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简单循环和联合循环的进气冷却系统解决方案
 

1)简单循环电站进气冷却系统
简单循环电站就是只采用一个布雷顿循环的燃机电站,具有投资省、建设周期短、启动快、环境污染少、省水及占地少等优点,一般作为调峰电源和紧急备用电源。根据电站有没有水源的条件采取两类进气冷却系统。
1.1)有水源简单循环电站的进气冷却系统
针对这种电站采用的进气冷却系统的流程图如图2,空气的流程如下:

烟气型(双效)溴冷机6(其流程图如图3)的热源烟气来源于烟囱4的烟气分流,冷媒水7送入空冷器8冷却燃机1的空气进气。
整个进气冷却装置系统(如图中红线所示)由烟气型双效溴冷机、空冷器、冷却塔、水泵、管道、阀门等几个主要部分构成。
该系统的特点是:直接利用余热烟气制冷,省去余热锅炉,系统简单,空间利用紧凑,热能利用效率提高,系统造价降低;可利用的烟气余量很大,可以提供大量冷量提高进气冷却效果。

图2  有水源简单循环电站燃机进气冷却系统流程图

图3  烟气型(双效)溴冷机制冷循环流程图
1.2)无水源简单循环电站进气冷却系统
针对这种电站采用的进气冷却系统的流程图如图4,空气的流程如下:
     

                                                  
           图4 无水源简单循环电站燃机进气冷却系统流程图

     烟气型(单效)溴冷机6(相对于双效机组,单效机组只有一个发生器,制冷系数较低,但能承受更高的冷凝温度)的热源烟气来源于烟囱4的烟气的分流,液体冷媒送入相变空冷器8冷却燃机1的空气进气。
整个进气冷却装置系统(如图中红线所示)由烟气型单效溴冷机、相变空冷器、相变冷凝器、水泵、压缩机、管道、阀门等几个主要部分构成。
该系统的最大特点是:在没有水源的高温干燥地区,采用相变冷量传输技术和相变冷凝技术的进气冷却系统较好地实现燃机进气冷却,增加机组出力;由于采用风冷方式,该系统的造价比上述系统略高。

2)燃气-蒸汽联合循环电站燃机进气冷却系统
燃气-蒸汽联合循环装置,是将具有较高平均吸热温度的燃气轮机循环(布雷顿循环)与具有较低平均放热温度的蒸汽轮机循环(朗肯循环)结合起来的复合发电装置。其最大的特点是发电效率高,目前电站的发电效率一般为45-58%,针对这种电站可能的进气冷却系统又包括:
2.1)有余热利用的联合循环电站进气冷却系统
根据采用余热的种类不同,又分为:
2.1.1)采用热水二段型溴冷机的进气冷却系统
这种进气冷却系统的流程图如图5,空气的流程如下:
      大气 空冷器 空气过滤器 压气机 燃机 余热锅炉 热水发生器 烟囱
  热水二段型(单效)溴冷机6(其流程图如图6)的热源水取自热水发生器3,冷媒水7供应空冷器8冷却燃机1的空气进气。整个进气冷却装置系统(如图中红线所示)由热水型溴冷机、空冷器、冷却塔、水泵、管道、阀门等几个主要部分构成。
 这种系统的优点是:最大限度地利用烟气余热产生高温热水供溴冷机制取冷量,对汽轮机的发电无直接影响,因而,该系统不仅能有效增加燃机的出力,也使得燃气的热能得到最有效利用,燃机的发电效率极高;但该系统也存在如下缺点:从较低温度的排烟中制取高温热水,制热量有限,要获得足够多的热水量,需增加热水发生器的换热面积,这就导致出口烟道的烟气流通面积减少,烟道的阻力增加,从而提高了燃机的排气背压,对燃机发电造成一定影响。这种排气背压的升高也使由于锅炉烟道严密性不好而发生泄漏的泄漏量增加,锅炉出力下降,蒸气轮机出力的增加值小于理论上由于燃机出力的增加而蒸气轮机应获取的增量。同时,系统的启停也较复杂。
    这种系统的适用条件是:电站采用联合循环发电,余热锅炉的排烟温度较高;夏季气温不太高,进气冷却所需制冷量不太大;烟道空间较大,有足够的地方放置热水发生器。

 


图5 采用热水二段型溴冷机的进气冷却系统流程图

图6  热水二段型(单效)溴冷机制冷循环流程图

2.1.2) 采用蒸汽(双效)型溴冷机的进气冷却系统
        这种进气冷却系统的流程图如图7,空气的流程如下:


图7  采用蒸气(双效)型溴冷机的进气冷却系统流程图


图8  蒸汽型(双效)溴冷机制冷循环流程图

蒸气(双效)型溴冷机6(其流程图如图8)的低压蒸气热源取自汽轮机9的抽汽端,冷媒水7进入空冷器8冷却汽轮机1的空气进气。整个进气冷却装置系统(如图中红线所示)由蒸汽型溴冷机、空冷器、冷却塔、水泵、管道、阀门等几个主要部分构成。
该系统的主要优点有:采用双效型溴冷机,制冷效率高;系统启停方便,调节灵活;可以提供溴冷机的蒸气热源不受限制,冷量的供应范围较宽,因而可以最大限度地降低进气温度,增加燃机及汽轮机的出力;烟道中没有增加阻力,不影响燃机排气背压。
    该系统的主要缺点是:部分烟气余热没有有效利用,从余热锅炉中抽汽会对汽轮机的发电产生一定影响;
该系统的适用条件是:电站采用联合循环,烟道空间受限,气温较高,进气冷却用冷量大。


2.2)无法利用余热的联合循环电站进气冷却系统
对某些新建的排烟温度较低的联合循环电站,无蒸汽或热水余热可用,此时可考虑采用直燃型溴冷机为冷源的进气冷却系统(如图9)。

 
图 9 以直燃型溴冷机为冷源的燃机进气冷却系统

      该系统的空气流程为:

  直燃型溴冷机6(流程图见图10)采用燃料(燃油或燃气)驱动,制取7度冷水来冷却燃机进气,
 

    冷媒水7进入空冷器8冷却汽轮机1的空气进气。整个进气冷却装置系统(如图中红线所示)由直燃型溴冷机、空冷器、冷却塔、水泵、管道、阀门等几个主要部分构成。
该系统的主要优点有:该系统简单、可靠,采用双效型溴冷机,制冷效率高;系统启停方便,调节灵活;可以提供溴冷机的燃料不受限制,冷量的供应范围较宽,因而可以最大限度地降低进气温度,增加燃机及汽轮机的出力;烟道中没有增加阻力,不影响燃机排气背压。
    该系统的主要缺点是:直接使用燃料制冷,但系统运行费用较高;
该系统的适用条件是:无法利用余热制冷,燃料较便宜的联合循环采用。


 

 

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