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燃气轮机进气冷却技术及其应用
作者:梁庆林来源:《山东工业技术》2014年第17期
摘要:夏季高温时,对燃气轮机进气进行冷却,可以增加机组出力,提高机组的调峰能力。介绍几种燃气轮机进气冷却技术,阐明各自的优缺点,并进行了比较,对燃机电厂进气系统加装冷却装置改造具有一定的参考意义。
关键词:燃气轮机;进气冷却;工程应用
1概述
燃气发电机组因启停速度快,运行灵活,现已逐渐成为电网主力调峰机组。夏季为用电高峰期,但夏季高温却严重制约燃气机组出力,大大削弱其调峰能力。有数据表明,在环境空气温度为5℃时,燃气轮机输出功率为额定出力的107,而在35℃时只有额定值的85。即温度升高1℃时,燃气轮机机组出力下降将近1。进气温度与燃气轮机出力关系如下所示:
燃气轮机可看做恒体积流量的动力设备,通过燃气轮机的介质体积恒定。环境温度越高,进气温度也越高,空气密度就越低,体积相同情况下,进入燃气轮机的空气质量减少,机组做功出力也就随之变小。另外,压气机耗功量与进气温度是正比关系,即进气温度升高,压气机耗功增加,燃气轮机的净出力减小。
反之,进气温度降低时,进入燃气轮机的空气质量增加,燃气轮机出力可增加。由此可见,燃气轮机进气系统加装空气冷却装置,在夏季高温时,能增加燃气机组的发电能力,提高机组调峰能力,具有较高的经济效益和社会效益。
2燃气轮机进气冷却技术
燃气轮机进气冷却技术可分为直接接触制冷和间接接触式制冷。直接接触制冷可除去显热,间接接触式制冷可以除去显热及潜热。
21直接接触式冷却
燃气轮机进气直接接触制冷原理很简单,通过在进气装置内用水雾喷向空气,水与空气直接充分接触,利用水在空气中蒸发吸热来达到降低空气温度的目的。此时,空气相对湿度会不断提高,湿度达到100时,蒸发吸热降温过程也将停止。
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燃气轮机进气直接接触制冷系统简单,投资少,运行及维护费用低。但也有其局限性,受环境湿度影响较大,降温空间小。对环境湿度大的地区不适用,一般多用于高温、干燥的地区。其流程如图1所示。
美国唐纳森公司作为燃气轮机进气装置主要生产商,由其技术改进的直接蒸发冷却装置,在大气湿度为70~80时,可降低空气温度4℃~6℃,在大气湿度较小时,甚至可以降低进气温度8℃以上。
22间接接触式冷却
燃气轮机进气间接接触式冷却,顾名思义,冷却介质与空气不直接接触,通过空气冷却器r