燃气轮机进气冷却装置和燃气轮机的制作方法

本实用新型涉及燃气轮机领域，具体地涉及燃气轮机进气冷却装置和燃气轮机。

背景技术：

燃气轮机作为将燃料能量转变为有用功的内燃机动力机械，主要包括压气机、燃烧室和燃气透平这三大部件构成燃气轮机循环。

燃气轮机的输出功率受环境因素的影响很大，包括温度因素、湿度因素等。在夏季电负荷大，而环境温度高，为了提高夏季燃气轮机出力，电厂多采用进气冷却的方法。进气冷却通常是在燃气轮机压气机进气道处加装冷却器实现，目前比较成熟的进气冷却为蒸发式。

蒸发式冷却是利用水在蒸发过程中吸收空气的显热达到降温的目的，能够分为直接式和间接式。其中，直接蒸发式冷却通过向空气中不断喷水雾加湿，水雾自然蒸发吸热。虽然直接蒸发式冷却构成简单，通常只包括雾化器和喷嘴。但是，当空气的相对湿度达到100％时，蒸发降温过程停止，此时湿空气的温度即为进口空气对应的湿球温度。

间接蒸发式冷却可以在不改变空气含湿量的基础将其冷却至露点温度，但是，带来的压损和额外耗功也会较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的进气冷却装置损耗大，无法有效地降低进气温度，使燃气轮机输出效率保持稳定的问题，提供燃气轮机进气冷却装置，该燃气轮机进气冷却装置能够有效地减低燃气轮机进气温度，使燃气轮机输出效率保持稳定的同时，有效地降低燃气轮机进气冷却装置的功耗，减低运行成本。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种燃气轮机进气冷却装置，包括直接蒸发器、间接蒸发器，流经所述直接蒸发器和所述间接蒸发器的工作气流通道，和分别与所述直接蒸发器和间接蒸发器电连接的控制器，所述控制器包括：湿度检测模块，用于检测所述工作气流通道的进气湿度；第一控制模块，与所述直接蒸发器电连接，用于根据所述湿度检测模块所检测的进气湿度值来控制所述直接蒸发器，第二控制模块，与所述间接蒸发器电连接，用于根据所述湿度检测模块所检测的进气湿度值来控制所述间接蒸发器运行，所述控制器根据所述湿度检测模块的进气湿度值控制所述直接蒸发器和所述间接蒸发器。

优选地，所述间接蒸发器为露点间接蒸发冷却器。

优选地，所述工作气流通道从工作气流入口开始依次流经所述直接蒸发器和所述间接蒸发器。

优选地，所述第一控制模块包括用于保存直接蒸发极限值的第一储存模块，用于比较所述进气湿度值和所述直接蒸发极限值的第一比较模块，所述第二控制模块包括用于保存间接蒸发极限值的第二储存模块，用于比较所述进气湿度值和所述间接蒸发极限值的第二比较模块。

优选地，保存在所述第一储存模块中的所述直接蒸发极限值包括第一最大值和第一最小值，所述第一比较模块在所述进气湿度值大于所述第一最大值时，输出停止信号；在所述进气湿度值小于所述第一最大值且大于所述第一最小值时，输出运行信号；在所述进气湿度值小于所述第一最小值时，输出停止信号，保存在所述第二储存模块中的所述间接蒸发极限值包括第二最大值和第二最小值，所述第二比较模块在所述进气湿度值大于所述第二最大值时，输出停止信号；在所述进气湿度值小于所述第二最大值且大于所述第二最小值时，输出停止信号；在所述进气湿度值小于所述第二最小值时，输出运行信号。

优选地，所述第一最大值与所述第二最大值相等，所述第一最小值与所述第二最小值相等。

优选地，所述控制器还包括用于根据用户设置值从预设条件中获得所述直接蒸发极限值和间接蒸发极限值的条件设置模块。

优选地，所述控制器还包括用于检测所述工作气流通道中工作气流温度的温度检测模块。

优选地，所述温度检测模块包括设置在所述工作气流通道且位于所述直接蒸发器的进气口的第一温度检测单元，和/或设置在所述工作气流通道且位于所述间接蒸发器的进气口的第二温度检测单元；所述湿度检测模块包括设置在所述工作气流通道且位于所述直接蒸发器的进气口的第一湿度检测单元，和/或设置在所述工作气流通道且位于所述间接蒸发器的进气口的第二湿度检测单元。

本实用新型第二方面提供燃气轮机，包括压气机、燃烧室和燃气透平，所述燃气轮机包括根据上述技术方案中任意一项所述的燃气轮机进气冷却装置，所述工作气流通道与所述压气机的进气道连通。

通过上述技术方案，能够有效地减低燃气轮机进气温度，使燃气轮机输出效率保持稳定的同时，有效地降低燃气轮机进气冷却装置的功耗，减低运行成本。

附图说明

图1是本实用新型所述燃气轮机进气冷却装置的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1、工作气流通道； 2、压气机；

3、燃烧室； 4、燃气透平；

10、直接蒸发器； 11、直接蒸发器交换通道；

20、间接蒸发器； 21、间接蒸发器交换通道。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本实用新型提供一种燃气轮机进气冷却装置，包括直接蒸发器10、间接蒸发器20，流经所述直接蒸发器10和间接蒸发器20的工作气流通道1，和分别与直接蒸发器10和间接蒸发器20电连接的控制器，所述控制器包括：湿度检测模块，用于检测工作气流通道1的进气湿度；第一控制模块，与所述直接蒸发器10电连接，用于根据所述湿度检测模块所检测的进气湿度值来控制直接蒸发器10，第二控制模块，与间接蒸发器20电连接，用于根据所述湿度检测模块所检测的进气湿度值来控制所述间接蒸发器20运行，控制器根据湿度检测模块的进气湿度值控制直接蒸发器10和间接蒸发器20。

利用本实用新型所述燃气轮机进气冷却装置能够根据湿度条件进行冷却方式的调整，扩大燃气轮机进气冷却装置能够应用的湿度范围，且在有效地减低燃气轮机进气温度的同时，有效地降低燃气轮机进气冷却装置的功耗，减低运行成本。

在本实用新型中，优选间接蒸发器20为露点间接蒸发冷却器。具体地，该露点间接蒸发冷却器能够基于Maisotsenko循环，即间接蒸发器20能够构成为在干湿通道间的换热壁上开有若干小孔，工作气流在流经干通道的过程中，会通过这些小孔进入湿通道，从而构成多级Maisotsenko循环。具体地，在本实用新型中干通道与工作气流通道1连通，湿通道与间接蒸发器交换通道21连通。直接蒸发器交换通道11向喷头等供给以进行喷水雾加湿，利用水雾自然蒸发吸热。

利用露点间接蒸发冷却器能够在不改变空气含湿量的基础上将其冷却至露点温度，而利用本实用新型所述燃气轮机进气冷却装置，能够仅在空气湿度较小的情况下，使间接蒸发冷却器运行，使空气冷却至露点温度。

直接蒸发器10和间接蒸发器20能够采用并联的方式连接，也能够采用串联的方式连接。鉴于直接蒸发器10和间接蒸发器20并联后，如要在在运行期间进行切换，很难保证供气连续，通常需要停机后切换，因此，优选直接蒸发器10和间接蒸发器20，从而利用本实用新型所述控制器能够在汽轮机运行过程中随时进行切换。作为本实用新型的优选实施方式，如图1所示，所述工作气流通道1从工作气流入口开始依次流经所述直接蒸发器10和所述间接蒸发器20。

所述第一控制模块包括用于保存直接蒸发极限值的第一储存模块，用于比较所述进气湿度值和所述直接蒸发极限值的第一比较模块，所述第二控制模块包括用于保存间接蒸发极限值的第二储存模块，用于比较所述进气湿度值和所述间接蒸发极限值的第二比较模块。具体地，作为一种优选实施方式保存在所述第一储存模块中的所述直接蒸发极限值包括第一最大值和第一最小值，所述第一比较模块在所述进气湿度值大于所述第一最大值时，输出停止信号；在所述进气湿度值小于所述第一最大值且大于所述第一最小值时，输出运行信号；在所述进气湿度值小于所述第一最小值时，输出停止信号；保存在所述第二储存模块中的所述间接蒸发极限值包括第二最大值和第二最小值，所述第二比较模块在所述进气湿度值大于所述第二最大值时，输出停止信号；在所述进气湿度值小于所述第二最大值且大于所述第二最小值时，输出停止信号；在所述进气湿度值小于所述第二最小值时，输出运行信号。

下面以第一最大值和第一最小值，分别为90％和50％，第二最大值和第二最小值，分别为90％和50％为例进行具体说明。

当所述进气湿度值大于所述第一最大值时，即空气湿度大于90％时，所述第一控制模块输出停止信号，控制直接蒸发器10停止。此时，进气湿度值也大于所述第二最大值，所述第二控制模块也输出停止信号，控制所述间接蒸发器20停止。这样，燃气轮机进气冷却装置不运行。

当所述进气湿度值小于所述第一最大值且大于所述第一最小值时，即空气湿度处于50％-90％时，所述第一控制模块输出运行信号；控制所述直接蒸发器10运行；此时，该进气湿度值也小于所述第二最大值且大于所述第二最小值，所述第二控制模块输出停止信号，控制所述直接蒸发器10停止。这样，燃气轮机进气冷却装置中仅有直接蒸发器10运行，从而能够利用水蒸发吸热减低进入燃气汽轮机中的空气温度。

当所述进气湿度值小于所述第一最小值时，即空气湿度小于50％，所述第一控制模块输出停止信号，控制所述直接蒸发器10停止。此时，该进气湿度值也小于所述第二最小值时，所述第二控制模块输出运行信号，控制所述直接蒸发器10运行。这样，燃气轮机进气冷却装置中仅有间接蒸发器20运行，从而能够有效地确保进入燃气汽轮机中的空气温度。

直接蒸发极限值能够和间接蒸发极限值不相等。但是，为了使进行冷却能够充分地发挥作用，优选所述第一最大值与所述第二最大值相等，所述第一最小值与所述第二最小值相等。

所述控制器还包括用于根据用户设置值从预设条件中获得所述直接蒸发极限值和间接蒸发极限值的条件设置模块。具体地，该预设条件能够为基于不同地区，输出直接蒸发极限值和间接蒸发极限值，例如，能够根据各地方的干湿球温度表获得，从而便于作为动力源的燃气轮机在变更作业地点时，能够更有效地提高运行效率。

另外，该预设条件也能够为基于燃气机的参数等，输出直接蒸发极限值和间接蒸发极限值。直接蒸发极限值和间接蒸发极限值能够被分别保存在第一储存模块和第二储存模块中。

所述控制器还包括用于检测所述工作气流通道1中工作气流温度的温度检测模块，利用该温度检测模块所获取的进入燃气汽轮机中的空气温度，能够有效地监控燃气轮机进气冷却装置的运行情况。

具体地，温度检测模块包括设置在工作气流通道1且位于直接蒸发器10的进气口的第一温度检测单元，和/或设置在工作气流通道1且位于所述间接蒸发器10的进气口的第二温度检测单元。湿度检测模块包括设置在工作气流通道1且位于直接蒸发器10的进气口的第一湿度检测单元，和/或设置在工作气流通道1且位于间接蒸发器20的进气口的第二湿度检测单元。通过直接蒸发器10的进气口和间接蒸发器20的进气口，分别设置检测单元，能够更加有效地监控燃气轮机进气冷却装置的运行情况。

另外、本实用新型提供一种燃气轮机，包括压气机2、燃烧室3和燃气透平4，所述燃气轮机包括根据上述技术方案中任意一项所述的燃气轮机进气冷却装置，所述工作气流通道1与所述压气机的进气道连通。燃气轮机由于能够根据湿度条件进行冷却方式的调整，扩大燃气轮机进气冷却装置能够应用的湿度范围。

以夏季常见气象条件，气温35℃、湿度60％为例，运行本实用新型所述燃气轮机，相比现有技术，能够将压气机进气口的温度稳定地降低7-10摄氏度，在不增加燃气量的情况下，提升燃气轮机输出5-8％，在有效地减低燃气轮机进气温度的同时，有效地降低燃气轮机进气冷却装置的功耗，减低运行成本。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。