分布式能源站燃?xì)廨啓C(jī)余熱制冷進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

阮慧鋒 王勇

摘 要：介紹了分布式能源系統(tǒng)中回收煙氣余熱制取熱源水，驅(qū)動熱水型溴化鋰制冷機(jī)組制取冷媒水，利用換熱設(shè)備降低燃機(jī)空氣進(jìn)口溫度的進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)，同時對余熱制冷進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，以期為燃?xì)廨啓C(jī)余熱制冷進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)的改造提供參考。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夥植际剑挥酂嶂评洌贿M(jìn)氣冷卻；溴化鋰制冷

中圖分類號：TK473 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0052-03

Abstract： This paper introduces an intake cooling system which recovers waste heat from flue gas to produce heat source water in distributed energy system， drives hot water lithium bromide refrigeration unit to produce coolant water， and uses heat exchange equipment to reduce air inlet temperature of gas turbine. At the same time， the economy of waste heat refrigeration intake cooling system is analyzed in order to provide reference for the retrofit of gas turbine waste heat refrigeration intake cooling system.

Keywords： gas distributed； waste heat refrigeration； intake cooling； lithium bromide refrigeration

引言

燃?xì)廨啓C(jī)作為一種高效率、低排放的動力裝置在燃?xì)夥植际侥茉搭I(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，它具備結(jié)構(gòu)緊湊、安裝容易、運(yùn)行靈活等顯著特點(diǎn)，目前用于發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)簡單循環(huán)效率一般在32%～40%之間，聯(lián)合循環(huán)效率最高可達(dá)到60%左右。[1]空氣溫度是影響燃?xì)廨啓C(jī)組運(yùn)行溫度的重要因素，夏季高溫期機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重的下降，高溫現(xiàn)象在嚴(yán)重情況下還會導(dǎo)致一些安全事故的發(fā)生，不利于機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。[2]余熱制冷進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)在高溫氣候環(huán)境下，通過降低入口空氣溫度，提高單位時間燃機(jī)吸入空氣質(zhì)量流量，增加燃機(jī)出力，減小壓氣機(jī)出力，提高燃機(jī)效率，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)性的目的。[3]本文對燃?xì)廨啓C(jī)組余熱制冷進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)進(jìn)行分析介紹，結(jié)合工程實(shí)際來探討余熱制冷進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

1 方案介紹

本系統(tǒng)利用余熱制冷設(shè)備，將燃機(jī)煙氣余熱轉(zhuǎn)化為冷媒水，并通過改造燃機(jī)進(jìn)氣道，在燃機(jī)進(jìn)氣道外增加進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)，由循環(huán)水泵將冷媒水輸送至燃機(jī)入口的換熱設(shè)備中，通過熱交換降低燃機(jī)進(jìn)氣溫度，提升燃機(jī)發(fā)電功率和效率。

1.1 余熱狀況

能源站采用的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組為美國普惠公司的FT8-3 Swift Pac雙聯(lián)機(jī)組。余熱熱源主要是余熱鍋爐尾部煙氣制取的熱媒水，余熱鍋爐尾部熱水加熱器把熱媒水從60℃加熱到90℃，本系統(tǒng)單套燃機(jī)能產(chǎn)生145t/h的熱媒水，部分作為能源站集控樓和辦公樓中央空調(diào)溴化鋰機(jī)組的熱源，另一部分用作進(jìn)氣冷卻的溴化鋰機(jī)組熱源。

1.2 余熱制冷設(shè)備

本系統(tǒng)采用有3套熱水型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組用于制造冷媒水。型號為雙良RXZ（90/70）-81DM型，額定工況下，制冷量810kW，冷水進(jìn)口溫度12℃，出口溫度7℃，冷水流量140m3/h，冷卻水進(jìn)口溫度32℃，冷卻水流量290 m3/h，熱水進(jìn)口溫度90℃，出口溫度70℃，熱水耗量52000kg/h，冷水系統(tǒng)最高工作壓力0.8MPa，冷卻水系統(tǒng)最高工作壓力0.8MPa。

1.3 進(jìn)氣冷卻設(shè)備

采用間接接觸式進(jìn)氣冷卻技術(shù)，進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)主要由以下組成：

除塵設(shè)備：板式過濾器，攔截空氣中大顆粒污染物。

換熱設(shè)備：換熱器，用于冷凍水與燃機(jī)進(jìn)氣熱交換，降低進(jìn)氣溫度。

除水裝置：除水過濾器及擋水板，用于攔截空氣降溫后析出的凝結(jié)水。

供水裝置：循環(huán)水泵、進(jìn)出水管道及電動控制閥門等設(shè)備，用于將適量的冷凍水輸送至換熱設(shè)備。

2 工程概算

工程概算的范圍包括改造各工藝系統(tǒng)，費(fèi)用包括：設(shè)備購置費(fèi)，建筑工程費(fèi)，安裝工程費(fèi)，勘察設(shè)計(jì)費(fèi)等。

主設(shè)備價格：810kW溴化鋰機(jī)組設(shè)備價格為60萬元/套，進(jìn)氣冷卻設(shè)備價格為300萬元/套。具體系統(tǒng)的工程概算見表1。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

系統(tǒng)采用溴化鋰機(jī)組制冷技術(shù)降低燃機(jī)入口空氣溫度，提高燃機(jī)在炎熱氣候下的出力，有效利用電廠可利用的資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排增收的目的。系統(tǒng)運(yùn)行時，消耗156t/h的90℃熱水，能提供2430kW的冷量，可降低進(jìn)氣溫度7.7℃。

進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)計(jì)劃投運(yùn)時間為5月至10月，廣州地區(qū)5月至10月的平均環(huán)境溫度及改造后的進(jìn)氣溫度如表2所示。

經(jīng)濟(jì)性分析的邊界條件如下：電價：0.665元/kWh；氣價：2.21元/m3；

運(yùn)行時間：5月至10月工作日全天24小時連續(xù)運(yùn)行，周末僅兩臺溴化鋰機(jī)組。

進(jìn)氣壓力損失功率計(jì)算：壓降為250Pa，每增加100Pa，功率降低0.13%。

利潤計(jì)算：改造后增加的發(fā)電收益-改造后耗氣量增加所增加的燃料成本。

進(jìn)氣溫度與功率、進(jìn)氣溫度與氣耗的關(guān)系如圖1和圖2所示。

根據(jù)上述計(jì)算的邊界條件及進(jìn)氣溫度和功率氣耗的關(guān)系，余熱制冷進(jìn)氣冷卻的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算如表3。

4 結(jié)束語

綜上所述，本方案的初投資為610萬元，可以使得燃機(jī)入口溫度降低約7.7℃，一個投運(yùn)期6個月，可獲得127.68萬元，投資回收期約為4.7年。在夏季降低機(jī)組空氣入口溫度，可以提高機(jī)組出力，但隨著進(jìn)口空氣溫度下降，機(jī)組出力增加，同時機(jī)組消耗的天然氣也會相應(yīng)增加，若對于單純提高機(jī)組發(fā)電量而言，不考慮燃?xì)饬考半娋W(wǎng)調(diào)度的限制，可以增加機(jī)組收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐健，崔耀欣，張棟芳，等.燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)介紹及經(jīng)濟(jì)性分析[J].熱力透平，2014，43（04）：257-261.

[2]羅英.燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響[J].低碳界，2017（05）：87-88.

[3]謝大幸.某大學(xué)城分布式能源站燃機(jī)應(yīng)用溴化鋰制冷技術(shù)冷卻入口空氣的方案探討[J].發(fā)電與空調(diào)，2015，36（04）：5-8.