改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置。目前有機構該類設備的結構設計不夠合理。本實用新型的特點是：包括燃氣輪機，預除濕裝置，吸收式制冷機，余熱鍋爐，驅動蒸汽管路，表面冷卻器，冷凍水循環回路，冷凍水循環水泵，冷卻塔，冷卻水循環回路，以及冷卻水循環水泵；預除濕裝置與表面冷卻器連接，燃氣輪機和表面冷卻器連接，余熱鍋爐和燃氣輪機連接，驅動蒸汽管路連接在余熱鍋爐和吸收式制冷機之間，冷凍水循環回路連接在表面冷卻器和吸收式制冷機之間，冷凍水循環水泵安裝在冷凍水循環回路上，冷卻水循環水泵安裝在冷卻水循環回路上。本實用新型的結構設計合理，能夠充分利用聯合循環自身能量。
【專利說明】改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種燃機進氣冷卻裝置，尤其是涉及一種改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置，能夠有效降低進入燃氣輪機的氣體溫度，改善高溫環境下燃氣-蒸汽聯合循環機組的發電出力性能，并同樣適用于濕度較大的地區。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機是一種以連續流動的氣體作為工質、把熱能轉換為機械功的旋轉式動力機械。在發電行業，燃氣輪機發電機組能在無外界電源的情況下迅速起動，機動性好，在電網中用它帶動尖峰負荷和作為緊急備用，能較好地保障電網的安全運行。但在燃機空氣進氣溫度升高時，會引起機組出力不足等情況，主要原因由如下幾點。
[0003](I)由于燃氣輪機是恒體積流量的動力設備，流過的空氣質量取決于空氣密度，氣溫越高密度越低，致使吸入壓氣機的空氣質量流量減少，機組的做功能力隨之變小。
[0004](2)壓氣機的耗功量隨吸入空氣的熱力學溫度成正比變化，即大氣溫度升高時，壓氣機耗功增加，燃氣輪機的凈出力減小。
[0005](3)當大氣溫度升高時，即使機組轉速和燃氣透平前的燃氣初溫保持恒定，壓氣機的壓縮比將有所下降，這將導致燃氣透平的做功量減少，其排氣溫度卻會增高。
[0006]在夏季用電高峰時段，溫度較高導致機組出力下降。據研究，環境溫度升高1°C最大可導致燃氣輪機額定發電能力下降1%。因此，很有必要采取措施降低燃機進氣溫度，以保障高溫環境下燃機出力。
[0007]目前，國內外主要的燃機進氣冷卻技術分為直接接觸式與間接接觸式兩大類。其中直接接觸式冷卻技術主要指蒸發冷卻技術，使用該方法時，空氣最多只能冷卻到濕球溫度附近，受環境約束較大，適用于干燥炎熱地區。
[0008]間接接觸式冷卻主要由冰蓄冷冷卻、LNG冷能利用冷卻、直接壓縮式冷卻等幾種形式。其中，冰蓄冷冷卻是利用冰的潛熱蓄能，該方法所用的裝置占地面積大，電耗大，適用于峰谷電價相差較大的地區。LNG冷能利用冷卻只適用于當地有LNG儲存站的地區。直接壓縮式冷卻以消耗電力為代價獲得冷源，最大的缺點是需要消耗電力，尤其是在高峰時段要使用大量高峰電，削弱了調峰電廠的調峰能力。此外，其制冷機使用的工質對臭氧層有破壞作用，已停止制造。
[0009]目前有機構對溴化鋰吸收式制冷方式作為間接式冷卻手段在該領域的應用進行了探索研究，發現在空氣濕度大的地區，該方法將會耗費大量的冷量用于空氣除濕，使裝置效能大幅下降。
實用新型內容
[0010]本實用新型的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種結構設計合理，能夠充分利用聯合循環自身能量，能夠有效改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置，并使之同樣適用于沿海等空氣濕度較大的地區。[0011]本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是:該改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置的結構特點在于:包括燃氣輪機，用于降低進氣濕度的預除濕裝置，在蒸汽的驅動下能夠進行制冷的吸收式制冷機，能夠給吸收式制冷機提供蒸汽的余熱鍋爐，用于將余熱鍋爐中的蒸汽輸送到吸收式制冷機中作為驅動熱能的驅動蒸汽管路，用于對高溫空氣進行冷卻以降低進入燃氣輪機的空氣溫度的表面冷卻器，用于實現表面冷卻器和吸收式制冷機之間進行熱能交換、并將經過表面冷卻器的空氣的多余熱量轉移到吸收式制冷機中以確保表面冷卻器有效地對空氣進行冷卻的冷凍水循環回路，用于控制冷凍水循環回路中的介質進行流動的冷凍水循環水泵，用于排放吸收式制冷機中多余熱量的冷卻塔，用于實現冷卻塔和吸收式制冷機之間進行熱量交換的冷卻水循環回路，以及，用于控制冷卻水循環回路中的介質進行流動的冷卻水循環水泵；所述預除濕裝置與表面冷卻器連接，所述燃氣輪機和表面冷卻器連接，所述余熱鍋爐和燃氣輪機連接，所述驅動蒸汽管路連接在余熱鍋爐和吸收式制冷機之間，所述冷凍水循環回路連接在表面冷卻器和吸收式制冷機之間，所述冷凍水循環水泵安裝在冷凍水循環回路上，所述冷卻水循環回路連接在冷卻塔和吸收式制冷機之間，所述冷卻水循環水泵安裝在冷卻水循環回路上。由此使得本實用新型利用來自余熱鍋爐的蒸汽驅動吸收式制冷機，制造出低溫冷凍水，通過冷凍水循環回路進入布置在燃機空氣進氣處的表面冷卻器，對燃機進氣進行冷卻；本實用新型能夠有效降低燃機進氣空氣溫度，解決夏季高溫環境下燃氣輪機出力不足的問題；本實用新型具有耗能少、受水源條件影響小、可充分利用聯合循環機組自身余熱等特點。
[0012]作為優選，本實用新型所述表面冷卻器中設置有除濕裝置。
[0013]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和效果:(I)利用燃氣輪機聯合循環機組自身余熱，符合國家節能減排產業政策。(2)采用蒸汽驅動，運行時無有害物排放，不存在設備被腐蝕的問題。(3)能產生低溫冷凍水用以冷卻燃機進氣，冷卻效果好，受外部條件影響小。(4)在制冷負荷變化較大時，其效率基本維持在一個較高的水平。(5)不存在關鍵轉動部件，運行噪音低，日常維護費用低。(6)所采用的工質對環境無污染。(7)空氣濕度較大地區也同樣適用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例中改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置的結構示意圖。
[0015]圖2是圖1中標有介質流動方向后的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖并通過實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。
[0017]實施例。
[0018]參見圖1至圖2，本實施例中改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置包括表面冷卻器1、燃氣輪機2、余熱鍋爐3、吸收式制冷機4、冷凍水循環回路5、驅動蒸汽管路6、冷卻水循環回路7、冷凍水循環水泵8、冷卻水循環水泵9、冷卻塔10和預除濕裝置11，其中，在表面冷卻器I中設置有除濕裝置。所使用的吸收式制冷機4的日常耗電少，維護簡單，運行成本較低。
[0019]本實施例中的預除濕裝置11與表面冷卻器I連接，燃氣輪機2和表面冷卻器I連接，余熱鍋爐3和燃氣輪機2連接，驅動蒸汽管路6連接在余熱鍋爐3和吸收式制冷機4之間，冷凍水循環回路5連接在表面冷卻器I和吸收式制冷機4之間，冷凍水循環水泵8安裝在冷凍水循環回路5上，冷卻水循環回路7連接在冷卻塔10和吸收式制冷機4之間，冷卻水循環水泵9安裝在冷卻水循環回路7上。
[0020]外界的高溫空氣進入本實施例中的預除濕裝置11，預除濕裝置11能夠降低空氣濕度，以減少因水蒸氣凝結而產生的制冷量損失，預除濕后空氣進入表面冷卻器1，表面冷卻器I能夠對高溫空氣進行冷卻，從而降低燃機空氣進氣的溫度。由于進入燃氣輪機2的空氣溫度降低而密度增大，質量流量增加，改善了高溫環境條件下燃氣輪機2的發電出力性能。
[0021]本實施例中的驅動蒸汽管路6安裝在余熱鍋爐3 (或汽輪機抽汽管道)和吸收式制冷機4之間，使得余熱鍋爐3 (或汽輪機抽汽)中的部分熱能能夠通過驅動蒸汽管路6輸送到吸收式制冷機4中，作為吸收式制冷機4的驅動熱源，進行余熱利用，有利于節能減排。
[0022]本實施例中的冷凍水循環回路5安裝在表面冷卻器I和吸收式制冷機4之間，冷凍水循環水泵8安裝在冷凍水循環回路5上，使用時，在冷凍水循環回路5中充滿介質，通過冷凍水循環水泵8能夠控制冷凍水循環回路5中的介質進行流動。在冷凍水循環回路5的作用下，表面冷卻器I和吸收式制冷機4之間能夠進行熱能交換，將經過表面冷卻器I中空氣的多余熱量轉移到吸收式制冷機4中，從而確保表面冷卻器I更加有效的對空氣進行冷卻。
[0023]本實施例中的冷卻水循環回路7安裝在冷卻塔10和吸收式制冷機4之間，冷卻水循環水泵9安裝在冷卻水循環回路7上，使用時，在冷卻水循環回路7中充滿介質，通過冷卻水循環水泵9能夠控制冷卻水循環回路7中的介質進行流動。在冷卻水循環回路7的作用下，使得冷卻塔10和吸收式制冷機4之間能夠進行熱量交換，將吸收式制冷機4中的多余的熱量轉移到冷卻塔10中再排放。
[0024]本實施例中改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境條件下出力的裝置的工作流程如下:余熱鍋爐3低壓蒸汽(或汽輪機抽汽)引入吸收式制冷機4作為驅動熱源，生產出的低溫冷凍水用于降低燃氣輪機2的進氣溫度，冷凍水在表面冷卻器I中吸熱后回到吸收式制冷機4中放出熱量。冷卻水在吸收式制冷機4中吸收多余的熱量，并在外部冷卻塔10中放出熱量，循環使用。
[0025]本實施例中的吸收式制冷機4的日常耗電少，維護簡單，運行成本較低。預除濕裝置11與表面冷卻器I可以先后布置在燃氣輪機2進氣入口處，并在表面冷卻器I中設有除濕器。進氣溫度下降引起濕度增加時，避免析出的凝結水對燃氣輪機機組安全造成影響。冷卻塔10用于冷卻制冷機循環冷卻水的冷卻塔可以就近布置，降低給水泵耗功，亦可以與原聯合循環機組冷卻塔合并使用，降低初投資和運行成本。冷凍水循環泵8和冷卻水循環泵9為系統中的冷凍水和冷卻水循環提供動力。冷凍水循環回路5和冷卻水循環回路7用以連接上述各組成部分，其布置可根據現場情況進行優化布置，以減少循環水泵耗功。本實施例中改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境條件下出力的裝置可以包括監控系統以及開關、閥門等相關輔件，用于系統實時運行情況的監測與控制，具備與燃氣輪機2控制系統信息交互功能，可實現遠程控制。
[0026]外界的空氣進入燃氣輪機2前，先經過預除濕裝置11進行除濕，然后進入表面冷卻器I進行冷卻處理，吸收式制冷機4生產出的低溫冷凍水經由冷凍水循環回路5進入表面冷卻器1，冷凍水在表面冷卻器I中與高溫空氣進行換熱后溫度升高，再通過冷凍水循環回路5回到吸收式制冷機4重新制冷。冷凍水循環泵8為冷凍水在吸收式制冷機4和表面冷卻器I間的持續循環提供動力。
[0027]余熱鍋爐3低壓蒸汽(或汽輪機抽汽)引入吸收式制冷機4作為制冷的驅動熱源，吸收式制冷機4在蒸汽的驅動下從冷凍水循環回路5吸收熱量使冷凍水降溫，以上進入吸收式制冷機4的熱量通過冷卻水循環回7帶出，經由冷卻塔10將熱量排向大氣，冷卻水循環泵9為冷卻水在吸收式制冷機4和冷卻塔10間的持續循環提供動力。
[0028]本實用新型中的吸收式制冷機4的驅動源可以是來自余熱鍋爐3的低參數蒸汽。
[0029]此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本實用新型結構所作的舉例說明。凡依據本實用新型專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本實用新型專利的保護范圍內。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本實用新型的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置，其特征在于:包括燃氣輪機，用于降低進氣濕度的預除濕裝置，在蒸汽的驅動下能夠進行制冷的吸收式制冷機，能夠給吸收式制冷機提供蒸汽的余熱鍋爐，用于將余熱鍋爐中的蒸汽輸送到吸收式制冷機中作為驅動熱能的驅動蒸汽管路，用于對高溫空氣進行冷卻以降低進入燃氣輪機的空氣溫度的表面冷卻器，用于實現表面冷卻器和吸收式制冷機之間進行熱能交換、并將經過表面冷卻器的空氣的多余熱量轉移到吸收式制冷機中以確保表面冷卻器有效地對空氣進行冷卻的冷凍水循環回路，用于控制冷凍水循環回路中的介質進行流動的冷凍水循環水泵，用于排放吸收式制冷機中多余熱量的冷卻塔，用于實現冷卻塔和吸收式制冷機之間進行熱量交換的冷卻水循環回路，以及，用于控制冷卻水循環回路中的介質進行流動的冷卻水循環水泵；所述預除濕裝置與表面冷卻器連接，所述燃氣輪機和表面冷卻器連接，所述余熱鍋爐和燃氣輪機連接，所述驅動蒸汽管路連接在余熱鍋爐和吸收式制冷機之間，所述冷凍水循環回路連接在表面冷卻器和吸收式制冷機之間，所述冷凍水循環水泵安裝在冷凍水循環回路上，所述冷卻水循環回路連接在冷卻塔和吸收式制冷機之間，所述冷卻水循環水泵安裝在冷卻水循環回路上。
2.根據權利要求1所述的改善燃氣-蒸汽聯合循環機組高溫環境下出力的裝置，其特征在于:所述表面冷卻器中設置有除濕裝置。
【文檔編號】F02C7/16GK203584579SQ201320700863
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】朱斌帥, 張赟, 李國鋼 申請人:杭州華電雙良節能技術有限公司