燃气轮机进气蒸发冷却系统的设计及其效果分析2011制冷年会专题.ppt

辛军哲,主讲人彭果,2011.10,2011.10,PG6111FA型燃气轮机发电机组主要性能参数,1进气冷却系统对燃气轮机性能的影响,在非标准工况下，燃气轮机进气温度和耗热量、千瓦热耗以及出力之间的关系如下图1所示,2011.10,,图1燃气轮机进去温度与性能参数的关系,,进气含湿量与出力及千瓦热耗的关系如下图2所示,2011.10,,图2燃气轮机进去含湿量与性能参数的关系,进气压力损失每增加10.0mbar，将会使出力减少1.5，千瓦热耗增加0.5。,大气压力随着海拔高度的升高而降低，在非标准状况下，燃气轮机的出力、热耗和排气流量与海拔成反比,图3大气压力与海拔关系图,2011.10,,2进气冷却系统基本参数设计,本系统采用直通水，进气蒸发冷却系统工作流程及组成如下图4所示,2011.10,,图4进气蒸发冷却原理图,燃气轮机进气蒸发冷却系统主要零部件的设计参数如下,湿帘规格尺寸的确定湿帘采用蒙特的GLASdek7090系列，高度和宽度方向分别三等分，每一等分方格内采用一块高度为3200mm，宽度为2200mm的湿帘，厚度为250mm，空气阻力170Pa。九块湿帘的平均迎面风速为2.64m/s。,2011.10,图5填料示意图,2011.10,水质控制本系统采用全新的全膜法水处理技术，使经处理后的补充水硬度为零，根据下图5的曲线，可查得此时的排水率最小为0.5。,图6最小排水率与补水硬度的关系,,水系统的设计本系统最多有2/3的淋水量用于蒸发，相应即最少有1/3的淋水量直接排掉，淋水量（即耗水量）为10522kg/h。其中最多有7015kg/h被蒸发，最少有3507kg/h被排出。,2011.10,除水板的设计选用LMDS型除水板,其在设计风速下对100μm及其以上水滴的除去效率99.9，而其所增加的阻力约为80Pa。,,进气冷却系统工作条件,燃气轮机发电机组在加装了进气蒸发冷却系统后，其将会因湿帘和除水板的增加使进气阻力增加250Pa。根据前述机组的特性，由此将会使机组出力减少0.375，千瓦热耗增加0.125。,2011.10,3燃气轮机运行效果分析,为了防止系统结冰产生机器故障，以环境空气湿球温度是否高于5℃作为蒸发冷却系统是否运行的条件，则系统在全年运行的时间为5252h。,,,式中蒸发冷却系统年运行小时数；燃气轮机年发电量；第i小时燃气轮机的出力；进气压力损失对出力的修正系数；其余参数意义同上，其中计算时温度修正系数和含湿量修正系数的温度和含湿量分别取第i小时进气蒸发冷却系统进口空气的干球温度t和含湿量d，而计算时温度修正系数和含湿量修正系数的温度和含湿量分别取第小时进气蒸发冷却系统出口空气的干球温度t1和含湿量d1。,燃气轮机全年发电量和热耗的计算方法,加装蒸发冷却系统时,燃气轮机的年发电量,加装蒸发冷却系统时,燃气轮机的年热耗,,,式中燃气轮机年热耗；第小时开启蒸发冷却装置时燃气轮机的热耗率；进气压力损失对热耗率的修正系数；其余参数意义同上。类似的，计算时温度修正系数和含湿量修正系数的温度和含湿量分别取第i小时进气蒸发冷却系统进口空气的干球温度t和含湿量d，而计算时温度修正系数的温度和含湿量修正系数的温度和含湿量分别取第小时进气蒸发冷却系统出口空气的干球温度t1和含湿量d1。,加装蒸发冷却系统时,燃气轮机的年平均出力,,加装蒸发冷却系统时,燃气轮机的年平均热耗,,2011.10,全年可使用进气蒸发冷却系统的5252h出力的数据如下图7所示,图7进气冷却系统对燃气轮机全年逐时出力的影响,,,全年可使用进气蒸发冷却系统的5252h耗热量的数据如下图8所示,2011.10,图8进去冷却系统对燃气轮机全年逐时热耗的影响,,,总出力、总热耗、千瓦时热耗如下表1所示,2011.10,表1总出力和总热耗统计,,,,,,对图7数据进行统计，如表2所示,2011.10,表2全年逐时出力效率提高统计表,3加装蒸发冷却设备的燃气轮机技术经济分析,利用此装置验证进气蒸发冷却技术在乌鲁木齐地区的适用性，蒸发冷却效率取85。表3是乌鲁木齐地区燃机发电机组在典型气象年加装进气蒸发冷却装置时运行数据,表3PG6111FA型燃机发电机组典型气象年加装进气蒸发冷却装置运行数据,对进气冷却方案的运行成本进行估算,表4进气蒸发冷却方案投资及全年运行成本对比表,注1.设备参考价1000元/kw；2.年维修费用以设备费的3计算；3.天然气最低热值取39800kJ/Nm3，天然气热值利用率取80。,采用净现值作为衡量进气蒸发冷却项目投资动态评价的指标。其计算公式如下,,式中现金流入；现金流出；第年现金流量；贴现率；设备的使用寿命。,净现值是指投资方案所产生的现金净流量以资金成本为贴现率折现之后与原始投资额现值的差额。净现值法就是按净现值大小来评价方案优劣的一种方法。净现值大于零则方案可行，且净现值越大，方案越优，投资效益越好。,在天然气价格1.6元/Nm3，电价0.5元/kWh情况下，计算加装进气冷却装置之后的新增投资、新增费用以及新增收益，对蒸发冷却方案进行经济计算，见表5,表5技术经济评价表,注1.水价6元/吨；人工费6万/年；2.假设该蒸发冷却设备的使用寿命为6年；3.贴现率，10。,根据此案例分析过程，对我国部分典型城市PG6111FA型燃机发电机组加装进气蒸发冷却装置运行效果作同样分析，结果如表6所示。,结合上述分析过程，得出我国各典型城市燃气轮机进气蒸发冷却技术适用情况如图4所示。,净现值的大小为蓝高红低，并随着颜色的深浅程度的变化而变化，蓝色越深，净现值越大，红色则相反。,图9燃气轮机进去蒸发冷却适用情况分布图,2011.10,谢谢,