V94.2型燃气轮机采用吸收式制冷系统对进气进行冷却改造的可行性分析

摘要:文章主要对中海海南发电有限公司V94.2型燃气轮机采用吸收式制冷系统对进气进行冷却改造的可行性进行了探讨分析，可供同行交流。

关键词: V94.2型燃气轮机; 吸收式制冷系统;进气;冷却改造;节能环保

燃气-蒸汽联合循环在电力行业中发挥着越来越大的作用。但是,在高温地区和炎热季节，燃气轮机性能深受环境温度的影响,出力严重下降，效率也随之降低。从有关资料图1可以看出:随着大气温度升高,燃气轮机及其联合循环的出力均成线性下降。环境温度每升高10℃,单循环燃气轮机出力下降5%-7%,联合循环出力下降3.5%-5.5%。另外,随温度升高,燃气轮机相对效率成曲线下降。很显然环境温度的升高对燃气-蒸汽联合循环发电机组的影响是比较大的。

通常大气温度越高，电网的负荷也越大，往往要求燃机出力最大，以缓解高峰用电压力，但由于环境温度较高，燃机的实际出力却越小，很显然燃气轮机的这种温度特性与电网负荷特性发生了矛盾。为了提高燃机在高温季节的实际出力缓解以两者之间的矛盾，提高燃气-蒸汽联合循环的效率和经济性，简单有效的办法就是采用燃气轮机进气冷却技术。

1 我公司燃气轮机进气冷却改造可行性分析

中海海南发电有限公司位于海南省西部的洋浦经济开发内，公司现有西门子V94.2型燃气-蒸汽联合循环机组两套，装机容量为440MW，其中燃机是设计出力是138.7MW(环境温度：25℃，大气压力：1012mbar)。该地区的年平均温度在25℃～27℃,每年6月到9月白天高负荷段平均温度33℃～36℃，最高温度可达38℃。图2为我公司燃气轮机输出功率与环境温度之间的关系：

从图中的数据可以算出该直线的方程为:PGT=-T+163,当外界温度为35℃时可以算出燃机输出功率为128MW,而实际运行数据约为124MW比理论值要低。环境温度为15℃时燃气轮机输出功率为额定值的106.7%,而在35℃时，只有额定值的88%。我公司两套机组运行方式是：GT11+ST13连续运行，GT12+ST14每天日启夜停，只要灵活控制好两套机组的运行方式，基本可以保证GT11+GT13高负荷运行。下面从表1可以看出燃机功率为138MW，汽机功率为70MW时的气耗，相比燃机功率为120MW时并没有明显增加，但总出力多了24MW，增加13.1%。

如果对燃机进气进行冷却改造，将燃机进气温度控制在25℃，燃机出力可以到达138MW左右，对应汽机的功率为70MW，总负荷可达208MW，相比35℃时燃机出力取123MW，汽机66MW，总负荷189MW时，总出力提高19MW,增加约10.1%。每天按投入进气冷却系统10个小时算，可以多发190000kwh(19万度)。有关部门预测未来20年海南社会用电将平稳增长，2010年、2015年、2020年、2030年海南社会需电量分别是150、290、490、800亿kwh,也就是说未来的20年里海南的调峰压力任然会很大，而我公司作为海南主力调峰电厂发电量方面不存在问题。通过这样的计算和分析可以认为燃气轮机进气改造在经济上是划算的，而且一次投资可常年受益，同时还能改善高温季节电力系统高峰用电压力。

2 进气冷却技术分类简单介绍

主要的进气冷却技术有: (1)接触式冷却,包括水膜蒸发冷却和喷雾冷却等 。 (2) 非接触式冷却,包括压缩制冷冷却、吸收制冷冷却、余热或电驱动制冷、水蓄冷和冰蓄冷系统、液化天然气冷能利用等等。

3合理的进气冷却系统方案的选取

燃气轮机进气冷却是成熟技术的创新应用，其中利用燃气-蒸汽联合循环排气余热作为溴化锂（LiBr）吸收式制冷机的热源，对燃机进气进行冷却，是一种比较合理进气冷去方案。到目前为止，吸收式制冷冷却进气系统在国内外的燃机应用领域，已得到了成功的工程应用，其中我国广东深圳金岗电力有限公司 PG6541B 型燃气-蒸气汽联合循环机组正是采用这种进气冷却方案，达到了增大机组出力、降低能耗的双重效益。

该方案的主要优点：①能充分利用了电厂低品位的热量（比如燃机或余热锅炉排气、低压抽气等），不需要消耗电力，这个优点对提高机组运行的经济性极为有利。②在制冷负荷变化较大时(20%～100%)，其效率基本维持在一个较高的水平。③环保性能优良，其工质对大气层无破坏作用，运行时无振动，噪音很低。

吸收式制冷冷却系统的缺点是：初投资比较大，但是这一缺点在一定程度上可从其低的维护费用中得到弥补，因为吸收式制冷装置是不存在关键转动部件的。吸收式制冷系统的方案示意图如图3所示。

而我厂锅炉排气温度在110℃左右，低压蒸汽温度在110-140℃左右，完全能满足制冷机热源的要求。由于吸收式制冷冷却进气系统本身所具有的优点和国内已有成功的工程应用，以及我厂机组特点等方面来看，我厂燃气轮机采用该系统冷却进气比较合理。

4 结束语

燃气-蒸汽联合循环电站有着广阔发展前景，而通过燃气进气冷却来削弱进气温度（环境温度）对燃气轮机性能的负面影响，通过以上各种分析、计算和对比，我认为我公司V94.2型燃气轮机采用吸收式制冷系统对进气进行冷却改造是可行的。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。