阮慧锋 王勇

摘 要：介绍了分布式能源系统中回收烟气余热制取热源水，驱动热水型溴化锂制冷机组制取冷媒水，利用换热设备降低燃机空气进口温度的进气冷却系统，同时对余热制冷进气冷却系统的经济性进行了分析，以期为燃气轮机余热制冷进气冷却系统的改造提供参考。

关键词：燃气分布式；余热制冷；进气冷却；溴化锂制冷

中图分类号：TK473 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）20-0052-03

Abstract： This paper introduces an intake cooling system which recovers waste heat from flue gas to produce heat source water in distributed energy system， drives hot water lithium bromide refrigeration unit to produce coolant water， and uses heat exchange equipment to reduce air inlet temperature of gas turbine. At the same time， the economy of waste heat refrigeration intake cooling system is analyzed in order to provide reference for the retrofit of gas turbine waste heat refrigeration intake cooling system.

Keywords： gas distributed； waste heat refrigeration； intake cooling； lithium bromide refrigeration

引言

燃氣轮机作为一种高效率、低排放的动力装置在燃气分布式能源领域中广泛应用，它具备结构紧凑、安装容易、运行灵活等显著特点，目前用于发电的燃气轮机简单循环效率一般在32%～40%之间，联合循环效率最高可达到60%左右。[1]空气温度是影响燃气轮机组运行温度的重要因素，夏季高温期机组的热经济性严重的下降，高温现象在严重情况下还会导致一些安全事故的发生，不利于机组安全经济运行。[2]余热制冷进气冷却系统在高温气候环境下，通过降低入口空气温度，提高单位时间燃机吸入空气质量流量，增加燃机出力，减小压气机出力，提高燃机效率，达到提高经济性的目的。[3]本文对燃气轮机组余热制冷进气冷却系统进行分析介绍，结合工程实际来探讨余热制冷进气冷却系统的经济性。

1 方案介绍

本系统利用余热制冷设备，将燃机烟气余热转化为冷媒水，并通过改造燃机进气道，在燃机进气道外增加进气冷却系统，由循环水泵将冷媒水输送至燃机入口的换热设备中，通过热交换降低燃机进气温度，提升燃机发电功率和效率。

1.1 余热状况

能源站采用的燃气轮机发电机组为美国普惠公司的FT8-3 Swift Pac双联机组。余热热源主要是余热锅炉尾部烟气制取的热媒水，余热锅炉尾部热水加热器把热媒水从60℃加热到90℃，本系统单套燃机能产生145t/h的热媒水，部分作为能源站集控楼和办公楼中央空调溴化锂机组的热源，另一部分用作进气冷却的溴化锂机组热源。

1.2 余热制冷设备

本系统采用有3套热水型溴化锂吸收式冷水机组用于制造冷媒水。型号为双良RXZ（90/70）-81DM型，额定工况下，制冷量810kW，冷水进口温度12℃，出口温度7℃，冷水流量140m3/h，冷却水进口温度32℃，冷却水流量290 m3/h，热水进口温度90℃，出口温度70℃，热水耗量52000kg/h，冷水系统最高工作压力0.8MPa，冷却水系统最高工作压力0.8MPa。

1.3 进气冷却设备

采用间接接触式进气冷却技术，进气冷却系统主要由以下组成：

除尘设备：板式过滤器，拦截空气中大颗粒污染物。

换热设备：换热器，用于冷冻水与燃机进气热交换，降低进气温度。

除水装置：除水过滤器及挡水板，用于拦截空气降温后析出的凝结水。

供水装置：循环水泵、进出水管道及电动控制阀门等设备，用于将适量的冷冻水输送至换热设备。

2 工程概算

工程概算的范围包括改造各工艺系统，费用包括：设备购置费，建筑工程费，安装工程费，勘察设计费等。

主设备价格：810kW溴化锂机组设备价格为60万元/套，进气冷却设备价格为300万元/套。具体系统的工程概算见表1。

3 经济性分析

系统采用溴化锂机组制冷技术降低燃机入口空气温度，提高燃机在炎热气候下的出力，有效利用电厂可利用的资源，实现节能减排增收的目的。系统运行时，消耗156t/h的90℃热水，能提供2430kW的冷量，可降低进气温度7.7℃。

进气冷却系统计划投运时间为5月至10月，广州地区5月至10月的平均环境温度及改造后的进气温度如表2所示。

经济性分析的边界条件如下：电价：0.665元/kWh；气价：2.21元/m3；

运行时间：5月至10月工作日全天24小时连续运行，周末仅两台溴化锂机组。

进气压力损失功率计算：压降为250Pa，每增加100Pa，功率降低0.13%。

利润计算：改造后增加的发电收益-改造后耗气量增加所增加的燃料成本。

进气温度与功率、进气温度与气耗的关系如图1和图2所示。

根据上述计算的边界条件及进气温度和功率气耗的关系，余热制冷进气冷却的经济性计算如表3。

4 结束语

综上所述，本方案的初投资为610万元，可以使得燃机入口温度降低约7.7℃，一个投运期6个月，可获得127.68万元，投资回收期约为4.7年。在夏季降低机组空气入口温度，可以提高机组出力，但随着进口空气温度下降，机组出力增加，同时机组消耗的天然气也会相应增加，若对于单纯提高机组发电量而言，不考虑燃气量及电网调度的限制，可以增加机组收益。

参考文献：

[1]唐健，崔耀欣，张栋芳，等.燃气轮机进气冷却系统介绍及经济性分析[J].热力透平，2014，43（04）：257-261.

[2]罗英.燃气轮机进气冷却系统对机组经济性的影响[J].低碳界，2017（05）：87-88.

[3]谢大幸.某大学城分布式能源站燃机应用溴化锂制冷技术冷却入口空气的方案探讨[J].发电与空调，2015，36（04）：5-8.