[發明專利]一種控制熱電聯產中燃氣輪機進氣溫度的系統及方法

有效

• 申請號: 201710311632.3
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107420204B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 李亞軍;譚榮帥
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F02C7/16;F02C7/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發明公開了一種控制熱電聯產中燃氣輪機進氣溫度的系統及方法；包括與電網、天然氣管網相連的熱電聯產系統；與熱電聯產系統和進口空氣相連的進氣溫度控制系統；熱電聯產系統提供熱源，并驅動進氣溫度控制系統運行；進氣溫度控制系統負責獲得進口空氣的溫度，并對進口空氣加熱或冷卻。本系統可實現冬季將燃氣輪機進口空氣加熱，提高進氣溫度、降低進氣濕度，進而解決機組進氣系統的濕堵和冰堵問題；夏季將高溫燃氣輪機進口空氣冷卻到ISO設計要求下的溫度，使燃氣輪機在最佳效率的工況下運行，提高燃氣輪機的發電功率和運行安全性。本系統能有效控制燃氣輪機進氣溫度，從而提高燃氣輪機的運行負荷及發電功率，提高機組運行的安全可靠性。

技術領域

本發明涉及熱電聯產供能系統，尤其涉及一種控制熱電聯產中燃氣輪機進氣溫度的系統及方法。

背景技術

熱電聯產系統主要由燃氣輪機、余熱鍋爐、汽輪機組成。天然氣燃燒產生的高溫高壓煙氣通過燃氣輪機發電，發電后的煙氣再進入余熱鍋爐生產高壓蒸汽送至汽輪機發電，同時從汽輪機抽取部分蒸汽向熱用戶提供生產用熱和冬季采暖熱量，或供給制冷站進行制冷。

熱電聯產系統中的燃氣輪機是一種動力機械，它主要是由壓氣機、燃燒室和透平這三大部件組成的。在燃氣輪機正常工作時，壓氣機從外界大氣中吸入空氣，把它壓縮到一定的壓力后送到燃燒室中與噴入的燃料相混合，并燃燒成為高溫的燃氣。這股高溫高壓的燃氣流經透平時，就會膨脹推動透平帶著壓氣機一起高速旋轉作功。通常，燃氣在透平中所作的機械功，大約有2/3左右被用來消耗在空氣的壓縮耗功上。

在熱電聯產系統中，進口空氣的溫度及濕度對于燃氣輪機及其聯合循環的功率有相當大的影響。壓氣機的耗功量是隨吸入的空氣的溫度成正比關系變化的，隨著大氣溫度的升高，空氣的密度變小，致使吸入壓氣機的空氣的質量流量減少，導致燃氣透平作功量的減少，而燃氣透平的排氣溫度卻有所增高。因此，循環水可以在余熱鍋爐中獲取更多的能量，從而獲得更多的蒸汽到蒸汽輪機中去作出更大數量的機械功，所以聯合循環的相對輸出功率減少的程度則要比燃氣輪機平緩，而聯合循環的相對效率卻反而略有增加的趨勢。反之，當大氣溫度下降時，聯合循環的相對輸出功率增大的程度則要比燃氣輪機少，而聯合循環的相對效率反而會有略微減小的趨勢。

目前，燃氣輪機的性能參數是在ISO條件下獲得的，而我國北方燃氣電廠燃機進氣系統有時不能很好的適應當地氣候環境條件，尤其是在冬季，進氣系統普遍會出現濕堵和冰堵現象，在雨雪霧霾等極端天氣情況下機組不得不降低負荷運行，使得壓氣機自身的負荷改變，致使機械效率發生變化，系統運行偏離設計最佳效率點，嚴重時甚至會出現跳機現象；而在夏季，進口空氣溫度高會導致燃機效率降低，這大大影響了電廠運行的安全性和發電功率。故控制燃汽輪機進氣溫度穩定對整個循環設備的使用性能達到最佳及系統的穩定運行十分重要，還可以為燃氣電廠在冬季及夏季各種氣候條件下安全運行提供重要保障。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種控制熱電聯產中燃氣輪機進氣溫度的系統及方法。解決上述大氣溫度偏離ISO設計要求時，空氣的密度發生變化，即吸入壓氣機的空氣的質量流量發生變化，冬季雨雪等極端天氣時，進氣溫度低，進氣系統出現濕堵和冰堵等現象，不得不降低機組負荷，甚至出現跳機現象，致使機械效率發生變化，系統運行偏離設計最佳效率點；夏季進氣溫度高時，燃機效率低的問題；本發明能夠使熱電聯產系統在最佳工況下運行。

本發明通過下述技術方案實現：

一種控制熱電聯產中燃氣輪機進氣溫度的系統，包括：

與電網、天然氣管網相連的熱電聯產系統A1；

與熱電聯產系統A1和進口空氣相連的進氣溫度控制系統A2；

所述熱電聯產系統A1提供熱源，并驅動進氣溫度控制系統A2運行；

所述進氣溫度控制系統A2負責獲得進口空氣的溫度，并對進口空氣進行加熱或冷卻。