[发明专利]一种加热燃气轮机进气的系统和方法

说明书

技术领域

本发明提供一种燃气轮机进气加热系统和方法，用来提高燃气轮机及其联合循环在低温天气下运行时的热效率和运行的安全性。 

背景技术

一些安装在北方地区的燃气轮机，冬季寒冷潮湿的天气情况下运行时，不同程度地会发生燃气轮机进气系统的结霜结冰现象，造成燃气轮机进气系统压差升高。压差过高时，会使燃气轮机很难继续运行。而且冬季寒冷潮湿的天气还会使压气机入口部位(例如进口可调导叶)结冰，结冰到一定厚度时冰块脱落，会损坏压气机叶片，造成事故。 

对于燃气轮机联合循环，联合循环发电效率与环境温度有密切关系。联合循环发电效率最高的区域一般在10℃～20℃之间，  安装在北方冬季寒冷地区的燃气轮机联合循环，冬季寒冷天气下运行时，会使联合循环发电效率下降。 

对于带低氮燃烧系统的燃气轮机，为了扩大低氮燃烧系统预混燃烧工作范围，燃机装有进气加热系统(IBH)，该系统通过将部分压气机排气抽出，回送到压气机进口，实现对压气机进气加热。当然，该进气加热系统还有在冬季防止压气机进口结冰和限制压气机压比超限的作用。这种采用压气机抽气的进气加热系统(IBH)使压气机耗功增加，降低了燃机的发电效率。效率降低的多少与抽气加热控制阀的开度有关，开度越大，效率降低的越多。一般来说是环境温度低的时候开的大，环境温度高的时候开的小或关闭。因此，对于安装在冬季寒冷地区的燃机，部分负荷运行时带压气机抽气加热的燃气轮机的发电效率明显降低。 

发明专利“燃气轮机压气机进气温度调节装置”(专利号ZL 200520033435.2)存在下述问题： 

用水作为进气加热系统的换热介质，存在的主要问题是：燃气轮机运行过程中，通过调节水量来调节进气加热器后的温度时，如果水量不够；或者当进气加热器的进水切断后，进气加热器内的存水会冻裂进气加热器，使设备损坏。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：设计一套用水加热燃气轮机的压气机进口空气的系统，解决进气加热器容易被冻裂的问题。 

如附图1所示，进气加热系统包括进气加热器、循环泵、换热器等，以防冻液作为换热介质构成一个循环系统。该循环系统中，进气加热器用来加热燃气轮机进口空气，换热 器作为防冻液和热源(例如水、空气或烟气)之间的热交换设备。进气加热系统的热源可以采用热品位很低的水或空气作为热源(例如燃气轮机联合循环中汽轮机凝汽器出来的循环水、余热锅炉尾部的烟气等)。 

进气加热系统以防冻液作为换热介质，因此解决了进气加热器容易被冻裂的问题。

本发明的有益效果是解决了：对于安装在北方冬季寒冷地区的燃气轮机联合循环，用水或蒸气加热燃气轮机的压气机进口空气时，进气加热器容易被冻裂的问题。 

附图说明

图1为本发明所述的燃气轮机进气加热系统示意图。 

图2为本发明所述的具体实施方式1的系统图。

图3为本发明所述的具体实施方式2的系统图。

图中标号说明： 

1-进气加热器，2-循环泵，3-换热器，4-喷淋式换热器，5-调节阀，6-高位水箱，7-烟气换热器 

具体实施方式

实施例1 

如图1所示，进气加热系统由进气加热器1、循环泵2、喷淋式换热器4、调节阀5、高位水箱6以及阀门和管线等组成，以防冻液作为换热介质构成一个循环系统。该循环系统中，进气加热器1用来加热燃气轮机进口空气，喷淋式换热器4作为防冻液和热源水之间的换热器，循环泵2的作用就是使防冻液在系统内循环。进气加热系统的热源可以采用热品位很低的水作为热源(例如燃气轮机联合循环中汽轮机凝汽器出来的循环水)。 

防冻液和作为热源的水之间的换热器采用喷淋式换热器，可以解决运行过程中防冻液温度低于0℃或进气加热系统停运时(此时防冻液温度等于外界大气的温度)换热器水侧结冰的问题。 

在燃机进气过滤器上游设置进气加热器，系统内充防冻液。喷淋式换热器的加热介质是来自汽轮机凝汽器出来的循环水，被加热介质就是防冻液。防冻液在喷淋式换热器内被加热，经过循环泵后到进气加热器，将冷空气加热，自身温度降低，再到喷淋式换热器换热升温。来自汽轮机凝汽器出来的循环水从喷淋式换热器上面喷淋，换热降温后落到下部的集水槽内，最后流回循环水渠道。 

加热系统投运时只需要打开凝结器出水，启动循环泵即可，系统停运时停循环泵，断开凝结器出水。要调节进气加热器后的温度，只需要控制调节阀4的开度。进气加热系统的运行调节和投退都很方便。 

实施例2