循环电站压气机进气与低压缸排汽的系统与方法与流程

本发明涉及燃气蒸汽联合循环电站节能降耗与综合利用，具体涉及循环电站压气机进气与低压缸排汽的系统与方法。

背景技术：

1、燃气蒸汽联合循环电站以体积小、启动速度快、热循环效率高等优点，被认为是最适合用于调峰的机组，但在夏季用电高峰时段，因环境温度较高导致机组出力下降，调峰能力大大削弱。据研究，环境温度升高1℃最大可导致燃气轮机额定发电能力下降1％。燃气轮机出力随环境温度升高而下降主要是由于燃气轮机是恒体积流量的动力设备，流过的空气质量取决于空气密度，气温越高密度越低，致使吸入压气机的空气质量流量减少，机组的做功能力随之变小。另外，压气机的耗功量随吸入空气的热力学温度成正比变化，即环境温度升高时，压气机耗功增加，燃气轮机的净出力减小。同时由于环境温度的升高导致循环水供水温度升高，汽轮机低压缸排汽背压升高，低压缸做功能力下降。燃机进气端和汽轮机排汽端的做功损失使得燃气蒸汽联合循环电站的整体出力明显降低。

2、由于燃气蒸汽联合循环电站对上游天然气价格和下游上网电价高度敏感，相关发电企业对降本增效、节能降耗有着强烈的需求，对相关热力系统的优化提出了新的要求。

技术实现思路

1、本发明提供循环电站压气机进气与低压缸排汽的系统与方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、循环电站压气机进气与低压缸排汽的系统与方法，包括燃机进气冷却部分和低压缸排汽冷却部分，所述燃机进气冷却部分包括液化天然气存储罐，所述液化天然气存储罐底部出口通过低温管道连接液化天然气升压泵一和液化天然气升压泵出口流量控制阀一，升压后的液化天然气进入液化天然气-乙二醇水溶液换热器天然气侧，通过该换热器液化天然气将冷能传递给乙二醇水溶液，同时液化天然气吸收乙二醇水溶液传递的热量由液态转变为气态，进入燃气轮机燃烧室燃烧做功；经过液化天然气-乙二醇水溶液换热器乙二醇侧的乙二醇水溶液由于吸收液化天然气释放的冷能，温度可降低至接近零度，低温乙二醇水溶液通过乙二醇水溶液循环泵和乙二醇水溶液循环泵出口流量控制阀进入到燃机进气装置中安装的乙二醇水溶液-空气换热器乙二醇侧，燃机进气通过换热器空气侧后温度降低，质量流量增加，燃机发电功率得到提升；乙二醇水溶液-空气换热器空气侧在换热过程中由于气温降低冷凝产生的凝结水沿着换热翅片通过排水管路排至进气装置外部；

4、所述低压缸排汽冷却部分，包括液化天然气存储罐，所述液化天然气存储罐底部出口通过低温管道连接液化天然气升压泵二和液化天然气升压泵出口流量控制阀二，升压后的液化天然气进入液化天然气-凝结水换热器天然气侧，通过该换热器液化天然气将冷能传递给凝结水，同时液化天然气吸收凝结水传递的热量由液态转变为气态，进入燃气轮机燃烧室燃烧做功；凝汽器热井出口分别连接凝结水泵和凝结水冷却循环泵，大部分凝结水经过凝结水泵升压后进入余热锅炉低压汽包，另一部分凝结水经过凝结水冷却循环泵和凝结水冷却循环泵出口流量控制阀后进入液化天然气-凝结水换热器凝结水侧，换热后温度降低的凝结水进入布置在凝汽器喉部的低温凝结水喷淋装置，低温凝结水喷淋装置喷出的低温凝结水与低压缸排汽充分混合换热，凝结水进入凝汽器热井后待下一次循环使用。

5、本发明技术方案的进一步改进在于：所述液化天然气存储罐分别与液化天然气升压泵一和液化天然气升压泵二通过液化天然气低温输送管道连接。

6、本发明技术方案的进一步改进在于：所述经过液化天然气-乙二醇水溶液换热器的液化天然气升至常温后，与经过液化天然气-凝结水换热器升至常温的天然气混合，混合后的天然气进入燃机燃烧室燃烧做功。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：所述乙二醇水溶液-空气换热器布置在燃机进气装置内，换热元件采用低阻力高换热系数的翅片管束，分层布置，每层均有凝结水排水管路。

8、本发明技术方案的进一步改进在于：所述低温凝结水喷淋装置布置在凝汽器喉部，包括喷水管束、喷嘴和折流板等部件，凝结水从喷嘴喷出后形成垂直方向的扇形水膜，喷至折流板上，与低压缸排汽充分换热形成凝结水后回至热井。

9、循环电站压气机进气与低压缸排汽的运行方法，包括以下步骤：

10、步骤一：压气机进气冷却部分：

11、a1.检查液化天然气-乙二醇水溶液换热器乙二醇侧、乙二醇水溶液循环泵、乙二醇水溶液循环泵出口流量控制阀和乙二醇水溶液-空气换热器乙二醇侧回路完整性，系统压力在0.3～0.5mpa，系统乙二醇水溶液浓度在50％左右，系统无泄漏无缺陷；

12、a2.启动乙二醇水溶液循环泵，通过控制乙二醇水溶液循环泵出口流量控制阀维持循环泵出口压力在0.8mpa左右，建立乙二醇水溶液循环回路；

13、a3.燃机点火并网带负荷后，检查液化天然气存储罐压力、温度和液位正常，启动液化天然气升压泵一，通过控制液化天然气升压泵出口流量控制阀一，确保乙二醇水溶液循环泵入口温度不低于4℃，避免低于零度的低温乙二醇水溶液进入乙二醇水溶液-空气换热器后造成空气侧凝结水结冰降低传热系数影响换热效果；随着燃机负荷升高，同步增大乙二醇水溶液循环泵出口流量控制阀和液化天然气升压泵出口流量控制阀一开度，维持燃机进气温度和液化天然气-乙二醇水溶液换热器天然气侧天然气出口温度稳定；

14、a4.当燃气蒸汽联合循环电站降负荷或准备停机时，应首先降低液化天然气-乙二醇水溶液换热器天然气侧天然气出口流量，燃烧室缺少的气量由常规天然气进行补充，以维持燃机出力稳定；随着负荷降低，通过减小乙二醇水溶液循环泵出口流量控制阀开度来控制乙二醇水溶液流量，调整过程需注意维持溶液温度不低于4℃；

15、步骤二：低压缸排汽冷却部分：

16、b1.检查液化天然气-凝结水换热器凝结水侧、凝结水冷却循环泵、凝结水冷却循环泵出口流量控制阀和低温凝结水喷淋装置回路完整性，系统无泄漏无缺陷；

17、b2.启动凝结水冷却循环泵，通过控制凝结水冷却循环泵出口流量控制阀维持循环泵出口压力在1.0mpa左右，建立凝结水循环回路；

18、b3.汽轮机并网带负荷后，检查液化天然气存储罐压力、温度和液位正常，启动液化天然气升压泵二，通过控制液化天然气升压泵出口流量控制阀二开度，确保液化天然气-凝结水换热器凝结水侧出口温度不低于4℃，避免结冰影响低温凝结水喷淋装置正常运行；随着汽轮机负荷升高，同步增大凝结水冷却循环泵出口流量控制阀和液化天然气升压泵出口流量控制阀二开度，维持低温凝结水温度和液化天然气-凝结水换热器天然气侧出口温度稳定；

19、b4.当汽轮机降负荷或准备停机时，应首先降低液化天然气-凝结水换热器天然气侧流量，同时通过逐步关小凝结水冷却循环泵出口流量控制阀维持低温凝结水温度不低于4℃，直至汽轮机顺利停机退出低温凝结水和液化天然气运行。

20、由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

21、1、本发明提供循环电站压气机进气与低压缸排汽的系统与方法，通过充分利用液化天然气气化过程中释放的冷能，将其用于燃气蒸汽联合循环电站的燃机进气冷却和汽轮机排汽冷却，提高了联合循环发电功率和热效率，降低电站运行成本，增强了能量梯级利用程度。

22、2、本发明提供循环电站压气机进气与低压缸排汽的系统与方法，在系统运行过程中可以根据机组负荷变化及时调整液化天然气-乙二醇水溶液换热器和液化天然气-凝结水换热器两侧工质的流量来调整燃机进气温度和低压缸排汽温度，以适应不同运行要求。

23、3、本发明提供循环电站压气机进气与低压缸排汽的系统与方法，系统运行方式，可实现液化天然气气化过程中释放的冷能的高效利用，提高燃气蒸汽联合联合电站的整体效率和经济性，有利于提升电力企业在未来能源市场竞争中占据有利位置，提高发电企业竞争能力。

24、4、本发明提供循环电站压气机进气与低压缸排汽的系统与方法，使用液化天然气作为燃料的燃气蒸汽联合循环电站，具备推广的普适性条件。