一种燃气轮机透平冷却系统
技术领域
本实用新型涉及汽轮机凝结水冷量回收技术领域，尤其涉及一种燃气轮机透平冷却系统。
背景技术
现有的M251S型燃气轮机透平冷却系统的工作原理为：采用闭式脱盐水系统经TCA冷却器换热后降低抽取的高温压缩空气的温度以满足透平叶片的冷却，同时换热后的脱盐水经板式换热器与冷却塔循环水换热，维持脱盐水温度≤35℃。目前，国内的M251S型燃气轮机均采用这种传统的TCA冷却器进行透平冷却空气的冷却，这种冷却方式造成热量的损失，同时还额外增加了循环水系统的运行压力。
M251S型燃气轮机设计时没有考虑该部分热量的利用，如采用M701型燃气轮机优化方式，加热余热锅炉的汽机凝结水(设计流量：85t/h)后，水温会有所提升20℃，再进入低温省煤器。此时，因受余热锅炉烟道换热器设计性能制约，经低温省煤器后到除氧器的给水温度提升不会太明显，蒸汽量也不会有明显变化，只会导致余热锅炉排烟温度上升，增加烟气损失，从而导致该部分的热量无法被充分回收。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种燃气轮机透平冷却系统，以解决现有技术中燃气轮机的透平冷却空气温度无法满足燃气轮机透平运行要求，同时汽轮机冷量无法回收利用的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型实施提出的燃气轮机透平冷却系统，包括：空压器热气管路、汽轮机凝结水管路以及换热器，空压器热气管路的两端分别连接所述空压器热空气出口以及燃气轮机透平进气口，所述空压器热气管路将热空气从空压器输送至燃气轮机透平中，所述空压器热气管路上设有切换阀门，所述换热器并联在所述切换阀门的两端，关闭所述切换阀门使热空气通过所述换热器，所述汽轮机凝结水管路与所述换热器连接将通过所述换热器的热空气降温。
优选地，所所述空压器热气管路上还连接有备用切换阀门，所述备用切换阀门的两端并联有备用换热器，所述备用换热器用于对热空气进行降温。
优选地，所述换热器通过热气输气管道以及热气排气管道与所述空压器热气管路并联。
优选地，所述热气输气管道上设有第一气体温度计以及进气流量控制阀。
优选地，所述热气排气管道上设有第二气体温度计以及出气流量控制阀。
优选地，所述汽轮机凝结水管路上设有凝结水切换阀门，所述凝结水切换阀门的两端分别通过凝结水输水管道以及凝结水回水管道与所述换热器并联。
优选地，所述凝结水输水管道上设有液体流量控制阀。
优选地，所述凝结水回水管路上设有；液体温度计以及液体压力检测计优选地，所述换热器为管壳式换热器，所述管壳式换热器包括壳体以及传热管，所述传热管设在所述壳体内部，所述壳体的两端设有进水口、出水口，所述传热管的两端设有进气口以及出气口，所述凝结水通过进水口进入，在所述管壳式换热器的壳体内流动，并从出水口排出；热空气从进气口进入，在所述传热管内流动，并从出气口排出。
本实用新型实施例中，通过增加汽轮机凝结水管路、空压器热气管路以及换热器，将凝结水的冷量传递给空压器中的压缩空气对空气进行降温，降低原循环冷却水系统的运行压力和电耗，同时提升除氧器凝结水给水温度，提高锅炉机组热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型一实施例中燃气轮机透平冷却系统的示意图；
图2为本实用新型一新的实施例中燃气轮机透平冷却系统的示意图。
附图标号说明：
1-汽轮机凝结水管路，2-空压器热气管路，3-换热器，4-燃气轮机透平进气口，5-凝结水输水管道，6-液体流量控制阀，7-进水口，8-出水口，9-进气口，10-出气口，11-凝结水切换阀门，12-热气出气口，13-热气输气管道，14-第一温度计，15-切换阀门，16-凝结水回水管道，17-除氧器，18-热气排气管道，19-第二气体温度计，20-出气流量控制阀，21-液体温度计，22-液体压力检测计，23-备用换热器，24-备用切换阀门，A-第一透平冷却系统，B-第二透平冷却系统。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中如涉及“”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型的主要目的是提供一种燃气轮机透平冷却系统，以解决现有技术中燃气轮机的透平冷却空气温度无法满足燃气轮机透平运行要求，同时汽轮机冷量无法回收利用的技术问题。
请参照图1，本实用新型一实施例提供的燃气轮机透平冷却系统包括，汽轮机凝结水管路1、空压器热气管路2以及换热器3。汽轮机凝结水管路1与空压器热气管路2通过换热器3连接并交换热量，汽轮机凝结水管路1将汽轮机凝结水的冷量传递给空压器热气管路2，并将空压器热气管路2中的热气温度降低。
其中，换热器3为管壳式换热器，包括壳体、多个传热管、管板以及连接件。壳体为圆筒形，内部装有传热管，传热管两端固定在管板上。传热管内可供换热流体流通，壳体内传热管外的空间可供另一换热流体流通。本实施例中，压缩空气水在传热管内流动，也就是在换热器的管侧流通。热空气从进气口9进入换热器3，进气口9与传热管相连，热空气流经换热器3的管侧并从换热管的另一端的出气口10排出。凝结水在壳体内、传热管外流动，也就是在换热器的壳侧流通。凝结水从进水口7中进入，进水口7与壳体连通，凝结水流经换热器3的壳侧从壳体另一端的出水口8排出。热空气温度高，凝结水温度低，两个具有较大温差的流体在传热管周围进行热交换。即换热器3将凝结水和热空气的热量进行交换，提升了凝结水的出水温度同时降低热空气进入透平燃气轮机的温度。
汽轮机凝结水管路1用于将凝结水输送至锅炉中进行加热。汽轮机凝结水管路1上设有凝结水切换阀门11，凝结水切换阀门11两端与换热器3并联。具体的，凝结水切换阀门11的一端与凝结水输水管道5连接。凝结水输水管道5的另一端与换热器3的进水口7连接。凝结水输水管道5用于将汽轮机中的凝结水输送至换热器3中进行冷量转移。凝结水切换阀门11的另一端通过凝结水回水管路16与换热器3连接。换热器3的出水口7与凝结水回水管路16相连。当凝结水切换阀门27打开时，凝结水直接输送至锅炉中进行加热；关闭凝结水切换阀门27，凝结水通过凝结水输水管道5以及凝结水回水管道16进入道换热器3中。
优选地，在凝结水输水管道5上还设有液体流量控制阀6。液体流量控制阀6用于控制凝结水进入换热器3中的流量。凝结水在换热器3的壳侧流通后，完成了温度升高的过程从换热器3的出水口7中排出。凝结水回水管路16将升温后的凝结水输送回汽轮机凝结水管道中。
优选地，凝结水回水管路16上设有液体温度计21以及液体压力检测计22。液体温度计21用于检测凝结水出水的温度，供使用者判断凝结水回水的温度是否得到有效提升。液体压力检测及22用于检测凝结水回水管路16中液体的压力。凝结水管道上还连接有除氧器17。通过升温的凝结水，在除氧器17中进行除氧的效率得到进一步的提升，锅炉热效率也得到一定提升。
进一步地，空压器热气出气口12通过空压器热气管路2与燃气轮机透平进气口4相连，将空压器中的高温空气输送至燃气轮机透平中。热空气进入透平之前先在换热器3中进行降温。具体地，空压器热气管路2上设有切换阀门15，换热器3并联在切换阀门15的两端。换热器3通过热气输气管道13以及热气排气管道18与空压器热气管路2并联。热气输气管道13与换热器3的进气口9连接，将热空气进入换热器3中。进一步地，热气排气管道18与换热器出气口10相连。热空气与热空气在换热器3中进行热交换后，从换热器出气口10排出，并进入空压器热气管路2中的热气排气管道18中。热气排气管道18用于将降温后的热空气输送至燃气轮机透平中。经过降温后的压缩空气已经满足了燃气透平的运行要求。
关闭切换阀门15热空气通过热气输气管道13进入换热器3中进行热量交换并从热气排气管道18中回到空压器热气管路2中。当换热器3发生故障时，开启切换阀门15，热空气直接从空压器热气管路2中流过不经过换热器3。
优选地，在热气输气管道13上设有第一气体温度计14以及进气流量控制阀15。第一气体温度计14用于测量热空气进入换热器3之前地初始温度值，进气流量控制阀15用于控制热空气进入换热器3中的流速。在热气排气管道18上设有第二气体温度计19，以及出气流量控制阀20。第二气体温度计19用于测量热空气进入换热器3之后的温度值，出气流量控制阀20用于控制热空气流出换热器3的流速。
在一个新的实施例中，燃气轮机透平冷却系统中还包括备用换热器23。空压器热气管路上还连接备用切换阀门24，备用切换阀门的两端并联有备用换热器23，备用换热器23对从换热器3中冷却的空气进行进一步的冷却.或当换热器3发生故障时对热空气进行冷却。当第二气体温度计19检测到压缩空气的温度未达到透平运行条件时，关闭备用切换阀门24，使热空气进热备用换热器23中，通过备用换热器23对压缩空气进行进一步降温，确保燃气轮机的正常稳定运行。
可以理解的是，当汽轮机凝结水水量较大时可同时连接多套燃气轮机透平冷却系统，具体的数量可根据凝结水的水压换热效率进行换算，再次不做赘述。如图2所示，在一个新的实施例中，汽轮机同时连接两套燃气轮机透平冷却系统，包括：第一透平冷却系统A，以及第二透平冷却系统B。两套透平冷却系统结构与上述的透平冷却系统相同，在此不做赘述。
优选地，本实施例中，具体运行控制过程如下：
S1、锅炉和燃气轮机均正常运行时，投入新增系统。液体流量控制阀6打开，稳定后总流量阀门关闭，液体流量控制阀6用于控制凝结水流量以及压力。待流速稳定后，进水口7、出水口8打开；同时打开进气口9与出气口10。液体流量控制阀6关小并根据冷却后空气温度进行调节(防止过冷)。
S2、当冷却温度达不到透平燃气轮机的运行需要时，开启备用阀门26，通过备用换热器23对压缩空气进行进一步降温。
S3、正常投运过程中，如果锅炉或燃气轮机发生异常，关闭备用切换阀门24，启用备用换热器23。
进一步地，如燃气轮机透平冷却系统出现问题，如换热器爆管。直接关闭，进水口9的阀门，并启动紧急放水阀，同时按步骤S2直接退出换热器3即可。
综上，本实用新型提供的燃气轮机透平冷却系统：
1.利用常规燃气轮机凝结水来冷却透平冷却空气，满足燃气轮机透平运行要求的同时把这部分热量回收至锅炉系统中，并降低冷却系统的运行压力。相对于现有技术中利用闭式脱盐水和冷却塔循环水两级冷却，把透平冷却空气热量排放至空气中的冷却方式，本系统能够大大降低冷却系统运行压力同时还减少压缩空气的热量损失。
2.结合车间实际情况，利用常规煤气锅炉凝结水来代替原闭式脱盐水系统进行冷却，设计透平冷却空气温度335℃降至158℃以下。常规锅炉额定负荷时凝结水流量为150t/h，经凝结水泵直接打入除氧器，利用主蒸汽进行加热除氧。该优化工艺增加投屏燃气冷却系统，直接对两台燃气轮机的透平冷却空气进行冷却，满足燃气轮机空气温度要求的同时，提高凝结水温度达21℃以上，并且原冷却系统不做调整作为紧急备用。送至除氧器的凝结水温度提升后，能够显著降低除氧加热蒸汽用量，提高机组的发电效率，降低常规锅炉标煤耗。同时，原冷却系统优化后，整个车间的工业循环冷却水系统的运行压力得到缓解，冷却水温度对汽轮机真空度的影响程度也会有所减少。
3.该方案的实施可以降低常规锅炉的标煤耗达10g/kWh以上，同时原冷却系统可退出，降低闭式脱盐水系统电耗和运行压力，相应的冷却塔循环水运行压力也会有所下降，对汽轮机真空也有积极的影响。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
