一种高效节能的燃气机组及其运行方法与流程

本申请属于燃气机组，尤其涉及一种高效节能的燃气机组及其运行方法。

背景技术：

1、燃气机组的灵活性改造和退役机组改造中得到广泛的进行，现有较多的燃气机组面临退役，将退役机组改造可以保留火电厂大部分设备和资产。在现有技术路线下，燃气机组的能量损失较大，因此如何通过现有的火电厂的设备，在机组80％负荷以下时，提高燃机进口温度，对联合循环效率的提升具有积极意义。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本申请的目的在于提出了一种高效节能的燃气机组及其运行方法，减少了燃气机组的能量损失，在机组80％负荷以下时，提高燃气轮机组件进口空气的温度，对联合循环效率提升的幅度大于对顶循环燃机效率的提升幅度。同时为减小燃气机组冷端能量损耗，抽取温度较高的机力通风冷却塔的循环水作为中介，将燃气轮机组件产生的烟气余热最终传递给燃气轮机组件进口空气，既减小了冷端能量损失，又提高了燃气机组的整体效率。该系统具有使用可操作性强、经济性好、节能效果显著等特点。

3、为达到上述目的，根据本申请提出的第一个方面提出了一种高效节能的燃气机组，其包括：

4、热力发电组件，其包括燃气轮机组件、三压汽轮机组件、低温省煤器、凝汽器和机力通风冷却塔；空气和天然气进入所述燃气轮机组件内燃烧做功并输出高温烟气；所述高温烟气与所述三压汽轮机组件换热连接；所述三压汽轮机组件做功后的乏气在所述凝汽器中与所述机力通风冷却塔内的循环水换热后生成凝结水；所述凝结水通入所述低温省煤器内并与换热后的所述高温烟气热交换；

5、进气加热组件；包括空气预热器和超低温省煤器组成的空气预热通路；所述超低温省煤器的热侧通入所述低温省煤器输出的烟气；其冷侧通入与所述凝汽器换热后所述机力通风冷却塔的循环水，所述超低温省煤器输出的循环水通入所述空气预热器的热侧用于预热进入所述燃气轮机组件的空气，所述空气预热器输出的循环水回流至所述机力通风冷却塔的出水口；

6、冷端节能组件，包括泵组件和控制器；其中所述泵组件位于所述机力通风冷却塔的出水口和所述凝汽器的冷侧进口之间；所述控制器调控所述泵组件和所述机力通风冷却塔的风机的频率。

7、在一些实施例中，所述机力通风冷却塔的出水口和所述凝汽器的冷侧进口之间为循环水进水管；所述机力通风冷却塔的进水口和所述凝汽器的冷侧出口之间为循环水出水管；其中循环水出水管上设置与所述超低温省煤器的冷侧进口连通的抽水点；其中循环水进水管上设置与所述空气预热器的连通的回水点；其中根据循环水在所述循环水进水管上的流通方向，所述回水点位于所述泵组件的上游。

8、在一些实施例中，所述泵组件包括并联的第一循环泵、第二循环泵和第三循环泵，其中所述泵组件运行时，所述第一循环泵、所述第二循环泵和所述第三循环泵满足以下其中一种情况：

9、(1)所述第一循环泵、所述第二循环泵和所述第三循环泵定速运行；

10、(2)所述第一循环泵变频运行，所述第二循环泵和所述第三循环泵均高速运行；

11、(3)所述第一循环泵变频运行，所述第二循环泵和所述第三循环泵中的其一为高速运行，另一个为低速运行；

12、(4)所述第一循环泵变频运行，所述第二循环泵和所述第三循环泵均低速运行；

13、(5)所述第一循环泵变频运行，所述第二循环泵或所述第三循环泵中的其一为低速运行，另一台停止运行；

14、(6)所述第一循环泵变频运行，所述第二循环泵和所述第三循环泵均停止运行。

15、在一些实施例中，所述第一循环泵、所述第二循环泵和所述第三循环泵均有与其一一对应的电动机进行驱动。

16、在一些实施例中，所述控制器分别与所述电动机电连接。

17、在一些实施例中，所述循环水出水管内抽取至少1/15体积的循环水作为换热工质通入所述超低温省煤器的冷侧。

18、在一些实施例中，所述超低温省煤器的冷侧出口与所述空气换热器的热侧进口之间设置增压泵和用于净化循环水的滤网。

19、在一些实施例中，所述高温烟气在多级换热器内与所述凝汽器产生的凝结水换热分别依次生成高压气、中压气和低压气；高压气、中压气和低压气分别进入所述三压汽轮机组件中做功发电，且做功后的乏气进入所述凝汽器，所述低温省煤器输出的温度升高的凝结水通入所述多级换热器内。

20、根据本申请提出的第二个方面提出了一种高效节能的燃气机组运行方法，对上述任一实施例中所述的燃气机组投入工作，包括；

21、在所述燃气机组80％负荷以下时，超低温省煤器的冷侧通入与所述凝汽器换热后所述机力通风冷却塔的循环水，所述超低温省煤器输出的升温后的循环水通入所述空气预热器的热侧，用于预热进入所述燃气轮机组件的空气，所述空气预热器输出的循环水回流至所述机力通风冷却塔的出水口；

22、循环水与所述空气预热器输出的循环水混合进入泵组件加压，而后与所述凝汽器中所述三压汽轮机组件做功后的乏气热交换；所述凝汽器输出的循环水部分进入所述超低温省煤器，剩余部分在所述机力通风冷却塔内循环；期间利用控制器调整所述泵组件和风机的频率。

23、在一些实施例中，在一定机组负荷下，固定所述机力通风冷却塔内空气相对湿度并不断改变干球温度，计算出当前条件下第一循环泵、第二循环泵和第三循环泵中任意相邻的两个运行方式对应的净收益功率为δp1和δp2，调整干球温度直至δp1等于δp2得到一个等效益点；

24、当相对湿度连续变化时，所述等效益点成为等效益线；所述凝汽器的冷侧进口的循环水温度变化范围内，利用凝汽器变工况特性确定所述泵组件运行方式变换的等效益点，并由此绘制出当前的所述泵组件优化运行等效益曲线，确定当前运行条件下所述泵组件的最佳运行方式。

25、附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种高效节能的燃气机组，其特征在于，其包括：

2.根据权利要求1所述的燃气机组，其特征在于，所述机力通风冷却塔的出水口和所述凝汽器的冷侧进口之间为循环水进水管；所述机力通风冷却塔的进水口和所述凝汽器的冷侧出口之间为循环水出水管；其中循环水出水管上设置与所述超低温省煤器的冷侧进口连通的抽水点；其中循环水进水管上设置与所述空气预热器的连通的回水点；其中根据循环水在所述循环水进水管上的流通方向，所述回水点位于所述泵组件的上游。

3.根据权利要求2所述的燃气机组，其特征在于，所述泵组件包括并联的第一循环泵、第二循环泵和第三循环泵，其中所述泵组件运行时，所述第一循环泵、所述第二循环泵和所述第三循环泵满足以下其中一种情况：

4.根据权利要求3所述的燃气机组，其特征在于，所述第一循环泵、所述第二循环泵和所述第三循环泵均有与其一一对应的电动机进行驱动。

5.根据权利要求4所述的燃气机组，其特征在于，所述控制器分别与所述电动机电连接。

6.根据权利要求1-5任一所述的燃气机组，其特征在于，所述循环水出水管内抽取至少1/15体积的循环水作为换热工质通入所述超低温省煤器的冷侧。

7.根据权利要求6所述的燃气机组，其特征在于，所述超低温省煤器的冷侧出口与所述空气换热器的热侧进口之间设置增压泵和用于净化循环水的滤网。

8.根据权利要求6中所述的燃气机组，其特征在于，所述高温烟气在多级换热器内与所述凝汽器产生的凝结水换热分别依次生成高压气、中压气和低压气；高压气、中压气和低压气分别进入所述三压汽轮机组件中做功发电，且做功后的乏气进入所述凝汽器，所述低温省煤器输出的温度升高的凝结水通入所述多级换热器内。

9.一种高效节能的燃气机组运行方法，其特征在于，对权利要求1-8中任一所述的燃气机组投入工作，包括；

10.根据权利要求9中所述的方法，其特征在于，在一定机组负荷下，固定所述机力通风冷却塔内空气相对湿度并不断改变干球温度，计算出当前条件下第一循环泵、第二循环泵和第三循环泵中任意相邻的两个运行方式对应的净收益功率为δp1和δp2，调整干球温度直至δp1等于δp2得到一个等效益点；

技术总结本申请提出一种高效节能的燃气机组及其运行方法，减少了燃气机组的能量损失，在机组80％负荷以下时，提高燃气轮机组件进口空气的温度，对联合循环效率提升的幅度大于对顶循环燃机效率的提升幅度。同时为减小燃气机组冷端能量损耗，抽取温度较高的机力通风冷却塔的循环水作为中介，将燃气轮机组件产生的烟气余热最终传递给燃气轮机组件进口空气，既减小了冷端能量损失，又提高了燃气机组的整体效率。该系统具有使用可操作性强、经济性好、节能效果显著等特点。技术研发人员：牛坤,刘文娟,李正宽,刘承鑫,马翼超,张志博,贾若飞,范志东受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9