一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，包括丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)和冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)通過丙烷/冷凍水換熱器與冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)進行換熱，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)包括壓縮機和空冷器，壓縮機的出口端經(jīng)空冷器與丙烷/冷凍水換熱器的入口端連通，丙烷/冷凍水換熱器的出口端通過管道與壓縮機的入口端連通。本實用新型將丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)和冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)進行聯(lián)合使用，工藝簡單，初次投資成本低，可使燃氣輪機獲得較低的進氣溫度。
【專利說明】
一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及燃氣輪機技術領域，具體涉及一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近些年來，在國內(nèi)外的中大型天然氣液化工廠等裝置中，已逐漸廣泛采用燃氣輪機作為壓縮機驅(qū)動關鍵裝備。另外，燃氣輪機因其系統(tǒng)簡單、熱效率高、啟動速度快、運行平穩(wěn)等突出優(yōu)點，同時可有效降低用電負荷，也已被廣泛用作石油行業(yè)的煉油裝置、化工裝置、天然氣處理廠及燃氣電廠的關鍵驅(qū)動設備，但其具有一項無法克服的技術缺陷:在炎熱地區(qū)或高溫季節(jié)，因環(huán)境溫度高，隨著燃燒進氣溫度的升高，其輸出功率呈下降態(tài)勢，對用戶方的正常生產(chǎn)運行構成很大影響。若安裝進氣冷卻系統(tǒng)，降低燃燒進氣溫度，則可以提高燃氣輪機的功率輸出并使其保持穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0003]燃氣輪機按進氣冷卻系統(tǒng)的結構劃分，可分為直接接觸式和間接接觸式兩大類。關于直接接觸式進氣冷卻，包括有水膜式蒸發(fā)冷卻和噴霧冷卻，其原理是利用水在空氣中蒸發(fā)時所吸收的潛熱來降低空氣溫度。優(yōu)點是投資少，施工周期短、運行及維護費用低，但缺點是進氣冷度低，冷卻能力比較有限，需要建設淡水處理設施且需消耗大量淡水，一般用于資金短缺、干燥、炎熱的地區(qū)。關于間接接觸式進氣冷卻主要有壓縮制冷冷卻、吸收制冷冷卻、蓄冷冷卻和液化天然氣(LNG)冷能冷卻，其原理是在燃氣輪機壓氣機進口處設置一翅片式表面換熱器，空氣在盤管外流動，冷源在盤管內(nèi)流動實現(xiàn)換熱冷卻目的。對于壓縮制冷其缺點是消耗較多電力；吸收制冷缺點是溴化鋰(LiBr)介質(zhì)對鋼材的腐蝕性很強，會縮短制冷機的壽命，對設備及管道材質(zhì)要求高，耗能比壓縮式制冷技術高，且其最多能將進氣溫度冷卻至15°C;蓄熱冷卻制冷技術常被用于峰谷電量或電價差較大的燃氣電廠，同時需要投資建設龐大的制冷設備，占地面積大，經(jīng)濟性不好;液化天然氣(LNG)冷能冷卻，需與液化天然氣接收站統(tǒng)籌運行，其結構復雜，適用性小，在工廠明顯不適用。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型結合常規(guī)工業(yè)用燃氣輪機的工作原理和技術特點，將丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)和冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)進行聯(lián)合使用，為燃氣輪機提供一種經(jīng)濟性強、可靠性好的進氣冷卻系統(tǒng)，以利于其更好的服務于設備及生產(chǎn)用戶。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，包括丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)和冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)通過丙烷/冷凍水換熱器與冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)進行換熱，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)包括壓縮機和空冷器，壓縮機的出口端經(jīng)空冷器與丙烷/冷凍水換熱器的入口端連通，丙烷/冷凍水換熱器的出口端通過管道與壓縮機的入口端連通。
[0006]進一步，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)還設置有分液罐，所述分液罐位于壓縮機和空冷器之間。
[0007]進一步，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)還設置有緩沖罐，所述緩沖罐位于空冷器和丙烷/冷凍水換熱器之間。
[0008]進一步，所述冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)包括冷卻盤管換熱器和冷凍水循環(huán)栗，冷凍水循環(huán)栗的出口端與丙烷/冷凍水換熱器的進口端連通，丙烷/冷凍水換熱器的出口端通過管道與冷卻盤管換熱器的進口端連接，冷卻盤管換熱器的出口端通過管道與冷凍水循環(huán)栗進口端連通。
[0009]進一步，所述冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)還設置有補水罐，所述補水罐位于冷凍水循環(huán)栗的前端。
[0010]進一步，所述冷凍水循環(huán)栗至少有2臺。
[0011 ]進一步，所述丙烷/冷凍水換熱器有6臺。
[0012]進一步，所述壓縮機至少有2臺。
[0013]本實用新型的有益效果如下:
[0014]1、本實用新型將丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)和冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)聯(lián)合使用，工藝簡單，初次投資成本低，可使燃氣輪機獲得較低的進氣溫度。
[0015]2、本實用新型采用冷凍水作為一級制冷循環(huán)冷劑，可充分利用水的大比熱、性質(zhì)穩(wěn)定、無污染的特點；丙烷作為二級制冷循環(huán)冷劑，由于丙烷為天然氣液化廠或煉油廠的副產(chǎn)品，容易獲得，性質(zhì)穩(wěn)定，對生產(chǎn)運行有利，經(jīng)濟性好;可一次性加注，長期使用。
[0016]3、本實用新型可回收利用進氣冷卻過程中從空氣中冷凝析出的冷凝水，將其作為冷凍水使用，且冷凍水為閉合循環(huán)，損耗少，不需另外投資建設淡水生產(chǎn)裝置、循環(huán)冷卻裝置(如冷卻塔)和設備，經(jīng)濟性好。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0018]圖中:1一壓縮機，2—分液罐，3—空冷器，4一緩沖罐，5—丙烷/冷凍水換熱器A，6—丙烷/冷凍水換熱器B，7—丙烷/冷凍水換熱器C，8—補水罐，9 一冷凍水循環(huán)栗，10—冷卻盤管換熱器，11一燃氣輪機的進氣口，12—調(diào)節(jié)閥A，13—調(diào)節(jié)閥B，14一調(diào)節(jié)閥C。
【具體實施方式】
[0019]為了使本領域的人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0020]實施例一:
[0021]如圖1所示，一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，包括丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)和冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)通過丙烷/冷凍水換熱器與冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)進行換熱，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)包括兩個壓縮機I和空冷器3，壓縮機I的出口端經(jīng)空冷器3與丙烷/冷凍水換熱器的入口端連通，丙烷/冷凍水換熱器的出口端通過管道與壓縮機的入口端連通，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)還設置有分液罐2，所述分液罐2位于壓縮機I和空冷器3之間，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)還設置有緩沖罐4，所述緩沖罐4位于空冷器3和丙烷/冷凍水換熱器之間。
[0022]所述冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)包括冷卻盤管換熱器10和冷凍水循環(huán)栗9，所述冷凍水循環(huán)栗至少有2臺，冷凍水循環(huán)栗9的出口端與丙烷/冷凍水換熱器的進口端連通，丙烷/冷凍水換熱器的出口端通過管道與冷卻盤管換熱器10的進口端連接，冷卻盤管換熱器10的出口端通過管道與冷凍水循環(huán)栗9進口端連通，所述冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)還設置有補水罐8，所述補水罐8位于冷凍水循環(huán)栗9的前端，所述丙烷/冷凍水換熱器有6臺。本實用新型采用冷凍水作為一級制冷循環(huán)冷劑，先通過冷凍水的閉合循環(huán)與燃氣輪機的進氣口 11的空氣進行一次換熱，將進氣空氣所攜帶的熱量帶走，實現(xiàn)對燃氣輪機進氣系統(tǒng)空氣的冷卻;然后丙烷作為二級制冷循環(huán)冷劑，通過丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)，冷凍水與丙烷進行二次換熱將熱量傳遞給丙烷冷劑，在空冷器位置通過空冷器3的運轉(zhuǎn)將丙烷攜帶的熱量傳遞至大氣中。具體操作流程如下:
[0023]該系統(tǒng)以同時服務于6臺額定功率為32MW的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)方案為例進行描述，該技術方案采用額定功率為1665KW的丙烷壓縮機(僅以此設備功率為例進行技術方案的描述，實際應用中可根據(jù)工藝需要進行設備功率的選型調(diào)整)，系統(tǒng)冷凍水循環(huán)流量為1750M3/HR，冷凍水冷卻功率負荷25100KW/HR，該進氣冷卻系統(tǒng)可在42°C以下環(huán)境狀態(tài)正常工作。丙烷冷劑經(jīng)壓縮機I壓縮后，依次流經(jīng)分液罐2、空冷器3、緩沖罐4、丙烷/冷凍水換熱器A5(殼程)、丙烷/冷凍水換熱器B6(殼程)、丙烷/冷凍水換熱器A5(管程)后返回壓縮機I入口端，完成閉路循環(huán);在丙烷/冷凍水換熱器A5和丙烷/冷凍水換熱器B6之間設置有調(diào)節(jié)閥A12，PLC系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)閥A12來控制不同操作工況下的丙烷流量，從分液罐2底部析出的液態(tài)丙烷經(jīng)丙烷/冷凍水換熱器C7(殼程)后返回壓縮機I。其中在分液罐2完成氣液分離，在空冷器3丙烷冷劑吸收的熱量被帶走并傳遞至大氣;在丙烷/冷凍水換熱器B6與冷凍水換熱，帶走冷凍水所攜帶的熱量并將其溫度降至5°C。丙烷在此閉合系統(tǒng)中如此循環(huán)往復，源源不斷的帶走冷凍水所攜帶的熱量。
[0024]冷凍水從補水罐8出來后經(jīng)冷凍水循環(huán)栗9加壓后，被送往丙烷/冷凍水換熱器B6(管程)與丙烷冷劑充分換冷，其溫度由常溫降至5°C;冷凍水經(jīng)丙烷/冷凍水換熱器B6(管程)后，被依次送入6臺燃氣輪機的進氣口 11冷卻盤管換熱器10，在此處冷凍水作為冷劑從冷卻盤管換熱器10的管中流過，進氣口空氣從冷卻盤管換熱器10的管外部流過，冷凍水與燃氣輪機的進氣口 11空氣充分換熱后，帶走進氣熱量以實現(xiàn)進氣冷卻的目的，在燃氣輪機的進氣口 11和補水罐8之間設置有調(diào)節(jié)閥B13和調(diào)節(jié)閥C14，PLC系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)閥B13控制冷卻盤管冷凍水的流量，通過調(diào)節(jié)閥C14控制旁路中冷凍水的流量，整體保持冷凍水的流量總量不變，在外界氣溫低于31°C時，能將進氣溫度冷卻至8°C;在外界氣溫高于31°C時，能將進氣溫度冷卻至11°C。冷凍水在此閉合系統(tǒng)中如此循環(huán)往復，源源不斷的帶走燃機進氣所攜帶的熱量，以實現(xiàn)進氣冷卻的目的。
[0025]本實施例中的二級制冷循環(huán)冷劑也可以采用乙烯、甲烷或乙烯+丙烷等制冷混合介質(zhì)代替，丙烷/冷凍水換熱器的結構形式可采用管殼式或板式，以適用于不同介質(zhì)、不同溫度、不同壓力下的操作工況。
[0026]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1.一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)和冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)通過丙烷/冷凍水換熱器與冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)進行換熱，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)包括壓縮機和空冷器，壓縮機的出口端經(jīng)空冷器與丙烷/冷凍水換熱器的入口端連通，丙烷/冷凍水換熱器的出口端通過管道與壓縮機的入口端連通。2.如權利要求1所述的一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)還設置有分液罐，所述分液罐位于壓縮機和空冷器之間。3.如權利要求2所述的一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烷閉合壓縮制冷系統(tǒng)還設置有緩沖罐，所述緩沖罐位于空冷器和丙烷/冷凍水換熱器之間。4.如權利要求1所述的一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)包括冷卻盤管換熱器和冷凍水循環(huán)栗，冷凍水循環(huán)栗的出口端與丙烷/冷凍水換熱器的進口端連通，丙烷/冷凍水換熱器的出口端通過管道與冷卻盤管換熱器的進口端連接，冷卻盤管換熱器的出口端通過管道與冷凍水循環(huán)栗進口端連通。5.如權利要求4所述的一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凍水閉合循環(huán)系統(tǒng)還設置有補水罐，所述補水罐位于冷凍水循環(huán)栗的前端。6.如權利要求4所述的一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凍水循環(huán)栗至少有2臺。7.如權利要求1-6任一所述的一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述丙烷/冷凍水換熱器有6臺。8.如權利要求7所述的一種新型的燃氣輪機進氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機至少有2臺。
【文檔編號】F02C7/141GK205669437SQ201620555562
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】侯偉平, 賈東, 鹿桂華, 關承志, 王艷玲
【申請人】侯偉平, 賈東