利用燃机进气冷却技术提高燃机的发电能力.pdf

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1、电力通嗣机械济钢集团有限公司发展规划部(山东济南50101)马庆涛高致远【摘要】通过利用燃机进气冷却技术，解决了随着环境温度的升高燃机的发电能力降低的问题，提高了燃机的发电能力。【关键词】燃机环境温度进气冷却提高发电一、前言经过几年的研究和探索，济钢集团有限公司成功实施了燃气蒸汽联合循环发电项目(简称CCPP)，通过燃机将钢铁生产过程中副生的大量高炉煤气和焦炉煤气由过去直接燃烧排放，改为燃烧做功进行发电，解决了过去这些煤气直接燃烧排放，造成资源的白白浪费和污染环境的问题。自cCPP投产以来，发现某公司的燃气轮发电机组存在随着环境温度的变化，出

2、力发生变化、影响发电能力的问题。二、问题分析根据某公司的技术条件，该燃气轮发电机组出力64}黑鬈器：吣年籼期与大气温度的关系如下：在大气温度为15℃时额定出力为100％(46．6Mw)，在35℃时出力为额定出力的90％(41940kw)，如果再加上其他的影响因素(如燃气轮机进气阻力对出力的影响等)，实际出力只有85％左右。由于燃气轮发电机组属于定容式旋转机械，动力输出与质量流量成正比，气温上升时，密度下降，所以燃气轮发电机组的热耗率与进气温度呈线性上升关系。因此，随着环境温度的升高燃机的发电能力降低。济南地区特别是夏季，气温很高、湿度大，持续

3、时间很长，燃气轮发电机组的出力在该季节热耗急剧增加，发电能力下降很大。降低燃气轮发电机组的进气温度，就能降低热耗率，提高燃气轮发电机组的热效率。因此，为提高公司燃气轮发电机组的能力，很有必要研究提升燃气轮机出力能力的问题。三、研究及装置组成1．降低燃气轮发电机组进气温度和热耗的研究降低燃气轮发电机组进气温度和热耗可采用对燃机的进气进行冷却，冷却的方式主要有两种类型：直接冷却和间接冷却。(1)直接冷却直接冷却有喷雾冷却、湿压缩、直接喷水等。直接冷却方式的冷媒主要是水喷雾冷却，效率高、能耗小。其关键的水雾化技术要掌握，一旦发生故障，将会对燃气轮发

4、电机组造成致命的损害，这种损害一般有以下几种方式出现：其一，水质原因对燃气轮机空压机造成腐蚀性损害；其二，大颗粒水滴进入燃气轮机空压机对叶轮造成损害；其三，增加空气中水蒸汽的含量，提高余热锅炉排烟的酸露点。为解决直接冷却方式水喷雾冷却发生故障对燃机带来的损害，需要研究水喷雾雾化程度和系统组成。(2)间接冷却间接冷却有溴化锂制冷、蓄冰等。该冷却方式的冷媒主要是溴化锂制冷机，效率低，能耗大。2．研究技术确定经过深入研究开发，最终确定“利用燃气轮机进气冷却及湿压缩技术”来降低燃机的热耗，冷却方式采用直接冷却技术，冷媒主要是水喷雾，如图1所示。该技术

5、系统包括燃气轮机雾化冷却系统和湿压缩系统。进气图1燃气轮机进气冷却及湿压缩示意(1)燃气轮机雾化冷却系统在燃气轮机的压气机进口处注入微小的雾状水滴，利用水蒸发时的冷却作用，降低压气机进口温度，并经逐级蒸发冷却使压气机的温度降低，减少了压气机的功耗，提高了压气机在热天的允许体积流量。(2)湿压缩系统在压气机出口注入微小的雾状水滴，利用水蒸发时的冷却作用，降低进入的空气在压缩过程的热，提高燃机的功率。经过以上两个系统，一是减少压气机的功耗，提吃力通用枕被GMI⋯⋯一⋯丽云磁妇肋’岬rI高压气机在热天的允许体积流量；二是降低进入的空气在压缩过程的热

6、，提高燃机的功率。因此也就提高了燃气轮机的出功，从而致使输出功率增加。3．主要技术创新低热值混合煤气燃机发电机组PG6561B—L型燃气轮发电机属于定容式旋转机械，动力输出与质量流量成正比，气温上升时，密度下降，所以燃气轮发电机组的热耗率与进气温度呈线性上升关系。因此，随着环境温度的升高燃机的发电能力降低。。1)在没有安装燃气轮机进气冷却及湿压缩系统时，6B型燃气轮机在不同环境温度的出力情况如图2所不。一济钢当前出力力一湿压缩出力：?：、、．1、、-，S／、、、、．、一’一一一一-一一一一、、、～、、^、、、，。、、‘，-．～_～k、．’、k

7、、、．、、、、、、、～’、、、、一、、、fE编机入【1温发’L图2燃机三种情况的发电曲线2)安装燃气轮机进气冷却及压气机湿压缩装置以后，根据理论测算公司6B型燃气轮机的出力情况(见图2)，因此，应用燃气轮机进气冷却及湿压缩技术后，在燃料保证的提前下，公司的燃气轮机发电能力可3)在进气过滤器后设置蒸发冷却级，利用水在空气中蒸发时所吸收的潜热来降低燃气轮机进口空气温度，当未饱和空气与水相接触时，两者之间便会发生传热、传质过程，空气的显热变为水蒸发时所吸收的潜热，使空气温度降低；同时，在气流下游设置湿压缩喷雾级，进一步提高燃气轮机在高温环境下的性能

8、。4)燃机进气雾化式蒸发冷却的蒸发冷却效率≥99．5％。5)燃机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统的运行采用全自动控制保护系统。6)控制保护系统具备自动报警、自动停机和