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，以期为轮机余热制冷进气冷却系统的改造提供参考。
关键词：分布式；余热制冷；进气冷却；溴化锂制冷
引言
气轮机作为一种高效率、低排放的动力装置在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。本文对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
火电厂烟气余热深度利用可有效提高电厂的热经济性。对国内外几种余热利用方式进行了综述，包括常规余热利用方式和几种新型余热利用方案如换热器分级布置、旁路烟道技术和热泵技术等。对不同余热利用方式的节能效果进行了详尽对比分析，认为常规低温省煤器烟气余热利用方案回收的热量较为有限，分级余热利用可实现能量的梯级利用，旁路烟道技术排挤了更高级别抽汽而更具经济性，而热泵技术能进一步利用废热提升能量品质。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
能源站采用的轮机发电机组为美国普惠公司的FT8-3SwiftPac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290m3/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。
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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℃。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，不考虑量及电网调度的限制，可以增加机组收益。
4烟气余热常规利用方式
发电是我国电力生产的主要形式[1]。近年来，随着技术的发展、参数的提高，先进机组的电厂热效率可超过45%[2]。现有条件下进一步提高电厂热效率会存在一定的困难，但仍可采用的技术有：提高超超临界参数、汽轮机热力系统优化、锅炉热力系统优化、冷端参数优化、烟气余热利用等[3]。其中烟气余热利用是提高火电厂热效率的有效方式之一，这是由于当前国内机组排烟温度多在120~140℃，排烟温度较高，烟气会携带较大热量，损失较多，排烟损失可达整个锅炉本体热损失的3%~8%，是影响锅炉热效率最主要的损失[4]。一般认为，锅炉的排烟温度每降低10~15℃，锅炉效率可提高1个百分点，相应发电煤耗下降，电厂效率也随之提高。因此，降低排烟温度，充分利用锅炉烟气余热，对于锅炉效率的提高乃至整个电厂经济性的提升都至关重要。通常，锅炉尾部烟气的余热可被用来加热锅炉给水或凝结水、预热冷空气、加热热网水或用于干燥原煤等[5]。其中，烟气余热用来加热给水或凝结水和预热空气的情况较为普遍。本文概述了火电厂热经济性的评价方法，对火电厂烟气余热利用的常规方式和几种新型方式进行综述，对各自特点进行总结，力求寻找出适合中国国情的烟气余热利用方式，提高电厂整体热经济性。对于无烟气余热利用的电站锅炉，烟气经空气预热器换热后，先后经除尘器和脱硫塔去除飞灰和脱硫，然后经烟囱排入到大气中。常规烟气余热利用是在空预器之后加装烟气余热利用装置(或称作低温省煤器)，用来加热回热系统中的凝结水。烟气余热利用换热器若布置在空气预热器之后，除尘器之前，换热使进入到除尘器的烟温降低。对于电除尘来说，烟温的降低会降低飞灰的比电阻，低比电阻有利于除尘效率的提升。同时，由于换热器的布置，烟道阻力会上升，使引风机能耗增加，而烟温的降低又会使的烟气体积流量减小，这又缓解了引风机电耗的增量。对于换热器布置在引风机和脱硫塔之间这种形式，其对除尘器的效率和引风机的电耗影响较小，但烟风系统的阻力需要重新进行计算校核。烟气余热利用的另一种新形式为基于旁路烟道技术的余热利用方案。该方案原理是锅炉尾部烟气在进入到空气预热器之前，烟道被分为主烟道和旁路烟道2部分，其中主流烟气进入到空气预热器，旁路烟气不经空预器而进入旁路换热器中。旁路换热器设高压给水换热器与低压凝结水换热器用来加热锅炉给水和凝结水。主烟道和旁路烟道的2股烟气在出口处再行汇合，汇合后的烟道一般会再布置一个前置空预器，用以加热冷二次 风，补充因旁路烟道的设置而使空气吸热不足。该方案尤为适合排烟温度偏高的系统，由于排挤了更高级别的汽轮机抽汽，进一步提高了汽轮机的做功蒸汽量，提高了系统的经济性。此种烟气旁路系统目前在国内电厂尚未见报道，而国外已有应用实例。
结束语：
未来烟气余热可在系统优化、换热器设计和热泵技术等方面开展进一步研究，在开发高效余热利用方法同时，需注意系统的安全性和经济性。
参考文献：
[1]唐健. 崔耀欣. 张栋芳. 等.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.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.
论文作者:苗宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/18
标签：余热论文; 烟气论文; 机组论文; 温度论文; 系统论文; 旁路论文; 溴化锂论文; 《基层建设》2019年第18期论文;