蒸发冷却-吸收式制冷结合的燃气轮机冷却再利用系统

摘要

本发明公开的蒸发冷却?吸收式制冷结合的燃气轮机冷却再利用系统，包括有蒸发冷却?吸收式制冷复合进气冷却机组和外置水箱；蒸发冷却?吸收式制冷复合进气冷却机组的送风口与燃气轮机的进气口连接，燃气轮机的排气口处设置有发生器，发生器依次与气液分离器、溶液热交换器连接构成闭合回路，形成气?液处理系统；蒸发冷却?吸收式制冷复合进气冷却机组与气?液处理系统连接。本发明的燃气轮机冷却再利用系统，对燃气轮机进口空气进行梯级降温，用以提高燃气轮机功率输出；利用燃气轮机排气废热驱动吸收式制冷机冷却进气，不仅能有效利用燃气轮机的排气废热，还能提升燃气轮机的性能。

说明书

技术领域

本发明属于空调系统技术领域，具体涉及一种蒸发冷却-吸收式 制冷结合的燃气轮机冷却再利用系统。

背景技术

燃气轮机与活塞式内燃机、汽轮机动力装置相比，具有重量轻、 体积小、设备简单、启动加速快、高效率、低噪音及低排放等诸多优 点。然而，燃气轮机的发电功率、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。据研究，环境温度升高1℃，最大 可导致燃气轮机额定发电能力下降1％。另外，压气机的耗功量随吸 入空气的热力学温度成正比，即大气温度升高时，压气机的耗功量也 会增加。值得注意的是：燃气轮机排气有大量高温废热，若没有在排 气处布置余热锅炉或吸收式制冷机，废气将直接排放，不仅会浪费能 源和污染环境，而且不利于节能。

基于以上的弊端，对燃气轮机加装进气冷却装置，即将蒸发冷却 技术与吸收式制冷相结合，对燃气轮机进口空气进行梯级降温能提高 燃气轮机功率输出，利用燃气轮机排气废热驱动吸收式制冷机冷却进 气，不但能有效利用燃气轮机的排气废热，还能提升燃气轮机的性能， 是一种非常好的废热利用方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒸发冷却-吸收式制冷结合的燃气轮 机冷却再利用系统，对燃气轮机进口空气进行梯级降温，用以提高燃 气轮机功率输出；利用燃气轮机排气废热驱动吸收式制冷机冷却进 气，不仅能有效利用燃气轮机的排气废热，还能提升燃气轮机的性能。

本发明所采用的技术方案是，蒸发冷却-吸收式制冷结合的燃气 轮机冷却再利用系统，包括有蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷却机 组和外置水箱；蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷却机组的送风口与 燃气轮机的进气口连接，燃气轮机的排气口处设置有发生器，发生器 依次与气液分离器、溶液热交换器连接构成闭合回路，形成气-液处 理系统；蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷却机组与气-液处理系统连 接。

本发明的特点还在于：

外置水箱连接有排水管。

排水管上分别设置有阀门b、流量表b。

蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷却机组，包括有机组壳体，机 组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口、送风口；机组壳体内按空 气进入后流动方向依次设置有空气过滤器、蒸发冷却器、挡水板a、 蒸发-过冷器联合单元及送风机；蒸发冷却器上方依次设置有挡水板 b、吸收-冷凝器联合单元及二次排风机；二次排风机上方对应的机组 壳体顶壁上设置有二次排风口；气液处理系统与蒸发-过冷器联合单 元、吸收-冷凝器联合单元之间通过水管网连接，构成吸收式制冷机。

挡水板a呈倾斜设置；蒸发冷却器采用管式间接蒸发冷却器。

管式间接蒸发冷却器，包括有换热管组，换热管组的上方设置有 布水管，布水管上均匀设置有多个面向换热管组喷淋的喷嘴，布水管 通过供水管外接直流水供水管；换热管组的下方与机组壳体底部之间 形成二次风流道，二次风流道对应的机组壳体侧壁上设置有二次风进 风口。

换热管组由多根水平设置的换热管组成；供水管上分别设置有流 量表a、阀门a。

蒸发-过冷器联合单元由通过循环水管连接的蒸发器和过冷器组 成，形成闭合回路；吸收-冷凝器联合单元由吸收器和冷凝器组成； 过冷器通过第三水管与吸收器连接，过冷器还通过第五水管与冷凝器 连接；吸收器通过第一水管与气液分离器连接；冷凝器依次通过第二 水管、第七水管与溶液热交换器连接，第七水管上设置有节流阀；冷 凝器还依次通过第四水管、第六水管与溶液热交换器连接，第六水管 上设置有溶液泵。

吸收器采用空冷型吸收器。

冷凝器采用风冷式冷凝器。

本发明的有益效果还在于：

1.本发明的燃气轮机冷却再利用系统，将蒸发冷却技术与吸收式 制冷技术相结合，通过对燃气轮机进口空气进行梯级降温，大大提高 了燃气轮机的发电功率和效率。

2.在本发明的燃气轮机冷却再利用系统中，吸收式制冷机的运行 全部由燃气轮机的高温排气废热驱动，具有节约能源及经济环保的优 点。

3.在本发明的燃气轮机冷却再利用系统中，管式间接蒸发冷却器 中的用水采用的是直流水，能够大大减小系统结垢的风险，并且直流 水是经过全膜法处理后的水，保证了水质的清洁度；经蒸发冷却-吸 收式制冷复合进气冷却机组后的水再回收用于其他用途，有效避免能 量的浪费。

4.在本发明的燃气轮机冷却再利用系统中，挡水板呈倾斜放置， 增大了空气与挡水板的接触面积和时间，空气与水蒸气的混合物流向 下游的挡水板，其中的小水滴和部分水雾在挡水板上凝结成大水滴， 并在重力的作用下落入水箱，降低了进气的携水率，减少了压气机因 进气空气水量增加而导致的负荷消耗；同时空气中的微小尘埃也随水 滴落入水箱，淋洒下来的水对空气还起到了水洗除尘的辅助效果，避 免了进气中的微量杂质对冷凝器和吸收器的腐蚀。

5.本发明的燃气轮机冷却再利用系统是干空气能和余热废热这 些低品位能源与天然气这种常规能源的完美结合，有效的发展了常规 能源，同时也开发利用了低品位能源。

6.在本发明的燃气轮机冷却再利用系统中，管式间接蒸发冷却器 的二次排风能带走吸收式制冷机中吸收器和冷凝器的热量，提高了吸 收式制冷机的运行效率，也是对管式间接蒸发冷却器二次排风中能量 的回收再利用。

附图说明

图1是本发明燃气轮机冷却再利用系统的结构示意图。

图中，1.进风口，2.空气过滤器，3.换热管，4.布水管，5.挡水板 a，6.供水管，7.外置水箱，8.吸收器，9.蒸发器，10.冷凝器，11.过冷 器，12.送风机，13.送风口，14.燃气轮机，15.排气口，16.发生器， 17.气液分离器，18.溶液泵，19.节流阀，20.溶液热交换器，21.流量 表a，22.阀门a，23.阀门b，24.流量表b，25.排水管，26.二次排风机， 27.二次排风口，28.挡水板b，29.二次风进风口，30.第一水管，31. 第二水管，32.第三水管，33.第四水管，34.第五水管，35.第六水管， 36.第七水管，37.循环水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明蒸发冷却-吸收式制冷结合的燃气轮机冷却再利用系统， 其结构如图1所示，包括有蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷却机组 和外置水箱7；蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷却机组的送风口13 与燃气轮机14的进气口连接，燃气轮机14的排气口15处设置有发 生器16，发生器16依次与气液分离器17、溶液热交换器20连接构 成闭合回路，形成气-液处理系统；蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷 却机组与气-液处理系统连接。

外置水箱7位于蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷却机组的外部， 外置水箱7连接有排水管25；排水管25上分别设置有阀门b23、流 量表b24。

蒸发冷却-吸收式制冷复合进气冷却机组，如图1所示，包括有 机组壳体，机组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口1、送风口13； 机组壳体内按空气进入后流动方向依次设置有空气过滤器2、蒸发冷 却器、挡水板a5、蒸发-过冷器联合单元及送风机12；蒸发冷却器上 方依次设置有挡水板b28、吸收-冷凝器联合单元及二次排风机26； 二次排风机26上方对应的机组壳体顶壁上设置有二次排风口27；气 液处理系统与蒸发-过冷器联合单元、吸收-冷凝器联合单元之间通过 水管网连接，构成吸收式制冷机。

蒸发冷却器采用管式间接蒸发冷却器。挡水板a5呈倾斜设置。 送风口13内设置有风量控制阀门。

管式间接蒸发冷却器，其结构如图1所示，包括有换热管组，换 热管组的上方设置有布水管4，布水管4上均匀设置有多个面向换热 管组喷淋的喷嘴，布水管4通过供水管6外接直流水供水管；换热管 组的下方与机组壳体底部之间形成二次风流道，二次风流道对应的机 组壳体侧壁上设置有二次风进风口29。

换热管组由多根水平设置的换热管3组成。供水管6上分别设置 有流量表a21、阀门a22。

气液处理系统、蒸发-过冷器联合单元、吸收-冷凝器联合单元之 间的水管网结构具体如下：

蒸发-过冷器联合单元由通过循环水管37连接的蒸发器9和过冷 器11组成，形成闭合回路；吸收-冷凝器联合单元由吸收器8和冷凝 器10组成；过冷器11通过第三水管32与吸收器8连接，过冷器11 还通过第五水管34与冷凝器10连接；吸收器8通过第一水管30与 气液分离器17连接；冷凝器10依次通过第二水管31、第七水管36 与溶液热交换器20连接，第七水管36上设置有节流阀19；冷凝器 10还依次通过第四水管33、第六水管35与溶液热交换器20连接， 第六水管35上设置有溶液泵18。

冷凝器10采用风冷式冷凝器；吸收器8采用空冷型吸收器。

本发明蒸发冷却-吸收式制冷结合的燃气轮机冷却再利用系统， 其工作过程具体如下：

1.风系统工作过程具体如下：

a.室外新风由进风口1进入机组壳体内，经空气过滤器2过滤后， 进入管式间接蒸发冷却器的换热管组内，在换热管组内实现等湿降 温，经挡水板a5脱水后，通过吸收式制冷机内的蒸发器9，实现等 湿冷却，经两次等湿降温后的空气在送风机12的作用下经送风口13 进入燃气轮机14内，燃气轮机14的排气通过排气口15进入发生器 16中，将排气废热作为其驱动热源。

b.经二次进风口29进入管式间接蒸发冷却器的二次空气与换热 管3表面的均匀水膜(直流水经布水管4上的喷嘴喷淋在换热管3表 面形成水膜)发生热湿交换，二次空气经过充分的热湿交换，降温加 湿后经挡水板b28脱水，同时带走吸收式制冷机内冷凝器10和吸收 器8热量后，在二次排风机26的作用下，经二次排风口27排出室外。

2.水系统工作过程具体如下：

打开供水管6上的阀门a22，经全膜法处理后的水经供水管6输 送至换热管3上部的布水管4内，由布水管4上设置的多个喷嘴将水 均匀地喷洒在换热管3的表面，由于重力作用水自上往下如水帘般落 入外置水箱7中，其中部分水因吸收空气的显热汽化蒸发后变成水蒸 气，未蒸发的水流回外置水箱7，经排水管25排出后用于其他用途； 而空气与水蒸气的混合物流向倾斜设置的挡水板a5，其中的小水滴 和部分水雾在挡水板a5上凝结成大水滴，并在重力的作用下落入外 置水箱7中。

3.吸收式制冷机工作过程具体如下：

利用燃气轮机14排气废热作为驱动热源，发生器16中 R124-DMAC浓溶液经加热分离出制冷剂(R124)蒸气；然后过热的 制冷剂蒸气在冷凝器10(风冷式冷凝器)中冷凝成液相R124制冷剂 液体；液相R124制冷剂液体流入过冷器11中，与从蒸发器9中流出 的R124气相制冷剂进行换热，此时有较高过冷度的液相R124制冷 剂再经节流阀19进行等焙降压；降低至蒸发压力后变成气液两相的 R124制冷剂进入蒸发器9中蒸发冷却燃气轮机14的进气；蒸发器9 内产生的低压制冷剂蒸气经过冷器11加热后，与发生器16发生过后 分离出来，并在溶液热交换器20中进行冷却降温，经节流阀19等焙 降压后的R124-DMAC稀溶液进入吸收器8(空冷型吸收器)中进行 降膜吸收；吸收后产生的R124-DMAC浓溶液经溶液泵18升压、溶 液热交换器20升温后进入发生器16中，再次被燃气轮机14排气废 热加热，进入下一次循环。

本发明蒸发冷却-吸收式制冷结合的燃气轮机冷却再利用系统， 将间接蒸发冷却技术与吸收式制冷技术结合，经协调配合，实现了对 燃气轮机14进气进行梯级冷却的同时也对其废热进行了回收再利 用。对燃气轮机14进气口空气进行梯级降温，吸收式制冷机的运行 全部由燃气轮机14的高温排气废热驱动；管式间接蒸发冷却器内采 用直流水能大大减小系统结垢的风险，并且直流水是经过全膜法处理 后的冷却水，保证了水的清洁度，而且经蒸发冷却-吸收式制冷复合 进气冷却机组使用后的水可以被回收用于其他用途，避免了能量的浪 费；采用倾斜放置的挡水板a5，降低了进气的携水率，避免了进气 中的微量杂质对燃气轮机14叶片的腐蚀；回收再利用管式间接蒸发 冷却器的二次排风，用其带走吸收式制冷机中吸收器8和冷凝器10 的热量，提高吸收式制冷机的运行效率；本发明蒸发冷却-吸收式制 冷结合的燃气轮机冷却再利用系统有效的发展了天然气这种常规能 源，同时也开发利用了干空气能和余热废热这些低品位能源。

本发明蒸发冷却-吸收式制冷结合的燃气轮机冷却再利用系统， 解决了由于环境温度升高导致燃气轮机14额定发电能力下降，燃气 轮机14废气直接排放导致能源浪费和环境污染的问题。