一种燃气轮机进气等湿冷却装置及方法与流程

1.本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃气轮机进气等湿冷却装置及方法。


背景技术：

2.燃气轮机是以空气为工质，它的出力、燃耗和nox排放与进气的温度和湿度有直接的关系，一般来说，燃机进气温度每降低10℃，输出功率能提高约10％，燃料消耗能降低约0.2％，nox排放能降低约30％；相对湿度每增加10％，nox排放能降低约20％，这是燃气轮机工程热力学的基本原理。
3.空气降温技术分为“等湿冷却法”和“等焓冷却法”两种基本方法。等湿冷却法是通过“压缩制冷式”、“吸收制冷式”、“蓄冷式”等方法获取冷源，通过冷/交换的间接换热的方法，在“绝对含湿量”不变“可变去湿”的情况下降低进气的干球温度，同时改变进气的相对湿度，甚至达到φ＝100％rh(φ为相对湿度，单位为％rh)。
4.现有的进气冷却系统大都没有能成功投入运行，主要原因是有大量的冷凝水打湿了进气滤芯，使进气滤芯形成湿堵；甚至进气道有水，超过燃机进气携水率，造成燃机无法运行。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种燃气轮机进气等湿冷却装置及方法，解决了现有的进气冷却系统中，大量的冷凝水会打湿进气滤芯，造成进气滤芯发生严重的湿堵，同时进气道有水，超过燃机允许的携水率，燃机无法运行的技术问题。
6.本发明的目的不仅在进气冷却时不会产生冷凝水，而且当进气湿度大于90％rh时也不会使进滤芯产生湿堵。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种燃气轮机进气等湿冷却装置，包括雨棚、过滤单元、钢制壳体、冷热换热器、消音器、温湿度传感器、稳流室、进气喇叭口、燃气轮机、负载、冷源、温控阀、温控系统和气象站，所述钢制壳体的最前端设置有所述雨棚；所述过滤单元与所述雨棚连接，并位于所述钢制壳体的内部；所述冷热换热器与所述过滤单元连接，并位于所述过滤单元下游方向，且位于所述钢制壳体的内部；所述燃气轮机与所述负载连接，并位于所述钢制壳体的外侧；所述冷热换热器和所述燃气轮机之间依次设置有所述消音器、所述稳流室和所述进气喇叭口；所述冷源与所述冷热换热器用管道连接；所述冷源与所述冷热换热器之间设置有所述温控阀，所述温控系统与所述温控阀电性连接；所述气象站与所述温控系统电性连接；所述温湿度传感器设置于所述钢制壳体内部，并位于所述冷热换热器的下游，在所述消音器之间。
8.其中，所述燃气轮机进气等湿冷却装置还包括液态水传感器，所述液态水传感器设置于所述钢制壳体的最低部，并位于所述冷热换热器和所述消音器之间。
9.其中，所述燃气轮机进气等湿冷却装置还包括疏水阀，所述疏水阀设置于所述稳
流室的最下方。
10.其中，所述气象站包括大气压传感器、大气干球温度传感器和大气相对湿度传感器，所述气象站与所述温控系统电性连接，所述大气压传感器、所述大气干球温度传感器和所述大气相对湿度传感器均与所述气象站电性连接。
11.本发明还提供一种燃气轮机进气等湿冷却方法，采用上述所述的燃气轮机进气等湿冷却装置，包括如下步骤：
12.当需要进气降温时，根据所述气象站的实时数据，实时计算出制冷机需要输出的制冷量，并通过温控系统调节降温幅度；
13.脏空气经过所述过滤单元到达所述冷热换热器，进行降温，经过温控阀的调节，并通过所述温湿度传感器确认冷却后的进气温度ta略高于露点温度td，确保没有冷凝水产生；
14.降温后的空气再经过所述消音器、所述稳流室、所述进气喇叭口到达所述燃气轮机，完成进气降温加湿的目的；
15.当所述液态水传感器检测道进气道有冷凝水后，通过所述疏水阀进行排水，同时发出报警，提醒运行人员注意，保证不会有冷凝水进入所述燃气轮机。
16.其中，在当需要进气降温时，根据所述气象站的实际数据，计算制冷机的制冷量，并通过温控系统调节降温幅度的步骤中：
17.所述实际数据包括用户当地海拔p0、夏季最高温度ta和最小相对湿度φ，以此为设计计算制冷机容量的依据。
18.本发明的一种燃气轮机进气等湿冷却装置及方法，通过所述气象站，以准确测量当地海拔下的大气压p0、温度ta、相对湿度φ，以实时计算进气的露点温度td；通过温控系统，实时调节换冷量，使进气温度ta《td，保证冷却装置处于“等湿冷却”状态，任何时候不会产生冷凝水；在所述冷热换热器面加设了所述温湿度传感器，当相对湿度接近100％rh时，大气的干球温度ta与露点温度td几乎相等，给予报警提示，确认冷却后的进气温度ta高于露点温度td；在进气道最低处设计所述液态水传感器和所述自动疏水阀，保证任何时候不会有冷凝水进入所述燃气轮机，通过上述装置和方法，避免了冷凝水打湿了进气滤芯或进气道有水的情况，保证进气冷却系统正常运行。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术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。
20.图1是本发明的一种燃气轮机进气等湿冷却装置的整体原理图。
21.图2是本发明的一种燃气轮机进气等湿冷却方法的步骤流程图。
22.1-雨棚、2-过滤单元、3-钢制壳体、4-冷热换热器、5-温湿度传感器、6-消音器、7-稳流室、8-进气喇叭口、9-燃气轮机、10-负载、11-冷源、12-温控阀、13-液态水传感器、14-温控系统、15-疏水阀、16-气象站、17-大气压传感器、18-大气干球温度传感器、19-大气相对湿度传感器。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考
附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.请参阅图1，本发明提供一种燃气轮机9进气等湿冷却装置，包括雨棚1、过滤单元2、钢制壳体3、冷热换热器4、消音器6、温湿度传感器5、稳流室7、进气喇叭口8、燃气轮机9、负载10、冷源11、温控阀12、温控系统14和气象系统，所述钢制壳体3的一端设置有所述雨棚1，所述过滤单元2与所述雨棚1连接，并位于所述钢制壳体3的内部，所述冷热换热器4与所述过滤单元2连接，置于过滤单元的下游，并位于所述过滤单元2远离所述雨棚1的一端，且位于所述钢制壳体3的内部，所述燃气轮机9与所述负载10连接，并位于所述钢制壳体3的外侧，所述冷热换热器4和所述燃气轮机9之间依次设置有所述消音器6、所述稳流室7和所述进气喇叭口8，所述冷源11通过管道与所述冷热换热器4连接，所述冷源11与所述冷热换热器4之间设置有所述温控阀12，所述温控系统14与所述温控阀12电性连接，所述气象站与所述温控系统14电性连接，所述温湿度传感器5设置于所述钢制壳体3内部，并位于所述冷热换热器4和所述消音器6之间；所述燃气轮机9进气等湿冷却装置还包括液态水传感器13，所述液态水传感器13设置于所述钢制壳体3的内部，并位于所述冷热换热器4和所述消音器6之间；所述燃气轮机9进气等湿冷却装置还包括疏水阀15，所述疏水阀15设置于所述稳流室7的下方；所述气象系统包括气象站16、大气压传感器17、大气干球温度传感器18和大气相对湿度传感器19，所述气象站16与所述温控系统14电性连接，所述大气压传感器17、所述大气干球温度传感器18和所述大气相对湿度传感器19均与所述气象站16电性连接。
25.在本实施方式中，脏空气经所述雨棚1
→
所述过滤单元2
→
所述冷热换热器4
→
所述消音器6
→
所述稳流室7
→
所述进气喇叭口8到达所述燃气轮机9；所述燃气轮机9带动所述负载10做功，当大气温度很高需要进气降温时，所述温控系统14根据气象站16测量到的p0，ta和φ，适时自动计算出大气的露点温度td，并把ta和td进行比较，把t
a-td＝0.2℃作为所述温控阀12的温控线，保证进气降温后的温度不会低于露点温度，进气道内不会产生冷凝水，冷却后所述温湿度传感器5、所述液态水传感器13和所述疏水阀15的设计，确保进气道内任何时候没有冷凝水。
26.请参阅图2，本发明还提供一种燃气轮机进气等湿冷却方法，采用上述所述的燃气轮机9进气等湿冷却装置，包括如下步骤：
27.s1：当需要进气降温时，根据所述气象站16的实际数据，计算制冷机的制冷量，并通过温控系统14调节降温幅度；
28.s2：脏空气经过所述过滤单元2到达所述冷热换热器4，进行降温，通过所述温湿度传感器5确认冷却后的进气温度ta高于露点温度td；
29.s3：降温后的空气再经过所述消音器6、所述稳流室7、所述进气喇叭口8到达所述燃气轮机9，完成降温；
30.s4：当所述液态水传感器13检测道进气道有冷凝水后，通过所述疏水阀15进行排水，保证不会有冷凝水进入所述燃气轮机9。
31.在本实施方式中，通过所述气象站，以准确测量当地海拔下的大气压p0、温度ta、相对湿度φ，以实时计算进气的露点温度td；通过温控系统14，实时调节换冷量，使进气温度ta《td，保证冷却装置处于“等湿冷却”状态，任何时候不会产生冷凝水；在所述冷热换热器4面加设了所述温湿度传感器5，当相对湿度接近100％rh时，大气的干球温度与露点温度接近，给予报警提示，确认冷却后的进气温度ta高于露点温度td；在进气道最低处设计所述液态水
传感器13和所述自动疏水阀15，保证任何时候不会有冷凝水进入所述燃气轮机9，通过上述装置和方法，避免了冷凝水打湿了进气滤芯或进气道有水的情况，保证进气冷却系统正常运行。
32.以上所揭露的仅为本技术一种或多种较佳实施例而已，不能以此来限定本技术之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本技术权利要求所作的等同变化，仍属于本技术所涵盖的范围。