一种燃气-蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气

【技术实现步骤摘要】
一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统及方法


[0001]本专利技术属于能源动力行业的燃气
‑
蒸汽联合循环
，具体涉及一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统及方法。

技术介绍

[0002]目前燃气
‑
蒸汽联合循环燃气轮机为减小占用空间，压气机进气和燃料进气系统在向紧凑高效化的方向发展。一般情况下冷却进气空气可以提高燃机效率及联合循环的满负荷出力，但受发电成本、天然气气源以及新能源上网的影响，燃气
‑
蒸汽联合循环机组多承担调峰任务，以部分负荷运行，热耗大幅增加又性能降低。在国内燃机较多的省份，燃机负荷率为50％～80％，在此区间燃机负荷率为50％时，燃机热耗增加约30％。
[0003]一方面，实践表明，对于长期部分负荷运行的燃机联合循环机组，通过加热进气空气可以有效地提高联合循环机组热效率,而采用低品位余热锅炉产生的热水作为进气的加热热源可以节省成本。此工艺常用的管壳式加热器效率较低，结构不紧凑，需很大的换热面积，所占体积庞大，空间布置困难；盘管或者扁管数量较多，在实际使用过程中大尺寸热器检修维护较为不便；当联合循环机组部分负荷运行时，进气和燃料的流量都减小，流体热交换的湍流强度减弱，存在流通面换热不均的问题。板翅式加热器是一种传热效率高、结构紧凑、重量轻而牢固、适应性强的换热设备，是一个新的发展方向。
[0004]另一方面，在燃气
‑
蒸汽联合循环中，预热天然气可改善天热气品质，而且可以减少燃料量，提高燃气轮机效率。目前国内燃气
‑
蒸汽联合循环机组天然气加热器一般使用电加热和水浴法，保障天然气最低温度，但是成本和维护费用增加。利用余热锅炉烟气回收的热水可以输送热力到燃机侧，可以节约成本。为了防止泄露爆炸，一般不使用热空气作为介质和天然气进行换热，也不能使用传统的水
‑
气换热器，因为内管流通热水、外壳输送燃料也不安全。如果管式管壳加热器内管输送天然气，外壳流通热水，在能满足到天然气侧运行压力的同时，具有中间介质分离，是一个新的发展方向。

技术实现思路

[0005]为了克服以上技术问题，本专利技术提供了一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统及方法，有助于改善机组部分负荷运行时的联合循环效率，从而满足机组在不同大气温度和负荷条件下热力性能优化的要求，提升了联合循环发电机组的技术经济性。需要机组提供一套加热进气
‑
燃料的热力方案，基于同时加热燃气轮机进气空气和燃料天然气的板翅
‑
管壳耦合加热器，空气和燃料耦合加热器允许三股流体同时换热，优化联合循环两种热动源的耦合的设计流程，安全性更高，在一定的负荷下能有效改善联合循环性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统，包括加热器12与燃气
‑
蒸汽联合循环余热回收锅炉侧系统，所述燃气
‑
蒸汽联合循环余热回收锅炉侧系统包括余热锅炉21，在余热锅炉21尾部的烟道22出口处安装烟气
‑
水加热器23，并在烟道22的出口处设置挡板
25，用于调节参与烟气
‑
水加热器换热的废热烟气流量，从水回收管道24中抽取软水，在烟气
‑
水加热器23中吸热，然后将升温后的热水输送入热水蓄热器26，再经由水泵27和阀门28通过管道3输送到加热器12，所述加热器12布置于原燃气轮机过滤模组16和冷却模组17之前；
[0008]进气通道1的进气空气由抽气泵送入加热器12中，天然气由燃料进口管6输入加热器12中，吸热升温后通过燃料出口管7输送到燃烧室19，出口管7在连接加热器12和燃烧室19的部分套有外管13，外套管13输送热水。
[0009]所述加热器12包括热水流道5，所述热水流道5为呈U字形，所述热水流道5的U字形中间设置以及两侧分别设置有热水
‑
空气隔板片9，所述热水
‑
空气隔板片9之间平直放置有不锈钢进气道翅片2，形成板翅单元体，U字形的热水流道5顶部一边设置有热水进口输送管3，另一边设置有热水出口排水管4，所述热水流道5底部设置有燃料进口管6和燃料出口管7，所述燃料进口管6和燃料出口管7呈U字形。
[0010]所述的进气通道1和热水流道5中的冷热流体在相邻的板翅单元体中正交错流，热量从热水流道5传递到进气道翅片2和软水
‑
空气隔板9。
[0011]所述有燃料进口管6、燃料出口管7和热水流道5中的冷热流体在相邻的管壳式流道中逆向流动，热量从热水流道5传递到燃料进口管6、燃料出口管7。
[0012]所述热水
‑
空气隔板片9平直均匀排列，并由侧封头11进行钎焊焊牢。
[0013]所述不锈钢进气道翅片2与翅片侧边的外隔板8钎焊成一体，所述不锈钢进气道翅片2垂直方向设置有进气通道1。
[0014]所述U字形的热水流道5与中间的热水
‑
空气隔板片9之间设置有保证热水包裹天然气内管的回程部分的回程隔板10。
[0015]所述加热器12外加铝箱以封闭。
[0016]所述加热器12分为短边和场边，短边位于U字形的热水流道5顶部和底部，进气流道1的进气空气流程沿加热器12的短边，热水流道5的流程沿加热器长边。
[0017]所述加热器12通过铆接扩口14连接过滤模块16，在铆接扩口上布置温度测点15，根据所需进气加热温度，可以通过铆接扩口14在加热器12基础上叠加安装加热器12。
[0018]一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统的运行方法，包括以下步骤；
[0019]燃气
‑
蒸汽联合循环机组以部分工况运行时，或者需要调压的天然气的温度可能达不到规定的要求，此时加热器12能够对进气空气和燃料天然气进行预加热；
[0020]当燃气
‑
蒸汽联合循环满负荷运行时，为了保证燃机出力，应关闭热水蓄热器后的阀门28和水泵27，此时加热器12不工作；
[0021]如果需要提升燃气轮机出力，关闭阀门28和水泵27的同时，开启常规的压气机进气冷却模组17，使用喷雾冷却或者LNG机组的压缩天然气冷能；
[0022]夏季条件下，进气和燃料气温本来就较高的情况下，应减弱对进气空气的加热，此时应电动调节余热锅炉尾部烟道的烟气挡板25的角度，挡住部分烟气，降低热水管3输送的热量；
[0023]冬季恶劣条件下，为了避免进气空气1结冰，应完全打开烟气挡板25、热水阀门28、水泵27，同时对蓄热器26进行电加热，提高热水温度；
[0024]或者调节软水回水24减少提供软水的质量流量，来控制进气和燃料温度的升高幅
度。
[0025]综上所述，可以综合当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统，其特征在于，包括加热器(12)与燃气
‑
蒸汽联合循环余热回收锅炉侧系统，所述燃气
‑
蒸汽联合循环余热回收锅炉侧系统包括余热锅炉(21)，在余热锅炉(21)尾部的烟道(22)出口处安装烟气
‑
水加热器(23)，并在烟道(22)的烟气侧设置挡板(25)，用于调节参与换热的废热烟气流量，从水回收管道(24)中抽取软水，在烟气
‑
水加热器(23)中吸热，然后将升温后的热水输送入热水蓄热器(26)，再经由水泵(27)和阀门(28)通过管道(3)输送到加热器(12)，所述加热器(12)布置于原燃气轮机过滤模组(16)和冷却模组(17)之前；进气通道(1)的进气空气由抽气泵送入加热器(12)中，天然气由燃料进口管(6)输入加热器(12)中，吸热升温后通过燃料出口管(7)输送到燃烧室(19)，出口管(7)在连接加热器(12)和燃烧室(19)的部分套有外管(13)，外套管(13)输送热水。2.根据权利要求1所述的一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统，其特征在于，所述加热器(12)包括热水流道(5)，所述热水流道(5)为呈U字形，所述热水流道(5)的U字形中间设置以及两侧分别设置有热水
‑
空气隔板片(9)，所述热水
‑
空气隔板片(9)之间平直放置有不锈钢进气道翅片(2)，形成板翅单元体，U字形的热水流道(5)顶部一边设置有热水进口输送管(3)，另一边设置有热水出口排水管(4)，所述热水流道(5)底部设置有燃料进口管(6)和燃料出口管(7)，所述燃料进口管(6)和燃料出口管(7)呈U字形。3.根据权利要求2所述的一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统，其特征在于，所述的进气通道(1)和热水流道(5)中的冷热流体在相邻的板翅单元体中正交错流，热量从热水流道(5)传递到进气道翅片(2)和软水
‑
空气隔板(9)。4.根据权利要求2所述的一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统，其特征在于，所述有燃料进口管(6)、燃料出口管(7)和热水流道(5)中的冷热流体在相邻的管壳式流道中逆向流动，热量从热水流道(5)传递到燃料进口管(6)、燃料出口管(7)。5.根据权利要求2所述的一种燃气
‑
蒸汽联合循环进气燃料耦合加热系统，其特征在于，所述热水

【专利技术属性】
技术研发人员：王一丰，肖俊峰，胡孟起，夏林，连小龙，高松，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：