一种燃气轮机烟气余热利用装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种燃气轮机烟气余热利用装置，包括二级加热低温省煤器，设于其内的两组换热盘管依次被烟气加热，两组换热盘管内水系统互相独立；凝汽器出口分成两路分别连接低温省煤器内的两组换热盘管。本发明专利技术还提供了燃气轮机烟气余热利用方法，通过设置二级加热低温省煤器对燃气轮机排放烟气里的余热进行梯级利用，进一步合理降低尾部烟气温度，产生的高温热水提供给溴化锂吸收式冷水机组、空气墙空气处理机组以冷却/加热压气机入口空气，对入口空气密度、温度进行调节来实现机组高效运行，使燃气轮机在满负荷和部分负荷工况下均可经济运行，提高联合循环机组全年运行效率、减少天然气燃料投放量，使NOx排放量达到环保排放标准的目的。

Gas turbine flue gas waste heat utilizing device and method

The present invention provides a gas turbine flue gas waste heat utilization device comprises two stages of heating low temperature economizer in the two groups of heat exchanger in turn by flue gas heating, two heat exchanger coil water system are independent of each other; the condenser outlet is divided into two parts which are respectively connected with the two group of low temperature heat exchange coil economizer the. The invention also provides a method of using gas turbine waste heat of flue gas, by setting the two stage heating low temperature economizer of cascade utilization of gas turbine exhaust emissions in the flue gas, further reasonably reduce the flue gas temperature, high temperature hot water generated for LiBr absorption chillers, air handling units to wall air cooling / heating air compressor entrance the entrance, air density, temperature is adjusted to achieve efficient operation of the unit, so that the gas turbine can run economy in full load and part load, improve the operating efficiency of the combined cycle unit, reduce the amount of natural gas fuel, NOx emission to meet environmental emission standards.

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机烟气余热利用装置及方法
本专利技术属于燃气电站
，具体涉及一种燃气轮机烟气余热利用装置及方法。
技术介绍
燃气轮机以其优良的热力性能和低污染排放等特点得到人们的重视。燃气轮机蒸汽联合循环机组启动快、调峰性能强，在电力系统中的应用日益广泛。为提高燃气轮机运行效率，传统的热力循环致力于追求更高的循环吸热温度，但受到透平叶片冷却技术和材料所能允许的透平初温的制约，另外，随着燃烧温度的提高，热力型NOx的排放量将大大增加，为避免因环保原因遭到经济处罚和停止发电的惩罚，燃烧温度也会受到限制。通常，燃气轮机采用贫油燃烧，暨控制燃料/空气当量比小于1，降低燃气温度到合理区间内，使NOx排放量达到环保排放标准。通常情况下，燃气轮机的出力会随着环境温度的升高而降低，原因是燃气机轮属于定容设备，流过的空气密度会决定空气的整体质量。Ny＝MaCpaT1(ε(K-1)K-1)/ηy(1)式(1)中：Ny-压气机的耗功量；Ma-压气机入口空气流量；Cpa-空气比定压热容；T1-压气机进气温度；ε-压气机的压比；K-空气的绝热指数；ηy-压气机的效率。燃气-蒸汽循环机组的循环总功率为：N＝Nt-Nst-Ny-Nzl(2)式(2)中：N-循环机组的循环总功率；Nt-燃气透平输出功率；Nst-蒸汽轮机的输出功率；Nzl-制冷机组消耗的功。由压气机耗功公式(1)可知，压气机的耗功量Ny与吸入空气的热力学温度T1成正比，即大气温度升高时，耗功增大，进而造成燃气轮机的净出力减小。在高温地区和炎热季节，燃气轮机性能受环境温度的影响，出力严重下降，效率也随之降低，环境温度对燃气轮机出力(输出功率)的影响比效率更大，难以发挥燃气轮机及联合循环电站的调峰性能。空气湿度对燃气轮机的功率和热耗率也产生影响，进气含湿量增加，则燃机功率下降，热耗率上升。但此影响一般较小，在整个湿度变化范围内，机组功率变化在2‰之内，热耗率变化在1％之内。另外，当大气温度升高时，即使机组的转速和燃气透平前的燃气初温保持恒定，压气机的压缩比也会有所下降，这将导致燃气透平做功减少，而燃气透平的排气温度却有所上升。因此，为提高燃气轮机运行效率，通常还对压气机入口空气采取间接接触式和直接接触式两大类冷却方式(在进气装置内设置冷却盘管或在炎热干燥地区设置喷雾冷却装置)，即通过提高燃气轮机的温比t/t0(t为燃气初温，t0为入口空气初温)来提高其循环性能，但这是在燃机满负荷运行情况下提高机组效率的方式。如采取冷却盘管冷却方式，其风阻(冷却盘管进出口压差20～30mH2O)较大，会造成压气机耗功损失(压气机耗功占燃机系统耗功70％左右)，降低了联合循环机组整体效率和出力，而且一旦进气冷却系统已经配置，不管其是否投入使用，这个出力和效率的降低是始终存在的，会对燃气轮机运行的经济性产生一定的影响；冷却盘管还会影响进气装置内的过滤器、消声器检修；冷却盘管还易堵；冷却盘管还使进气系统入口噪声变大。喷雾冷却系统简单，投资省、运行维护方便、电耗低。采用喷雾冷却系统必须慎重，因为空气中的携水率过大将加重压气机的负荷，使其性能受到影响。通常这类系统的后面要有水分分离器或收集器。喷雾冷却系统对水质有很高要求，因为微量的杂质就会引起燃气轮机叶片的腐蚀。喷雾冷却系统水源一般要求是除盐水。另外，喷雾冷却系统产生的冷度也较低，降温后的空气温度只能接近湿球温度，受环境湿度影响较大。喷雾冷却系统只适合用于高温干燥地区燃机电厂。燃气轮机并网后，其转速不再改变，负荷的变化是在保证燃料/空气当量比的条件下通过改变入口空气流量和燃料流量来实现。燃气轮机是以空气为工质的开式循环，运行时空气流量很大，入口空气流量的调节是通过改变压气机进口可调导叶IGV的开度来实现。受电网调度的原因，燃气轮机经常需要在部分负荷下运行，以及机组从调峰运行模式转到晚上波谷运行模式时，为维持天然气管网压力相对稳定需要在低负荷下运行。但IGV的开度太小，压气机易发生喘振。最终使当燃气轮机在负荷小于70％额定出力运行时，为保证输出功率和透平前温度不超过限制值，燃烧温度不能被控制在产生合格NOx、CO水平的温度上，因此NOx、CO排放量不可能达到排放要求。因天然气成分中含硫量较低，所以尾部烟气温度可以降到很低，有的可以将烟温降低到约70℃。但由于匹配原因，为避免低温省煤器内的热水汽化，其换热面积不能设计很大，所以尾部烟气温度还是比较高，特别是大型(F级)燃气蒸汽联合循环机组，冬、夏季正常运行时尾部烟气温度未利用余热工况均在90℃左右。故尾部烟气余热还有充分回收的潜力，降低循环放热温度也是有效的提高循环性能的途径。虽然燃机在环境温度小于3℃时达到最大输出功率，但在沿海高湿地区，进气被冷却时其温度不能低于5.5℃，否则有结冰的可能，影响压气机寿命。此外，燃气轮机还存在环境温度越低、机组负荷越低，联合循环效率越低的问题。因此，需要对不同运行工况作进一步技术改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何在联合循环总出力不变的情况下，提高燃机负荷率、联合循环效率及机组的喘振裕度，从而保证燃机稳定运行。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种燃气轮机烟气余热利用装置，燃气轮机系统包括燃气轮机，进气装置与燃气轮机连接，燃气轮机乏汽出口连接凝汽器，其特征在于：所述烟气余热利用装置包括二级加热的低温省煤器，设于低温省煤器内的两组换热盘管依次被烟气加热，两组换热盘管内的水系统则互相独立；凝汽器出口分成两路分别连接低温省煤器内的两组换热盘管；其中一路连接烟温较低侧的换热盘管入口，烟温较低侧的换热盘管出口连接除氧器；另一路连接烟温较高侧的换热盘管入口，烟温较高侧的换热盘管出口再分成三个支路；第一支路连接溴化锂吸收式冷水机组内的发生器，溴化锂吸收式冷水机组的回水管路接至低温省煤器烟温较高侧的换热盘管的进水管上；溴化锂吸收式冷水机组的冷冻水出水管路连接设于所述进气装置两侧的空气墙空气处理机组内的冷却/加热盘管；第二支路连接燃气轮机入口的换热器内的加热盘管，换热器的回水管路接至低温省煤器烟温较高侧的换热盘管的进水管上；第三支路接至低温省煤器烟温较低侧的换热盘管的进水管上。优选地，所述凝汽器出口设有凝结水泵，凝结水泵出口分成两路分别连接低温省煤器内的两组换热盘管。优选地，所述三个支路上分别设有第一热水电动二通调节阀、第三热水电动二通调节阀、第四热水电动二通调节阀。优选地，所述溴化锂吸收式冷水机组蒸发器出水管上依次设置冷冻水循环水泵、冷冻水电动三通调节阀，冷冻水循环水泵位于冷冻水电动三通调节阀之前。优选地，所述低温省煤器烟温较高侧的换热盘管的出水管上并在所述三个支路前设有热水循环水泵。优选地，所述空气墙空气处理机组冷却/加热盘管进、出水管上设有混水泵调节装置，混水泵调节装置包括：设于空气墙空气处理机组冷却/加热盘管出水管路上的混水泵；与混水泵并联设置的旁通关断阀；设于空气墙空气处理机组冷却/加热盘管出水管路上且位于混水泵后的调节阀；设于空气墙空气处理机组冷却/加热盘管进、出水管路之间的调节阀。优选地，所述空气墙空气处理机组冷却/加热盘管采用二管制；其冷冻水进水管、冷冻水出水管上分别设有冷冻水电动蝶阀，其热水进水管、热水出水管上分别设有热水电动蝶阀；冷冻水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机烟气余热利用装置，燃气轮机系统包括燃气轮机(1)，进气装置(2)与燃气轮机(1)连接，燃气轮机(1)乏汽出口连接凝汽器(6)，其特征在于：所述烟气余热利用装置包括二级加热的低温省煤器(4)，设于低温省煤器(4)内的两组换热盘管依次被烟气加热，两组换热盘管内的水系统则互相独立；凝汽器(6)出口分成两路分别连接低温省煤器(4)内的两组换热盘管；其中一路连接烟温较低侧的换热盘管入口，烟温较低侧的换热盘管出口连接除氧器(5)；另一路连接烟温较高侧的换热盘管入口，烟温较高侧的换热盘管出口再分成三个支路；第一支路连接溴化锂吸收式冷水机组(11)内的发生器，溴化锂吸收式冷水机组(11)的回水管路接至低温省煤器(4)烟温较高侧的换热盘管的进水管上；溴化锂吸收式冷水机组(11)的冷冻水出水管路连接设于所述进气装置(2)两侧的空气墙空气处理机组(12)内的冷却/加热盘管；第二支路连接燃气轮机(1)入口的换热器(17)内的加热盘管，换热器(17)的回水管路接至低温省煤器(4)烟温较高侧的换热盘管的进水管上；第三支路接至低温省煤器(4)烟温较低侧的换热盘管的进水管上。

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机烟气余热利用装置，燃气轮机系统包括燃气轮机(1)，进气装置(2)与燃气轮机(1)连接，燃气轮机(1)乏汽出口连接凝汽器(6)，其特征在于：所述烟气余热利用装置包括二级加热的低温省煤器(4)，设于低温省煤器(4)内的两组换热盘管依次被烟气加热，两组换热盘管内的水系统则互相独立；凝汽器(6)出口分成两路分别连接低温省煤器(4)内的两组换热盘管；其中一路连接烟温较低侧的换热盘管入口，烟温较低侧的换热盘管出口连接除氧器(5)；另一路连接烟温较高侧的换热盘管入口，烟温较高侧的换热盘管出口再分成三个支路；第一支路连接溴化锂吸收式冷水机组(11)内的发生器，溴化锂吸收式冷水机组(11)的回水管路接至低温省煤器(4)烟温较高侧的换热盘管的进水管上；溴化锂吸收式冷水机组(11)的冷冻水出水管路连接设于所述进气装置(2)两侧的空气墙空气处理机组(12)内的冷却/加热盘管；第二支路连接燃气轮机(1)入口的换热器(17)内的加热盘管，换热器(17)的回水管路接至低温省煤器(4)烟温较高侧的换热盘管的进水管上；第三支路接至低温省煤器(4)烟温较低侧的换热盘管的进水管上。2.如权利要求1所述的一种燃气轮机烟气余热利用装置，其特征在于：所述凝汽器(6)出口设有凝结水泵(7)，凝结水泵(7)出口分成两路分别连接低温省煤器(4)内的两组换热盘管。3.如权利要求1所述的一种燃气轮机烟气余热利用装置，其特征在于：所述三个支路上分别设有第一热水电动二通调节阀(24)、第三热水电动二通调节阀(26)、第四热水电动二通调节阀(27)。4.如权利要求1所述的一种燃气轮机烟气余热利用装置，其特征在于：所述溴化锂吸收式冷水机组(11)蒸发器出水管上依次设置冷冻水循环水泵(13)、冷冻水电动三通调节阀(28)，冷冻水循环水泵(13)位于冷冻水电动三通调节阀(28)之前。5.如权利要求1所述的一种燃气轮机烟气余热利用装置，其特征在于：所述低温省煤器(4)烟温较高侧的换热盘管的出水管上并在所述三个支路前设有热水循环水泵(14)。6.如权利要求1所述的一种燃气轮机烟气余热利用装置，其特征在于：所述空气墙空气处理机组(12)冷却/加热盘管进、出水管上设有混水泵调节装置(16)，混水泵调节装置(16)包括：设于空气墙空气处理机组(12)冷却/加热盘管出水管路上的混水泵(15)；与混水泵(15)并联设置的旁通关断阀(29)；设于空气墙空气处理机组(12)冷却/加热盘管出水管路上且位于混水泵(15)后的调节阀；设于空气墙空气处理机组(12)冷却/加热盘管进、出水管路之间的调节阀。7.如权利要求4所述的一种燃气轮机烟气余热利用装置，其特征在于：所述空气墙空气处理机组(12)冷却/加热盘管采用二管制；其冷冻水进水管(31)、冷冻水出水管(32)上分别设有冷冻水电动蝶阀(21)，其热水进水管(34)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文胜，刘旭东，张宝军，路秀霞，周平，夏林，崔男寿，贾约明，李海臣，刘璇，何小奥，
申请(专利权)人：中电投电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31