一种新型的燃气轮机进气冷却系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型的燃气轮机进气冷却系统，包括丙烷闭合压缩制冷系统和冷冻水闭合循环系统，所述丙烷闭合压缩制冷系统通过丙烷/冷冻水换热器与冷冻水闭合循环系统进行换热，所述丙烷闭合压缩制冷系统包括压缩机和空冷器，压缩机的出口端经空冷器与丙烷/冷冻水换热器的入口端连通，丙烷/冷冻水换热器的出口端通过管道与压缩机的入口端连通。本实用新型将丙烷闭合压缩制冷系统和冷冻水闭合循环系统进行联合使用，工艺简单，初次投资成本低，可使燃气轮机获得较低的进气温度。
【专利说明】
一种新型的燃气轮机进气冷却系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种新型的燃气轮机进气冷却系统。
【背景技术】
[0002]近些年来，在国内外的中大型天然气液化工厂等装置中，已逐渐广泛采用燃气轮机作为压缩机驱动关键装备。另外，燃气轮机因其系统简单、热效率高、启动速度快、运行平稳等突出优点，同时可有效降低用电负荷，也已被广泛用作石油行业的炼油装置、化工装置、天然气处理厂及燃气电厂的关键驱动设备，但其具有一项无法克服的技术缺陷:在炎热地区或高温季节，因环境温度高，随着燃烧进气温度的升高，其输出功率呈下降态势，对用户方的正常生产运行构成很大影响。若安装进气冷却系统，降低燃烧进气温度，则可以提高燃气轮机的功率输出并使其保持稳定的状态。
[0003]燃气轮机按进气冷却系统的结构划分，可分为直接接触式和间接接触式两大类。关于直接接触式进气冷却，包括有水膜式蒸发冷却和喷雾冷却，其原理是利用水在空气中蒸发时所吸收的潜热来降低空气温度。优点是投资少，施工周期短、运行及维护费用低，但缺点是进气冷度低，冷却能力比较有限，需要建设淡水处理设施且需消耗大量淡水，一般用于资金短缺、干燥、炎热的地区。关于间接接触式进气冷却主要有压缩制冷冷却、吸收制冷冷却、蓄冷冷却和液化天然气(LNG)冷能冷却，其原理是在燃气轮机压气机进口处设置一翅片式表面换热器，空气在盘管外流动，冷源在盘管内流动实现换热冷却目的。对于压缩制冷其缺点是消耗较多电力；吸收制冷缺点是溴化锂(LiBr)介质对钢材的腐蚀性很强，会缩短制冷机的寿命，对设备及管道材质要求高，耗能比压缩式制冷技术高，且其最多能将进气温度冷却至15°C;蓄热冷却制冷技术常被用于峰谷电量或电价差较大的燃气电厂，同时需要投资建设庞大的制冷设备，占地面积大，经济性不好;液化天然气(LNG)冷能冷却，需与液化天然气接收站统筹运行，其结构复杂，适用性小，在工厂明显不适用。
【实用新型内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型结合常规工业用燃气轮机的工作原理和技术特点，将丙烷闭合压缩制冷系统和冷冻水闭合循环系统进行联合使用，为燃气轮机提供一种经济性强、可靠性好的进气冷却系统，以利于其更好的服务于设备及生产用户。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种新型的燃气轮机进气冷却系统，包括丙烷闭合压缩制冷系统和冷冻水闭合循环系统，所述丙烷闭合压缩制冷系统通过丙烷/冷冻水换热器与冷冻水闭合循环系统进行换热，所述丙烷闭合压缩制冷系统包括压缩机和空冷器，压缩机的出口端经空冷器与丙烷/冷冻水换热器的入口端连通，丙烷/冷冻水换热器的出口端通过管道与压缩机的入口端连通。
[0006]进一步，所述丙烷闭合压缩制冷系统还设置有分液罐，所述分液罐位于压缩机和空冷器之间。
[0007]进一步，所述丙烷闭合压缩制冷系统还设置有缓冲罐，所述缓冲罐位于空冷器和丙烷/冷冻水换热器之间。
[0008]进一步，所述冷冻水闭合循环系统包括冷却盘管换热器和冷冻水循环栗，冷冻水循环栗的出口端与丙烷/冷冻水换热器的进口端连通，丙烷/冷冻水换热器的出口端通过管道与冷却盘管换热器的进口端连接，冷却盘管换热器的出口端通过管道与冷冻水循环栗进口端连通。
[0009]进一步，所述冷冻水闭合循环系统还设置有补水罐，所述补水罐位于冷冻水循环栗的前端。
[0010]进一步，所述冷冻水循环栗至少有2台。
[0011 ]进一步，所述丙烷/冷冻水换热器有6台。
[0012]进一步，所述压缩机至少有2台。
[0013]本实用新型的有益效果如下:
[0014]1、本实用新型将丙烷闭合压缩制冷系统和冷冻水闭合循环系统联合使用，工艺简单，初次投资成本低，可使燃气轮机获得较低的进气温度。
[0015]2、本实用新型采用冷冻水作为一级制冷循环冷剂，可充分利用水的大比热、性质稳定、无污染的特点；丙烷作为二级制冷循环冷剂，由于丙烷为天然气液化厂或炼油厂的副产品，容易获得，性质稳定，对生产运行有利，经济性好;可一次性加注，长期使用。
[0016]3、本实用新型可回收利用进气冷却过程中从空气中冷凝析出的冷凝水，将其作为冷冻水使用，且冷冻水为闭合循环，损耗少，不需另外投资建设淡水生产装置、循环冷却装置(如冷却塔)和设备，经济性好。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构不意图；
[0018]图中:1一压缩机，2—分液罐，3—空冷器，4一缓冲罐，5—丙烷/冷冻水换热器A，6—丙烷/冷冻水换热器B，7—丙烷/冷冻水换热器C，8—补水罐，9 一冷冻水循环栗，10—冷却盘管换热器，11一燃气轮机的进气口，12—调节阀A，13—调节阀B，14一调节阀C。
【具体实施方式】
[0019]为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0020]实施例一:
[0021]如图1所示，一种新型的燃气轮机进气冷却系统，包括丙烷闭合压缩制冷系统和冷冻水闭合循环系统，所述丙烷闭合压缩制冷系统通过丙烷/冷冻水换热器与冷冻水闭合循环系统进行换热，所述丙烷闭合压缩制冷系统包括两个压缩机I和空冷器3，压缩机I的出口端经空冷器3与丙烷/冷冻水换热器的入口端连通，丙烷/冷冻水换热器的出口端通过管道与压缩机的入口端连通，所述丙烷闭合压缩制冷系统还设置有分液罐2，所述分液罐2位于压缩机I和空冷器3之间，所述丙烷闭合压缩制冷系统还设置有缓冲罐4，所述缓冲罐4位于空冷器3和丙烷/冷冻水换热器之间。
[0022]所述冷冻水闭合循环系统包括冷却盘管换热器10和冷冻水循环栗9，所述冷冻水循环栗至少有2台，冷冻水循环栗9的出口端与丙烷/冷冻水换热器的进口端连通，丙烷/冷冻水换热器的出口端通过管道与冷却盘管换热器10的进口端连接，冷却盘管换热器10的出口端通过管道与冷冻水循环栗9进口端连通，所述冷冻水闭合循环系统还设置有补水罐8，所述补水罐8位于冷冻水循环栗9的前端，所述丙烷/冷冻水换热器有6台。本实用新型采用冷冻水作为一级制冷循环冷剂，先通过冷冻水的闭合循环与燃气轮机的进气口 11的空气进行一次换热，将进气空气所携带的热量带走，实现对燃气轮机进气系统空气的冷却;然后丙烷作为二级制冷循环冷剂，通过丙烷闭合压缩制冷系统，冷冻水与丙烷进行二次换热将热量传递给丙烷冷剂，在空冷器位置通过空冷器3的运转将丙烷携带的热量传递至大气中。具体操作流程如下:
[0023]该系统以同时服务于6台额定功率为32MW的燃气轮机进气冷却系统方案为例进行描述，该技术方案采用额定功率为1665KW的丙烷压缩机(仅以此设备功率为例进行技术方案的描述，实际应用中可根据工艺需要进行设备功率的选型调整)，系统冷冻水循环流量为1750M3/HR，冷冻水冷却功率负荷25100KW/HR，该进气冷却系统可在42°C以下环境状态正常工作。丙烷冷剂经压缩机I压缩后，依次流经分液罐2、空冷器3、缓冲罐4、丙烷/冷冻水换热器A5(壳程)、丙烷/冷冻水换热器B6(壳程)、丙烷/冷冻水换热器A5(管程)后返回压缩机I入口端，完成闭路循环;在丙烷/冷冻水换热器A5和丙烷/冷冻水换热器B6之间设置有调节阀A12，PLC系统通过调节阀A12来控制不同操作工况下的丙烷流量，从分液罐2底部析出的液态丙烷经丙烷/冷冻水换热器C7(壳程)后返回压缩机I。其中在分液罐2完成气液分离，在空冷器3丙烷冷剂吸收的热量被带走并传递至大气;在丙烷/冷冻水换热器B6与冷冻水换热，带走冷冻水所携带的热量并将其温度降至5°C。丙烷在此闭合系统中如此循环往复，源源不断的带走冷冻水所携带的热量。
[0024]冷冻水从补水罐8出来后经冷冻水循环栗9加压后，被送往丙烷/冷冻水换热器B6(管程)与丙烷冷剂充分换冷，其温度由常温降至5°C;冷冻水经丙烷/冷冻水换热器B6(管程)后，被依次送入6台燃气轮机的进气口 11冷却盘管换热器10，在此处冷冻水作为冷剂从冷却盘管换热器10的管中流过，进气口空气从冷却盘管换热器10的管外部流过，冷冻水与燃气轮机的进气口 11空气充分换热后，带走进气热量以实现进气冷却的目的，在燃气轮机的进气口 11和补水罐8之间设置有调节阀B13和调节阀C14，PLC系统通过调节阀B13控制冷却盘管冷冻水的流量，通过调节阀C14控制旁路中冷冻水的流量，整体保持冷冻水的流量总量不变，在外界气温低于31°C时，能将进气温度冷却至8°C;在外界气温高于31°C时，能将进气温度冷却至11°C。冷冻水在此闭合系统中如此循环往复，源源不断的带走燃机进气所携带的热量，以实现进气冷却的目的。
[0025]本实施例中的二级制冷循环冷剂也可以采用乙烯、甲烷或乙烯+丙烷等制冷混合介质代替，丙烷/冷冻水换热器的结构形式可采用管壳式或板式，以适用于不同介质、不同温度、不同压力下的操作工况。
[0026]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种新型的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，包括丙烷闭合压缩制冷系统和冷冻水闭合循环系统，所述丙烷闭合压缩制冷系统通过丙烷/冷冻水换热器与冷冻水闭合循环系统进行换热，所述丙烷闭合压缩制冷系统包括压缩机和空冷器，压缩机的出口端经空冷器与丙烷/冷冻水换热器的入口端连通，丙烷/冷冻水换热器的出口端通过管道与压缩机的入口端连通。2.如权利要求1所述的一种新型的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述丙烷闭合压缩制冷系统还设置有分液罐，所述分液罐位于压缩机和空冷器之间。3.如权利要求2所述的一种新型的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述丙烷闭合压缩制冷系统还设置有缓冲罐，所述缓冲罐位于空冷器和丙烷/冷冻水换热器之间。4.如权利要求1所述的一种新型的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述冷冻水闭合循环系统包括冷却盘管换热器和冷冻水循环栗，冷冻水循环栗的出口端与丙烷/冷冻水换热器的进口端连通，丙烷/冷冻水换热器的出口端通过管道与冷却盘管换热器的进口端连接，冷却盘管换热器的出口端通过管道与冷冻水循环栗进口端连通。5.如权利要求4所述的一种新型的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述冷冻水闭合循环系统还设置有补水罐，所述补水罐位于冷冻水循环栗的前端。6.如权利要求4所述的一种新型的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述冷冻水循环栗至少有2台。7.如权利要求1-6任一所述的一种新型的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述丙烷/冷冻水换热器有6台。8.如权利要求7所述的一种新型的燃气轮机进气冷却系统，其特征在于，所述压缩机至少有2台。
【文档编号】F02C7/141GK205669437SQ201620555562
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】侯伟平, 贾东, 鹿桂华, 关承志, 王艳玲
【申请人】侯伟平, 贾东