[发明专利]燃气轮机循环烟气余热回收与进气冷却联合系统及方法

说明书

本发明属于热电联产及余热利用技术领域，尤其涉及一种燃气轮机循环烟气余热回收与进气冷却联合系统及方法，其中该系统包括进气冷却器、烟气‑水换热器、制冷装置及冷却塔；所述制冷装置通过第一冷冻水循环管路与所述进气冷却器连接；所述制冷装置通过第二冷冻水循环管路与所述烟气‑水换热器连接；所述制冷装置通过第一冷却水循环管路与所述冷却塔连接；所述制冷装置通过第二冷却水循环管路与热网管道连接。本发明实现了燃机进气冷却和烟气余热回收利用，燃机夏季出力可达额定负荷，并提高了燃气轮机联合循环的能源利用效率，彻底解决了燃机进气冷却投资经济性差、冷却效果有限的不足，整个机组的经济性得到提高。

技术领域

本发明属于热电联产及余热利用技术领域，尤其涉及一种燃气轮机循环烟气余热回收与进气冷却联合系统及方法。

背景技术

燃机轮机联合循环是指燃气-蒸汽轮机联合循环。空气经被燃气轮机驱动的压气机压缩后进入燃气轮机燃烧室，与燃料混合燃烧后，形成的高温高压烟气推动燃气轮机做功，一部分功用于驱动压气机，另一部功则带动发电机发电。燃气轮机排出的高温烟气，加热余热锅炉中的水产生高温高压蒸汽，用于驱动汽轮机发电。上述燃气轮机和蒸汽轮机构成燃气-蒸汽联合循环。联合循环余热锅炉排烟温度较低，系统效率通常较高，现代的燃气轮机联合循环发电效率可高达60％以上。

但是基于Brayton循环的燃气轮机循环，在环境温度较高时因为空气比容变大，压气机空气质量流量下降，导致燃气轮机出力下降明显，环境温度较高地区，燃机出力通常只有额定出力的70％左右。由此带来的后果是排烟量同步减少，余热锅炉产汽量也下降，蒸汽轮机负荷也下降。为增加压气机进气量，通常对进气进行冷却。常见的燃气轮机进气冷却方法包括蒸发冷却、喷雾冷却以及制冷机冷却。蒸发冷却及喷雾冷却技术冷却能力，通常只能将进气温度冷却至露点温度以上，进气温度降低幅度5～7℃左右，对燃机出力提升幅度不够明显，且不适用于相对湿度较大地区。制冷机冷却可以将进气冷却至露点温度以下，冷却效果不受环境相对湿度影响，可将燃机负荷提升到额定负荷。但是初投资很高，占地面积大，且制冷机需要消耗能量，运行成本也相对较高，经济性往往较差。

此外，尽管经过余热锅炉产生蒸汽以后燃气轮机排烟温度通常只有100℃左右，但因为燃气轮机排烟中水蒸气份额较高，水露点温度甚至高于45℃，烟气中蕴含了以蒸汽汽化潜热为主的大量低温余热，排入大气造成不必要的能量和水资源浪费。

因此提出一种燃气轮机联合循环排烟余热回收利用和进气冷却集成方法和系统，具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种燃气轮机循环烟气余热回收与进气冷却联合系统及方法，以解决现有燃气轮机夏季高温期间出力受限问题，并能够在冬季回收排烟余热供热，提高机组能源利用效率。

本发明提供了一种燃气轮机循环烟气余热回收与进气冷却联合系统，包括进气冷却器、烟气-水换热器、制冷装置及冷却塔；

所述制冷装置通过第一冷冻水循环管路与所述进气冷却器连接；

所述制冷装置通过第二冷冻水循环管路与所述烟气-水换热器连接；

所述制冷装置通过第一冷却水循环管路与所述冷却塔连接；

所述制冷装置通过第二冷却水循环管路与热网管道连接；

所述制冷装置由余热锅炉产生的蒸汽、余热锅炉排烟产生的热水或电能驱动，在环境温度较高时，使产生的较低温度冷冻水仅通过所述第一冷冻水循环管路进入所述进气冷却器对燃气轮机进气进行循环冷却，使产生的冷却水通过所述第一冷却水循环管路进入所述冷却塔进行循环冷却；

在环境温度较低时，使产生的较高温度冷冻水仅通过所述第二冷冻水循环管路进入所述烟气-水换热器与余热锅炉输出的烟气进行循环换热，使产生的较高温度冷却水通过所述第二冷却水循环管路进入热网管道。