一种基于联合循环发电机组的温度调节系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于联合循环发电机组的温度调节系统，具体为：空气换热器的空气出口端与联合循环发电机组的入口端连接，热水发生器的烟气入口端与联合循环发电机组的出口端连接；热水发生器的出水端与水箱的入水端连接，水箱通过第一阀门与空气换热器连接；低温热水溴化锂制冷机的第一入水端通过第二阀门与水箱连接，低温热水溴化锂制冷机的第一出水端与热水发生器连接；低温热水溴化锂制冷机的第二出水端与空气换热器连接；空气换热器通过第四阀门与低温热水溴化锂制冷机的第二入水端连接；低温热水溴化锂制冷机与冷却塔连接；第三阀门连接空气换热器的出水端和热水发生器的入水端。

A temperature control system and control method based on combined cycle generator

【技术实现步骤摘要】
一种基于联合循环发电机组的温度调节系统及控制方法
本专利技术涉及联合循环发电机组领域，尤其涉及一种基于联合循环发电机组的温度调节系统及控制方法。
技术介绍
由于燃气轮机具有效率高、造价低、环境友好、占地少、调控灵活等优点，燃气蒸汽联合循环机组或者以燃气轮机为主机的多联产工程已经成为世界各国为实现节能减排而积极发展的发电技术。随着社会发展，人类对于能源的需求日益增长。由于在中国，燃气蒸汽联合循环机组的运行方式是除了供热以外更多的是用作电网调峰调频，同时年运行小时数也有严格的控制，因此发电机组往往不能满负荷发电，低负荷时燃气蒸汽联合循环机组效率相对较低，因此，对于联合循环电厂的深入研究是我们如何高效使用能源的同时，如何进一步提高燃气蒸汽联合循环机组效率，减少天然气消耗。以燃气轮机和蒸汽轮机为主机的联合循环发电机组，是在燃气轮机中混合空气和燃料并通过燃烧一定参数的燃料，产生的烟气做功发电，其排烟将剩余的热量带入余热锅炉内加热介质水变为蒸汽，高参数蒸汽进入蒸汽轮机做功发电或者供热，蒸汽做功后在凝汽器内被循环冷却水冷却，蒸汽冷凝成水重新进入余热锅炉升温升压变为蒸汽，形成蒸汽热力循环。燃气-蒸汽联合循环的热效率由燃气循环效率(燃气轮发电机组热效率)和蒸汽循环效率(蒸汽轮发电机组热效率)组成，提高联合循环热效率的途径也就是提高这两个组成部分的一种或者两种效率。燃气轮机是定容式动力机械，其性能与环境温度密切相关。当环境温度上升时，进入燃气轮机的空气密度减小，从而导致流过压气机和燃气轮机的质量流量减少，引起燃气轮机的出力下降，燃气轮机的排烟温度升高。环境温度升高还会使压气机的压缩比降低，耗功量增大，从而导致燃气轮机的出力进一步下降。但是，当环境温度降低后，燃气轮机的出力和热效率都相对较高，其排烟温度较低，此时在余热锅炉产生的蒸汽参数也较低，进入蒸汽轮机的做功效率也相应下降。对于联合循环，随着环境温度的升高，燃气轮机的出力和热效率都将有所下降，因此在夏季高温时段配置进气冷却系统，可以增加燃机或联合循环机组的出力，加强机组调峰性能；而随着环境温度的降低，蒸汽轮机的出力和热效率也有所下降，因此在冬季低温时段特别是部分负荷下，燃气轮机配置进气加热系统，可以提高燃气轮机排烟温度，从而使余热锅炉生产更多的蒸汽进入蒸汽轮机，也就可以增加蒸汽轮机的出力和效率，当蒸汽轮机的效率增加幅度大于燃气轮机的效率降低的幅度，整个联合循环的效率和出力也就提高了。综上所述，进入燃气轮机的空气温度对于联合循环的效率有一个平衡点参数，太高空气温度会降低燃机效率，太低空气温度会降低蒸汽轮机效率，因此需要根据热力性能计算，通过控制空气温度使联合循环机组在四季不同环境温度下达到整体效率最高值。在发电厂的余热资源中，余热锅炉排放的烟气由于温度低、品质差，最不被看好，往往作为废气排放到大气中。回收余热锅炉排放的低温烟气余热，用于加热和冷却燃机进口空气温度，提高联合循环机组的整体效率和出力，也减少了对外部环境的热污染排放。在目前国内外燃气蒸汽联合循环电厂里，普遍采用的是配置燃气轮机进气冷却系统来增加夏季运行燃机或联合循环的出力和效率。在联合循环系统外设置制冷站，通过用蒸汽或电力等外部能源，驱动制冷站对进入燃气轮机的空气进行冷却，使在夏季环境温度较高的情况下增加空气密度，从而增加进入压气机和燃气轮机的介质质量流量，提高燃气轮机和联合循环的出力和效率。这种方法广泛应用于热带夏季环境温度较高或者白天夜晚环境温差较大地域的联合循环机组，并在联合循环系统为满负荷的情况下投入运行。而我国目前电力形势为：电力需求增长缓慢，机组年利用小时数低，常年处于部分负荷运行，偏移机组的高效额定工作点，机组效率低。但在夏季炎热时段，又要机组具备超发多发能力。由于以上特点，会造成大部分时间燃气轮机发电处于部分负荷运行，效率不高，夏季用电高峰期时，没超发多发的能力手段。如何找出一种最佳的综合解决方案，是行业中的一大难点。为解决上述技术问题，现有技术主要存在以下两种方案：方案一，如图1所示，目前联合循环采用的燃气轮机进气冷却系统，其消耗的动力主要以蒸汽为主，也有少部分为天然气，其工艺流程详见附图1。本方案包括一台蒸汽溴化锂制冷机，一台升压泵和一台安装在燃气轮机进气系统的气水换热器。制冷机的驱动汽源进口连接蒸汽轮机供热抽汽或低压主蒸汽的引出口，供热抽汽或低压主蒸汽经过溴化锂制冷机被冷凝后形成的凝结水从溴化锂制冷机的凝结水引出口引出，连接排至凝汽器。溴化锂制冷机的冷冻水通过升压泵后与燃气轮机进气系统的气水换热器水侧入口连接，冷冻水被空气加热后从气水换热器水侧出口引出，连接至制冷机冷冻水回水入口，完成闭式循环。在夏季高温环境下，进入燃气轮机的热空气被冷冻水冷却，提升了燃气轮机和联合循环的出力和效率。但是该技术方案最大的缺点是1)进气冷却系统仅能在夏季高温环境下投入才能提高联合循环的出力和效率，在我国大部分地区年均气温不高，适用的地域和可投用的时间非常少，对电厂联合循环机组年平均运行效率提高幅度有限；2)溴化锂制冷机采用汽轮机抽出的蒸汽作为驱动汽源，其能源品位较高，消耗电厂优质能源，没有利用电厂余热废热资源，使得蒸汽轮机的出力和效率降低，虽然燃气轮机出力和效率增加，但是整体联合循环的效率提升不明显；3)由于整套制冷系统设备长期备用不运行，长期处于有设备投资而无收益的情况，导致设备投资回收期较长；4)只能对燃气轮机进口空气进行冷却，不能对进口空气进行加热，缺乏对联合循环系统的灵活调节。5)不能响应电网要求增减机组出力，缺乏响应电网调度的手段。方案二，如图2所示，该技术方案是借鉴燃煤供暖电厂的吸收式热泵应用技术，本系统包括一台吸收式热泵和一台安装在燃气轮机进气系统的气水换热器。本方案是将蒸汽轮机抽出蒸汽或者低压主蒸汽作为驱动汽源，驱动热泵工作，蒸汽冷凝成凝结水排进凝汽器。同时，凝汽器的循环冷却水回水作为被驱动的低品位热源，进入热泵后进一步被冷却降温，作为凝汽器循环冷却水供水，通过循环水泵等设备重新进入凝汽器，冷却蒸汽轮机做功完成的乏汽。热泵吸收低品位的热量加热除盐水，除盐水从热泵热水出口引出，经过升压泵升压后连接燃气轮机进气系统的气水换热器水侧入口，除盐水被空气冷却后连接回热泵的除盐水入口，形成闭式循环回路。本技术方案利用吸收式热泵技术回收了凝汽器循环水回水废热，做到了能量梯级利用，提高系统运行经济性，同时也应用了燃气轮机进气加热技术，增加冬季部分负荷工况的运行经济性。但是该技术方案的缺点是仅适用温度较低的秋冬季节，而对于年均温度不冷的地域则可投用时间不长，影响了机组的可用率，也就影响了利用废热提高联合循环效率的效果。特别是在炎热夏季，电网需要燃气轮机满负荷运行时，联合循环系统的整体出力不升反降，造成供电短缺，且不能准确的定量调节机组出力，只能定性的降低机组出力。因此，目前市面上亟需一种可以实现节能高效，可用率高，不受环境温度影响，适用范围广，并能提高联合循环长期运行效率的新技术。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于联合循环发电机组的温度调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于联合循环发电机组的温度调节系统，其特征在于，包括：联合循环发电机组、空气换热器、热水发生器、低温热水溴化锂制冷机、冷却塔、水箱、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；/n所述空气换热器的空气出口端与所述联合循环发电机组的空气入口端连接，所述热水发生器的烟气入口端与所述联合循环发电机组的烟气出口端连接；所述热水发生器的出水端与所述水箱的入水端连接，所述水箱的出水端通过所述第一阀门与所述空气换热器的入水端连接；所述低温热水溴化锂制冷机的第一入水端通过所述第二阀门与所述水箱的出水端连接，所述低温热水溴化锂制冷机的第一出水端与所述热水发生器的入水端连接；所述低温热水溴化锂制冷机的第二出水端与所述空气换热器的入水端连接；所述空气换热器的出水端通过所述第四阀门与所述低温热水溴化锂制冷机的第二入水端连接；所述低温热水溴化锂制冷机的第三出水端与所述冷却塔的入水端连接，所述冷却塔的出水端与所述低温热水溴化锂制冷机的第三入水端连接；所述第三阀门的一端与所述空气换热器的出水端连接，另一端与所述热水发生器的入水端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于联合循环发电机组的温度调节系统，其特征在于，包括：联合循环发电机组、空气换热器、热水发生器、低温热水溴化锂制冷机、冷却塔、水箱、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；
所述空气换热器的空气出口端与所述联合循环发电机组的空气入口端连接，所述热水发生器的烟气入口端与所述联合循环发电机组的烟气出口端连接；所述热水发生器的出水端与所述水箱的入水端连接，所述水箱的出水端通过所述第一阀门与所述空气换热器的入水端连接；所述低温热水溴化锂制冷机的第一入水端通过所述第二阀门与所述水箱的出水端连接，所述低温热水溴化锂制冷机的第一出水端与所述热水发生器的入水端连接；所述低温热水溴化锂制冷机的第二出水端与所述空气换热器的入水端连接；所述空气换热器的出水端通过所述第四阀门与所述低温热水溴化锂制冷机的第二入水端连接；所述低温热水溴化锂制冷机的第三出水端与所述冷却塔的入水端连接，所述冷却塔的出水端与所述低温热水溴化锂制冷机的第三入水端连接；所述第三阀门的一端与所述空气换热器的出水端连接，另一端与所述热水发生器的入水端连接。


2.如权利要求1所述的基于联合循环发电机组的温度调节系统，其特征在于，还包括：第一水泵，所述第一水泵的一端与所述水箱的出水端连接，另一端通过所述第一阀门与所述空气换热器的入水端连接；所述第二阀门的一端通过所述第一水泵与所述水箱的出水端连接，另一端与所述低温热水溴化锂制冷机的第一入水端连接。


3.如权利要求1所述的基于联合循环发电机组的温度调节系统，其特征在于，还包括：第二水泵，所述低温热水溴化锂制冷机的第二出水端通过所述第二水泵与所述空气换热器的入水端连接。


4.如权利要求1所述的基于联合循环发电机组的温度调节系统，其特征在于，还包括：第三水泵，所述冷却塔的出水端通过所述第三水泵与所述低温热水溴化锂制冷机的第三入水端连接。


5.如权利要求1至4中任一项所述的基于联合循环发电机组的温度调节系统，其特征在于，所述联合循环发电机组包括燃气轮机、汽轮机、余热锅炉和凝汽器；所述燃气轮机的空气入口端与所述空气换热器的空气出口端连接，所述燃气轮机的烟气出口端与所述余热锅炉的烟气入口端连接，所述余热锅炉的蒸汽出口端与所述汽轮机的蒸汽入口端连接，所述汽轮机的蒸汽出口端与所述凝汽器的入口端连接，所述凝汽器的出口端与所述余热锅炉的蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小龙，彭其润，贾震江，李俊，陈利芳，潘敏，丘松焕，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44