专利名称：一种降低燃气轮机入口空气温度的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种降低燃气轮机入口空气温度的系统。
背景技术：
燃气轮机发电机组以及以燃气轮机和余热锅炉组成的联合循环发电机组，因其启动迅速、负荷调节能力强等特点，非常适合作为电网备用发电设备和调峰设备。影响燃气轮机出力及发电效率的因素有入口空气温度、大气压力和进气压损等，不同因素对燃气轮机性能的影响程度并不相同，其中，入口空气温度对燃气轮机的性能影响最大，因为入口空气温度升高，空气质量流量下降，压力机损耗功增大，燃气轮机的发电功率及发电效率下降。一般来说，进气温度每上升10°c将导致燃气轮机出力下降1%左右，所以，大气温度对燃气·轮机的出力及效率影响显著，中高温天气将对燃气轮机的出力及效率产生负面影响。然而，城市电网高峰负荷往往是夏季环境温度最高时间段，这时燃气轮机发电机组和联合循环机组将作为调峰机组接入城市电网。此时因燃气轮机入口空气温度为环境温度，远高于其设计标准值(15°C)，对燃气轮机的发电效率和热效率影响很大。同时，燃气轮机夏季运行时入口空气流量非常大，对入口空气直接降温所需要的冷量已经超出了已有的工业制冷装置所能提供的极限，同时，实施入口空气直接降温的经济性也较差。所以，对于大型燃机电厂，现有工业蓄冷产品亦均无法满足需求，无法确保燃气轮机入口空气温度达到设计标准值，进而无法确保燃气轮机的发电效率和热效率维持在一个较为经济的运行水平。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种降低燃气轮机入口空气温度的系统，以实现提高燃气轮机的出力及发电效率和热效率的目的。为实现上述目的，本发明提出的一种降低燃气轮机入口空气温度的系统，包括制蓄冷模块，供冷模块和控制模块；所述控制模块分别与所述制蓄冷模块和所述供冷模块连接，所述制蓄冷模块与所述供冷模块连接；所述制蓄冷模块，用于制取冷量并将制取的冷量进行存储；所述供冷模块，用于利用所述制蓄冷模块存储的冷量冷却所述燃气轮机的入口空气温度，以使所述入口空气温度达到设定值后输送给所述燃气轮机；所述控制模块，用于在城市电网处于用电低谷时段，控制所述制蓄冷模块工作；在所述燃气轮机调峰运行时，控制所述供冷模块工作。优选的，在上述系统中，所述制蓄冷模块包括制冷机、蓄冷罐和水冷塔；所述制冷机分别与所述蓄冷罐和所述水冷塔连接，用于通过转移具有较低温度的被冷却物体的热量而制取冷量；[0012]所述蓄冷罐，用于储存所述制冷机制取的冷量；所述水冷塔，用于吸收所述制冷机制取冷量后所排放的热量，并将所述热量排放到大气中。优选的，在上述系统中，所述供冷模块包括相互连接的电控阀门和空气换热器；所述电控阀门，用于接通或截断所述蓄冷罐中存储的冷量经供冷管路输送给所述空气换热器；所述空气换热器，用于利用所述供冷管路输送的冷量冷却所述燃气轮机的入口空气温度。优选的，在上述系统中，所述制冷机还与所述空气换热器连接；所述制冷机，还用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐中的冷量不足时，实 时制取冷量并将实时制取的冷量输送给所述空气换热器。优选的，在上述系统中，所述控制模块包括第一控制单元，用于在城市电网处于用电低谷时段，控制所述制冷机通过转移具有较低温度的被冷却物体的热量而制取冷量；第二控制单元，用于将所述制冷机制取的冷量存储在所述蓄冷罐；第三控制单元，用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐中的冷量充足时，控制开启所述电控阀门以使所述蓄冷罐中存储的冷量输送给所述空气换热器；第四控制单元，用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐中的冷量不足时，控制所述制冷机实时制取冷量，并将实时制取的冷量与所述蓄冷罐中存储的冷量同时输送给所述空气换热器。优选的，上述系统还包括温度检测模块、流量检测模块和发送模块；所述温度检测模块和所述流量检测模块并联连接于所述空气换热器和所述发送模块之间，所述发送模块与所述控制模块连接；温度检测模块，用于利用温度传感器检测冷却后的入口空气温度；流量检测模块，用于利用流量传感器检测冷却后的入口空气流量；发送模块，用于将所述入口空气温度和所述入口空气流量发送至所述控制模块。优选的，在上述系统中，所述控制模块，还用于接收所述发送模块发送的入口空气温度和入口空气流量后，根据所述入口空气温度和所述入口空气流量控制所述电控阀门的开启比例。优选的，上述系统还包括与所述空气换热器连接的预处理模块；所述预处理模块，用于在燃气轮机入口空气进入所述空气换热器进行冷却前对所述入口空气进行预处理，所述预处理包括除尘处理和除水处理。优选的，在上述系统中，所述制蓄冷模块采用冰蓄冷或是水蓄冷的方式获取冷量。可见，本实用新型降低燃气轮机入口空气温度的系统，利用制蓄冷模块在用电低谷时期制取并存储冷量；待燃气轮机进入调峰运行时，由于燃气轮机的入口空气温度相对较高，可通过控制供冷模块利用制蓄冷模块中存储的冷量冷却入口空气温度，使得入口空气温度降低到燃气轮机所需的设定温度后，将该设定温度下的入口空气输送至燃气轮机，从而可实现提高燃气轮机的出力及发电效率的目的。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型降低燃气轮机入口空气温度的系统的实施例一的结构示意图；图2为本实用新型降低燃气轮机入口空气温度的系统的实施例二的结构示意图；图3为本实用新型降低燃气轮机入口空气温度的系统的实施例三的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新·型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型是在城市电网负荷的低谷时期进行制冷和蓄冷，在燃气轮机调峰运行时，冷却温度为环境温度的空气，为燃气轮机提供接近于其设计工况的空气入口温度，从而提高燃气轮机的发电效率和热效率。图I为本实用新型降低燃气轮机入口空气温度的系统的实施例一的结构示意图，该系统包括制蓄冷模块1，供冷模块2和控制模块3 ；控制模块3分别与制蓄冷模块I和供冷模块2连接，制蓄冷模块I与供冷模块2连接；制蓄冷模块I，用于制取冷量并将制取的冷量进行存储；供冷模块2，用于利用所述制蓄冷模块I中存储的冷量冷却燃气轮机的入口空气温度，以使所述入口空气温度达到设定值后输送给燃气轮机；控制模块3，用于在城市电网处于用电低谷时段，控制所述制蓄冷模块I工作；在所述燃气轮机调峰运行时，控制所述供冷模块2工作。根据施工场地和工况条件的限制，上述制蓄冷模块I可采用冰蓄冷或是水蓄冷的方式存储冷量。居民生活用电峰谷电，是指将一天24小时划分成两个时间段，把8:00到22:00共14小时称为峰段，22:00到次日8:00共10个小时称为谷段。上述控制模块3可根据城市电网峰谷电的时间安排，在城市电网处于用电低谷时段，由控制模块3控制制蓄供冷模块I自动接入城市电网，使制蓄供冷模块I利用谷电进行制冷和蓄冷；在燃气轮机机组或是联合循环机组进行调峰运行时，由控制模块3控制供冷模块2的运行，从而实现对燃气轮机的入口空气温度的冷却，用以维持燃气轮机入口空气温度长期稳定在15°C。上述实施例一中，制蓄冷模块在用电低谷时期利用谷电制取并存储冷量；待燃气轮机进入调峰运行时，由于燃气轮机的入口空气温度相对较高，可通过控制供冷模块利用制蓄冷模块中存储的冷量冷却入口空气温度，使得入口空气温度降低到燃气轮机所需的设定温度后，将该设定温度下的入口空气输送至燃气轮机，从而可实现提高燃气轮机的出力及发电效率的目的。图2为本实用新型降低燃气轮机入口空气温度的系统的实施例二的结构示意图，该系统中的制蓄冷模块I包括制冷机11、蓄冷罐12和水冷塔13 ；制冷机11分别与蓄冷罐12和水冷塔13连接，用于通过转移具有较低温度的被冷却物体的热量而制取冷量；蓄冷罐12，用于储存制冷机11制取的冷量；水冷塔13，用于吸收所述制冷机制取冷量后所排放的热量，并将所述热量排放到大气中。制冷机是将具有较低温度的被冷却物体的热量转移给环境介质从而获得冷量的机器，从较低温度物体转移的热量习惯上称为冷量。制冷机11可通过接收控制模块3发送 的控制信号控制制冷机是否工作，也就是说，在城市电网处于用电低谷时段，即在用电峰谷电的谷段，控制模块3将发出启动信号控制制冷机11制取冷量，同时将制冷机11制取的冷量存储在蓄冷罐12中，并将制冷机11制取冷量的过程中所排放的热量释放到水冷塔13中，利用水冷塔13中的水吸收制冷机11所排放的热量；而在城市电网处于用电高峰时段，即在用电峰谷电的峰段，控制模块3将发出停止信号控制制冷机11停止制取冷量。另外，蓄冷罐12可根据夏季最高温度期间燃气轮机入口空气冷却所需的最大需求冷量确定体积。该系统中的供冷模块2包括相互连接的电控阀门21和空气换热器22 ；电控阀门21与蓄冷罐12连接，且空气换热器22与燃气轮机连接；电控阀门21，用于接通或截断蓄冷罐12中存储的冷量经供冷管路输送给空气换热器22 ；空气换热器22，用于利用所述供冷管路输送的冷量冷却燃气轮机的入口空气温度。此外，制冷机11还与空气换热器22连接；制冷机11，还用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐12中的冷量不足时，实时制取冷量并将实时制取的冷量输送给空气换热器22。具体而言，在燃气轮机运行期间，如果出现蓄冷罐12中冷量不足的情况，则控制模块3也可控制启动制冷机11工作，在短时间内进行实时制冷，并将制冷量通过制冷机11与空气换热器22之间的供冷管道直接输送给空气换热器，以确保燃气轮机入口空气温度长期稳定在15°C左右。根据控制模块3在本系统中所起的不同作用，可将控制模块3分为四个部分，即该控制模块3包括第一控制单元31、第二控制单元32、第三控制单元33和第四控制单元34；第一控制单元31，用于在城市电网处于用电低谷时段，控制制冷机11通过转移具有较低温度的被冷却物体的热量而制取冷量；第二控制单元32，用于将制冷机11制取的冷量存储在蓄冷罐12中；第三控制单元33，用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐12中的冷量充足时，控制开启电控阀门21以使所述蓄冷罐12中存储的冷量输送给空气换热器22 ；第四控制单元34，用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐12中的冷量不足时，控制所述制冷机实时制取冷量，并将实时制取的冷量与所述蓄冷罐12中存储的冷量同时输送给空气换热器22。图3为本实用新型降低燃气轮机入口空气温度的系统的实施例三的结构示意图，可见，本系统还包括与空气换热器22连接的预处理模块4 ；预处理模块4，用于在燃气轮机入口空气进入空气换热器22进行冷却前对所述入口空气进行预处理，所述预处理包括除尘处理和除水处理。需要说明的是，从环境中获取的空气首先要送入预处理模块4进行空气预处理，也就是对空气进行除尘、除水等处理，经处理后的空气温度还是保持在环境温度，也就是保持在高温夏季中的空气温度，此时温度相对较高，所以，需要将环境温度的空气送入空气换热器22，并将蓄冷罐12中存储的冷量经供冷管道入口送入空气换热器22，空气换热器22利用冷量冷却后的空气将以燃气轮机所需的入口空气温度送入燃气轮机的空气入口处；此夕卜，在空气换热器冷却空气的过程中将释放大量的热量。本系统还包括温度检测模块5、流量检测模块6和发送模块7 ；温度检测模块5和流量检测模块6并联连接于空气换热器2和发送模块7之间，发送模块7与控制模块3连接；温度检测模块5，用于利用温度传感器检测冷却后的入口空气温度；流量检测模块6，用于利用流量传感器检测冷却后的入口空气流量； 发送模块7，用于将所述入口空气温度和所述入口空气流量发送至所述控制模块3。所述控制模块3，还用于接收所述发送单元7发送的入口空气温度和入口空气流量后，根据所述入口空气温度和所述入口空气流量控制所述电控阀门21的开启比例。本系统利用温度传感器测量空气换热器输出的冷去后的入口空气温度，并利用流量传感器测量空气换热器输出的冷去后的入口空气流量后，将入口空气温度和入口空气流量作为反馈信号发送给控制模块3中的第三控制单元33和第四控制单元34，用以在计算所需冷量后控制电控阀门的开启比例，从而控制供冷管路中流体的流量，即控制进入空气换热器中的冷量的多少，用以实现进入燃气轮机的空气温度的准确控制。本实用新型降低燃气轮机入口空气温度的系统，在燃气轮机机组或是联合循环机组进行调峰运行时，不但可以利用在用电低谷时期预先存储在蓄冷罐中的冷量冷却入口空气温度，还可在蓄冷罐中的冷量不足时，利用制冷机短时间的制取冷量，用以进一步确保燃气轮机入口空气温度长期稳定在设定值。同时，根据空气入口温度传感器和流量传感器的反馈信号，控制模块实时计算所需冷量，从而控制供冷管路中流体的流量，以实现入口空气温度的准确控制。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排
除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。·
权利要求1.一种降低燃气轮机入口空气温度的系统，其特征在于，包括制蓄冷模块，供冷模块和控制模块； 所述控制模块分别与所述制蓄冷模块和所述供冷模块连接，所述制蓄冷模块与所述供冷模块连接； 所述制蓄冷模块，用于制取冷量并将制取的冷量进行存储； 所述供冷模块，用于利用所述制蓄冷模块存储的冷量冷却所述燃气轮机的入口空气温度，以使所述入口空气温度达到设定值后输送给所述燃气轮机； 所述控制模块，用于在城市电网处于用电低谷时段，控制所述制蓄冷模块工作；在所述燃气轮机调峰运行时，控制所述供冷模块工作。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述制蓄冷模块包括制冷机、蓄冷罐和水冷塔； 所述制冷机分别与所述蓄冷罐和所述水冷塔连接，用于通过转移具有较低温度的被冷却物体的热量而制取冷量； 所述蓄冷罐，用于储存所述制冷机制取的冷量； 所述水冷塔，用于吸收所述制冷机制取冷量后所排放的热量，并将所述热量排放到大气中。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述供冷模块包括相互连接的电控阀门和空气换热器； 所述电控阀门，用于接通或截断所述蓄冷罐中存储的冷量经供冷管路输送给所述空气换热器； 所述空气换热器，用于利用所述供冷管路输送的冷量冷却所述燃气轮机的入口空气温度。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述制冷机还与所述空气换热器连接； 所述制冷机，还用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐中的冷量不足时，实时制取冷量并将实时制取的冷量输送给所述空气换热器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括 第一控制单元，用于在城市电网处于用电低谷时段，控制所述制冷机通过转移具有较低温度的被冷却物体的热量而制取冷量； 第二控制单元，用于将所述制冷机制取的冷量存储在所述蓄冷罐； 第三控制单元，用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐中的冷量充足时，控制开启所述电控阀门以使所述蓄冷罐中存储的冷量输送给所述空气换热器; 第四控制单元，用于在所述燃气轮机运行期间且所述蓄冷罐中的冷量不足时，控制所述制冷机实时制取冷量，并将实时制取的冷量与所述蓄冷罐中存储的冷量同时输送给所述空气换热器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括温度检测模块、流量检测模块和发送模块； 所述温度检测模块和所述流量检测模块并联连接于所述空气换热器和所述发送模块之间，所述发送模块与所述控制模块连接； 温度检测模块，用于利用温度传感器检测冷却后的入口空气温度；流量检测模块，用于利用流量传感器检测冷却后的入口空气流量； 发送模块，用于将所述入口空气温度和所述入口空气流量发送至所述控制模块。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制模块，还用于接收所述发送模块发送的入口空气温度和入口空气流量后，根据所述入口空气温度和所述入口空气流量控制所述电控阀门的开启比例。
8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述空气换热器连接的预处理模块； 所述预处理模块，用于在燃气轮机入口空气进入所述空气换热器进行冷却前对所述入口空气进行预处理，所述预处理包括除尘处理和除水处理。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述制蓄冷模块采用冰蓄冷或是水蓄冷的方式存储冷量。
专利摘要本实用新型公开了一种降低燃气轮机入口空气温度的系统，包括制蓄冷模块，供冷模块和控制模块；所述控制模块分别与所述制蓄冷模块和所述供冷模块连接，所述制蓄冷模块与所述供冷模块连接；所述制蓄冷模块，用于制取冷量并将制取的冷量进行存储；所述供冷模块，用于利用所述制蓄冷模块存储的冷量冷却所述燃气轮机的入口空气温度，以使所述入口空气温度达到设定值后输送给所述燃气轮机；所述控制模块，用于在城市电网处于用电低谷时段，控制所述制蓄冷模块工作；在所述燃气轮机调峰运行时，控制所述供冷模块工作。
文档编号F02C7/141GK202732118SQ20122031385
公开日2013年2月13日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者葛俊旭, 张宪坤, 许建庚, 杨宇程 申请人:北京中能环科技术发展有限公司