[发明专利]组合式节能型燃气轮机进气冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机进气冷却装置，具体涉及将喷雾直接蒸发冷却与间接换热冷却组合使用、并将间接换热冷却过程中脱出的冷凝水加以回收且作为喷雾直接蒸发冷却的冷源使用的组合式节能型燃气轮机进气冷却系统，尤其涉及应用于燃气－蒸汽联合循环发电中对燃气轮机进气进行冷却的系统。

背景技术

在燃气－蒸汽联合循环发电系统中，燃气轮机（以下简称“燃机”）主要结构包括压气机、燃烧室、燃气透平，压气机压缩吸入的空气，压缩后的空气进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀做功，推动透平叶轮与压气叶轮一起旋转，同时燃机排出的高温烟气进入余热锅炉产生蒸汽，用于驱动蒸汽轮机，从而带动发电机发电。由于燃机属于定容机械，其性能受到环境温度影响，环境温度影响空气密度，继而影响通过的空气质量流量，环境温度升高，燃机的出力将明显下降，而燃机的热耗率则明显增加。针对燃机或燃气－蒸汽轮机联合循环机组出力随环境温度升高而下降的问题，采取的改善措施是对燃机进气进行冷却。目前，燃机进气冷却的方式主要有两种：第一，喷雾直接蒸发冷却，即在燃机进气通道内，高压除盐水经过雾化喷嘴形成喷雾并与空气混合，蒸发吸热，从而除去空气的显热，该系统结构如图1所示，图中1为压气机，2为燃烧室，3为燃气透平，4为余热锅炉，5为烟囱，压气机1的进气口与空气冷却器6的出气口管道连接，空气冷却器6的进气口与空气过滤器7的出气口连接，高压管100通入空气冷却器6，伸入空气冷却器6内的高压管100上设有雾化喷嘴200，伸出空气冷却器6的高压管100与除盐水箱300的出水口连接，空气冷却器6内部的末端设有除雾器8，空气冷却器6的出水口与除盐水箱300的进水口管道连接，并在该所述管道上设有回水泵400及除盐水过滤装置500，喷雾直接蒸发冷却方法简单，投资少，运行及维护费用低，但是，该种冷却方式冷却后空气温度无法达到环境湿球温度，受环境湿度及水温影响较大，且需消耗一定量的除盐水，一般适用于高温、干燥的地区，对高温高湿地区的作用有限；第二，间接接触式换热，通过制冷机（如溴化锂吸收机组或电制冷冷水机组）制出冷冻水，冷冻水流入位于空气冷却器内的表面换热器，并与表面换热器外部的空气进行热交换，从而除去空气的显热和潜热，该系统结构如图2所示，图中1为压气机，2为燃烧室，3为燃气透平，4为余热锅炉，5为烟囱，压气机1的进气口与空气冷却器6的出气口管道连接，空气冷却器6的进气口与空气过滤器7的出气口连接，第一表面换热器9设在空气冷却器6内，第一表面换热器9的进水口与冷冻水循环泵10的出水口连接，冷冻水循环泵10的进水口与主制冷机11的冷冻水出口连接，第一表面换热器9的出水口与主制冷机11的冷冻水进口连接，主制冷机11采用电制冷机或蒸汽溴冷机，空气冷却器6内部的末端设有除雾器8，空气冷却器6的出水口与冷凝水箱12的进水口连接，冷凝水箱12内的冷凝水经由冷凝水泵13排入冷凝水的后续处理系统，该冷却方法中的制冷机是按潜热品位来进行设置的，因此能耗较高，另外从空气中被冷凝出来的冷凝水温度约为14℃～16℃，这部分冷凝水被排入后续的循环水系统，大量冷量被浪费。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种组合式节能型燃气轮机进气冷却系统，其喷雾直接蒸发冷却与间接换热冷却组合使用，适用于在高温干燥及高温高湿地区，在燃机进气同样温降效果下，能够减少能耗，提高燃机简单及联合循环机组性能，降低主制冷机的装机容量，减少一次投资和运行费用。

本发明的技术方案如下：

组合式节能型燃气轮机进气冷却系统，包括压气机，压气机出气端与燃烧室进气端连接，燃烧室出气端与燃气透平进气端连接，压气机的进气端与空气冷却器的出气口管道连接，空气冷却器的进气口与空气过滤器的出气口连接，空气冷却器内部设有除雾器，第一表面换热器设在空气冷却器内，第一表面换热器的进水口与第一冷冻水循环泵的出水口连接，第一冷冻水循环泵的进水口与主制冷机的冷冻水出口连接，第一表面换热器的出水口与主制冷机的冷冻水进口连接，空气冷却器的出水口与冷凝水箱的进水口连接，冷凝水箱通过高压管路回到空气冷却器，伸入空气冷却器内的高压管路上设有雾化喷嘴，位于空气冷却器外部的高压管路上设有冷凝水泵及冷凝水过滤装置。

其进一步技术方案为：

所述燃气透平的出气端与余热锅炉的进气端连接，余热锅炉的出气端与烟囱连接。