本发明专利技术提供的一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置及方法，在冬季环境温度低于10℃时，通过所述的燃气轮机恒温进气装置加热进入压气机的空气，可以避免由于环境温度降低引起进入压气机的空气质量流量增大，从而不必提高合成气热值以保持透平排气温度不变，同时可以避免燃烧室的低频振动过大，以及降低燃烧室及透平叶片过热风险；在夏季环境温度高于25℃时，通过所述的燃气轮机恒温进气装置回收进入压气机的空气的部分热量，降低进入压气机的空气温度，提高进入压气机的空气密度，从而可以增加进入压气机的空气质量流量，避免由于进入压气机的空气质量流量减少导致的夏季燃气轮机最高负荷降低的问题。
A constant temperature air intake device and method for burning syngas gas turbine
【技术实现步骤摘要】
一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置及方法
本专利技术属于燃气轮机
，特别涉及一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置及方法。
技术介绍
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动透平叶片高速旋转，将燃料的化学能转变为透平叶片机械能的一种设备。燃气轮机通常由压气机、燃烧室、透平以及连接压气机及透平的轴组成，用于发电的燃气轮机还配备有发电机，也与连接压气机和透平的轴相连。一般燃气轮机中压气机进口的空气体积流量设计为不变量，即在压气机转速保持不变的情况下，进入压气机的空气体积流量也不变。由于在不同环境温度下，空气密度不同，其差异可以导致压气机进口空气质量流量发生较大的变化。如环境温度从40℃降低至-10℃，进入压气机的空气质量流量可以增大超过18％。燃气轮机运行时，通常通过调节压气机进口导叶(Inletguidevane，IGV)叶片角度来限制空气流量从而控制透平出口温度基本不变。对于燃用合成气的低热值燃气轮机，由于同等质量流量合成气热值低于天然气，达到同等负荷所需的合成气质量流量显著高于天然气，若保持透平进口温度不变，压气机的喘振裕度将会减少。在较低的环境温度下如冬季时，进入压气机的空气质量流量显著增多，如果保持在较高的环境温度下如夏季时的IGV开度和合成气质量流量，会引发燃烧室低频振动过大，不利于燃气轮机的安全稳定运行，需要进一步提高合成气热值来匹配增多的空气以保持透平排气温度不变。然而，随着合成气热值的增加，燃烧室内部最高温度以及进入透平第一级的烟气温度也相应增大，这对于燃烧室以及透平叶片的寿命产生了一定的不良影响，同时也会增大这些部件产生故障的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置及方法，解决了现有技术中存在的不足。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置，包括用于加热或降低进入燃用合成气燃气轮机的压气机的空气温度的恒温进气装置本体，所述恒温进气装置本体布置在燃用合成气燃气轮机的空气过滤器的出口连接压气机的入口之间。优选地，包括吸收式热泵和换热器，其中，换热器的空气通道分别与在燃用合成气燃气轮机上的空气过滤器和压气机连接；换热器的工质通道与吸收式热泵的工质通道连接；吸收式热泵上设置有低压过热蒸汽的入口、低温热源入口和媒介水入口。优选地，吸收式热泵上的低温热源入口连接有烟气换热器，其中，烟气换热器布置在余热锅炉的尾部烟气出口处。优选地，吸收式热泵上的媒介水入口连接有给水换热器，给水换热器布置在给水泵的给水出口处。优选地，恒温进气装置本体包括吸收式热泵、换热器、烟气换热器和给水换热器，其中，换热器的空气入口连接空气过滤器的空气出口，换热器的空气出口连接压气机的空气入口；换热器的工质出口、工质入口分别连接吸收式热泵的工质入口、工质出口；烟气换热器的工质出口、工质入口连接吸收式热泵的工质入口、工质出口；烟气换热器的烟气出口、烟气入口分别与余热锅炉的尾部烟气入口、尾部烟气出口连接；给水换热器的媒介水出口、媒介水入口连接吸收式热泵的媒介水入口、媒介水出口；给水换热器的给水入口、给水出口分别与凝汽器的给水出口、余热锅炉的给水入口连接。优选地，吸收式热泵包括发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，发生器上设置有低压过热蒸汽入口，低压过热蒸汽入口与余热锅炉的低压蒸汽出口连接；发生器上的制冷剂出口连接冷凝器的制冷剂入口，冷凝器的制冷剂出口连接蒸发器的制冷剂入口，蒸发器上设置有低温热源入口；蒸发器的制冷剂出口连接吸收器的制冷剂入口，吸收器上设置有媒介水入口，吸收器上的溴化锂稀溶液出口连接发生器的溴化锂稀溶液入口，发生器上的溴化锂浓溶液出口连接吸收器上的溴化锂浓溶液入口，吸收器上的媒介水出口连接冷凝器上的媒介水入口。一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气控制方法，基于所述的一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置，包括以下步骤：当环境温度低于10℃时，通过所述的恒温进气装置本体加热进入压气机的空气，使其温度不低于10℃；当环境温度高于25℃时，通过所述的恒温进气装置本体回收进入压气机的空气热量，使其温度不高于25℃。优选地，当环境温度低于10℃时，利用余热锅炉尾部烟气加热吸收式热泵的工质，加热后的工质进入换热器内与换热器内的低温空气进行热交换，以调节进入压气机的空气温度不低于10℃。优选地，当环境温度高于25℃时，利用凝汽器的给水与给水换热器中的媒介水进行热交换，加热后的给水进入余热锅炉；降温后的媒介水进入吸收式热泵，再流经换热器与高温空气进行热交换，以调节进入压气机的空气温度不高于25℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置及方法，通过所述的燃气轮机恒温进气装置加热进入压气机的空气使其温度不低于10℃，可以避免由于环境温度降低引起进入压气机的空气质量流量增大，从而不必提高合成气热值以保持透平排气温度不变，同时可以避免燃烧室的低频振动过大，以及降低燃烧室及透平叶片过热风险；通过所述的燃气轮机恒温进气装置回收进入压气机的空气的部分热量，降低进入压气机的空气温度至25℃以下，提高进入压气机的空气密度，从而可以增加进入压气机的空气质量流量，避免由于进入压气机的空气质量流量减少导致的夏季燃气轮机最高负荷降低的问题，同时回收的热量可以加热余热锅炉给水，提高余热锅炉低压蒸汽产量，进而可以提升汽轮机低压缸出力。附图说明图1是一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置及燃气蒸汽联合循环系统；图2是一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置中吸收式热泵流程示意图；图3是一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置在冬季(环境温度低于10℃)时的工作方式；图4是一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置在夏季(环境温度高于25℃)时的工作方式；图5是一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置在不同工作方式下的切换逻辑；其中，1-空气过滤器；2-压气机；3-燃烧室；4-透平；5-发电机；6-轴；11-空气；12-恒温空气；13-压缩空气；14-合成气；15-燃烧室排气；16-透平排气；17-余热锅炉排气；31-余热锅炉；32-汽轮机；33-发电机；34-联轴器；35-凝汽器；36-给水泵；41-给水；42-过热蒸汽；43-乏汽；44-凝结水；51-吸收式热泵；52-换热器；53-烟气换热器；54-给水换热器；61-第一三通阀；62-第二三通阀；63-三第三通阀；64-第四三通阀；65-第五三通阀；66-第六三通阀；71-工质管路入口；72-工质管路出口；73-工质管路出口；74-工质管路入口；79-低压过热蒸汽；81-发生器；82-冷凝器；83-蒸发器；84-吸收器；91-制冷剂；92-制冷剂；93-制冷剂；94-溴化锂稀溶液；95-溴化锂浓溶液；102-低温热源；103-媒介水。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1至图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置，其特征在于，包括用于加热或降低进入燃用合成气燃气轮机的压气机的空气温度的恒温进气装置本体，所述恒温进气装置本体布置在燃用合成气燃气轮机的空气过滤器(1)的出口连接压气机(2)的入口之间。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置，其特征在于，包括用于加热或降低进入燃用合成气燃气轮机的压气机的空气温度的恒温进气装置本体，所述恒温进气装置本体布置在燃用合成气燃气轮机的空气过滤器(1)的出口连接压气机(2)的入口之间。
2.一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置，其特征在于，包括吸收式热泵(51)和换热器(52)，其中，换热器(52)的空气通道分别与在燃用合成气燃气轮机上的空气过滤器(1)和压气机(2)连接；换热器(52)的工质通道与吸收式热泵(51)的工质通道连接；吸收式热泵(51)上设置有低压过热蒸汽的入口、低温热源入口和媒介水入口。
3.根据权利要求2所述的一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置，其特征在于，吸收式热泵(51)上的低温热源入口连接有烟气换热器(53)，其中，烟气换热器(53)布置在余热锅炉(31)的尾部烟气出口处。
4.根据权利要求3所述的一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置，其特征在于，吸收式热泵(51)上的媒介水入口连接有给水换热器(54)，给水换热器(54)布置在给水泵(36)的给水出口处。
5.根据权利要求4所述的一种用于燃用合成气燃气轮机的恒温进气装置，其特征在于，恒温进气装置本体包括吸收式热泵(51)、换热器(52)、烟气换热器(53)和给水换热器(54)，其中，换热器(52)的空气入口连接空气过滤器(1)的空气出口，换热器(52)的空气出口连接压气机(2)的空气入口；换热器(52)的工质出口、工质入口分别连接吸收式热泵(51)的工质入口、工质出口；烟气换热器(53)的工质出口、工质入口连接吸收式热泵(51)的工质入口、工质出口；烟气换热器(53)的烟气出口、烟气入口分别与余热锅炉的尾部烟气入口、尾部烟气出口连接；给水换热器(54)的媒介水出口、媒介水入口连接吸收式热泵(51)的媒介水入口、媒介水出口；给水换热器(54)的给水入口、给水出口分别与凝汽器的给水出口、余热锅炉的给水入口连接。
【专利技术属性】
技术研发人员：张波，史绍平，闫姝，陈新明，穆延非，刘鑫，郭雨桐，曾崇济，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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