[发明专利]燃气-蒸汽联合循环的进气除湿冷却系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是一种燃气-蒸汽联合循环的进气除湿冷却系统及方法。

背景技术

燃气轮机性能随大气环境温度变化而变化，由15℃降至-30℃时，输出功率可增加47％，效率提高10.5％(相对值)，由15℃升高至40℃时，输出功率下降23％，效率下降14.4％(相对值)，大气环境温度对燃气轮机的性能影响很大，对输出功率的影响更大，通常情况下燃气轮机进气温度每降低1℃，可提高燃气轮机发电机组的输出功率约为0.6％-0.8％。现有研究表明大气环境温度对燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机的变工况性能影响较大，随着大气环境温度的升高，燃气-蒸汽联合循环效率有较明显的下降。

燃气-蒸汽联合循环的进气除湿冷却系统是一项克服大气环境温度变化对燃气-蒸汽联合循环的性能和变工况特性产生不利影响及提高燃气-蒸汽联合循环输出功率与效率的先进技术。基于燃气-蒸汽联合循环的区域型冷热电联供系统是实现能源高效与梯阶利用的重点技术和分布式能源系统的重要发展方向，因此，燃气-蒸汽联合循环及其进气除湿冷却系统将更加广泛应用。

燃气-蒸汽联合循环的进气冷却系统有喷淋冷却、冰蓄冷、LNG冷能利用、压缩式制冷、废热利用型溴化锂吸收式制冷等形式，废热利用型溴化锂吸收制冷是进气冷却系统的主要应用形式，充分利用了燃气-蒸汽联合循环中蒸汽余热锅炉排出的余热烟气，节约了能源，且经济性好。但现有的基于余热利用的进气冷却系统仍存在以下几个问题有待解决：

1、虽然现有的进气冷却系统对燃气-蒸汽联合循环的输出功率和效率的提高有较好的作用，但未克服燃气-蒸汽联合循环受大气环境温度变化的敏感性，大气环境温度的变化对燃气-蒸汽联合循环的性能和变工况的影响仍然较大，这不利于燃气-蒸汽联合循环的安全稳定运行。

2、在进气冷却系统中溴化锂吸收式制冷机的性能和制冷量受大气环境温度变化的影响也很大，因此进气冷却系统与燃气-蒸汽联合循环在大气环境温度上升时产生相互不利的交互影响，这不利与燃气蒸汽联合循环能源充分梯阶利用和进气冷却系统充分发挥提高燃气-蒸汽联合循环输出功率和效率的作用。

3、在大气环境温度变化时，燃气-蒸汽联合循环中的蒸汽余热锅炉的排烟流量和温度与进气冷却系统中溴化锂吸收式制冷机制冷量的协同调控匹配问题。

4、在燃气-蒸汽联合循环应用于冷热电联供系统时，上述三个有待解决的问题，对冷热电负荷的动态互补、与电力系统协同互补运行、能源高效梯阶利用及安全稳定运行都将产生不利影响。

发明内容

本发明为了解决现有燃气-蒸汽联合循环的进气冷却系统存在的不足，提出一种燃气-蒸汽联合循环的进气除湿冷却系统及其方法，该系统具有如下几个特点：

1、当大气环境温度升高时，压气机的空气流量下降，空气容纳水蒸气的能力提高，通常情况下空气中的相对湿度增大，由于空气中水蒸汽气化时吸热，导致燃气轮机燃烧室烟气出口温度降低，湿度越大，烟气出口温度下降越大，又由于蒸汽余热锅炉节点温差小，因此蒸汽余热锅炉的排烟流量和温度均下降，导致溴化锂吸收式制冷机制冷量降低。而大气环境温度升高时，进气冷却所需要的制冷量增大，则需要蒸汽余热锅炉的排烟温流量增大排烟温度升高，使溴化锂吸收式制冷机制冷量增大，从而有利于进气温度下降。另外，大气温度上升时，溴化锂吸收式制冷机制冷量下降，在热水温度不变的情况下，热水流量需求增大，同时冷却水塔冷却水温度升高，导致溴化锂吸收式制冷机制冷量下降和热水流量需求增大。因此，大气环境温度升高时，燃气-蒸汽联合循环与进气冷却系统的气温特性产生不利的交互影响。本发明针对这一燃气-蒸汽联合循环与进气冷却系统气温特性产生不利的交互影响问题，首次提出燃气-蒸汽联合循环进气除湿、降温与冷却相结合的集成结构及方法，从而达到大气环境温度升高时提高蒸汽余热锅炉排气流量和温度的目标及克服燃气-蒸汽联合循环与进气冷却系统气温特性产生不利的交互影响的目的。

2、首次提出通过转轮除湿机控制燃气-蒸汽联合循环的进气流量和湿度，并与冷却水温度的调控相结合的进气冷却系统制冷量及进气冷却温度调控模式。使燃气-蒸汽联合循环稳定在设计工况或所需的理想工况下运行，克服大气环境温度的变化对燃气-蒸汽联合循环的变工况影响。