煤压机燃气轮机流量平衡系统的制作方法

1.本发明涉及燃气轮机联合循环发电领域，特别是涉及一种以低热值煤气为燃料的燃气轮机联合循环发电系统。


背景技术：

2.燃气轮机的通流能力是根据高热值天然气来设计的，改烧低热值煤气后会超过燃气轮机的原通流能力，迫使燃气轮机降低燃烧温度运行，从而降低了燃气轮机发电效率，本发明则针对低热值煤气流量超过天然气流量的情况，采用废热加热燃气轮机空气进气，使进口空气受热膨胀而减少了空气流量，以达到燃料与空气混合燃烧后的烟气流量不超过设计值的目的，这样无需降低燃烧温度即可达到了透平流量的平衡，避免燃气轮机降低燃烧温度运行，从而使燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡，运行能保持原设计的发电效率。


技术实现要素：

3.煤压机燃气轮机流量平衡系统，该系统是一种以低热值煤气为燃料的燃气轮机联合循环发电系统，其包括燃气轮机、燃气轮机进气道、空气过滤器、换热器、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、煤压机和中间冷却器，其中燃气轮机的通流能力设计是以天然气流量为基准的，但煤气的热值比天然气低而同样热量则流量大得多，燃气轮机需减少空气流量来平衡煤气流量的增加，低热值煤气经煤压机增压后注入燃气轮机燃烧室与空气混合燃烧产生的热烟气流量远超过设计值，为降低热烟气流量，采用在进气道加热空气的方法来减少进气流量，在以低热值煤气为燃料的燃气轮机空气进气道内放置换热器，由燃气轮机以外接入的热流体介质释放出的热量通过换热器来加热进气道内的空气，从而达到既使燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡，同时又节省了中间冷却器的风冷设备的目的。
4.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其燃气轮机以外接入的热流体介质，是指为减少煤压机的耗功将煤气分段压缩产生了热量，在低压煤压机出口的热煤气，或先联接中间冷却器再将废热传给导热更强的热液体介质，热煤气经过换热器冷却后，再输入高压煤压机进一步增压到燃气轮机所需的燃料压力，而冷却煤气的换热器安装在燃气轮机的空气进气道中，低压煤压机出口管道联接换热器再接至高压煤压机入口，或热液体介质用管道接至燃气轮机进气道内的换热器，利用燃气轮机进风代替冷却风扇，既简化了设备又加热燃气轮机进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡。
5.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其燃气轮机以外接入的热流体介质，是指在燃气轮机是联合循环系统中，接至燃气轮机进气道内换热器的汽轮机排出的乏汽，或先将乏汽排入凝汽器，把乏汽的废热传递给的液体介质，再用管道将液体介质接入进气道内放置的换热器来加热进气道内的空气，利用燃气轮机进风代替冷却风扇，既简化了设备又加热燃气轮机进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡。
6.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其液体介质是指导热率比气体更高的水或油或液态金属。
7.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其所述的燃气轮机是联合循环系统，将煤压机中间冷却器的冷却液管道与汽轮机凝汽器冷却液管道串联接入安装在燃气轮机进气道中的换热器，既从煤压机中间冷却器的冷却液出口接入热液体介质，也从汽轮机凝汽器冷却液出口接入换热器热液体介质，用这两股热液体的热量来加热燃气轮机进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡。
8.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其所述的燃气轮机是联合循环系统，将煤压机中间冷却器的冷却液管道与汽轮机凝汽器冷却液管道并联接入安装在燃气轮机进气道中的换热器，既从煤压机中间冷却器的冷却液出口接入热液体介质，也从汽轮机凝汽器冷却液出口接入换热器热液体介质，用这两股热液体的热量来加热燃气轮机进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡。
9.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其燃气轮机是联合循环系统，将煤压机中间冷却器和余热锅炉液体介质管道串联后再连接燃气轮机进气道中的换热器。
10.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其燃气轮机是联合循环系统，将煤压机中间冷却器管道和余热锅炉液体介质管道并联后再连接燃气轮机进气道中的换热器。
11.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其换热器安装在燃气轮机空气进气过滤器的上游或下游或上下游同时安装。
12.所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其煤压机出口煤气经中间冷却器冷却至露点以上温度，以防煤气冷却后出现凝结物。
13.有益效果本发明所述的系统是通过收集低热值煤气燃气轮机联合循环的废热来解决燃气轮机的流量平衡问题，以避免降低燃烧温度造成的效率损失。
14.附图说明
15.图1发明所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指由燃气轮机以外接入的热流体介质，低压煤压机出口经中间冷却器再接高压煤压机进口，换热器装在燃气轮机的进气道中，由燃气轮机以外接入的热流体介质释放出的热量通过换热器来加热进气道内的空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，平衡了因燃料流量增大所占用的额外空间，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡的示意图。
16.图2发明所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指低压煤压机出口热煤气，煤压机是分段式煤压机，低压煤压机出口经换热器再接高压煤压机进口，高压煤压机出口接燃气轮机，换热器装在燃气轮机的进气道中，低压煤压机出口煤气用管道联接到换热器，换热器再将热量传给燃气轮机的进口空气，使其膨胀后容积增大，从而减少了空气流量，平衡了因燃料流量增大所占用的额外空间，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡的示意图。
17.图3发明所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指联合循环汽轮机排出的乏汽，将乏汽接至燃气轮机进气道内的换热器，用换热器放出的热量来加热进气
道内的空气，乏汽在换热器中放热后凝结成水，被送入余热锅炉，换热器再将热量传给燃气轮机的进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡的示意图。
18.图4发明所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指中间冷却器热液体介质，低压煤压机出口先联接中间冷却器，将废热传给导热更强的热液体介质，热煤气经过中间冷却器冷却后，再输入高压煤压机，而中间冷却器热液体介质用管道接至安装在燃气轮机进气道中的换热器，热液体通过管道流向换热器来加热进气道内的空气，冷却后的液体从换热器出口通过管道流回至中间冷却器的示意图。
19.图5发明所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指升温后凝汽器中的冷却液，联合循环汽轮机将乏汽排入凝汽器，把乏汽的废热传递给凝汽器中的冷却液升温，再用管道将升温后的冷却液接入进气道内放置的换热器来加热进气道内的空气，降温后的冷却液从换热器出口通过管道流回凝汽器的示意图。
20.图6本发明表示所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指由中间冷却器和凝汽器串联加热的冷却液，低压煤压机出口煤气经中间冷却器接高压煤压机再接燃气轮机，煤气在中间冷却器中将热量传给冷却液，余热锅炉生产的新蒸汽供汽轮机做功后，将乏汽排入凝汽器把热量传给冷却液，乏汽则凝结成水重回余热锅炉，凝汽器冷却液出口串联中间冷却器再联接进气道中的换热器进口，换热器出口联接凝汽器冷却液入口的示意图。
21.图7本发明表示所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指余热锅炉和中间冷却器串联的冷却液，低压煤压机出口煤气经中间冷却器接高压煤压机再接燃气轮机，煤气在中间冷却器中将热量传给冷却水，余热锅炉生产的新蒸汽供汽轮机，同时余热锅炉低温段出口与中间冷却器进口串联加热冷却液，中间冷却器出口再联接进气道中的换热器进口，换热器出口联接至余热锅炉入口的示意图。
22.图8本发明表示所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指中间冷却器和凝汽器并联输出的冷却液，低压煤压机出口煤气经中间冷却器接高压煤压机再接燃气轮机，煤气在中间冷却器中将热量传给冷却液，余热锅炉生产的新蒸汽供汽轮机做功后，将乏汽排入凝汽器将热量传给冷却液，乏汽则凝结成水重回余热锅炉，凝汽器冷却液出口与中间冷却器热水出口并联接进气道中的换热器进口，换热器出口分两路联接至凝汽器与中间冷却器的冷却液入口的示意图。
23.图9本发明表示所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其热流体介质是指中间冷却器和余热锅炉并联输出的液体介质，低压煤压机出口煤气经中间冷却器接高压煤压机再接燃气轮机，煤气在中间冷却器中将热量传给冷却水，余热锅炉生产的新蒸汽供汽轮机，同时余热锅炉低温段加热液体介质并将热液体介质出口与中间冷却器热液体介质出口并联接进气道中的换热器进口，换热器出口分两路联接至余热锅炉与中间冷却器的液体介质入口的示意图。
24.图10发明所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其换热器位置在进气道中的位置设定，低压煤压机出口煤气经中间冷却器接高压煤压机再接燃气轮机，而中间冷却器热液体介质用管道接至安装在燃气轮机进气道中的换热器，换热器布置在进气过滤器的上游或下游或上下游同时布置，热流体介质通过管道流向换热器来加热流入进气道内的空气，冷
却后的流体通过从换热器出口管道流回中间冷却器的示意图。
25.具体实施方式
26.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解为这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
27.如图1所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质是指由燃气轮机1以外接入的热流体介质:本发明所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指由燃气轮机1以外接入的热流体介质，煤压机是分段式煤气煤压机，低压煤压机3出口经中间冷却器6再接高压煤压机4进口，换热器9装在燃气轮机1的进气道2中，由燃气轮机1以外接入的热流体介质释放出的热量通过换热器9来加热进气道2内的空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，平衡了因燃料流量增大所占用的额外空间，从而让燃气轮机1热通道中的总流量趋于平衡。
28.如图2所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质为低压煤压机3出口热煤气：本发明所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指低压煤压机3出口热煤气，煤压机是分段式煤压机，低压煤压机3出口经换热器9再接高压煤压机4进口，高压煤压机4出口接燃气轮机1，换热器9装在燃气轮机1的进气道2中，低压煤压机3出口煤气用管道联接到换热器9，换热器9再将热量传给燃气轮机1的进口空气，使其膨胀后容积增大，从而减少了空气流量，平衡了因燃料流量增大所占用的额外空间，从而让燃气轮机1热通道中的总流量趋于平衡。
29.如图3所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质为联合循环汽轮机5排出的乏汽：本发明所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指联合循环汽轮机5排出的乏汽，将乏汽接至燃气轮机1进气道2内的换热器9，用换热器9放出的热量来加热进气道2内的空气，乏汽在换热器9中放热后凝结成水，与凝汽器10排出的凝结水一起被送入余热锅炉7，换热器9再将热量传给燃气轮机1的进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机1热通道中的总流量趋于平衡。
30.如图4所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质为中间冷却器热6的液体介质：本发明所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指中间冷却器6的热液体介质，低压煤压机3出口先联接中间冷却器6，将废热传给导热更强的热液体介质，热煤气经过中间冷却器6冷却后，再输入高压煤压机4，而中间冷却器6升温后的热液体介质用管道接至安装在燃气轮机1进气道2中的换热器9，热液体通过管道流向换热器9来加热进气道2内的空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机1热通道中的烟气总流量趋于平衡，冷却后的液体从换热器9出口通过管道流回至中间冷却器6。
31.如图5所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质为升温后凝汽器10中的冷却液：本发明提供的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指升温后凝汽器10中的冷却液，联合循环汽轮机5将乏汽排入凝汽器10，把乏汽的废热传递给凝汽器10中的冷却液使之升温，再用管道将升温后的冷却液接入进气道2内放置的换热器9来加热进气道2内的空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机1热通道中的烟气总流量趋于平衡，降温后的冷却液从换热器9出口通过管道流回凝汽器10。
32.如图6所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质是指由中间冷却器6和凝汽器10串联加热的冷却液：本发明提供的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指由中间冷却器6和凝汽器10串联加热的冷却液，低压煤压机3出口煤气经中间冷却器6接高压煤压机4再接燃气轮机1，煤气在中间冷却器6中将热量传给冷却液，余热锅炉7生产的新蒸汽供汽轮机5做功后，将乏汽排入凝汽器10把热量传给冷却液，乏汽则凝结成水重回余热锅炉7，凝汽器10冷却液出口串联中间冷却器6再联接进气道2中的换热器9进口，来加热进气道2内的空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机1热通道中的烟气总流量趋于平衡，换热器9出口联接凝汽器10冷却液入口。
33.如图7所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质是指余热锅炉7和中间冷却器6串联的加热冷却液：本发明提供的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指余热锅炉7和中间冷却器6串联的加热冷却液，低压煤压机3出口煤气经中间冷却器6接高压煤压机4再接燃气轮机1，煤气在中间冷却器6中将热量传给冷却水，余热锅炉7生产的新蒸汽供汽轮机5，同时余热锅炉7的低温段出口与中间冷却器6进口串联加热冷却液，中间冷却器6出口再联接进气道2中的换热器9进口，来加热进气道2内的空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机1热通道中的烟气总流量趋于平衡，换热器9出口联接至余热锅炉7入口。
34.如图8所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质为中间冷却器6和凝汽器10并联输出的冷却液：本发明提供的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指中间冷却器6和凝汽器10并联输出的冷却液，低压煤压机3出口煤气经中间冷却器6接高压煤压机4再接燃气轮机1，煤气在中间冷却器6中将热量传给冷却液，余热锅炉7生产的新蒸汽供汽轮机5做功后，将乏汽排入凝汽器10将热量传给冷却液，乏汽则凝结成水重回余热锅炉7，凝汽器10冷却液出口与中间冷却器6热水出口并联接进气道2中的换热器9进口，来加热进气道2内的空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机1热通道中的烟气总流量趋于平衡，换热器9出口分两路联接至凝汽器10与中间冷却器6的冷却液入口。
35.如图9所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，热流体介质为中间冷却器6和余热锅炉7并联输出的液体介质：本发明提供的压气机燃气轮机1流量平衡系统，其热流体介质是指中间冷却器6和余热锅炉7并联输出的液体介质，低压煤压机3出口煤气经中间冷却器6接高压煤压机4再接燃气轮机1，煤气在中间冷却器6中将热量传给冷却水，余热锅炉7生产的新蒸汽供汽轮机5，
同时余热锅炉7低温段加热液体介质并将热液体介质出口与中间冷却器6热液体介质出口并联接进气道2中的换热器9进口，来加热进气道2内的空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机1热通道中的烟气总流量趋于平衡，换热器9出口分两路联接至余热锅炉7与中间冷却器6的液体介质入口。
36.如图10所述的煤压机燃气轮机1流量平衡系统，换热器9位置在进气道2中的位置设定：换热器9位置在进气道2中的位置设定，低压煤压机3出口煤气经中间冷却器6接高压煤压机4再接燃气轮机1，而中间冷却器6热液体介质用管道接至安装在燃气轮机1进气道2中的换热器9，换热器9布置在进气2过滤器8的上游或下游或上下游同时布置，热流体介质通过管道流向换热器9来加热流入进气道2内的空气，冷却后的流体通过从换热器9出口管道流回中间冷却器6。

技术特征：
1.煤压机燃气轮机流量平衡系统，该系统是一种以低热值煤气为燃料的燃气轮机联合循环发电系统，其包括燃气轮机、燃气轮机进气道、空气过滤器、换热器、余热锅炉、汽轮机、凝汽器、煤压机和中间冷却器，其中燃气轮机的通流能力设计是以天然气流量为基准的，但煤气的热值比天然气低而同样热量则流量大得多，燃气轮机需减少空气流量来平衡煤气流量的增加，低热值煤气经煤压机增压后注入燃气轮机燃烧室与空气混合燃烧产生的热烟气流量远超过设计值，为降低热烟气流量，其特征在于：采用在进气道加热空气的方法来减少进气流量，在以低热值煤气为燃料的燃气轮机空气进气道内放置换热器，由燃气轮机以外接入的热流体介质释放出的热量通过换热器来加热进气道内的空气，从而达到既使燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡，同时又节省了中间冷却器的风冷设备的目的。2.根据权利要求1所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的由燃气轮机以外接入的热流体介质，是指为减少煤压机的耗功将煤气分段压缩产生了热量，在低压煤压机出口的热煤气，或先联接气/液中间冷却器再将废热传给导热更强的热液体介质，热煤气经过换热器冷却后，再输入高压煤压机进一步增压到燃气轮机所需的燃料压力，而冷却煤气的换热器安装在燃气轮机的空气进气道中，低压煤压机出口管道联接换热器再接至高压煤压机入口，或热液体介质用管道接至燃气轮机进气道内的换热器，利用燃气轮机进风代替冷却风扇，既简化了设备又加热燃气轮机进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡。3.根据权利要求1所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的由燃气轮机以外接入的热流体介质，是指在燃气轮机是联合循环系统中，接至燃气轮机进气道内换热器的汽轮机排出的乏汽，或先将乏汽排入凝汽器，把乏汽的废热传递给的液体介质，再用管道将液体介质接入进气道内放置的换热器来加热进气道内的空气，利用燃气轮机进风代替冷却风扇，既简化了设备又加热燃气轮机进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡。4.根据权利要求2或3所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的液体介质是指导热率比气体更高的水或油或液态金属。5.根据权利要求2或3所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的燃气轮机是联合循环系统，将煤压机中间冷却器的冷却液管道与汽轮机凝汽器冷却液管道串联接入安装在燃气轮机进气道中的换热器，既从煤压机中间冷却器的冷却液出口接入热液体介质，也从汽轮机凝汽器冷却液出口接入换热器热液体介质，用这两股热液体的热量来加热燃气轮机进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡。6.根据权利要求2或3所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的燃气轮机是联合循环系统，将煤压机中间冷却器的冷却液管道与汽轮机凝汽器冷却液管道并联接入安装在燃气轮机进气道中的换热器，既从煤压机中间冷却器的冷却液出口接入热液体介质，也从汽轮机凝汽器冷却液出口接入换热器热液体介质，用这两股热液体的热量来加热燃气轮机进口空气，使其膨胀后容积增大减少了空气流量，从而让燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡。7.根据权利要求1或2所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的燃气轮机是联合循环系统，将煤压机中间冷却器和余热锅炉液体介质管道串联后再连接燃气轮
机进气道中的换热器。8.根据权利要求1或2所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的燃气轮机是联合循环系统，将煤压机中间冷却器管道和余热锅炉液体介质管道并联后再连接燃气轮机进气道中的换热器。9.根据权利要求2或3所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的换热器安装在燃气轮机空气进气过滤器的上游或下游或上下游同时安装。10.根据权利要求1或2所述的煤压机燃气轮机流量平衡系统，其特征在于：所述的煤压机出口煤气经中间冷却器冷却至露点以上温度，以防煤气冷却后出现凝结物。

技术总结
燃气轮机的通流能力是根据高热值天然气来设计的，改烧低热值煤气后会超过燃气轮机的原通流能力，迫使燃气轮机降低燃烧温度运行，从而降低了燃气轮机发电效率，本发明则针对低热值煤气流量超过天然气流量的情况，采用废热加热燃气轮机空气进气，使进口空气受热膨胀而减少了空气流量，以达到燃料与空气混合燃烧后的烟气流量不超过设计值的目的，这样无需降低燃烧温度即可达到了透平流量的平衡，避免燃气轮机降低燃烧温度运行，从而使燃气轮机热通道中的总流量趋于平衡，运行能保持原设计的发电效率。效率。效率。


技术研发人员：俞平
受保护的技术使用者：俞平
技术研发日：2021.12.20
技术公布日：2023/6/28