将余热锅炉尾部烟道余热吸收至热水，换热后的中温热水进入电动加热器E进行进二级加热，经过二级加热后的热水进入热水型溴化锂制冷机F，将热量传递给溴化锂制冷机F后返回余热利用换热器B，运行中保持电动加热器E中的液位稳定；溴化锂制冷机F在热水驱动下，将从电动制冷蓄冷器D返回的热水进行制冷，制冷后的冷水进入电动制冷蓄冷器D进行蓄冷，从冷却塔来的循环水进入溴化锂制冷机，带走废热，返回至冷却塔进行冷却。利用本实用新型，使机组具备了直接冷却和蓄冷功能，在环境温度偏低时，可利用光伏发电及余热锅炉排烟余热能量蓄冷；在环境温度偏高时，可利用光伏发电及余热锅炉排烟余热能量制冷，并结合蓄冷器蓄冷冷能对燃机进气进行冷却，从而使燃气轮机进气换热器出口空气温度保持在燃气轮机最佳进气温度点下，提高了机组运行效率及出力。

Claims (7)

1.一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，包括布置在余热锅炉尾部烟道的余热锅炉余热利用换热器(B)和布置在燃气轮机进气模块通道中的燃气轮机进气换热器(A)，所述余热锅炉尾部烟道与燃气轮机进气模块之间设置有电动制冷蓄冷器(D)、电动加热器(E)、热水型溴化锂制冷机(F)及燃气轮机进气换热器循环水箱(I)。
2.根据权利要求1所述的一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述余热锅炉余热利用换热器(B)热水出口管道连接至电动加热器(E),电动加热器(E)出口连接至热水型溴化锂制冷机(F)的溴化锂制冷机热源水进水阀门(6)，溴化锂制冷机热源水进水阀门(6)出口连接至溴化锂制冷机热源水进水口，换热后的冷水从溴化锂制冷机热源水出水口连接至余热锅炉余热利用循环泵(G)，余热锅炉余热利用循环泵(G)连接至余热锅炉余热利用循环泵出口阀门(5)，余热锅炉余热利用循环泵出口阀门(5)连接至余热锅炉余热利用换热器(B)热水进口。
3.根据权利要求1所述的一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，从主机机力塔出口循环水管道上接出管道连接至溴化锂制冷机冷却水进水阀门(3)，溴化锂制冷机冷却水进水阀门(3)连接至溴化锂制冷机冷却水入口，溴化锂制冷机冷却水回水连接至溴化锂制冷机冷却水回水阀门(4)，溴化锂制冷机冷却水回水阀门(4)连接至主机机力塔入口循环水管道。
4.根据权利要求1所述的一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述热水型溴化锂制冷机(F)的溴化锂制冷机冷冻水出口连接至电动制冷蓄冷器进口阀门(2)，电动制冷蓄冷器进口阀门(2)连接至电动制冷蓄冷器(D)冷水侧进口，电动制冷机出口换热后热水连接至电动制冷蓄冷器与热水型溴化锂制冷机间循环泵(H)，电动制冷蓄冷器与热水型溴化锂制冷机间循环泵(H)出口连接至热水型溴化锂制冷机(F)热水进口。
5.根据权利要求1所述的一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述电动制冷蓄冷器(D)冷冻水出口连接至燃气轮机进气换热器循环水箱进水阀门(1)，燃气轮机进气换热器循环水箱进水阀门(1)出口连接至燃气轮机进气换热器循环水箱(I)，燃气轮机进气换热器循环水箱(I)出口连接至燃气轮机进气换热器循环泵(J)，燃气轮机进气换热器循环泵(J)出口连接至燃气轮机进气换热器(A)进口。
6.根据权利要求1所述的一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述燃气轮机进气换热器(A)出口连接至电动制冷蓄冷器(D)热水侧进口。
7.根据权利要求1所述的一种基于光伏、余热利用及蓄冷的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述电动制冷蓄冷器(D)上设置有光伏发电设备电力输出至电动制冷蓄冷器D开关(S1)，电动加热器(E)上设置有光伏发电设备电力输出至电动加热器E的开关(S2)，所述光伏发电设备电力输出至电动制冷蓄冷器D开关(S1)和光伏发电设备电力输出至电动加热器E的开关(S2)之间设置有光伏发电设备(C)。
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