[发明专利]一种燃气轮机进气的间接蒸发冷却方法

说明书

技术领域

本发明属于蒸发冷却技术领域，尤其是一种燃气轮机进气的间接蒸发冷却方法。

背景技术

燃气轮机是燃气纯发电系统、燃气-蒸汽联合循环发电系统的核心设备。随着我国燃气能源的逐步开发，燃气轮机在燃气应用系统中将发挥越来越重要的作用。燃气轮机由压气机、燃烧室、燃气透平三个基本部分组成。根据燃气轮机发电循环的基本原理，压气机进口空气的温度直接影响燃气轮机发电的效率。进口空气温度越高，燃气轮机发电效率越低。同时对于同一套机组，进口空气温度越高，空气密度越小，压气机吸入的空气质量越低，整个燃气轮机装置的出力会降低。由此，对燃气轮机进气进行冷却成为提高燃气轮机发电效率和增加已有装置出力的重要措施。

目前，已有的对燃气轮机压气机进气进行冷却的方法可分为两类：一类是通过进口空气和水接触直接蒸发冷却而使空气降温；另一类是通过间接接触式换热器，利用冷水或制冷剂对进口空气进行降温。

对于直接蒸发冷却的方式，比如(1)中国专利200710181464.7 燃气轮机进气冷却和过滤系统和方法，通过一级或多级喷雾对燃气轮机的进气进行直接蒸发冷却；(2)中国专利 03119939.9燃气轮机、联合循环装置及燃气轮机的液滴喷射装置，将液滴通过一个喷射装置喷入到压气机的进气中，从而通过空气-液滴的直接蒸发冷却过程对燃气轮机进气进行冷却；(3)中国专利95197838.1 提高燃气轮机运转能力和效率的方法与装置，通过一个柱状水塔，将向下的水流高速喷射，增加空气进入涡轮机的压力，同时通过直接蒸发冷却对空气降温；(4)中国专利201010207517.X 基于溶液除湿的燃气轮机进气冷却方法，考虑空气较潮湿时直接蒸发冷却能力受限，先利用除湿装置对空气除湿，之后再经过直接蒸发冷却对燃气轮机进气进行降温。

对于通过间接接触式对燃气轮机进气进行冷却的方式，目前，有以下几种方式。一是通过吸收机制备冷水，冷水通过换热器对燃气轮机进气进行冷却，比如中国专利200510064861.7热和电力供给系统及其操作方法，该系统通过燃气轮机的废热驱动的吸收式制冷装置制备冷水而对燃气轮机的进气进行冷却；二是通过电驱动制冷机制冷而对燃气轮机进气进行冷却，比如中国专利01111066.X 燃气轮机进气冷却装置. 该装置通过电驱动制冷机制冷，以乙二醇溶液或卤水作为载冷介质冷却燃气轮机的进气。该装置还设置冰蓄冷装置，利用电价峰谷差节约电驱动制冷机的用电成本。

上述直接蒸发冷却方式对燃气轮机的进气进行冷却，系统简单，方便实现。但是采用直接蒸发冷却的方式对空气加湿而使气体降温，将空气冷却的极限温度仅为进口空气的湿球温度。若空气含湿量不变，空气干球温度越高，其湿球温度也就越高。由此直接蒸发冷却，空气被冷却的能力受限。同时，由于较湿空气的密度比同温下较干空气的密度要低，因此，对空气加湿会削弱对空气降温使空气密度增加的效果。一般空气含湿量每增加1g/kg.air，导致的空气密度减小，相当于将气体温度升高约0.5℃。由此，提出能否不通过对空气加湿的方法使空气降温的问题。上述间接接触对燃气轮机进气进行冷却的方法，能够实现对进气的等湿降温，但是吸收机方法比较复杂，若没有足够高温的热源较难达到预期的效果，而电驱动热泵的方法需要耗费较多的电能，采用蓄冷装置只能节省用电成本，并不能节省实际电耗。

发明内容

本发明提出用间接蒸发冷却的方式对燃气轮机进气进行冷却，利用间接蒸发冷水机组制备冷水，通过表面式换热器对燃气轮机进气进行冷却。其能冷却进气的极限温度为进口空气的露点温度。在干燥地区，露点温度比湿球温度低5~10℃。由此，通过本发明提出的间接蒸发冷却方法对空气进行降温的能力更强，冷却效果更好，更有利于燃气轮机发电效率的提高。并且，由于对空气进行的是等湿降温，不对空气进行加湿，由此，不会产生空气加湿密度减小的副作用。此外，本发明主要在较干燥地区使用，间接蒸发冷却制冷的驱动源为室外可再生的干燥空气，相比常规方式，可节省大量能源。其中，间接蒸发冷却冷水机组为已有专利设备(如，ZL02100431.5，ZL 200910211069.3)，但其和燃气轮机动力循环相结合，成为进气带间接蒸发冷却的燃气轮机系统，在此尚属首例。

本发明提出一种燃气轮机进气的间接蒸发冷却方法，该方法使用间接蒸发冷却系统，该系统包括：间接蒸发冷水机组1、燃气动力循环装置2、空气-水表面式冷却器3、冷水循环泵4。所述间接蒸发冷水机组1由空气冷却器5、填料塔6、排风机7和循环泵8组成。所述燃气动力循环装置2由压气机9、燃烧室10和燃气透平11依次连接组成。