燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻技術(shù)分析.doc

《燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻技術(shù)分析.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻技術(shù)分析1引言：燃?xì)廨啓C(jī)電站由于具有熱效率高、環(huán)境性能好、啟?？臁⑦\(yùn)行靈活等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用。燃?xì)廨啓C(jī)的性能與其所處的環(huán)境溫度密切相關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，空氣密度較小，由于燃?xì)廨啓C(jī)是定容式動(dòng)力機(jī)械，從而導(dǎo)致流過壓氣機(jī)和透平的質(zhì)量流量減少，引起燃?xì)廨啓C(jī)的出力下降。透平的出力降低可通過冷卻壓氣機(jī)的進(jìn)氣而避免。燃汽輪機(jī)的進(jìn)氣冷卻時(shí)增加其出力的最有效的辦法。Alstom公司某燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組性能與環(huán)境空氣溫度之間的變化關(guān)系見下圖。從圖中可以得出燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣流量及出力與環(huán)境空氣溫度之間的關(guān)系式如下:P（%）=111.172-0.74

2、48T（1）m（%）=105.466-0.3644T（2）其中,m為空氣的質(zhì)量流量與額定工況下的百分比,P為輸出功率和額定工況下的百分比,T為環(huán)境溫度(?)。從式(1)、(2)可以看出燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率及進(jìn)氣流量與環(huán)境溫度之間的變化關(guān)系。在環(huán)境空氣溫度為5℃時(shí),燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率為額定出力的107%,而在35℃時(shí)只有額定值的85%。燃?xì)廨啓C(jī)性能受環(huán)境溫度影響較大,而我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)電站裝機(jī)容量的30%集中在常年溫度較高的長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲地區(qū),高溫時(shí)段難以發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)電站的調(diào)峰性能。燃?xì)廨啓C(jī)出力隨進(jìn)氣溫度升高而降低的問題可以通過冷卻燃?xì)?/p>

3、輪機(jī)壓氣機(jī)進(jìn)氣來解決。2.燃?xì)廨啓C(jī)冷卻技術(shù)按燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻器的結(jié)構(gòu)型式，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻技術(shù)分為直接接觸式和間接接觸式。2.1直接接觸式直接接觸式有水膜式蒸發(fā)冷卻和噴霧冷卻。直接接觸式制冷的原理是利用水在空氣中蒸發(fā)時(shí)所吸收的潛熱來降低空氣溫度。當(dāng)未飽和空氣與水接觸時(shí),兩者之間便會(huì)發(fā)生傳熱、傳質(zhì)過程。結(jié)果是空氣的顯熱變?yōu)樗舭l(fā)時(shí)所吸收的潛熱,從而使其溫度降低。理論上可將這一過程近似看做對(duì)空氣的絕熱加濕過程。水膜式蒸發(fā)冷卻與帶填料層的噴水室結(jié)構(gòu)相似,冷卻后的相對(duì)濕度可達(dá)95%,對(duì)進(jìn)氣阻力較大。美國(guó)唐納森公司生產(chǎn)的進(jìn)氣蒸發(fā)冷卻裝置,在大氣濕度為70

4、%~80%時(shí),可降低空氣溫度4℃~6℃,在大氣濕度較小時(shí),甚至可以降低進(jìn)氣溫度8℃以上。每降低1℃,增加出力0.7%。80年代末國(guó)際上首次出現(xiàn)了燃機(jī)進(jìn)氣用的霧化式蒸發(fā)冷卻器。這種冷卻器將水高細(xì)度霧化后,噴入空氣流中,利用水霧化后表面積急劇增大的特點(diǎn)來強(qiáng)化蒸發(fā)冷卻效果,可以將空氣冷卻至飽和點(diǎn)附近,具有很高的冷卻效率,并且阻力損失小。噴霧滴徑一般在2μm~5μm,經(jīng)過冷卻后的空氣,其相對(duì)濕度達(dá)97%~100%。美國(guó)Mee噴霧冷卻系統(tǒng)應(yīng)用于5MW~250MW燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻,每降低進(jìn)溫度11℃增加出力10%~18%。世界范圍內(nèi)已經(jīng)有373臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)

5、用了此裝置,共計(jì)多發(fā)電2112MW,美國(guó)西部電網(wǎng)20臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)裝置通過安裝該進(jìn)氣冷卻設(shè)施,增加出力200MW。直接接觸式冷卻裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是初投資較少,運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用較低,但冷度也較低,最多只能冷卻到濕球溫度附近,受環(huán)境濕度影響較大,適合應(yīng)用于干燥炎熱的地區(qū)。2.2間接接觸式冷卻間接接觸式有壓縮制冷冷卻,吸收制冷冷卻,蓄冷冷卻和液化天然氣(LNG)冷能利用。間接接觸式冷卻是在燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)進(jìn)口處設(shè)置一翅片式表面換熱器,空氣在管外翅片側(cè)流動(dòng),冷源在管內(nèi)流動(dòng)。與常規(guī)管翅式換熱器不同,這種換熱器要考慮空氣中冷凝水的分離、收集與排放,空氣冷卻過程見圖。

6、在圖中,a點(diǎn)表示環(huán)境條件,c點(diǎn)表示要把空氣冷卻到的進(jìn)氣狀態(tài)。隨著空氣通過表面式換熱器把顯熱傳給冷源,空氣的相對(duì)濕度增加,空氣溫度逐漸降低到露點(diǎn)溫度(b點(diǎn))。如果要把空氣溫度降低到露點(diǎn)溫度以下,除了這部分顯熱外,還需要空氣中水蒸汽凝結(jié)時(shí)的潛熱。從b點(diǎn)到c點(diǎn)空氣中的水蒸汽開始凝結(jié),使得c點(diǎn)的濕度達(dá)到100%(處于飽和狀態(tài))。a-b和b-c分別表示顯熱和潛熱。（1）壓縮制冷壓縮制冷采用壓縮制冷循環(huán),冷源的獲得以消耗機(jī)械功(電力)為代價(jià)。燃機(jī)壓氣機(jī)進(jìn)氣在換熱器內(nèi)被冷卻水或吸收劑冷卻。系統(tǒng)簡(jiǎn)單,初投資較低,可以獲得較低的制冷溫度,但最大的缺點(diǎn)是需要消耗電

7、力,燃機(jī)進(jìn)氣冷卻多發(fā)電的25%~30%要用于驅(qū)動(dòng)該系統(tǒng)，從而削弱了冷卻進(jìn)氣所帶來的效益,所以該系統(tǒng)應(yīng)用較少。（1）吸收制冷吸收制冷利用電廠余熱驅(qū)動(dòng)制冷機(jī),向燃機(jī)進(jìn)氣提供冷源,通過表面式熱交換器降低燃機(jī)進(jìn)氣溫度,達(dá)到增加出力提高效率的目的。由于該冷卻方式利用的是低品位的熱能,且可以充分利用電站余熱,因此發(fā)展較快應(yīng)用較多。吸收制冷根據(jù)其結(jié)構(gòu)有單級(jí)和雙級(jí)之分;根據(jù)所采用的制冷劑不同分為氨吸收制冷和LiBr吸收制冷兩種型式。氨吸收制冷雖然可以獲得較低的制冷溫度,但設(shè)備龐大、占地面積大、造價(jià)較高且防爆等級(jí)要求較高,所以應(yīng)用較少。LiBr吸收制冷機(jī)組具有運(yùn)

8、轉(zhuǎn)部件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、冷量調(diào)節(jié)范圍廣、環(huán)境性能好等優(yōu)點(diǎn),因此目前應(yīng)用較多。（2）蓄冷冷卻蓄冷冷卻在本質(zhì)上也是壓縮制冷冷卻,蓄冷冷卻技術(shù)的出現(xiàn)正是基于壓縮