一种利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统及方法

技术领域

本发明属于联合循环发电技术领域，具体涉及一种利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统及方法。

背景技术

联合循环发电机组具有启动快、调峰快的特点，随着联合循环机组发电装机容量在电网中的比重逐渐增大，其在电网调峰中起到了越来越重要的作用。然而，在高环境温度的夏季，由于燃气轮机进气温度升高，联合循环机组的出力和热效率严重下降，其调峰能力和机组性能均受到影响。

对于分布式联合循环电站而言，常配套有制冷站以实现冷、热、电联供，且制冷站的制冷量往往存在富余未被充分利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统及方法，通过利用制冷站冷量余量，在相对较低的投资成本下实现燃气轮机进气冷却，从而提升分布式联合循环机组在夏季高环境温度运行条件下的出力和热效率。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统，包括燃气轮机进气冷却换热系统；所述的燃气轮机进气冷却换热系统包括制冷站、冷用户、冷却换热器和燃气轮机，

所述制冷站的出水口与冷用户的进水口相连，冷用户的出水口连接有冷冻水回水截止阀和冷却换热器电动阀，冷却换热器电动阀与冷却换热器的进水口相连，冷却换热器的出水口与冷冻水回水电动阀相连，冷冻水回水截止阀和冷冻水回水电动阀与制冷站的回水口相连；

所述冷却换热器的空气入口与外界环境相连，冷却换热器的空气出口与燃气轮机进气口相连。

作为本发明的进一步改进，还包括运行参数监测系统；所述的运行参数监测系统包括流量测点、水温度测点和湿度测点；所述流量测点、水温度测点和湿度测点设置在燃气轮机进气冷却换热系统的管路上。

作为本发明的进一步改进，所述冷用户的入水口处安装有冷冻水流量测点和冷冻水进水温度测点；冷用户的出水口处安装有冷用户出口冷冻水温度测点，制冷站的入水口处安装在冷冻水回水温度测点，冷却换热器的空气入口处安装有冷却换热器前温度测点和冷却换热器前湿度测点，冷却换热器的空气出口处安装有冷却换热器后温度测点和冷却换热器后湿度测点。

作为本发明的进一步改进，所述冷却换热器电动阀的出水口上还设置有变频升压泵，冷却换热器电动阀与变频升压泵的进水口相连，变频升压泵的出水口与冷却换热器的进水口相连。

作为本发明的进一步改进，所述变频升压泵的入水口处安装有变频升压泵前压力测点，变频升压泵的出水口处安装有变频升压泵后压力测点。

作为本发明的进一步改进，所述冷却换热器的热流体侧设置有冷凝水排水口。

作为本发明的进一步改进，所述冷却换热器的冷凝水排水口与冷凝水排水电动阀相连。

作为本发明的进一步改进，所述冷却换热器为管壳式换热器，冷流体为水，热流体为空气。

一种利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统的控制方法，包括以下步骤：

制冷站与冷用户进行热交换，冷用户经过换热后的冷冻水进入冷却换热器对外界空气进行降温，降温后的空气进入燃气轮机；

经过冷却换热器的加热水进入制冷站进行下一轮热交换循环。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明的单回路冷却系统，通过在燃气轮机进口增设冷却换热器，利用制冷站的冷冻水回水对燃气轮机进口空气进行冷却，从而降低燃气轮机进口空气温度，提高燃气轮机的出力。同时系统具备重要参数监测功能，运行人员可以根据监测环境温度和湿度，通过变频升压泵控制冷冻水流量，综合调节燃气轮机出口的空气温度和湿度，保证系统的重要运行参数维持在正常运行范围内。本系统可以在相对较低的投资成本下实现燃气轮机进气冷却，从而提升分布式联合循环机组在夏季高环境温度运行条件下的出力和热效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图标记说明：

1、制冷站，2、冷用户，3、变频升压泵，4、冷却换热器，5、燃气轮机，V1、冷冻水回水截止阀，V2、冷却换热器电动阀，V3、冷冻水回水电动阀，V4、冷凝水排水电动阀，P1、变频升压泵前压力测点，P1、变频升压泵后压力测点，T1、冷冻水进水温度测点，T2、冷用户出口冷冻水温度测点，T3、冷冻水回水温度测点，T4、冷却换热器前温度测点，T5、冷却换热器后温度测点，F1、冷冻水流量测点，W1、冷却换热器前湿度测点，W1、冷却换热器后湿度测点。

具体实施方式

为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参见图1，本发明提供的一种利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统，包括燃气轮机进气冷却换热系统和运行参数监测系统。

其中，所述的燃气轮机进气冷却换热系统包括制冷站1，制冷站1的出水口与冷用户2的进水口相连，冷用户2的出水口与冷冻水回水截止阀V1和冷却换热器电动阀V2相连，冷冻水回水截止阀V1与变频升压泵3的进水口相连，变频升压泵3的出水口与冷却换热器4的进水口相连，冷却换热器4的出水口与冷冻水回水电动阀V3相连，冷却换热器电动阀V2和冷冻水回水电动阀V3与制冷站1的回水口相连，冷却换热器4的空气入口与外界环境相连，冷却换热器4的空气出口与燃气轮机进气口相连，冷却换热器4的冷凝水排水口与冷凝水排水电动阀V4相连。

所述的运行参数监测系统包括冷冻水流量测点F1和冷冻水进水温度测点T1等，冷冻水流量测点F1和冷冻水进水温度测点T1安装在冷用户2的入水口处，冷用户出口冷冻水温度测点T2安装在冷用户2的出水口处，变频升压泵前压力测点P1安装在变频升压泵3的入水口处，变频升压泵后压力测点P2安装在变频升压泵3的出水口处，冷冻水回水温度测点T3安装在制冷站1的入水口处，冷却换热器前温度测点T4和冷却换热器前湿度测点W1安装在冷却换热器4的空气入口处，冷却换热器后温度测点T5和冷却换热器后湿度测点W2安装在冷却换热器4的空气出口处。

其中，冷却换热器4为管壳式换热器，冷流体为水，热流体为空气。冷却换热器4的热流体侧应设置冷凝水排水口。

用于燃气轮机进气冷却的冷冻水取自冷用户2的出水口处。系统设置变频升压泵3，根据实际运行需求控制冷冻水的流量。

本发明利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统的原理为：

通过在燃气轮机进口增设冷却换热器，利用制冷站的冷冻水回水对燃气轮机进口空气进行冷却，从而降低燃气轮机进口空气温度，提高燃气轮机的出力。同时系统具备重要参数监测功能，运行人员可以根据监测环境温度和湿度，通过变频升压泵控制冷冻水流量，综合调节燃气轮机出口的空气温度和湿度，保证系统的重要运行参数维持在正常运行范围内。本系统可以在相对较低的投资成本下实现燃气轮机进气冷却，从而提升分布式联合循环机组在夏季高环境温度运行条件下的出力和热效率。

本发明还提供一种利用制冷站冷量余量的燃气轮机进气单回路冷却系统的控制方法，包括以下步骤：

制冷站1与冷用户2进行热交换，冷用户2经过换热后的冷冻水进入冷却换热器4对外界空气进行降温，降温后的空气进入燃气轮机5；

经过冷却换热器4的加热水进入制冷站1进行下一轮热交换循环。

上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。