蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，包括有蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組和外置水箱；蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組的送風口與燃氣輪機的進氣口連接，燃氣輪機的排氣口處設置有發生器，發生器依次與氣液分離器、溶液熱交換器連接構成閉合回路，形成氣-液處理系統；蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組與氣-液處理系統連接。本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，對燃氣輪機進口空氣進行梯級降溫，用以提高燃氣輪機功率輸出；利用燃氣輪機排氣廢熱驅動吸收式制冷機冷卻進氣，不僅能有效利用燃氣輪機的排氣廢熱，還能提升燃氣輪機的性能。
【專利說明】
蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于空調系統技術領域，具體涉及一種蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機與活塞式內燃機、汽輪機動力裝置相比，具有重量輕、體積小、設備簡單、啟動加速快、高效率、低噪音及低排放等諸多優點。然而，燃氣輪機的發電功率、效率與空氣進氣溫度密切相關，隨著大氣溫度升高，空氣密度降低，導致流經燃氣輪機進氣道的空氣質量流量減少，引起燃氣輪機發電功率下降，通常這種發電功率的減小恰恰發生在電力負荷較大的時候。據研究，環境溫度升高1°C，最大可導致燃氣輪機額定發電能力下降1%。另外，壓氣機的耗功量隨吸入空氣的熱力學溫度成正比，即大氣溫度升高時，壓氣機的耗功量也會增加。值得注意的是:燃氣輪機排氣有大量高溫廢熱，若沒有在排氣處布置余熱鍋爐或吸收式制冷機，廢氣將直接排放，不僅會浪費能源和污染環境，而且不利于節能。
[0003]基于以上的弊端，對燃氣輪機加裝進氣冷卻裝置，即將蒸發冷卻技術與吸收式制冷相結合，對燃氣輪機進口空氣進行梯級降溫能提高燃氣輪機功率輸出，利用燃氣輪機排氣廢熱驅動吸收式制冷機冷卻進氣，不但能有效利用燃氣輪機的排氣廢熱，還能提升燃氣輪機的性能，是一種非常好的廢熱利用方案。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，對燃氣輪機進口空氣進行梯級降溫，用以提高燃氣輪機功率輸出；利用燃氣輪機排氣廢熱驅動吸收式制冷機冷卻進氣，不僅能有效利用燃氣輪機的排氣廢熱，還能提升燃氣輪機的性能。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是，蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，包括有蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組和外置水箱;蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組的送風口與燃氣輪機的進氣口連接，燃氣輪機的排氣口處設置有發生器，發生器依次與氣液分離器、溶液熱交換器連接構成閉合回路，形成氣-液處理系統;蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組與氣-液處理系統連接;送風口內設置有送風量控制閥；外置水箱連接有排水管。
[0006]本實用新型的特點還在于:
[0007]排水管上分別設置有閥門b、流量表b。
[0008]蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組，包括有機組殼體，機組殼體相對的兩側壁上分別設置有進風口、送風口；機組殼體內按空氣進入后流動方向依次設置有空氣過濾器、蒸發冷卻器、擋水板a、蒸發-過冷器聯合單元及送風機;蒸發冷卻器上方依次設置有擋水板b、吸收-冷凝器聯合單元及二次排風機;二次排風機上方對應的機組殼體頂壁上設置有二次排風口；氣液處理系統與蒸發-過冷器聯合單元、吸收-冷凝器聯合單元之間通過水管網連接，構成吸收式制冷機。
[0009]擋水板a呈傾斜設置。
[0010]蒸發冷卻器采用管式間接蒸發冷卻器。
[0011]管式間接蒸發冷卻器，包括有換熱管組，換熱管組的上方設置有布水管，布水管上均勻設置有多個面向換熱管組噴淋的噴嘴，布水管通過供水管外接直流水供水管;換熱管組的下方與機組殼體底部之間形成二次風流道，二次風流道對應的機組殼體側壁上設置有二次風進風口。
[0012]換熱管組由多根水平設置的換熱管組成;供水管上分別設置有流量表a、閥門a。
[0013]蒸發-過冷器聯合單元由通過循環水管連接的蒸發器和過冷器組成，形成閉合回路；吸收-冷凝器聯合單元由吸收器和冷凝器組成;過冷器通過第三水管與吸收器連接，過冷器還通過第五水管與冷凝器連接;吸收器通過第一水管與氣液分離器連接;冷凝器依次通過第二水管、第七水管與溶液熱交換器連接，第七水管上設置有節流閥;冷凝器還依次通過第四水管、第六水管與溶液熱交換器連接，第六水管上設置有溶液栗。
[0014]吸收器采用空冷型吸收器。
[0015]冷凝器采用風冷式冷凝器。
[0016]本實用新型的有益效果還在于:
[0017]1.本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，將蒸發冷卻技術與吸收式制冷技術相結合，通過對燃氣輪機進口空氣進行梯級降溫，大大提高了燃氣輪機的發電功率和效率。
[0018]2.在本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統中，吸收式制冷機的運行全部由燃氣輪機的高溫排氣廢熱驅動，具有節約能源及經濟環保的優點。
[0019]3.在本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統中，管式間接蒸發冷卻器中的用水采用的是直流水，能夠大大減小系統結垢的風險，并且直流水是經過全膜法處理后的水，保證了水質的清潔度;經蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組后的水再回收用于其他用途，有效避免能量的浪費。
[0020]4.在本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統中，擋水板呈傾斜放置，增大了空氣與擋水板的接觸面積和時間，空氣與水蒸氣的混合物流向下游的擋水板，其中的小水滴和部分水霧在擋水板上凝結成大水滴，并在重力的作用下落入水箱，降低了進氣的攜水率，減少了壓氣機因進氣空氣水量增加而導致的負荷消耗；同時空氣中的微小塵埃也隨水滴落入水箱，淋灑下來的水對空氣還起到了水洗除塵的輔助效果，避免了進氣中的微量雜質對冷凝器和吸收器的腐蝕。
[0021]5.本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統是干空氣能和余熱廢熱這些低品位能源與天然氣這種常規能源的完美結合，有效的發展了常規能源，同時也開發利用了低品位能源。
[0022]6.在本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統中，管式間接蒸發冷卻器的二次排風能帶走吸收式制冷機中吸收器和冷凝器的熱量，提高了吸收式制冷機的運行效率，也是對管式間接蒸發冷卻器二次排風中能量的回收再利用。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統的結構示意圖。
[0024]圖中，1.進風口，2.空氣過濾器，3.換熱管，4.布水管，5.擋水板a，6.供水管，7.夕卜置水箱，8.吸收器，9.蒸發器，10.冷凝器，11.過冷器，12.送風機，13.送風口，14.燃氣輪機，15.排氣口，16.發生器，17.氣液分離器，18.溶液栗，19.節流閥，20.溶液熱交換器，21.流量表a，22.閥門a，23.閥門b，24.流量表b,25.排水管，26.二次排風機，27.二次排風口，28.擋水板b，29.二次風進風口，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.循環水管。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0026]本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其結構如圖1所示，包括有蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組和外置水箱7;蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組的送風口 13與燃氣輪機14的進氣口連接，燃氣輪機14的排氣口 15處設置有發生器16，發生器16依次與氣液分離器17、溶液熱交換器20連接構成閉合回路，形成氣-液處理系統;蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組與氣-液處理系統連接。
[0027]外置水箱7位于蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組的外部，外置水箱7連接有排水管25;排水管25上分別設置有閥門b23、流量表b24。
[0028]蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組，如圖1所示，包括有機組殼體，機組殼體相對的兩側壁上分別設置有進風口 1、送風口 13;機組殼體內按空氣進入后流動方向依次設置有空氣過濾器2、蒸發冷卻器、擋水板a5、蒸發-過冷器聯合單元及送風機12;蒸發冷卻器上方依次設置有擋水板b28、吸收-冷凝器聯合單元及二次排風機26; 二次排風機26上方對應的機組殼體頂壁上設置有二次排風口 27;氣液處理系統與蒸發-過冷器聯合單元、吸收-冷凝器聯合單元之間通過水管網連接，構成吸收式制冷機。
[0029]蒸發冷卻器采用管式間接蒸發冷卻器。擋水板a5呈傾斜設置。送風口13內設置有送風量控制閥門。
[0030]管式間接蒸發冷卻器，其結構如圖1所示，包括有換熱管組，換熱管組的上方設置有布水管4，布水管4上均勻設置有多個面向換熱管組噴淋的噴嘴，布水管4通過供水管6外接直流水供水管;換熱管組的下方與機組殼體底部之間形成二次風流道，二次風流道對應的機組殼體側壁上設置有二次風進風口 29。
[0031]換熱管組由多根水平設置的換熱管3組成。供水管6上分別設置有流量表a21、閥門a220
[0032]氣液處理系統、蒸發-過冷器聯合單元、吸收-冷凝器聯合單元之間的水管網結構具體如下:
[0033]蒸發-過冷器聯合單元由通過循環水管37連接的蒸發器9和過冷器11組成，形成閉合回路;吸收-冷凝器聯合單元由吸收器8和冷凝器10組成;過冷器11通過第三水管32與吸收器8連接，過冷器11還通過第五水管34與冷凝器10連接;吸收器8通過第一水管30與氣液分離器17連接;冷凝器10依次通過第二水管31、第七水管36與溶液熱交換器20連接，第七水管36上設置有節流閥19;冷凝器10還依次通過第四水管33、第六水管35與溶液熱交換器20連接，第六水管35上設置有溶液泵18。
[0034]冷凝器10采用風冷式冷凝器;吸收器8采用空冷型吸收器。
[0035]本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其工作過程具體如下:
[0036]1.風系統工作過程具體如下:
[0037]a.室外新風由進風口 I進入機組殼體內，經空氣過濾器2過濾后，進入管式間接蒸發冷卻器的換熱管組內，在換熱管組內實現等濕降溫，經擋水板a5脫水后，通過吸收式制冷機內的蒸發器9，實現等濕冷卻，經兩次等濕降溫后的空氣在送風機12的作用下經送風口 13進入燃氣輪機14內，燃氣輪機14的排氣通過排氣口 15進入發生器16中，將排氣廢熱作為其驅動熱源。
[0038]b.經二次進風口 29進入管式間接蒸發冷卻器的二次空氣與換熱管3表面的均勻水膜(直流水經布水管4上的噴嘴噴淋在換熱管3表面形成水膜)發生熱濕交換，二次空氣經過充分的熱濕交換，降溫加濕后經擋水板b28脫水，同時帶走吸收式制冷機內冷凝器10和吸收器8熱量后，在二次排風機26的作用下，經二次排風口 27排出室外。
[0039]2.水系統工作過程具體如下:
[0040]打開供水管6上的閥門a22，經全膜法處理后的水經供水管6輸送至換熱管3上部的布水管4內，由布水管4上設置的多個噴嘴將水均勻地噴灑在換熱管3的表面，由于重力作用水自上往下如水簾般落入外置水箱7中，其中部分水因吸收空氣的顯熱汽化蒸發后變成水蒸氣，未蒸發的水流回外置水箱7，經排水管25排出后用于其他用途;而空氣與水蒸氣的混合物流向傾斜設置的擋水板a5，其中的小水滴和部分水霧在擋水板a5上凝結成大水滴，并在重力的作用下落入外置水箱7中。
[0041 ] 3.吸收式制冷機工作過程具體如下:
[0042]利用燃氣輪機14排氣廢熱作為驅動熱源，發生器16中R124-DMAC濃溶液經加熱分離出制冷劑(R124)蒸氣;然后過熱的制冷劑蒸氣在冷凝器10(風冷式冷凝器)中冷凝成液相R124制冷劑液體;液相Rl24制冷劑液體流入過冷器11中，與從蒸發器9中流出的R124氣相制冷劑進行換熱，此時有較高過冷度的液相R124制冷劑再經節流閥19進行等焙降壓；降低至蒸發壓力后變成氣液兩相的R124制冷劑進入蒸發器9中蒸發冷卻燃氣輪機14的進氣；蒸發器9內產生的低壓制冷劑蒸氣經過冷器11加熱后，與發生器16發生過后分離出來，并在溶液熱交換器20中進行冷卻降溫，經節流閥19等焙降壓后的R124-DMAC稀溶液進入吸收器8(空冷型吸收器)中進行降膜吸收；吸收后產生的R124-DMAC濃溶液經溶液栗18升壓、溶液熱交換器20升溫后進入發生器16中，再次被燃氣輪機14排氣廢熱加熱，進入下一次循環。
[0043]本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，將間接蒸發冷卻技術與吸收式制冷技術結合，經協調配合，實現了對燃氣輪機14進氣進行梯級冷卻的同時也對其廢熱進行了回收再利用。對燃氣輪機14進氣口空氣進行梯級降溫，吸收式制冷機的運行全部由燃氣輪機14的高溫排氣廢熱驅動;管式間接蒸發冷卻器內采用直流水能大大減小系統結垢的風險，并且直流水是經過全膜法處理后的冷卻水，保證了水的清潔度，而且經蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組使用后的水可以被回收用于其他用途，避免了能量的浪費;采用傾斜放置的擋水板a5，降低了進氣的攜水率，避免了進氣中的微量雜質對燃氣輪機14葉片的腐蝕；回收再利用管式間接蒸發冷卻器的二次排風，用其帶走吸收式制冷機中吸收器8和冷凝器10的熱量，提高吸收式制冷機的運行效率;本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統有效的發展了天然氣這種常規能源，同時也開發利用了干空氣能和余熱廢熱這些低品位能源。
[0044]本實用新型蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，解決了由于環境溫度升高導致燃氣輪機14額定發電能力下降，燃氣輪機14廢氣直接排放導致能源浪費和環境污染的問題。
【主權項】
1.蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，包括有蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組和外置水箱(7);所述蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組的送風口(I3)與燃氣輪機(14)的進氣口連接，燃氣輪機(14)的排氣口(15)處設置有發生器(16)，所述發生器(16)依次與氣液分離器(17)、溶液熱交換器(20)連接構成閉合回路，形成氣-液處理系統;所述蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組與氣-液處理系統連接； 所述送風口( 13)內設置有送風量控制閥； 所述外置水箱(7)連接有排水管(25)。2.根據權利要求1所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述排水管(25)上分別設置有閥門b(23)、流量表b(24)。3.根據權利要求1所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述蒸發冷卻-吸收式制冷復合進氣冷卻機組，包括有機組殼體，機組殼體相對的兩側壁上分別設置有進風口( I)、送風口( 13); 所述機組殼體內按空氣進入后流動方向依次設置有空氣過濾器(2)、蒸發冷卻器、擋水板a(5)、蒸發-過冷器聯合單元及送風機(12);所述蒸發冷卻器上方依次設置有擋水板b(28)、吸收-冷凝器聯合單元及二次排風機(26); 所述二次排風機(26)上方對應的機組殼體頂壁上設置有二次排風口( 27); 所述氣液處理系統與蒸發-過冷器聯合單元、吸收-冷凝器聯合單元之間通過水管網連接，構成吸收式制冷機。4.根據權利要求3所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述擋水板a (5)呈傾斜設置。5.根據權利要求3所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述蒸發冷卻器采用管式間接蒸發冷卻器。6.根據權利要求5所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述管式間接蒸發冷卻器，包括有換熱管組，所述換熱管組的上方設置有布水管(4)，所述布水管(4)上均勻設置有多個面向換熱管組噴淋的噴嘴，所述布水管(4)通過供水管(6)外接直流水供水管； 所述換熱管組的下方與機組殼體底部之間形成二次風流道，所述二次風流道對應的機組殼體側壁上設置有二次風進風口( 29)。7.根據權利要求6所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述換熱管組由多根水平設置的換熱管(3)組成； 所述供水管(6)上分別設置有流量表a(21)、閥門a(22)。8.根據權利要求3所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述蒸發-過冷器聯合單元由通過循環水管(37)連接的蒸發器(9)和過冷器(11)組成，形成閉合回路； 所述吸收-冷凝器聯合單元由吸收器(8)和冷凝器(10)組成； 所述過冷器(11)通過第三水管(32)與吸收器(8)連接，所述過冷器(11)還通過第五水管(34)與冷凝器(10)連接； 所述吸收器(8)通過第一水管(30)與氣液分離器(17)連接； 所述冷凝器(10)依次通過第二水管(31)、第七水管(36)與溶液熱交換器(20)連接，所述第七水管(36)上設置有節流閥(19); 所述冷凝器(10)還依次通過第四水管(33)、第六水管(35)與溶液熱交換器(20)連接，所述第六水管(35)上設置有溶液栗(18)。9.根據權利要求8所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述吸收器(8)采用空冷型吸收器。10.根據權利要求8所述的蒸發冷卻與吸收式制冷復合式燃氣輪機冷卻再利用系統，其特征在于，所述冷凝器(10)采用風冷式冷凝器。
【文檔編號】F25B27/00GK205532888SQ201620060757
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月21日
【發明人】黃翔, 李依軒, 董愷, 陳麗媛, 王興興
【申請人】西安工程大學