一种控制燃机进气温度的装置的制作方法

本实用新型涉及发电设备技术领域，具体而言，涉及一种控制燃机进气温度的装置。

背景技术：

目前，国内燃机电厂大量投运，由于燃气-蒸汽联合循环机组的效率即使仅提高0.1％，也会产生良好的节能效果以及巨大的经济性，因此，为了降低电厂的运营成本，提高机组效率便成为了近几年的一项重要课题。对于燃气-蒸汽联合循环机组，燃气轮机的运行方式与效率直接影响整个联合循环机组的效率，根据燃气轮机的运行特性，燃气轮机进气口的温度对其性能具有很大的影响。

一方面，由于燃机出力与环境温度呈线性关系，在温度较高的环境中，夏季大负荷工况燃机是不可能达到铭牌出力的，因此，燃机在夏季大负荷运行时的出力受阻成为必然现象，由于夏季电网的大负荷顶峰要求，燃气机组这一特性在电网调度时备受诟病，乃至直接影响了燃气机组的利用小时保证，由此可知，燃气轮机性能受进气条件影响显著的特点直接影响到电厂满足符合需求能力和电厂自身效益，故能否实现在夏季保持燃机出力、实现夏季顶峰运行、提高燃机电厂负荷能力的关键在于燃机进气冷却。

另一方面，影响燃气-蒸汽联合循环电厂效率的主要因素包括建设期的设备选型、系统设计、主要参数、指标确定以及运营期的运行方式、机组负荷率、燃机透平前温度、余热锅炉(蒸汽轮机)主要参数(温度、压力、流量)、冷端损失，但对于已投产机组大部分因素都无法由电厂控制，只有通过增加透平前温度与降低冷端损失两个方面来提高整个联合循环的效率，根据燃气轮机的运行特性，燃机透平前温度越高，机组效率越高，由此可知，在部分负荷情况下，可以利用加热燃机进气温度来提高机组效率。

综上所述，燃机进气温度需要根据外界工作环境温度以及不同的运行需求进行相应调整，但在现有技术中，对于调节燃机进气温度的设备仅能单一的降低或提高进气温度，不能根据环境的改变而相应地降低或提高进气温度，功能单一。因此，需要设计一种可根据运行需求调整燃机进气温度的控制燃机进气温度的装置，在不同需求下降低或提升燃机的进气温度。

技术实现要素：

本说明书提供一种控制燃机进气温度的装置，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

根据本说明书实施例，提供了一种控制燃机进气温度的装置，所述装置包括：

空气换热器，所述空气换热器的出气口与燃机压气机的进气口相连通；

换热进水管，所述换热进水管的一端与所述空气换热器的进水端相连通；

换热出水管，所述换热出水管的一端与所述空气换热器的出水端相连通；

低温进水管，所述低温进水管与所述换热进水管的另一端相连接，通过所述换热进水管向所述空气换热器输送冷却水源；

第一阀门，安装于所述低温进水管上，控制所述低温进水管内的水流通；

低温出水管，所述低温出水管与所述换热出水管的另一端相连接；

第二阀门，安装于所低温出水管上，控制所述低温出水管内的水流通；

高温进水管，所述高温进水管连接在所述换热进水管的另一端上，通过所述换热进水管向所述空气换热器输送加热水源；

第三阀门，设置在所述高温进水管上，控制所述高温进水管内的水流通；

高温出水管，所述高温出水管与所述换热出水管的另一端相连接；

第四阀门，设置在所述高温出水管上，控制所述高温出水管内的水流通。

可选地，所述装置还包括第一泵体，所述换热出水管上安装有所述第一泵体。

进一步可选地，所述第一泵体为增压泵。

可选地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门均为截止阀。

可选地，所述装置还包括溴化锂装置，所述低温进水管的冷却水源为所述溴化锂装置产生的空调冷水，所述低温进水管与溴化锂装置的出水端相连通，所述低温出水管与所述溴化锂装置的进水端相连通。

可选地，所述装置还包括闭冷水换热器，所述闭冷水换热器的进水端连接有闭冷水回水管，所述闭冷水换热器的出水端连接有闭冷水供水管；

所述高温进水管的加热水源为闭冷水回水，所述高温进水管与所述闭冷水回水管相连通，所述高温出水管与所述闭冷水供水管相连通。

进一步可选地，所述闭冷水回水管上安装有第五阀门，所述第五阀门设置于所述闭冷水换热器与所述高温进水管之间；

所述闭冷水供水管上安装有第六阀门，所述第六阀门设置于所述闭冷水换热器与所述高温出水管之间。

再进一步可选地，所述第五阀门、第六阀门均为截止阀。

可选地，所述装置还包括二级疏水冷却器，所述高温进水管与所述二级疏水冷却器的冷却出水端相连通，所述高温出水管与所述二级疏水冷却器的冷却进水端相连通，且所述二级疏水冷却器与所述第四阀门之间的所述高温出水管上连接有补水管，所述补水管上安装有第七阀门。

进一步可选地，所述第七阀门为截止阀。

本说明书实施例的有益效果如下：

通过在燃机进气口设置换热器，并结合实际运行情况下的不同需求，向换热器内通冷、热介质以调节燃机进气温度，既能够在环境温度过高限制负荷时，降低温度，提高机组出力，又能在部分负荷下，提高进气温度，提高机组效率。在夏季环境温度较高大负荷工况下，向换热器内通入冷介质，对燃机进气口的空气进行冷却，降低燃机进气温度，保持夏季燃机出力，实现夏季顶峰运行，提高燃机电厂负荷能力。而在部分负荷的情况下，向换热器内通入热介质，对燃机进气口的空气进行加热，提高燃机进气温度，提高燃机透平前温度，从而提升机组效率。该装置可根据实际运行情况提高或降低燃机进气温度，以满足机组的不同需求，实用性强。

本说明书实施例的创新点包括：

1、本实施例中，通过在燃机进气口设置换热器，并结合实际运行情况，向换热器内通冷、热介质以调节燃机进气温度，既能够在环境温度过高限制负荷时，降低温度，提高机组出力，又能在部分负荷下，提高进气温度，提高机组效率，满足机组的不同需求，是本说明书实施例的创新点之一。

2、本实施例中，在夏季环境温度较高大负荷工况下，向换热器内通入冷介质，对燃机进气口的空气进行冷却，降低燃机进气温度，保持夏季燃机出力，实现夏季顶峰运行，提高燃机电厂负荷能力，是本说明书实施例的创新点之一。

3、本实施例中，在部分负荷的情况下，向换热器内通入热介质，对燃机进气口的空气进行加热，提高燃机进气温度，提高燃机透平前温度，从而提升机组效率，是本说明书实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例一提供的控制燃机进气温度的装置的结构示意图；

图2为本说明书实施例二提供的控制燃机进气温度的装置的结构示意图；

图3为本说明书实施例三提供的控制燃机进气温度的装置的结构示意图；

图4为本说明书实施例四提供的控制燃机进气温度的装置的结构示意图；

图中，1为空气换热器、2为燃机压气机、3为换热进水管、4为换热出水管、5为低温进水管、6为第一阀门、7为低温出水管、8为第二阀门、9为高温进水管、10为第三阀门、11为高温出水管、12为第四阀门、13为第一泵体、14为溴化锂装置、15为闭冷水换热器、16为闭冷水回水管、17为闭冷水供水管、18为第五阀门、19为第六阀门、20为二级疏水冷却器、21为补水管、22为第七阀门。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

本说明书实施例一公开了一种控制燃机进气温度的装置，以下结合图1所示进行详细说明。

燃气轮机作为一种容积式动力机械设备，其输出功率与进口空气的质量流量有关，当进口空气温度下降时，空气的密度增大，进口空气的质量流量随之增大，则燃机的输出功率和效率也提高，因此可以得出结论：在“冷”的环境下，燃气轮机会有更大的出力，故在高温环境下可通过降低进气温度来提高燃机出力。在部分负荷下，如果在负荷不变的情况下提高进气温度，透平前温度就会提高(前提是未进入温控)，进而提高燃机效率。燃机以部分负荷运行时，压气机的进气质量流量为定值，提升燃机进气温度会降低进气空气密度，从而提高进气体积流量，迫使压气机igv角度开大，从而减少igv内空气流动的节流损失，改善压气机运行状况，达到节能和提高效率的目的。因此，在不同运行情况下，燃机对其进气温度的要求有所不同，在高温大负荷工况下，需要通过降低燃机的进气温度以提高燃机出力，而在部分负荷工况下，则需要通过提高燃机的进气温度以提高燃机效率。

本实用新型实施例一所提供的控制燃机进气温度的装置可实现冷热介质的切换，从而达到调节燃机进气温度的目的，具体的，所述装置包括：空气换热器1、换热进水管3、换热出水管4、低温进水管5、第一阀门6、低温出水管7、第二阀门8、高温进水管9、第三阀门10、高温出水管11、第四阀门12，其中，所述空气换热器1的出气口与燃机压气机2的进气口相连通；所述换热进水管3的一端与所述空气换热器1的进水端相连通；所述换热出水管4的一端与所述空气换热器1的出水端相连通；所述低温进水管5与所述换热进水管3的另一端相连接，通过所述换热进水管3向所述空气换热器1输送冷却水源；所述第一阀门6安装于所述低温进水管5上，控制所述低温进水管5内的水流通；所述低温出水管7与所述换热出水管4的另一端相连接；所述第二阀门8安装于所低温出水管7上，控制所述低温出水管7内的水流通；所述高温进水管9连接在所述换热进水管3的另一端上，通过所述换热进水管3向所述空气换热器1输送加热水源；所述第三阀门10设置在所述高温进水管9上，控制所述高温进水管9内的水流通；所述高温出水管11与所述换热出水管4的另一端相连接；所述第四阀门12设置在所述高温出水管11上，控制所述高温出水管11内的水流通。

在燃机压气机2的进气口设置空气换热器1，空气换热器1的进水端连接换热进水管3，空气换热器1的出水端连接换热出水管4，换热介质通过换热进水管3输送至空气换热器1内，在空气换热器1内与空气进行热交换之后，再经换热出水管4输送流出空气换热器1外。为向空气换热器1输送冷介质，本装置设有低温进水管5和低温出水管7，通过与换热进水管3相连通的低温进水管5将用于冷却燃机进气的冷却水源输送至空气换热器1，通过与换热出水管4相连通的低温出水管7将换热后的冷却水源输送出去，并利用第一阀门6、第二阀门8分别控制低温进水管5、低温出水管7内的水流通；此外，为向空气换热器1输送热介质，本装置还设有高温进水管9和高温出水管11，且高温进水管9、高温出水管11分别与换热进水管3、换热出水管4相连通，从而用于加热燃机进气的加热水源能够通过高温进水管9、换热进水管3被输送至空气换热器1内，并在其内进行热交换，之后再由换热出水管4、高温出水管11输送至空气换热器1外，同样，通过利用第三阀门10、第四阀门12分别控制高温进水管9、高温出水管11内的水流通。

为保证换热进水管3、换热出水管4内介质水的流通，所述装置还包括第一泵体13，所述换热出水管4上安装有所述第一泵体13，使空气换热器1内的换热介质在第一泵体13的作用下能够顺利流出，优选的，所述第一泵体13为增压泵。

在一个具体的实施例中，所述第一阀门6、第二阀门8、第三阀门10、第四阀门12均为截止阀。通过控制第一阀门6、第二阀门8、第三阀门10以及第四阀门12，实现冷热介质的切换。当在高温环境下需要降低燃机进气温度来提高燃机出力时，关闭第三阀门10、第四阀门12，开启第一阀门6、第二阀门8，使冷却水源从低温进水管5、换热进水管3进入空气换热器1内，在其内对空气进行冷却，从而降低燃机进气温度，达到提高燃机自身出力的目的。而在低温环境下，关闭第一阀门6、第二阀门8，开启第三阀门10、第四阀门12，使加热水源从高温进水管9、换热进水管3进入空气换热器1内，对燃机进气进行加热，达到提高燃机效率的目的。也就是说，通过第一阀门6、第二阀门8、第三阀门10以及第四阀门12的开启关闭，实现了冷热不同水源的切换，进而实现了空气换热器1冷热介质的切换，从而达到了根据实际运行状况调节燃机进气温度的目的，该装置结构简单，操作方便，实用性强。

需要注意的是，在本实用新型实施例一中，对于冷热介质的来源并不作限定，所有能够实现冷热交换的介质均可，例如，冷介质采用空调冷却水、冷凝水、生水等冷却水源，热介质采用高温给水、闭冷水回水、热网疏水等加热水源。

实施例二

本实用新型实施例二公开了一种控制燃机进气温度的装置，以下结合图2所示进行详细说明。

本实施例二所提供的控制燃机进气温度的装置采用空调冷却水作为空气换热器1的冷介质来源，具体的，所述装置包括：空气换热器1、换热进水管3、换热出水管4、低温进水管5、第一阀门6、低温出水管7、第二阀门8、高温进水管9、第三阀门10、高温出水管11、第四阀门12以及溴化锂装置14，所述低温进水管5的冷却水源为所述溴化锂装置14产生的空调冷水，所述低温进水管5与溴化锂装置14的出水端相连通，所述低温出水管7与所述溴化锂装置14的进水端相连通。

在低温部分负荷工况下，可通过提升燃机进气温度提高机组效率，关闭第一阀门6、第二阀门8，开启第三阀门10、第四阀门12，加热水源依次经由高温进水管9、换热进水管3输送至空气换热器1内，在其内与空气进行换热，加热后的空气从燃机压气机2的进气口进入燃机压气机2内，换热后的加热水源从换热出水管4、高温出水管11流出。

在高温大负荷工况下，需要降低燃机进气温度以提高燃机出力，关闭第三阀门10、第四阀门12，开启第一阀门6、第二阀门8，溴化锂装置14所产生的空调冷水经低温进水管5、换热进水管3输送至空气换热器1内，对空气换热器1内的空气进行冷却，从而降低燃机进气温度，换热后的冷却水源在第一泵体13的作用下依次经换热出水管4、低温出水管7输送回溴化锂装置14中。

本实用新型实施例二采用电厂空调所产生的冷却水作为空气换热器1的冷却水源，在不增加额外投资的基础上，利用现有的制冷系统，降低燃机进气温度，达到了增加燃机出力的目的，造价低廉。

实施例三

本实用新型实施例三公开了一种控制燃机进气温度的装置，以下结合图3所示进行详细说明。

本实施例三所提供的控制燃机进气温度的装置采用闭冷水回水作为空气换热器1的热介质来源，具体的，所述装置包括：空气换热器1、换热进水管3、换热出水管4、低温进水管5、第一阀门6、低温出水管7、第二阀门8、高温进水管9、第三阀门10、高温出水管11、第四阀门12以及闭冷水换热器15，所述闭冷水换热器15的进水端连接有闭冷水回水管16，所述闭冷水换热器15的出水端连接有闭冷水供水管17；所述高温进水管9的加热水源为闭冷水回水，所述高温进水管9与所述闭冷水回水管16相连通，所述高温出水管11与所述闭冷水供水管17相连通。

进一步的，所述闭冷水回水管16上安装有第五阀门18，所述第五阀门18设置于所述闭冷水换热器15与所述高温进水管9之间；所述闭冷水供水管17上安装有第六阀门19，所述第六阀门19设置于所述闭冷水换热器15与所述高温出水管11之间。优选的，所述第五阀门18、第六阀门19均为截止阀。

在高温大负荷工况下，可降低燃机进气温度以提高燃机出力，关闭第三阀门10、第四阀门12，开启第一阀门6、第二阀门8，冷却水源经低温进水管5、换热进水管3输送至空气换热器1内，在空气换热器1内与空气进行热交换，降低燃机的进气温度，之后通过换热出水管4、低温出水管7流出。

在不投入空气换热器1或使用空气换热器1降低燃机进气温度时，第五阀门18、第六阀门19开启，第三阀门10、第四阀门12关闭，闭冷水回水闭通过冷水回水管16流至闭冷水换热器15内，在闭冷水换热器15中冷却之后，再通过闭冷水供水管17重新进入闭式循环冷却水系统循环，闭冷水回水的热量被冷却塔开冷水带走排入大气，造成热量损失。

而在低温部分负荷工况下需要提升燃机的进气温度进而提高机组效率时，将第一阀门6、第二阀门8以及第五阀门18、第六阀门19关闭，开启第三阀门10、第四阀门12，闭式循环冷却水系统中的闭冷水回水经闭冷水回水管16流入高温进水管9中，进而通过换热进水管3被输送至空气换热器1内，在空气换热器1内对空气进行加热，提高燃机进气温度，换热后被冷却的闭冷水在第一泵体13的作用下经由换热出水管4、高温出水管11输送至闭冷水供水管17内，进而再次进入闭式循环冷却水系统中进行循环。

闭冷水回水所换出的热量用于燃机进气加热，将热量回收利用，降低了热量损失。采用闭冷水回水作为燃机进气的加热热源，提高了燃机进气温度，进而提高了机组效率，同时，由于所采用的闭冷水回水为低品位热源，解决了现有技术中压气机抽气采用高品位热源导致经济效益较差的问题。

实施例四

本实用新型实施例四公开了一种控制燃机进气温度的装置，以下结合图4所示进行详细说明。

本实施例四所提供的控制燃机进气温度的装置采用热网疏水作为空气换热器1的热介质来源，具体的，所述装置包括：空气换热器1、换热进水管3、换热出水管4、低温进水管5、第一阀门6、低温出水管7、第二阀门8、高温进水管9、第三阀门10、高温出水管11、第四阀门12以及二级疏水冷却器20，所述高温进水管9与所述二级疏水冷却器20的冷却出水端相连通，所述高温出水管11与所述二级疏水冷却器20的冷却进水端相连通，且所述二级疏水冷却器20与所述第四阀门12之间的所述高温出水管11上连接有补水管21，所述补水管21上安装有第七阀门22。优选的，所述第七阀门22为截止阀。

在高温大负荷工况下，可降低燃机进气温度以提高燃机出力，关闭第三阀门10、第四阀门12、第七阀门22，开启第一阀门6、第二阀门8，冷却水源经低温进水管5、换热进水管3输送至空气换热器1内，在空气换热器1内与空气进行热交换，降低燃机的进气温度，之后通过换热出水管4、低温出水管7流出。

在不使用空气换热器1提高燃机进气温度时，二级疏水冷却器20内的疏水通过闭冷水换热器15进行冷却。当需要提升燃机的进气温度进而提高机组效率时，关闭第一阀门6、第二阀门8，并开启第三阀门10、第四阀门12以及第七阀门22，中介水通过补水管21流入高温出水管11，进而进入二级疏水冷却器20，在二级疏水冷却器20中对热网二级疏水进行换热冷却，换热后的中介水升温，升温后的中介水从二级疏水冷却器20流出并经后高温进水管9、换热进水管3输送至空气换热器1内，在空气换热器1内与所进入的冷空气进行换热，之后，在第一泵体13的作用下经换热出水管4、高温出水管11输送回二级疏水冷却器20中，继续进行换热循环。

在本实施例四中，控制燃机进气温度的装置采用热网二级疏水作为空气换热器1所使用的加热热源，利用中介水冷却热网二级疏水，升温后的中介水通过空气换热器1加热冷空气，既可降低冷端损失，减少厂用电的消耗，又起到了提高燃机进气温度的作用，提高了机组效率。

综上所述，本说明书公开一种控制燃机进气温度的装置，通过在燃机进气口设置换热器，并结合实际运行情况下的不同需求，向换热器内通冷、热介质以调节燃机进气温度，既能够在环境温度过高限制负荷时，降低温度，提高机组出力，又能在部分负荷下，提高进气温度，提高机组效率。在夏季环境温度较高大负荷工况下，向换热器内通入冷介质，对燃机进气口的空气进行冷却，降低燃机进气温度，保持夏季燃机出力，实现夏季顶峰运行，提高燃机电厂负荷能力。而在部分负荷的情况下，向换热器内通入热介质，对燃机进气口的空气进行加热，提高燃机进气温度，提高燃机透平前温度，从而提升机组效率。该装置可根据实际运行情况提高或降低燃机进气温度，以满足机组的不同需求，实用性强。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。