燃气轮机进气蒸发冷却系统

ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００９－３２３０.２０１８.０６.００２燃气轮机进气采用喷雾蒸发冷却方式的温度分析赵洪生１ꎬ董学会２ꎬ杨㊀杰２ꎬ罗天赐２ꎬ邢满江３(１ 中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司ꎬ长春１３００２１ꎻ２ 华北电力大学能源动力与机械工程学院ꎬ河北保定０７１００３ꎻ３ 建投承德热电有限公司ꎬ河北承德０６７０００)摘㊀要:燃气轮机进气喷雾蒸发冷却系统对其进口空气进行加湿冷却ꎬ降低进口空气温度ꎮ文中基于加湿过程的基本理论ꎬ采用ＭＡＴＬＡＢ编程进行计算分析ꎮ通过计算分析ꎬ发现空气温度和相对湿度对冷却效果有显著的影响ꎬ空气温度越高ꎬ相对湿度越小ꎬ起降温效果越好ꎮ并预估西北某地机组采用喷雾蒸发冷却系统后的经济性ꎬ充分显示了我国西北地区燃气轮机机组采用该冷却系统的优越性ꎮ关键词:喷雾蒸发冷却ꎻＭＡＴＬＡＢꎻ空气状态ꎻ冷却效果中图分类号:ＴＫ２２３㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００９－３２３０(２０１８)０６－０００８－０４ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧａｓＴｕｒｂｉｎｅＩｎｌｅｔＵｓｉｎｇＳｐｒａｙＥｖａｐｏｒａｔｉｖｅＣｏｏｌｉｎｇＺＨＡＯＨｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ１ꎬＤＯＮＧＸｕｅ－ｈｕｉ２ꎬＹＡＮＧＪｉｅ２ꎬＬＵＯＴｉａｎ－ｃｉ２ꎬＸＩＮＧＭａｎ－ｊｉａｎｇ３(１.ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＧｒｏｕｐＮｏｒｔｈｅａｓｔＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２１ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙꎬＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＢａｏｄｉｎｇ０７１００３ꎬＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＣｈｅｎｇｄｅＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＣｏ.ꎬＬｔｄ.Ｃｈｅｎｇｄｅ０６７０００ꎬＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｉｎｌｅｔａｉｒｓｐｒａｙｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈｕｍｉｄｉｆｉｅｓａｎｄｃｏｏｌｓｔｈｅｉｎｌｅｔａｉｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｌｅｔａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆｈｕｍｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓＭＡＴＬＡＢｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅａｎｄａｎａｌｙｚｅ.Ｔｈｒｏｕｇｈｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓꎬｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙｈａｖｅａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ.Ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬｔｈｅｌｏｗｅｒｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙａｎｄｔｈｅｂｅｔｔｅｒｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ.ＩｔｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｃｏｎｏｍｙｏｆａｕｎｉｔｉｎＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＣｈｉｎａａｆｔｅｒａｄｏｐｔｉｎｇａｓｐｒａｙｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｕｌｌｙｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈｅｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｕｎｉｔｓｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＳｐｒａｙＥｖａｐｏｒａｔｉｖｅＣｏｏｌｉｎｇꎻＭＡＴＬＡＢꎻＡｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎꎻＣｏｏｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ０㊀引㊀言收稿日期:２０１８－０４－２８㊀㊀修订日期:２０１８－０５－１１作者简介:赵洪生ꎬ中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司ꎮ燃气轮机是定容装置ꎬ入口空气温度对其性能有很大的影响ꎮ当入口温度升高时ꎬ空气密度变少ꎬ进入压气机和燃气透平的空气质量流量变少ꎬ使燃气轮机的效率降低ꎻ入口温度升高还会使压气机的压缩比下降ꎬ降低燃气轮机的输出功ꎻ同时压气机的功耗增大ꎬ致使燃气轮机的出力进一步降低ꎻ对于联合循环ꎬ燃机排烟量减少还会降低余热锅炉的效率ꎬ从而降低汽轮机效率[１－２]ꎮ因此ꎬ冷却燃机进气是一个很好的增加机组整体性能的方式ꎮ在燃气轮机进气入口安装进气冷却系统可以有效地增加电厂的出力和效率ꎬ使电厂获得显著地经济效益[３]ꎮ目前全球范围内主流的进气冷却技术有:喷雾蒸发冷却㊁表面式换热器冷却㊁电制冷㊁冰蓄冷㊁利用蒸汽或热水的溴化锂吸收式制冷等技术ꎮ在如此多冷却进气的方式中ꎬ喷雾式冷却技术有早期投资较少㊁易于安装㊁冷却装置与控制系统㊁汽水分离系统简单ꎬ运行及维护费用低的优点ꎮ喷雾蒸发冷却系统是将一些喷嘴设置在燃气轮机的进气口顺向喷水或安置在进气通道尾端ꎬ逆向喷水[４－５]ꎮ经过增压泵将除盐的冷却水送到喷嘴阵列ꎬ雾化后喷入空气流中ꎬ雾化后水与空气接触的表面积急剧增大而加强蒸发冷却效果ꎬ可以将空气加湿到饱和点ꎬ将空气温度冷却到最低ꎬ冷却效果非常好ꎬ而且阻力损失小ꎮ１㊀喷雾蒸发冷却系统文中设计的进气空气冷却装置有进气道㊁供水泵㊁喷嘴阵列㊁水箱㊁流量计㊁阀门㊁ＰＶＣ管道㊁除水板等设备ꎬ系统结构简单ꎬ管理和维修方便ꎮ喷雾蒸发冷却系统简易图如图１所示ꎮ图１㊀喷雾蒸发冷却系统简易图㊀㊀系统工作工程:供水泵将水箱里的水输送出来ꎬ经管道分成几路ꎬ分别由阀门控制ꎬ保持每路的供水量ꎬ满足对通道空气进行冷却降温的需要ꎬ通过喷头除盐水以雾状顺进气方向喷入设计的燃机进气道ꎬ在管道内蒸发冷却空气ꎮ在进气空气的带动下ꎬ大部分水雾直接蒸发ꎬ增加进气相对湿度ꎬ降低压气机进口温度ꎬ一小部分附着在壁面上ꎻ同时ꎬ为了防止水雾形成的较大液滴随气流进入压气机ꎬ在进气道后设置一个除水板ꎬ将未蒸发完的液滴捕集ꎮ自动补水阀和溢出管道维持水箱水位ꎬ排污管将附着在壁面上汇集的水㊁除水板捕集的水和水箱溢出水排出系统ꎮ２㊀蒸发冷却过程基本理论喷雾蒸发冷却是利用喷嘴将水雾化变成微小的液滴加快水蒸发吸收空气中的热量降低空气的温度[６－７]ꎮ因此被降温空气的状态(温度㊁相对湿度㊁流量等)㊁喷水的工况(温度㊁流量)和喷嘴的雾化效果都会影响降低空气温度的效果[８]ꎮ当雾化水的工况㊁空气流量和雾化效果一定时ꎬ被冷却空气的温度和相对湿度是影响喷雾蒸发降温的因素ꎮ空气的相对湿度小于１００％ꎬ喷入空气的水才能自然蒸发降低其温度ꎬ随着喷水量的增加ꎬ空气中的相对湿度逐渐增加ꎬ空气温度逐渐降低ꎬ直到空气的相对湿度达到１００％ꎬ此时空气温度最低ꎬ是最佳的降温效果ꎮ被冷却前空气温度为ｔａ１时ꎬ空气中的含湿量[３０－３１]为:ｄ１＝ＭｖｎｖＭａｎａ＝０.６２２γ１ｐｓ１ｐ－ｐｓ１(１)式中ꎬｄ１为被冷却前空气的含湿量ꎬｋｇ(水蒸气)/ｋｇ(干空气)ꎻＭｖ为水蒸气的摩尔质量ꎬｋｇ/ｍｏｌꎻＭａ为干空气的摩尔质量ꎬｋｇ/ｍｏｌꎻｎｖ为湿空气中水蒸气的物质的量ꎬｍｏｌꎻｎａ为湿空气中干空气的物质的量ꎬｍｏｌꎻγ１冷却前进气相对湿度ꎬ％ꎻｐｓ１为ｔａ１温度下的水蒸气的饱和压力ꎬＰａꎻｐ为大气压力ꎬＰａꎮ水蒸气的饱和压力计算公式[９－１０]:ｐｓ１＝０.０２１５ｅｘｐ(１８.５９１６－３９９１.１１ｔａ＋２３３.８４)ˑ１０５(２)㊀㊀由于空气流动和液滴直径很小ꎬ喷雾蒸发过程很快ꎬ所以文中认为该过程与外界没有能量交换ꎬ喷雾蒸发过程就是对空气绝热加湿降温过程ꎬ忽略湿空气和水雾的动能和位能差ꎬ则根据能量方程可得:(ｈａ２＋ｄ２ｈｖ２)－(ｈａ１＋ｄ１ｈｖ１)＝(ｄ２－ｄ１)ｈｗ(３)式中ꎬｈａ２为ｔａ２温度下的干空气的焓值ꎬｋＪ/ｋｇꎻｈａ１为ｔａ１温度下的干空气的焓值ꎬｋＪ/ｋｇꎻｄ２为冷却后进气含湿量ꎬｋｇ(水蒸气)/ｋｇ(干空气)ꎻｈｖ１为温度下的湿蒸气的焓值ꎬｋＪ/ｋｇꎻｈｖ２为温度下的湿蒸气的焓值ꎬｋＪ/ｋｇꎻｈｗ为加入水的焓值ꎬｋＪ/ｋｇꎮ式(３)即为:ｃｐａｔａ２＋ｄ２(ｃｐｓｔａ２－ｈｗ)＝ｃｐａｔａ１＋(ｃｐｓｔａ１－ｈｗ)(４)式中ꎬｃｐａ干空气的定压比热容ꎬｃｐａ＝１.００５ｋＪ/(ｋｇ Ｋ)ꎻｔａ２为冷却后进气温度ꎬħꎻｈｗ为饱和水蒸气的焓值ꎬｈＨ２Ｏ＝２５０１ｋＪ/ｋｇꎻｃｐｓ水蒸汽的平均比定压热容ꎬｃｐｓ＝１.８５９ｋＪ/(ｋｇ Ｋ)ꎮ加湿后达到终态ꎬ则冷却水量为:ΔＱ＝Ｑ１(ｄ２－ｄ１)(５)式中ꎬＱ１为燃气轮机进气量ｋｇ/ｓꎮ３㊀初始空气状态对喷雾冷却效果影响分析喷雾冷却效果受到初始空气状态的影响ꎬ为了比较不同初始空气温度㊁相对湿度下的喷雾冷却效果ꎬ文中以１ｋｇ干空气为例ꎬ选取如下具有代表性的空气状态参数ꎬ根据上一节理论ꎬ通过ＭＡＴＬＡＢ编写程序进行计算分析ꎬ得到不同初始空气状态下ꎬ喷雾冷却效果数据ꎬ并绘制各个参数之间的关系图ꎮ喷雾冷却过程使用的冷却水水温为１５ħꎻ空气的初始温度分别为２０㊁３０㊁４０㊁５０㊁６０ħꎻ空气初始相对湿度为０％㊁１０％㊁２０％㊁３０％㊁４０％㊁５０％㊁６０％㊁７０％㊁８０％㊁９０％㊁１００％ꎮ图２㊀冷却后空气温度随初始空气温度和相对湿度变化图图３㊀冷却前后空气温差随初始空气温度和相对湿度变化图从图１－３中发现喷雾冷却效果受空气初始温度和相对湿度的影响ꎬ相同初始温度下ꎬ随着相对湿度的增加ꎬ喷雾冷却后空气温度越接近初始温度ꎬ且接近程度逐渐变缓ꎬ即喷雾降温后空气温差逐渐变小ꎮ随着空气相对适度的增加ꎬ空气达到饱和所需要的喷水量逐渐减少ꎬ水蒸发吸收空气中的热量逐渐较小ꎬ降温效果越不明显ꎮ在相同的湿度下ꎬ初始空气的温度越高ꎬ喷雾冷却前后图４㊀冷却时所需的喷水量随初始空气温度和相对湿度变化图空气温差越大ꎬ喷雾降温效果越明显ꎬ空气达到饱和所需要的喷水量越多ꎮ所以ꎬ被冷却前空气的温度越高ꎬ相对湿度越小ꎬ喷雾冷却效果越好ꎮ对于我国干燥炎热的北方和西部地区ꎬ喷雾冷却技术应用前景非常好ꎬ对于相对湿度较大的南方地区ꎬ也有不少地方应用ꎬ其效果也不错ꎮ文中选择向空气中喷水ꎬ使空气的相对湿度达到１００％时的喷水量为最佳喷水量ꎮ当喷水量太小时ꎬ喷雾蒸发冷却达不到理想的降温效果ꎬ当喷水量太大时ꎬ空气相对湿度达到１００％时就没有了吸湿作用ꎬ空气温度也不会在降低ꎬ一些未蒸发完的液滴就会跟着气流进入压气机ꎬ对压气机叶片造成伤害ꎬ减少其使用寿命ꎬ所以最佳喷水量就是使空气相对湿度达到１００％ꎬ空气温度降到最低时的喷水量ꎮ４㊀经济性分析我国西北方含湿量一般小于５０％ꎬ本章按５０％计算ꎬ西北某地燃气－蒸汽联合循环６Ｆ机组满负荷运行７５０个小时ꎬ满负荷时空气进气量６８０ｔ/ｈꎬ按装进气喷雾冷却装置后ꎬ按上表所示减少的燃气量０.１ｔ/ｈꎬ天然气价格按４３００元/ｔꎮ一台机组一年节省７５０ˑ０.１ˑ４３００＝３２.２５万元ꎮ系统维护成本和这旧按每小时２０元ꎬ一年花费２０ˑ３０００＝６万元ꎬ喷雾蒸发装置每年按２万元的电量消耗ꎬ组平均进气量进气量６８０ｔ/ｈꎬ喷雾冷却喷水量为０.００３８ｋｇ/ｋｇꎬ除盐水按０.０５元/ｋｇꎬ整个夏季使用除盐水消耗６８０ˑ１０００ˑ３０００ˑ０.００３８ˑ０.０５＝９.６９万元ꎮ一套喷雾冷却系统由采购到安装花费大约２８０万元ꎬ使用寿命按１５年ꎮ一台机组一年收益３２.２５－６－２－９.６９＝３３.９４万元ꎬ那么２８０ː３３.９４ʈ８年ꎬ即预计８年便可收回成本ꎮ５㊀结束语按照加湿冷却基本理论ꎬ用ＭＡＴＬＡＢ编写了对未饱和空气的加湿冷却计算程序ꎬ计算出不同初始状态下使空气达到饱和所需的喷水量和降低的温度ꎬ发现空气初始温度越高ꎬ相对湿度越大ꎬ所需要的喷水量越大ꎬ喷雾降温效果越好ꎮ我国西北地区夏季温度高于４０ħꎬ相对湿度更小于２０％ꎬ燃气轮机进气采用喷雾蒸发冷却方式有着巨大的优越性ꎮ参考文献[１]㊀郝洪亮ꎬ刘志坦ꎬ常连成ꎬ等.燃机进气冷却技术探讨[Ｊ].电力科技与环保ꎬ２０１３ꎬ２９(６):５０－５２. [２]㊀何语平ꎬ祝耀坤.采用进气冷却技术提高燃气轮机的出力和热效率[Ｊ].浙江电力ꎬ２００４(３):２５－２９. [３]㊀郑嘉华.关于燃气轮机的进气冷却装置[Ｊ].燃气轮机技术ꎬ２００１(２):２４－２６.[４]㊀李成成ꎬ黄㊀翔ꎬ霍海红.喷雾降温蒸发冷却技术在西安世界园艺博览会应用的可行性分析[Ｊ].制冷空调与电力机械ꎬ２０１１(３):５－８.[５]㊀何语平ꎬ祝耀坤.采用进气冷却技术提高燃气轮机的出力和热效率[Ｊ].浙江电力ꎬ２００４(３):２５－２９. [６]㊀陈㊀斌ꎬ郭烈锦ꎬ张西民ꎬ等.喷嘴雾化特性实验研究[Ｊ].工程热物理学报ꎬ２００１(２):２３７－２４０. [７]㊀陈仁贵ꎬ张大中ꎬ等.喷雾蒸发冷却技术在燃气轮机上的应用[Ｒ].亚太地区燃气轮机发电应用及气体燃料技术研讨会论文ꎬ２００１.[８]㊀李建春ꎬ李㊀强ꎬ康文广.浅谈联合循环机组蒸汽系统的运行方式[Ｊ].燃气轮机技术ꎬ２００６(２):５８－６３. [９]㊀Ｍ.Ｒ.ＥＲＢＥＳꎬＲ.Ｒ.ＧＡＹꎬＡ.ＣＯＮＨ.ＧＡＴＥ:ＡＳｉｍ￣ｕｌａｔｉｏｎＣｏｄｅｆｏｒＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＧａｓ－ＴｕｒｂｉｎｅＰｏｗｅｒＰｌａｎｔｓ[Ｊ].８９－ＧＴ－３９ꎬＪｕｎｅ４－８.１９８９ꎬＴｏｒｏｎｔｏꎬＯｎｌａｔｉｏꎬＣａｎａｄａ.[１０]㊀ＰｅｎｇＺｈａｎｇꎬＬｉｎＲｕａｎꎬＧｕｏｂｉａｏＧｕꎬ"ＤｅｓｉｇｎｏｆＥｘ￣ｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＤｅｖｉｃｅＵｓｅｄｆｏｒＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅａｎｄＴｗｏ－ｐｈａｓｅＳｐｒａｙＣｏｏｌｉｎｇ"ꎬＩＣＥＭＳ２０１１ꎬＡｕｇｕｓｔ２０１１.。

燃气轮机制冷系统工作原理燃气轮机是一种广泛应用于航空、能源和化工等领域的重要动力装置。

为了保证燃气轮机的可靠运行和提高其效率，制冷系统在其中扮演着至关重要的角色。

本文将详细说明燃气轮机制冷系统的工作原理，涵盖了其组成部分和关键技术。

一、引言燃气轮机作为一种高温高压能量转化设备，其运行过程中会产生大量的热能，需要通过制冷系统来实现冷却。

制冷系统的主要目标是降低燃气轮机部件的温度，以提高其寿命和性能。

二、燃气轮机制冷系统组成部分燃气轮机制冷系统通常由以下几个主要组成部分构成：1. 压气机旁通系统：燃气轮机运行时，通过旁通管道将部分气流从压气机中分离出来。

这一部分气流会经过冷却器进行冷却后再重新注入燃气轮机中，起到冷却的作用。

2. 冷却器：冷却器负责将从压气机旁通系统中分离出来的气流进行冷却。

冷却器通常采用换热器，使热气流与冷却介质进行热交换，从而实现冷却效果。

3. 回流系统：回流系统将冷却后的气流重新注入燃气轮机中。

这一步骤可以通过多种方式实现，例如通过增加燃气轮机喷口面积或者直接注入燃气轮机燃烧室中。

4. 控制系统：控制系统对制冷系统的运行进行监测和控制，以确保其正常运行和调节制冷效果。

三、燃气轮机制冷系统工作原理燃气轮机制冷系统的工作原理可以简化为以下几个步骤：1. 气流旁通：在燃气轮机运行期间，通过旁通管道将一部分气流从压气机中分离出来。

这一步骤通常在燃气轮机进气口和压气机入口之间完成。

2. 气流冷却：分离出的气流经过冷却器进行冷却。

冷却器中的冷却介质与热气流进行热交换，将热量带走，使气流温度降低。

3. 冷却气流回流：冷却后的气流通过回流系统重新注入燃气轮机中。

这一步骤可以通过控制流量和喷口面积来实现，确保冷却气流能够重新进入燃气轮机并发挥冷却效果。

4. 控制系统监测和调节：制冷系统的运行过程会由控制系统进行监测和控制。

通过传感器和反馈控制，控制系统能够实时监测制冷系统的温度和压力，调节流量和喷口面积，以确保制冷效果和燃气轮机的正常运行。

塔河油田索拉燃气轮机发电机组进气蒸发冷却自动系统的设计【摘要】本论文介绍了新疆塔河油田夏季环境温度高影响索拉燃气轮机发电机组出力的问题，通过设计一套燃气轮机进气蒸发冷却自动系统解决该问题。

本套燃气轮机进气蒸发冷却自动系统的设计有几个特点：1、利用锅炉尾气的热量生产蒸馏水，实现了变废为宝；2、选用蒸馏水作为冷却蒸发介质，对机组部件的腐蚀很小；3、改造已有的滑油风冷系统对冷却水介质进一步降温；4、利用PLC控制系统实现了燃气轮机进气蒸发冷却系统运转的自动化。

【关键词】燃气轮机；水帘；除水板；PLC控制系统引言塔河油田地处塔克拉玛干沙漠北缘，该地区夏季温度高，湿度低，最高环境温度可达40℃。

环境温度高影响了塔河油田发电一厂的3台索拉燃气轮机发电机组TITAN130的出力。

通常环境温度每升高1℃，机组的出力将下降0.5%-0.9%，效率下降0.2%-0.3%。

从近几年机组的实际运行数据看，夏季机组出力最高只能达9300kw，冬季机组出力最高可达11000kw。

降低机组进口空气温度，能有效的提升机组的出力，本文根据塔河油田发电一厂的实际情况，设计一套适合本单位的燃气轮机进气蒸发冷却系统。

1 环境温度与机组出力和效率的关系索拉燃气轮机发电机组TITAN130是单轴恒转速机组，其出力和效率与空气进气温度密切相关，具体如下：（1）环境温度升高，入口空气密度降低，流过燃气轮机的质量流量减少，引起燃气轮机出力下降。

（2）环境温度升高，压气机压比变小，压气机的耗功增加。

（3）环境温度升高，压气机排气温度升高，在最大给定的燃气初温下，可加给燃气的热量减少。

综上分析，环境温度降低能提高机组出力。

2 燃气轮机进气冷却方式简介燃气轮机进气冷却的方法有两大类：一是间接接触式，它通过在燃气轮机进气道装设冷却器来吸收空气的热量；一是蒸发为特征的直接接触式，冷却介质有水、液化空气和甲醇，一般为水。

直接接触冷却方式又有水膜蒸发和喷雾蒸发两种。

燃气轮机进气冷却技术及运用的简明分析燃气轮机进气冷却技术及运用摘要：叙述了大气条件对燃气轮机性能的影响，对不同的进气冷却方式进行了比较。

探讨了冷却方案的选择和关键设备冷却器的选型，对进气冷却效果及经济效益进行了分析。

关键词：燃气轮机，冷却技术，运用一、引言燃气轮机（以下简称燃机）的热力循环通常为工质取自大气的开式循环，其功率输出受大气条件的影响很大。

随着气温的升高，其输出功率下降，热耗率增加，对于电厂，夏季是使用电高峰季节，燃机因气温升高，出力下降使调峰的能力受到影响。

对于天然气处理和化工装置，夏季是原料气充足的季节，燃机输出功率下降，装置生产能力不足，效益下降。

因此，对燃机进口空气进行冷却，是消除环境温度升高影响，提高燃机性能的有效办法。

二、正文1. 进气冷却功能的分析1.1 环境条件对燃机性能的影响由于燃机以大气为工质，其功率和效率随环境条件变化而变化，当大气压力降低、温度升高时，因大气的密度降低，燃机空气流量、压比、无因次转速和比功下降，其功率和效率随之下降，热耗率上升；气温的升高对燃机性能的影响更突出，其对高压比的轻型燃机的影响程度又大于对重型燃机的影响。

当大气温度从15 ℃（59 oF）上升到35 ℃（95 oF）时，燃机MS5001、PG6551机组的功率下降了12.5 %左右，热耗率增加3 %左右。

可见环境温度对燃机性能的影响很大，而采用燃机进气冷却可以消除高温天气的影响，达到增加燃机输出功率的目的。

2 冷却方案的选择2.1 各种类型进气冷却技术的特点分析到目前为止，燃机进口空气冷却技术概括起来主要有两种类型：制冷式冷却和蒸发式冷却。

2.1.1 制冷式冷却燃机进气制冷式冷却方式根据所采用的制冷系统形式的不同又可有多种类型，如吸收式制冷冷却、压缩式制冷冷却、蒸汽喷射式制冷冷却以及吸收式制冷与压缩式制冷混合式冷却等等。

目前工程中应用的主要是前两种。

采用制冷式冷却方式时，制冷系统通过安装于燃机进气道内的热交换器来降低燃机进气的温度。

燃气轮机热管型进气冷却系统的设计及性能分析发表时间：2016-12-07T14:41:04.967Z 来源：《基层建设》2016年23期作者：张宏黄紫燚[导读] 摘要：针对燃气-蒸汽联合循环（联合循环）机组出力随环境温度升高而下降的问题，设计了新型燃气轮机（燃机）进气冷却系统，即利用热管型溴化锂吸收式制冷机（溴冷机）回收余热锅炉排烟余热制冷，以降低燃机进气温度。

中海油深圳电力有限公司 518120摘要：针对燃气-蒸汽联合循环（联合循环）机组出力随环境温度升高而下降的问题，设计了新型燃气轮机（燃机）进气冷却系统，即利用热管型溴化锂吸收式制冷机（溴冷机）回收余热锅炉排烟余热制冷，以降低燃机进气温度。

对余热锅炉排烟（简称排烟）流量及温度变化对联合循环机组性能影响的分析表明，加装热管型溴冷机的燃机进气冷却系统可使燃机进气温度下降10～15℃，联合循环机组年净增发电量约20000MW·h。

在环境温度一定的条件下，随着排烟温度的增加，燃机进气温降幅度也不断增加。

关键词：燃气轮机；热管；联合循环；进气冷却；余热利用燃气轮机的发电功率和效率与空气进气温度密切相关，随着大气温度升高，空气密度降低，导致流经燃气轮机进气道的空气质量流量减少，引起燃气轮机发电功率下降。

通常这种发电功率的减小恰恰发生在电力负荷较大的时候。

通过加装燃机进气冷却装置，降低燃机进气温度，使燃机功率达到甚至超过额定功率。

另外，进气冷却还可减少NOx的排放，保持燃机运行的稳定性，减少联合循环机组维护费用。

根据冷源的不同，燃气轮机进气冷却的方式一般有蒸发冷却、电制冷、冰蓄冷制冷、蒸汽或热水制冷。

其中蒸发冷却方式由于设备简单、造价低廉、耗能低、使用维护方便、冷却效果好、在冷却的同时增加空气的含湿量等特点而越来越得到广泛的使用。

一、燃机热管型进气冷却系统1、热管换热器工作原理热管型溴冷机采用高效的分离式热管换热器，简称热管发生器，代替传统溴冷机的发生器，既可使溴冷机充分利用余热，又可以减少溴冷机的体积。

燃气轮机制冷系统工作原理
燃气轮机制冷系统工作原理是指通过调节和控制气体流动，实现对
燃气轮机进行冷却的一种系统。

燃气轮机作为一种热机，在运行过程
中会产生大量的热量，如果不能有效地进行散热，就会导致燃气轮机
过热，影响其性能和寿命。

因此，制冷系统的设计和运行至关重要。

燃气轮机制冷系统主要由制冷循环系统和热力循环系统两部分组成。

制冷循环系统负责提供冷却剂，将其送入燃气轮机中，实现对燃气轮
机的冷却。

而热力循环系统则通过控制循环的热力传递，实现对冷却
剂的再次利用，提高系统的效率。

制冷循环系统可以采用不同的工质，如氨、氟利昂等。

这些工质具
有较高的比热容和较好的传热性能，能够有效地实现对燃气轮机的冷却。

在制冷循环系统中，制冷剂首先通过膨胀阀进入蒸发器，吸收燃
气轮机释放的热量。

然后经过压缩机进行压缩，再经过冷凝器放热。

最后通过节流阀降低压力，重新进入蒸发器循环。

热力循环系统则通过控制燃气轮机的进出口温度，实现对制冷剂的
再次利用。

在热力循环系统中，燃气轮机内部的热量被传递给制冷剂，使其蒸发变为气态，并带走热量。

然后通过压缩机将气态制冷剂压缩，提高其温度和压力。

最后通过冷凝器进行放热，将制冷剂冷却后送回
蒸发器进行循环利用。

通过制冷循环系统和热力循环系统的协同作用，燃气轮机制冷系统
能够有效地实现对燃气轮机的冷却，保证其正常、稳定的运行。

同时，
经过不断的改进和优化，制冷系统的效率和性能也在不断提升，为燃气轮机的运行提供了更加可靠的保障。

试析燃气轮机进气冷却技术分析摘要：随着科技的发展与社会的进步，燃气轮机进气冷却技术得到了进一步的发展与改革。

由于燃气轮机性能与环境温度联系密切，通过进气冷却技术能够有效的解决燃气轮机出力随着燃气进气温度的升高而降低的问题。

因此，选择何种进气冷却技术是保障燃气轮机能否正常运行的关键。

本文将通过的对燃气轮机进气冷却设计参数进行分析，进而对燃气轮机进气冷却技术种类加以阐述，以供参考。

关键词：燃气轮机；进气冷却；设计参数；技术分析引言科技的发展推动了燃气轮机的自动化程度的改进，从目前燃气轮机的发展现状来看，其在性能以及运行效率方面都得到了有效的提高，基本上能适应自然环境的各种要求，从而达到良好的冷却效果，更好地满足广大用户的使用需求。

1.燃气轮机进气冷却设计参数随着科技的发展与社会的进步，燃气轮机加装冷却系统得到了快速的发展，并且得到了广泛的应用。

在进行燃气轮机进气冷却设计过程中，需要对燃气轮机的性能曲线、出力比率以及运行时数进行重点分析，同时也要对考虑空气流量以及环境温度对其的影响。

由于透平轴功率对燃气轮机出力有着直接的影响，在确定燃气轮机出力增加值的过程中，要对燃气轮机的透平处理进行充分考虑，并且还要与预期温度下燃气轮机的出力情况进行比较，在燃气轮机进气冷却函数一定的条件下，燃气轮机的冷却进气的容量增益值主要取决于其性能曲线的斜率，冷却进气容量增益值越陡，其增益值越多。

除此之外，周围的环境温度对燃气轮机的冷却装置的费用成本以及规模也有着较大的影响。

从目前燃气轮机的结构形式上看，大多数都是以潜热负荷为主要的负荷结构，在进行冷却结构的设计过程中，必须要同时满足相对湿度以及干泡温度两项设计要求。

如果未能满足其中某一项要求，会发生余量过大现象发生。

通过调查研究不难发现，在湿度相对比较高的环境下，燃气轮机采用冷却的进气方式，能够增加其出力情况，这时空气流量与冷却程度成成正比关系，当二者之间的比值越低的情况下，冷却效果越好。

提高燃气轮机效率的两种进气冷却方式研究燃气轮机是一种常见的燃烧机械，它通过燃烧燃气来产生动力。

燃气轮机在运行过程中会受到高温环境的影响，导致效率下降和寿命缩短。

为了提高燃气轮机的效率，研究人员提出了多种进气冷却方式，并进行了深入的研究和实验。

本文将着重介绍两种提高燃气轮机效率的进气冷却方式，并探讨它们的优缺点及适用范围。

1. 空气冷却空气冷却是一种常见的进气冷却方式，它通过将大气中的冷空气引入燃气轮机的进气道，以降低进气温度，从而提高燃气轮机的效率。

空气冷却的优点在于成本低、操作简单，且不需要额外的冷却介质。

空气冷却也可以有效地降低燃气轮机的进气温度，从而减少燃气轮机的燃料消耗和排放。

在一些需要简单快速提高燃气轮机效率的场景中，空气冷却是一种非常实用的选择。

空气冷却也存在一些缺点，最主要的就是空气本身的冷却能力有限，尤其是在高温环境下，空气的冷却效果会受到一定的限制。

由于空气冷却需要消耗大量的空气资源，所以在一些资源短缺的情况下，空气冷却并不是一个可行的选择。

空气冷却还存在一定的压力损失，这也会对燃气轮机的效率产生一定的影响。

水蒸气冷却也存在一些缺点。

水蒸气冷却需要消耗大量的水资源，尤其是在干旱地区或水资源短缺地区，使用水蒸气冷却可能会导致水资源的浪费。

水蒸气冷却会增加燃气轮机的复杂度和维护成本，因为需要专门的水蒸气冷却系统来处理水蒸气的注入和排出。

水蒸气冷却也存在一定的腐蚀和结垢问题，需要额外的防护措施来保证系统的正常运行。

空气冷却和水蒸气冷却是两种常见的提高燃气轮机效率的进气冷却方式。

空气冷却操作简单，成本较低，适用于部分需要临时提高效率的场景；而水蒸气冷却冷却效果更佳，能够提供额外的蒸汽动力，但需要消耗大量的水资源，并且增加了系统的复杂度和维护成本。

在选择进气冷却方式时，需要综合考虑燃气轮机的运行环境、资源状况和经济成本等因素，从而选择适合的进气冷却方式来提高燃气轮机的效率。

未来，随着科技的不断进步，进气冷却技术也将不断改进和创新，为燃气轮机的运行效率提供更多的选择和可能性。

Ξ第12卷　第3期《燃　气　轮　机　技　术》V o l112N o.3 1999年9月GAS TURBINE TECHNOLOG Y Sep t.1999燃气轮机进气制冷技术孔水源　孔祥伟　张秋耀(机械部第二设计研究院)摘 要本文根据燃气轮机性能曲线,利用余热锅炉后的剩余余热,作为溴化锂制冷机组的热源,对燃机进气进行冷却,达到增大出力、降低能耗的双重效益。

主题词:燃气轮机　进气　冷却　制冷机一、前 言燃气2蒸汽联合循环发电装置由于具有能源利用率高、建设周期短、启动发电快和环境污染少等优点,已越来越受到世界各国的重视而得到迅速发展。

预计在2000年以后,燃气2蒸汽联合循环发电装置将超过常规火电厂,占电力生产的主导地位。

80年代以来,随着我国经济的飞速发展,燃气轮机发电技术在我国亦得到迅速发展,装机容量从70年代的300MW增加到目前的7200MW。

其中尤以沿海改革开放最早的深圳、广东、福建、浙江等地发展最为迅速,总容量达到2400MW,占全国燃机总容量的30%左右。

然而,燃气轮机的出力与建厂地点的环境温度、空气湿度以及海拔高度密切相关。

同样一台机组,装在我国炎热的南方和寒冷的北方,因其自然条件的不同,其出力可达数MW之差。

根据燃气轮机变工况运行理论,当大气温度下降时,会使机组进气密度上升,燃机功率随之上升;燃机输出比功W n(单位质量工质所作的功)为燃机比功W t减去压气机比功W c:W n=W t-W c由热力学知道,气体温度愈低,其分子运动的速度也愈低,达到同样压比所需的压缩功也就愈小。

在等熵压缩时,压气机比功与气体初温成正比:W c=c p T1(Π(k-1) k-1)式中,c p为空气定压比热,T1为大气初温,Π为压比,因此,气温下降时,压气机比功下降,燃机比功上升,即燃机效率随之上升,反之亦然。

由于燃机一般参加调峰运行,特别在夏季峰电时段,电网往往要求燃机发出最大功率,以缓解高峰用电压力;但此时由于环境温度较高,燃机却会出现出力下降现象;此外,由于效率下降,其运行经济性也会随之下降。

收稿日期:2007-08-01作者简介:汤 翔(1982-),男,在读硕士,研究方向:检测技术及自动化装置。

燃气轮机进气冷却系统研制汤 翔,姜周曙,王 剑(杭州电子科技大学制冷与低温工程研究所,杭州310018)摘要:燃气轮机的性能受到环境温度的影响,高温时其出力随进入燃机的空气温度升高而降低的问题可通过进气冷却来解决。

提出了一种燃气轮机进气冷却系统的设计方案,介绍了一种双工况燃气轮机进气冷却系统以及使用西门子工控软件W i nCC 与STEP7对监控系统的设计。

运行结果表明,该进气冷却系统具有显著的经济效益。

关键词:燃气轮机;进气冷却;监控系统分类号:TB69 文献标识码:A 文章编号:1001-5884(2008)02-0113-03Deve lop m ent of Inlet A ir Cooling Syste m of G as TurbineTANG X iang,JI ANG Zhou -shu,WANG Jian(Institute of Refr i g eration and C ryogenics ,H angzhou D ianziUn i v ersity ,H angzhou 310018,Ch i n a)Abstrac t :T he per f o r m ance of gas turb i ne has relation w it h the env iron m ental te m pe rature and i n hot wea t her its output i sreduced w it h the i ncrease o f a ir i n let te m pera t ure ,wh i ch can be so l ved by m eans of coo li ng the i n let a i r .A n desi gn i ng m ethod of the gas turb i ne i n let a i r cooli ng syste m has been proposed ,an i n let a i r cooli ng syste m of the gas turb i ne w i th t wo operati ng conditi ons has been presented ,and the deve l op m ent o f the m onito ri ng syste m,wh i ch is desi gned by W i nCC and STEP 7w as i ntroduced .The ope ration resu lts show tha t the sa i d i n l et air coo li ng system to have obv ious econo m i c fits .K ey word s :gas tu rb i n e ;i n let air cooling ;m on itor i ng syste m0 前 言为解决夏季用电高峰期的电力紧张,燃气-蒸汽联合循环机被广泛投入使用[1],以缓解电力短缺。