李镇号
惠州深能源丰达电力有限公司 广东省惠州市 516025
摘要：进气冷却技术可以使得机组的进气质量流量增加，提升机组的出力，随着温度的升高，机组出力的提升程度会增加。对于联合循环机组情况，进气冷却会对机组效率产生负作用，使得效率受到轻微影响。实际投运中，需根据机组和电网的实际情况，合理选择进气冷却的配置。
关键词：进气冷却 联合循环机组
1引言
燃气-蒸汽联合循环发电机组由燃机、汽轮机和发电机组成,燃机主要由压气机、燃烧室和燃气透平组成,燃机排气在余热锅炉中加热给水,产生的蒸汽推动汽轮机做功,为充分利用燃烧排气余热,汽轮机不作负荷调整之用,负荷调整由燃机承担;整套机组与常规火电机组相比,其主要优点有整个装置体积小、安装周期短、启动快、多用于调峰机组。为了迎接西气东输和东海油气田的开发,华东地区多个大型燃气一蒸汽联合循环项目已经开始实施，本文针对本单位的相关工程实践，介绍燃气-蒸汽联合循环发电机组的相关情况，对汽轮机的进气冷却技术进行分析介绍，并对进气冷却对燃机的效率和性能影响情况进行说明。
2燃机进气冷却技术
燃气联合循环发电机实际是一个容积式发电机，机组的运行效率和发电能力与进气的质量流量存在直接关系，进气质量大，发电量也大，效率高。根据分析可知，质量流量主要与气体的密度和体积有关，而发电机组的容积固定，因此质量流量主要与气体的密度有关，气体温度越高，密度越小。因此，通过对进气进行冷却，可以提升进气的质量流量，从而提升发电效率和发电量。燃机的进气冷却技术可以具体分为两大类：蒸发式冷却和制冷式冷却。
蒸发式冷却的主要操作方式是向进气口内喷入雾状水，通过水的蒸发吸热作用降低进气温度，利用该方式降温时，需要确保进气的湿度小，确保降温后的温度高于湿球温度，否则会出现凝结水析出情况。该降温方式比较简便，成本低。但降温的效率不高，且对进气的湿度具有要求，比较适用于干燥炎热的地区应用。
制冷式冷却系统主要通过在进气口位置设置换热器，通过冷媒对进气温度进行降低，利用制冷式冷却时，需要注意冷却后的进气温度不能低于4-5℃，否则会在很大程度上造成进气口处形成结冰情况，导致压气机无法正常运行。另外，需要设置凝结水滤除装置，用于进气冷却过程中的凝结水过滤操作，此方式需要配置压缩机、冷媒循环，比较复杂，运行成本高。但对进气冷却过程可控性高。
蒸发式冷却系统较少投入使用，本文着重对制冷式冷却方式进行介绍。
3进气冷却系统设计
进气冷却系统的流程图如图1所示。整个系统流程的运行顺序为：夏季系统投运时，为了降低进气温度，低温热水或蒸汽通过制冷机，产生冷水，冷水通过表面式空冷器进行换热处理，为空气进行降温，从而增加燃机的发电效率。另外，低温热水可以充分利用余热锅炉的烟气的余热，但因受到烟气酸露点的影响，产生的低温热水流量有限，在需进行大量换热时，可从汽轮机内低压缸抽取蒸汽进行制冷。
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图1 进气冷却系统流程图
4进气冷却对燃机联合循环出力性能的影响
进气冷却对于燃机联合循环的性能影响较为复杂，通过进气冷却技术，可以使得燃机的发电效率和出力得到提升，进气温度降低，导致进气流量增加，影响燃机的排气流量和温度，最终导致余热锅炉的换热面内的主蒸汽流量增加，主蒸汽温度有所降低。进行进气冷却后，汽轮机的出力和效率情况未必一定得到改善。
本文以9F燃机对进气冷却后的热力学平衡情况进行分析，探究进气冷却技术对燃机联合循环性能的影响。在此探究试验中，进气阻力按照增250pa进行考虑，制冷设备考虑进行低压缸内抽取蒸汽进行制冷。
(1)进气冷却前后的燃机性能数据对比情况
根据数据情况，对比分析22.4℃、31.2℃及38.5℃条件下有无进气冷却时的出力情况，22.4℃条件下，无进气冷却和有进气冷却时的燃机出力为274917Kw和290341Kw；31.2℃条件下，无进气冷却和有进气冷却时的燃机出力为251126Kw和288151Kw；38.5℃条件下，无进气冷却和有进气冷却时的燃机出力为230968Kw和288268Kw。数据对比可看出，进气冷却可以明显提升燃机的处理情况，温度越高，出力提升越明显。
(2)进气冷却前后的汽机性能数据对比情况
根据数据情况，温度从22.4℃降低至15℃，汽机的效率出力增加367kW，温度从31.2℃降低至15℃，汽机的效率出力减小6.5MW，温度从38.5℃降低至15℃，汽机的效率出力减小15.3MW。进气冷却对汽机的出力影响幅度小，汽机出力与温度变化情况不呈现线性相关。
(3)进气冷却对循环机组的出力影响
循环机组的出力情况与燃机的变化情况一致，温度越高，进气冷却对循环机组的出力提升越明显。
5联合循环效率敏感性分析
进气冷却对循环机组的出力具有提升作用，温度越高，出力提升越明显。进气冷却对循环机组的效率影响较复杂，通过以下模型对该效率影响程度进行评价。
进气冷却等比降温，跟踪效率的波动变化趋势，寻求最佳的温度点。在对机组进行负荷降低调峰时，可考虑以下方案：无进气冷却，调峰幅度小；运行进气冷却时，进行较大幅度调峰。
(1)等比降温，机组效率波动情况
对机组从22.4℃等比降温至7.5℃过程，对循环机组的效率进行追踪，追踪7个点的效率数据，分别是58.82%、58.75%、58.62%、58.37%、57.97%、57.59%、57.22%。机组的效率随温度的降低而降低，呈现线性关系。
(2)进气冷却下的调峰方案对比情况
分别选取无进气冷却和存在进气冷却下的调峰对比机组的效率变化情况，在两个方案负荷降低至机组的出力接近时，选取5个温度点进行效率的追踪，如下：无进气冷却下的效率分别为58.83%、58.50%、58.18%、57.82%、57.43%，有进气冷去下的效率分别为58.37%、58.10%、57.75%、57.40%、56.99%、56.56%。通过数据对比，可看出在进行调峰时，有进气冷却时的机组效率较低，机组出力相同时，有进气冷却时会消耗更多的天然气资源，
6结语
根据上述分析，可看出进气冷却技术可以提升燃机的出力和效率，对于简单的循环机组和无汽轮机配置的机组，可采取进气冷却技术提升机组经济性。但对于较为复杂的联合循环机组，进气冷却可使得机组出力增加，但效率略有降低。因此，应根据机组具体情况，且需结合电网实际需求设置进气冷却技术。
参考文献
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[3]卢可. 新型燃气轮机再热联合循环发电关键技术研究[D]. 华北电力大学(北京), 2017.
论文作者:李镇号
论文发表刊物:《科技新时代》2019年11期
论文发表时间:2020/1/8
标签：机组论文; 效率论文; 温度论文; 情况论文; 汽轮机论文; 蒸汽论文; 汽机论文; 《科技新时代》2019年11期论文;