一种LNG电站联合循环机组进气温度调节系统的制作方法

一种lng电站联合循环机组进气温度调节系统
技术领域
1.本实用新型属于能源系统余能利用技术领域，具体涉及一种lng电站联合循环机组进气温度调节系统。


背景技术：

2.lng一般指液化天然气，主要成分是甲烷，及少量的乙烷和丙烷，是天然气经干燥净化处理后，通过低温工艺冷却液化形成的液态烷烃混合物，通常储存在-162℃、0.1mpa左右的低温储存罐内。lng不仅可以作为燃料使用，而且自身携带大量高品位冷能，其气化过程释放的冷能高达830kj/kg 左右(包括气化潜热和升温至环境温度的显热)。lng电站发电需要先对 lng进行气化升温，期间lng的冷量通常会被外来媒介带走释放。
3.另外，lng电站普遍配置大型f级燃气轮机联合循环机组，其余热锅炉排烟温度一般在90℃左右。由于lng的成分中不含硫，无需考虑酸腐蚀等问题，相应的余热锅炉排烟露点温度等于烟气的水露点温度。因此，余热锅炉排烟温度理论上可降至60℃左右(考虑烟气温度应高出露点温度10℃左右)。
4.联合循环机组的出力随大气温度的增加而降低，如果将上述lng气化冷能合理利用，作为冷源在高温季节用于降低机组进气温度，则可以有效提高机组出力，改善机组调峰性能。同时，机组进气是一个降压增速的过程，期间会有5℃左右的温降，如果将机组烟气余热合理利用，作为热源在低温季节用于提高机组进气温度，则可以有效防止温度过低导致机组发生“水堵、冰堵”的危险；目前联合循环机组进气温度的调节主要是利用汽轮机的供热抽汽或低压主蒸汽作为热源的同时制备冷源来实现的，但像这样抽取高品位汽源作为热媒会对机组出力和热效率产生不利影响。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本实用新型提出一种lng电站联合循环机组进气温度调节系统，利用lng冷能与烟气余热实现联合循环机组进气温度的调节，在不影响机组发电的同时，不仅对机组发电本身没有影响，而且符合能源梯级利用的原则，不会产生环境污染，同时还会提高机组运行的安全性和经济性。
6.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
7.一种lng电站联合循环机组进气温度调节系统，包括lng气化冷能回收装置和机组烟气余热回收装置；
8.所述lng气化冷能回收装置包括一级冷能换热器、冷媒罐、二级冷能换热器和冷却水箱；所述一级冷能换热器冷侧与lng气化装置并联，一级冷能换热器热侧、冷媒罐和二级冷能换热器的冷侧串联，二级冷能换热器的热侧与冷却水箱和进气冷却器串联，进气冷却器设置燃气轮机进气通道中；
9.所述机组烟气余热回收装置包括依次串联的储水箱、热能换热器和进气加热器，所述热能换热器设置在燃气轮机进气通道中，进气加热器设置在余热锅炉烟气通道中。
10.优选的，所述lng气化装置的入口端通过lng干燥净化装置与lng 低温储存罐连接，lng气化装置的出口端通过燃气轮机前置模块与燃气轮机连接。
11.优选的，所述一级冷能换热器冷侧的出口设置有辅热器，辅热器与燃气轮机前置模块的入口连通，一级冷能换热器冷侧的入口与lng干燥净化装置的出口连接。
12.优选的，所述一级冷能换热器热侧入口与冷媒罐之间设置有冷媒泵和冷媒阀。
13.优选的，所述冷却水箱的出口依次连接有冷却水泵和冷却水阀。
14.优选的，所述储水箱的出口设置有加热水泵和加热水阀。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
16.本实用新型公开了一种lng电站联合循环机组进气温度调节系统，包括lng气化冷能回收装置和机组烟气余热回收装置，在高温季节lng气化冷能回收利用环节通过两级冷能换热系统回收lng气化过程中的冷能制备冷却水，用来冷却机组进气，降低机组进气温度，从而增加机组出力和热效率，提高联合循环机组的调峰性能。在低温季节环节机组烟气余热回收利用环节通过热能换热系统回收联合循环机组发电过程中的烟气余热制备热水，用来加热机组进气，不仅能够防止进入机组的空气温度低于露点温度，造成空气内所含的水分结冰而威胁机组的安全运行，还能够提高机组满负荷时的净效率。
附图说明
17.图1为本实用新型提供的一种lng电站联合循环机组进气温度调节系统及方法的示意图。
18.图中：1为lng低温储存罐；2为lng干燥净化装置；3为lng气化装置；4为燃气轮机前置模块；5为燃气轮机；6为燃气轮机进气通道；7为余热锅炉烟气通道；8为烟囱；9为冷媒罐；10为冷媒泵；11为冷媒阀；12 为一级冷能换热器；13为辅热器；14为冷却水箱；15为冷却水泵；16为冷却水阀；17为二级冷能换热器；18为进气冷却器；19为储水箱；20为加热水泵；21为加热水阀；22为热能换热器；23为进气加热器。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
20.如图1所示，本实用新型提供的一种lng电站联合循环机组进气温度调节系统，包括布置在lng低温储存罐1旁的lng气化冷能回收装置，及布置在余热锅炉附近的机组烟气余热回收装置。
21.lng气化冷能回收装置包括一级冷能换热器12、冷媒罐9、二级冷能换热器17和冷却水箱14；
22.所述一级冷能换热器12冷侧与lng气化装置3并联，一级冷能换热器 12热侧、冷媒罐9和二级冷能换热器17的冷侧串联，二级冷能换热器17 的热侧与冷却水箱和进气冷却器18串联，进气冷却器18设置燃气轮机进气通道6中。
23.机组烟气余热回收装置包括依次串联的储水箱19、热能换热器22和进气加热器23，所述热能换热器22设置在燃气轮机进气通道6中，进气加热器22设置在余热锅炉烟气通道7中。
24.所述lng气化装置3的入口端通过lng干燥净化装置2与lng低温储存罐1连接，lng气化装置3的出口端通过燃气轮机前置模块4与燃气轮机5连接。
25.所述一级冷能换热器12冷侧的出口设置有辅热器13，辅热器13与燃气轮机前置模块4的入口连通，一级冷能换热器12冷侧的入口与lng干燥净化装置的出口连接，当需要进行冷能回收时，则关闭lng气化装置3，经过干燥的lng进入一级冷能换热器12的冷侧进行换热，换热后的lng 经辅热器13加热，完全气化作为燃料进入燃气轮机前置模块4。
26.一级冷能换热器12热侧入口与冷媒罐9之间设置有冷媒泵10和冷媒阀11，打开冷媒阀11启动冷媒泵10使冷媒在一级冷能换热器12热侧形成循环。
27.冷却水箱14的出口依次连接有冷却水泵15和冷却水阀16，冷却水泵 15将冷却水箱14中的冷却水输入至二级冷能换热器的冷侧入口，冷却水与冷媒换热后，通过二级冷能换热器的冷侧出口进入进气冷却器中，对气体冷却后再次回流至冷却水箱中形成循环。
28.储水箱的出口设置有加热水泵20和加热水阀21，储水经过加热水泵20 和加热水阀21进入热能换热器对烟气降温后，通过热能换热器的出口进入进气加热器中，再次经过换热后回流至储水箱中形成循环。
29.下面对本实用新型提供的一种lng电站联合循环机组进气温度调节系统的调节方法进行详细的说明。
30.当低温季节不需要lng气化冷能回收装置工作时，通过调节阀组关闭 lng气化冷能回收装置，lng低温储存罐1中的lng干燥净化后，经电站原有高压水浴式气化器等气化装置3气化成天然气，作为燃料进入燃气轮机前置模块4，供给燃气轮机5。
31.当高温季节需要lng气化冷能回收装置工作时，通过调节阀组开启 lng气化冷能回收装置，经干燥净化装置2中处理后的lng，一部分通过lng气化装置直接进入燃气轮机前置模块，然后进入汽轮机，保证联合循环机组正常发电用气，另一部分lng进入lng气化冷能回收装置，该 lng气化冷能回收装置利用两级冷能换热系统将lng气化过程中的冷能回收制备冷却水，用来冷却机组进气，降低机组进气温度。
32.另一部分lng进入一级冷能换热器12冷侧，并与一级冷能换热器12 热侧的冷媒进行换热，换热升温后的lng，在经过辅热器加热气化后，完全气化作为燃料进入燃气轮机前置模块4，最后进入汽轮机；
33.冷媒罐9中的冷媒经冷媒泵10、冷媒阀11调控进入一级冷能换热器12，与lng换热后进入二级冷能换热器17的冷侧，与二级冷能换热系统的热侧的冷却水换热后返回冷媒罐9形成循环。
34.二级换热系统冷却水箱14中的冷却水经冷却水泵15、冷却水阀16调控进入二级冷能换热器17，与一级冷能换热系统的冷媒换热后，进入进气冷却器18冷却联合循环机组进气，升温后返回冷却水箱14，形成进气冷却循环。
35.当低温季节启动机组烟气余热回收装置工作，利用热能换热系统将联合循环机组发电过程中的烟气余热回收制备热水，用来加热机组进气，防止机组进气温度过低导致机组运行发生危险。储水箱19中的循环水经加热水泵 20、加热水阀21调控进入热能换热器22，与机组烟气进行换热升温，回收烟气余热后，升温后的水进入进气加热器23加热联合循环机组进气，降温后返回储水箱19，形成进气加热循环。
36.机组烟气余热回收装置的热能换热器需要根据详细换热计算设计布置在联合循
环机组余热锅炉尾部烟道中的合适位置。同理，lng气化冷能回收利用环节的进气冷却器与机组烟气余热回收利用环节的进气加热器也需要根据详细换热计算设计布置在联合循环机组燃气轮机进气通道中的合适位置。
37.本实用新型在燃气轮机进气通道和余热锅炉尾部烟道加装换热装置，虽然会使机组热力系统空气侧和烟气侧产生一定的阻力损失，但经过对 m701f4型燃气轮机联合循环机组的初步测算，燃气轮机进气阻力损失不超过1.4kpa，余热锅炉排烟阻力损失不超过0.6kpa，机组热力系统阻力损失很小，且通过优化设计能够进一步降低换热器阻力，因此并不会改变机组整体性能优化的趋势。
38.在高温季节运行lng气化冷能回收利用环节，可以增加联合循环机组出力和热效率，提高机组的调峰性能，如将m701f4型燃气轮机联合循环机组的进气温度从42℃冷却至32℃，机组净出力增加约23mw，净效率提高约0.6个百分点。
39.在低温季节运行机组烟气余热回收利用环节，不仅能够防止进入机组的空气温度低于露点温度，造成空气内所含的水分结冰而威胁机组的安全运行，还能够提高机组满负荷时的净效率，如将m701f4型燃气轮机联合循环机组的进气温度从-5℃加热至10℃，机组的净效率增加约0.4个百分点。
40.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。