燃气轮机进气温度控制系统的制作方法

本发明涉及燃机设备技术领域，特别涉及一种燃气轮机进气温度控制系统。

背景技术：

因采用清洁的天然气作为燃料，燃气轮机发电具有热效率高、快速启停及调峰能力、污染排放少和碳排放低等优势，已经得到普遍应用。

但是，目前应用燃气轮机的电厂仍然存在以下问题：

1、高湿低温季节，进气系统易湿堵冰堵

受天气影响，燃机电厂经常受到冬季雾霾及雨雪天气的困扰，燃气轮机会出现湿堵及冰堵的运行风险。冬季雾霾及雨雪天气时，空气温度低且湿度高，空气中的水蒸气接近饱和状态。空气在流经过滤器时，由于节流降温作用，会有部分水析出导致过滤器润张、通流面积减小，致使过滤器压差急剧上升，最终因进气压差较高导致燃气轮机被迫降负荷或跳机，严重影响燃机在高湿低温天气下的运行安全。

2、长期部分负荷运行，燃机热效率较低

由于我国电厂多数为调峰机组，燃气轮机常年处在部分负荷工况下运行。与满负荷工况相比，部分负荷工况运行的燃气轮机的效率远低于满负荷运行的工况。通过对电厂运行数据分析，发现燃气轮机负荷一定，进气温度(环境温度)较高时，燃气轮机效率也具有较高水平。

如表1，某ge9171e燃气轮机的性能数据所示，进气温度(环境温度)升高20.8℃，燃机效率提升约0.6个百分点。

表1某ge9171e燃气轮机的性能数据

3、夏季满负荷运行达不到电网调度需求

由于燃气轮机的固有特性，在夏季温度较高时，燃气轮机满负荷出力往往远低于iso工况或性能保证工况下的出力。以ge9171e燃气轮机为例，在iso工况下，满负荷出力为128mw，但在空气温度30℃、空气湿度60％工况下，满负荷出力仅为113mw。但是，由于夏季是电力负荷要求较高的时候，电厂发电负荷时常达不到电网调度需求。

综上，进气温度对燃气轮机起着至关重要的问题。

因此，如何控制进气温度，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种燃气轮机进气温度控制系统，以便于控制进气温度。

一种燃气轮机进气温度控制系统，包括进气冷却子系统及进气加热子系统；

所述进气冷却子系统包括制冷换热装置、用于设置在燃气轮机的进气口的进气换热装置、连通所述制冷换热装置的出口及所述进气换热装置的进口的冷冻水进水管道、连通所述制冷换热装置的进口及所述进气换热装置的出口的冷冻水回水管道及设置于所述冷冻水进水管道或所述冷冻水回水管道上的冷却循环泵；

所述进气加热子系统包括制热换热装置、所述进气换热装置、连通所述制热换热装置的出口及所述进气换热装置的进口的热水进水管道、连通所述制热换热装置的进口及所述进气换热装置的出口的热水回水管道及设置于所述热水进水管道或所述热水回水管道上的加热循环泵；

其中，在所述进气冷却子系统运行过程中，所述进气换热装置中的换热介质为冷冻水；在所述进气加热子系统中，所述进气换热装置中的换热介质为热水。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，还包括用于检测所述进气冷却子系统及所述进气加热子系统中测量数值的测量系统；

所述测量系统包括温度测量装置、湿度测量装置、压力测量装置及流量测量装置。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述制冷换热装置与所述制热换热装置可切换地与所述进气换热装置连通。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述加热循环泵的数量为多个且并联于所述热水进水管道或热水回水管道上；

和/或，所述冷却循环泵的数量为多个且并联于所述冷冻水进水管道或冷冻水回水管道上。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述进气加热子系统还包括位于所述加热循环泵靠近所述进气换热装置的一侧且连通所述热水进水管道及所述热水回水管道的加热支管路，所述加热支管路上设置有热水流量调节阀；

和/或，所述进气冷却子系统还包括位于所述冷却循环泵靠近所述进气换热装置的一侧且连通所述冷冻水进水管道或所述冷冻水回水管道上所述冷冻水进水管道及所述冷冻水回水管道的冷却支管路，所述冷却支管路上设置有冷冻水流量调节阀。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述制热换热装置为用于设置在余热锅炉的尾部，且利用所述燃气轮机的烟气换热的烟气换热装置。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述制冷换热装置为溴冷机。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，还包括与所述制冷换热装置内的制冷介质热交换的蒸汽热源管道及串联于所述蒸汽热源管道上的凝结水泵；

所述蒸汽热源管道具有与蒸汽轮机的蒸汽抽汽口连通的进口，所述蒸汽热源管道具有与凝汽器和所述凝结水泵之间管道连通的出口；

所述凝结水泵位于所述凝汽器出口处的管段上。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，还包括减温水管及设置于所述蒸汽热源管道的进口与所述制冷换热装置之间的蒸汽热源管段上的减温减压阀，所述减温水管的一端与所述减温减压阀连通，所述减温水管的另一端与所述凝结水泵出水口连通。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述蒸汽热源管道上设置有蒸汽流量调节阀。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述蒸汽热源管道上串联有生活供水换热器，所述蒸汽热源管道内的流体通过所述生活供水换热器与生活供水管道中的流体热交换。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述进气换热装置位于所述燃气轮机的进气粗滤及所述燃气轮机的进气精滤之间；所述燃气轮机的除湿器位于所述进气换热装置与所述进气精滤之间。

优选地，上述燃气轮机进气温度控制系统中，所述进气换热装置为空气-水管热装置。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的燃气轮机进气温度控制系统，在需要对燃气轮机的进气口处的空气进行加热时，进气加热子系统运行。制热换热装置启动，由于制热换热装置与进气换热装置通过热水进水管道及热水回水管道连通，使得制热介质可以在制热换热装置与进气换热装置内循环流动。即，制热换热装置通过热水进水管道向进气换热装置提供制热介质，制热介质进入进气换热装置后与供燃气轮机进气的进气流道进行相互换热，进气流道内的空气通过吸收制热介质中的热量而增加温度；并且，放出热量的制热介质通过热水回水管道流回制热换热装置，并且吸收热量再次循环。通过提高燃气轮机的入口空气的温度，避免了进气系统湿堵、冰堵情况的发生，并且有效提高了部分负荷工况下燃气轮机及联合循环机组的效率。在需要对燃气轮机的进气口处的空气进行冷却时，进气冷却子系统运行。制冷换热装置启动，由于制冷换热装置与进气换热装置通过冷冻水进水管道及冷冻水回水管道连通，使得制冷介质在制冷换热装置与进气换热装置内循环流动。即，制冷换热装置通过冷冻水进水管道向进气换热装置提供制冷介质，制冷介质进入进气换热装置后与供燃气轮机进气的进气流道进行相互换热，通过制冷介质吸收进气流道内的空气的热量，使得空气的温度降低；并且，吸收热量的制冷介质通过冷冻水回水管道流回制冷换热装置，并且放出热量再次循环。通过调节燃气轮机的入口空气的温度，提高机组部分负荷运行时的效率，增加高温时段满负荷运行时的出力。。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明提供的燃气轮机进气温度控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种燃气轮机进气温度控制系统，以便于控制进气温度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供了一种燃气轮机进气温度控制系统，包括进气冷却子系统及进气加热子系统；进气冷却子系统包括制冷换热装置6、用于设置在燃气轮机1的进气口的进气换热装置9、连通制冷换热装置6的出口及进气换热装置9的进口的冷冻水进水管道、连通制冷换热装置6的进口及进气换热装置9的出口的冷冻水回水管道及设置于冷冻水进水管道或冷冻水回水管道上的冷却循环泵；进气加热子系统包括制热换热装置12、进气换热装置9、连通制热换热装置12的出口及进气换热装置9的进口的热水进水管道、连通制热换热装置12的进口及进气换热装置9的出口的热水回水管道及设置于热水进水管道或热水回水管道上的加热循环泵。其中，在进气冷却子系统运行过程中，进气换热装置9中的换热介质为冷冻水；在进气加热子系统中，进气换热装置9中的换热介质为热水。

本发明实施例提供的燃气轮机进气温度控制系统，在需要对燃气轮机的进气口处的空气进行加热时，进气加热子系统运行。制热换热装置12启动，由于制热换热装置12与进气换热装置9通过热水进水管道及热水回水管道连通，使得制热介质可以在制热换热装置12与进气换热装置9内循环流动。即，制热换热装置12通过热水进水管道向进气换热装置9提供制热介质，制热介质进入进气换热装置9后与供燃气轮机1进气的进气流道进行相互换热，进气流道内的空气通过吸收制热介质中的热量而增加温度；并且，放出热量的制热介质通过热水回水管道流回制热换热装置12，并且吸收热量再次循环。通过提高燃气轮机的入口空气的温度，避免了进气系统湿堵、冰堵情况的发生，并且有效提高了部分负荷工况下燃气轮机及联合循环机组的效率。在需要对燃气轮机的进气口处的空气进行冷却时，进气冷却子系统运行。制冷换热装置6启动，由于制冷换热装置6与进气换热装置9通过冷冻水进水管道及冷冻水回水管道连通，使得制冷介质在制冷换热装置6与进气换热装置9内循环流动。即，制冷换热装置6通过冷冻水进水管道向进气换热装置9提供制冷介质，制冷介质进入进气换热装置9后与供燃气轮机1进气的进气流道进行相互换热，通过制冷介质吸收进气流道内的空气的热量，使得空气的温度降低；并且，吸收热量的制冷介质通过冷冻水回水管道流回制冷换热装置6，并且放出热量再次循环。通过调节燃气轮机的入口空气的温度，提高机组部分负荷运行时的效率，增加高温时段满负荷运行时的出力。

为了避免流体逆行，进气换热装置9的换热进入口处设置有第一止回阀19，进气换热装置9的换热流出口设置有第二止回阀20。

为了确保系统的稳定运行，燃气轮机进气温度控制系统还包括用于检测所述进气冷却子系统及所述进气加热子系统中测量数值的测量系统；测量系统包括温度测量装置、湿度测量装置、压力测量装置及流量测量装置。

在本实施例中，温度测量装置包括：

用于检测进入进气换热装置9之前的空气温度的前置空气温度检测装置40及用于检测流出进气换热装置9之后的空气温度的后置空气温度检测装置41。通过上述设置，有效提高了对进气口的空气温度的检测，以便于进行调节。

设置于进气加热子系统中，用于检测进入烟气换热装置之前的烟气温度的前置烟气温度检测装置49及用于检测流出烟气换热装置之后的烟气温度的后置烟气温度检测装置50。通过上述设置，有效提高了对进气口的空气温度的检测，以便于进行调节。其中，上述烟气换热装置即为制热换热装置12，其利用燃气轮机1的烟气换热的换热装置，并设置于燃气轮机1的出气端。

设置于进气换热装置9的换热进入口处的入口温度检测装置45及设置于进气换热装置9的换热流出口的出口温度检测装置46。进一步方便了调节控制。

还包括蒸汽温度检测装置52，下文详细说明。

在本实施例中，湿度测量装置包括：

用于检测进入进气换热装置9之前的空气湿度的前置空气湿度检测装置42及用于检测流出进气换热装置9之后的空气湿度的后置空气湿度检测装置43。通过上述设置，有效提高了对进气口的空气湿度的检测，以便于进行调节。

在本实施例中，压力测量装置包括：

用于检测进入进气换热装置9之前的换热介质(制冷介质或制热介质)的前置压力检测装置47及用于检测流出进气换热装置9之后的换热介质(制冷介质或制热介质)的后置压力检测装置48。通过对流出及流入进气换热装置9的换热介质的压力检测，以便于进行调节。

还包括蒸汽压力检测装置51，下文详细说明。

进一步地，还包括设置于燃气轮机1的进气精滤11的两侧设置有进气精滤压差装置44。

在本实施例中，流量测量装置包括：

用于检测进入进气换热装置9的换热介质(制冷介质或制热介质)的液体流量计17。

还包括用于检测蒸汽轮机3的进气流量的蒸汽流量计18。

本实施例中，制冷换热装置6与制热换热装置12可切换地与进气换热装置9连通。即，在需要对燃气轮机的进气口处的空气进行冷却时，进气冷却子系统运行。此时，通过切换实现制冷换热装置6与进气换热装置9连通，而制热换热装置12与进气换热装置9出于断开的状态。因此，缩短了进气换热装置9内制冷介质的流动距离。在需要对燃气轮机的进气口处的空气进行加热时，进气加热子系统运行。此时，通过切换实现制热换热装置12与进气换热装置9连通，而制冷换热装置6与进气换热装置9出于断开的状态。同样缩短了进气换热装置9内制热介质的流动距离。

在本实施例中，上述制冷介质及制热介质均为水，并且，制冷换热装置6与制热换热装置12的换热管道通过三通阀与进气换热装置9连通。如图1所示，冷冻水进水管道、热水进水管道及进气换热装置9的介质进入管口通过进入第一三通阀36连通；冷冻水回水管道、热水回水管道及进气换热装置9的介质流出管口通过第二三通阀37连通，通过控制第一三通阀36及第二三通阀37，实现进气换热装置9与制冷换热装置6及制热换热装置12的切换连通。

加热循环泵的数量为多个且并联于热水进水管道或热水回水管道上。如图1所示，加热循环泵的数量为两个；两个加热循环泵分别为第一加热循环泵13及第二加热循环泵14，第一加热循环泵13与第二加热循环泵14并联，以便于加热循环泵的维修及更换操作。

为了避免流体逆行，第一加热循环泵13的两端分别设置有第三止回阀21及第四止回阀22；第二加热循环泵14的两端分别设置有第五止回阀23及第六止回阀24。

出于提高使用安全性，便于调节加热循环泵对制热介质的驱动强度，进气加热子系统还包括与加热循环泵并联的加热管路蝶阀38。通过控制加热管路蝶阀38的开度，调节经过加热循环泵的介质流量。

更进一步地，进气加热子系统还包括位于加热循环泵靠近进气换热装置9的一侧且连通热水进水管道及热水回水管道的加热支管路，加热支管路上设置有热水流量调节阀33。本实施例中，加热支管路中的流向为热水进水管道流向热水回水管道，通过调节热水流量调节阀33的开度，调节进气换热流道内介质(热水)的流速及流量，从而调节燃气轮机1的进气温度。

进一步地，在热水进水管道或热水回水管道上设置有第一放水阀53，用于在进气加热子系统长期不用时，排空管道内存的制热介质(水)。

同样地，冷却循环泵的数量为多个且并联于冷冻水进水管道或冷冻水回水管道上。如图1所示，冷却循环泵的数量为两个；两个冷却循环泵分别为第一冷却循环泵15及第二冷却循环泵16，第一冷却循环泵15与第二冷却循环泵16并联，以便于冷却循环泵的维修及更换操作。

为了避免流体逆行，第一冷却循环泵15的两端分别设置有第六止回阀25及第七止回阀26；第二冷却循环泵16的两端分别设置有第八止回阀27及第九止回阀28。

出于提高使用安全性，便于调节冷却循环泵对制热介质的驱动强度，进气冷却子系统还包括与冷却循环泵并联的冷却管路蝶阀39。通过控冷却管路蝶阀39的开度，调节经过冷却循环泵的介质流量。

更进一步地，进气冷却子系统还包括位于冷却循环泵靠近进气换热装置9的一侧且连通冷冻水进水管道及冷冻水回水管道的冷却支管路，冷却支管路上设置有冷冻水流量调节阀34。本实施例中，冷却支管路中的流向为冷冻水进水管道流向冷冻水回水管道，通过调节冷冻水流量调节阀34的开度，调节进气换热流道内介质(冷冻水)的流速及流量，从而调节燃气轮机1的进气温度。

进一步地，在冷冻水进水管道或冷冻水回水管道上设置有第二放水阀54，用于在进气冷却热子系统长期不用时，排空管道内存的制冷介质(水)。

为了提高能源回收利用，制热换热装置12为用于设置在余热锅炉2的出气端，且利用燃气轮机1的烟气换热的烟气换热装置。

本实施例中，制冷换热装置6为溴冷机。即，溴化锂吸收式制冷机组。通过上述设置，提高了制冷效果。也可以选择其他类型的设备作为制冷换热装置6。

其中，燃机电厂的系统流程是，燃气轮机1的高温烟气进入余热锅炉2，低温烟气从余热锅炉2尾部排出；40℃左右的液态水进入余热锅炉2，与烟气换热，变成高温的水蒸气，进入蒸汽轮机3；高温水蒸汽进入蒸汽轮机3做功后，变成低温低压的水蒸汽，经凝汽器4后，变成40℃左右的液态水进入余热锅炉2。凝汽器4与冷却塔5换热连接。

为了确保能源回收，还包括与制冷换热装置6内的制冷介质热交换的蒸汽热源管道及串联于蒸汽热源管道上的凝结水泵55；蒸汽热源管道具有与蒸汽轮机3的蒸汽抽汽口连通的进口，蒸汽热源管道具有与凝汽器4和凝结水泵55之间管道连通的出口；凝结水泵55位于凝汽器4出口处的管段上。

从蒸汽轮机3抽取压力及温度合适的蒸汽，蒸汽降温后变成的水回到余热锅炉2的附件回水口中。其中，凝汽器4的出口与蒸汽热源管道连通，以便于使得凝汽器4流出的液态水与蒸汽热源管道内的流体混合后向余热锅炉2流动。

通过上述设置，以便于对蒸汽轮机3的蒸汽进行温度及压力的调节。

进一步地，还包括减温水管及设置于蒸汽热源管道的进口与制冷换热装置6之间的蒸汽热源管段上的减温减压阀35，减温水管的一端与减温减压阀35连通，减温水管的另一端与凝结水泵55出水口连通。通过上述设置，以便于对蒸汽热源管道中的蒸汽压力及温度进行调节。其中，驱动泵55位于减温水管的另一端与蒸汽轮机3的抽汽口之间连通的管段上。减温减压阀35的减温水进口与凝结水泵55的出水口连通。

其中，减温水管指的是从凝结水泵55的出口到减温减压阀35之间的管道。

从蒸汽轮机3抽汽口抽取的水蒸汽，经过减温减压阀35后，进入制冷装置6中，被利用的水蒸汽，变成饱和水后，回到余热锅炉2。

为了进一步方便调节，蒸汽热源管道上设置有蒸汽压力检测装置51、蒸汽温度检测装置52、第二流量计18及蒸汽流量调节阀32。操作人员可以通过蒸汽压力检测装置51检测的压力值、蒸汽温度检测装置52检测的温度值及第二流量计18的流量值，对蒸汽流量调节阀32进行调节，以便于有效对蒸汽压力及温度进行调节。蒸汽压力检测装置51用于检测制冷换热装置6的蒸汽压力。

蒸汽热源管道上还设置第十止回阀31，以便于保证蒸汽热源管道内流体由蒸汽轮机3向余热锅炉2的流动。

如图1所示，为了进一步提高热源回收率，蒸汽热源管道上串联有生活供水换热器56，蒸汽热源管道内的流体通过生活供水换热器56与生活供水管道中的流体热交换。

优选地，生活供水换热器56设置于制冷换热装置6与余热锅炉2之间的蒸汽热源管段上。

本发明实施例提供的燃气轮机进气温度控制系统，还包括用于吸收制冷换热装置6内制冷介质热量的循环冷却水管道；循环冷却水管道的进水口与冷却塔5的出口连通，循环冷却水管道的出水口与冷却塔5的进口连通。其中，冷却塔5中的冷却水进入循环冷却水管道后与制冷换热装置6内制冷介质进行热交换，以便于吸收制冷换热装置6内制冷介质热量，并且，吸收热量的冷却水流回冷却塔5中。通过上述设置，确保了制冷换热装置6的制冷效果。

为了避免流体逆行，循环冷却水管道的进水口处设置有第十一止回阀30，循环冷却水管道的出水口处设置有第十二止回阀29。

本实施例中，进气换热装置9位于燃气轮机的进气粗滤8及燃气轮机的进气精滤11之间。通过上述设置，有效对进气粗滤8及进气精滤11进行除湿干燥处理。

为了进一步提高除湿效果，燃气轮机的除湿器10位于进气换热装置9与进气精滤11之间。

进一步地，燃气轮机1的进气端设置有防雨罩7。优选地，进气换热装置9为空气-水管热装置。即，上述制冷介质及制热介质均为水。通过热水及冷却水分别对空气的换热，形成对空气加热及冷却的操作。

以上对本发明提供的燃气轮机进气温度控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。