[发明专利]集污染物清洗过滤与蒸发冷却于一体的燃气轮机进气处理系统

说明书

本发明公开了一种集污染物清洗过滤与蒸发冷却于一体的燃气轮机进气处理系统，该处理系统包括按照大气的通入顺序依次连接的空气过滤装置、处理风机、除湿转轮、自清洁过滤器、气水换热器、蒸发冷却清洗装置及水滴过滤器；水滴过滤器的出口连接压气机的入口；余热锅炉与除湿转轮之间的管道上连接有烟气过滤器；气水换热器、蒸发冷却清洗装置及水滴过滤器三者的出口设有收集回水的水循环装置。对燃气轮机的进气进行清洗、除尘、除霾、清除气体污染物和蒸发冷却，向经除湿转轮的干空气中喷淋冷却水，除去尘霾颗粒物以及现有过滤系统无法过滤的SO₂、NO_x等可溶于水或可与水发生化学反应的气体污染物。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，具体地说，涉及一种集污染物清洗过滤与蒸发冷却于一体的燃气轮机进气处理系统。

背景技术

目前，对燃气轮机进气进行污染物清洗处理的系统在国内外专利文献中未有涉及。正如蒸汽循环发电机组对其工质(水或水蒸气)的品质有一定的要求，要进行水处理一样，燃气轮机也需要对其工质(空气)进行清洗过滤处理。现有的燃气轮机进气过滤系统只能过滤固体和液体污染物颗粒而无法去除气体污染物，但SO₂和NO_x等腐蚀性气体进入燃气轮机会对设备造成腐蚀、结垢等不利影响，甚至会威胁联合循环机组的运行安全。这类气体污染物应该用水清洗的方法使其溶于水或与水发生化学反应而被去除。

在夏季高温时段，空调等制冷设备的使用造成用电量急剧增加，发电机组需要顶峰运行。然而，用于调峰的燃气轮机机组的出力却随进气温度的升高而降低。这主要是因为燃气轮机是恒体积的机械动力设备，空气的质量流量取决于密度，环境温度越高，空气密度越小，致使吸入压气机的空气质量流量减小，燃气轮机的做功能力下降。而且，压气机耗功与进气空气的温度成正比变化，即随着环境温度的提高，压气机的耗功量增大，燃气轮机的净出力减小。据统计，环境温度每升高1℃，燃气轮机的出力大约降低0.7％，而联合循环机组的出力则降低约0.45％。大气温度升高，全社会用电量增加,然而燃气轮机及其联合循环机组的实际出力反而越小，燃气轮机及其联合循环机组的这种温度特性与电网负荷特性相矛盾。为了提高燃气轮机及其联合循环机组在高温季节的实际出力，简单有效的方法是采用进气冷却技术降低压气机的进气温度。

根据燃气轮机及其联合循环的进气冷却装置的工作原理和结构，可以分为直接接触式和间接式。直接接触式一般是向空气喷水，利用水汽化蒸发吸收空气显热而降低空气温度，包括蒸发冷却和喷雾冷却。间接式一般由常用的制冷机和换热器组成，同时除去湿空气的潜热和显热，包括压缩制冷、吸收制冷、蓄冷冷却和液化天然气冷能利用等。

公布号为CN103397943A的中国专利文献公开了一种燃气-蒸汽联合循环的进气除湿冷却系统及方法，这种燃气-蒸汽联合循环的进气除湿冷却系统由溴化锂吸收式制冷机、热水余热锅炉、冷却水塔、除湿转轮和两个气水换热器集成为一个燃气-蒸汽联合循环的进气除湿冷却系统。通过对进气空气除湿、降温、冷却和除湿转轮的除湿与冷却水塔冷却水温度的协同调控，解决了联合循环与进气冷却系统的气温特性产生不利的交互影响难题和气温变化对联合循环的性能及变工况影响大的缺点，使联合循环的运行更稳定、更安全、更可靠；挖掘了进气冷却对提高联合循环输出功率、效率及经济效益的潜力；有利于基于联合循环的冷热电联供系统的冷热电负荷动态调配、与电力系统协同互补、能源高效梯级利用及系统安全稳定运行。

但是如上所述，这种进气冷却系统是由溴化锂吸收式制冷机制取冷量来冷却燃气轮机的进气，吸收式制冷需要消耗大量烟气的热量，导致在余热锅炉中产生的水蒸气的量减少，进而使汽轮机的出力降低；而且在烟气热量不足时，还需要从余热锅炉抽取一部分本来在汽轮机中膨胀做功的蒸汽，进一步减少了汽轮机的出力。同时，该专利文献公开的用溴化锂吸收式制冷方法没有对进气进行清洗、除尘、除霾、除气体污染物的作用。并且，通过化锂吸收式制冷方法消耗烟气的热量较大，而且在烟气热量不足时，还需要从余热锅炉抽取一部分本来在汽轮机中膨胀做功的蒸汽，减少了汽轮机的出力。