一种可调节天然气热值的燃气轮机系统的制作方法

1.本发明涉及燃气轮机技术领域，具体而言，涉及一种可调节天然气热值的燃气轮机系统。


背景技术：

2.随着国内燃机电厂大量投运，为了降低电厂的运营成本，提高燃气
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蒸汽联合循环机组的效率成为了近几年的一项重要课题。对于燃气
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蒸汽联合循环机组，燃气轮机的运行方式与效率直接影响整个联合循环机组的效率。
3.燃气轮机是以天然气为化学燃料，通过燃烧将化学能转换为机械能，再由发电机将机械能转换为电能的设备。其中，天然气热值的变化对燃气轮机燃烧的稳定具有很大的影响，各燃气轮机厂家对天然气热值都有一个特殊的规定范围，在某一特定天然气热值情况下，燃气轮机厂家会进行燃烧调整，但因燃烧调整耗时较长，且存在跳机风险，电厂一般很难安排合适的时间进行调整试验。因此，燃烧调整很难做到及时应对天然气热值的变化。当天然气热值发生大幅变化时，燃烧室之前设定好的燃空比将不能满足当前燃气热值下的燃烧，造成燃气轮机燃烧室压力波动较大，导致机组跳闸，不仅会对电厂造成极大的经济损失，还会缩短燃气轮机的使用寿命。但在实际运行过程中，由于天然气热值完全取决于上游供气公司，电厂无法进行干预只能被动接受，在天然气热值升高时，无法进行天然气热值调整，对燃气轮机的运行稳定具有很大的影响。
4.此外，根据燃气轮机的运行特性，燃气轮机进气口的温度对其性能具有很大的影响。一方面，由于燃机出力与环境温度呈线性关系，在温度较高的环境中，夏季大负荷工况燃机是不可能达到铭牌出力的，因此，燃机在夏季大负荷运行时的出力受阻成为必然现象，由于夏季电网的大负荷顶峰要求，燃气机组这一特性在电网调度时备受诟病，乃至直接影响了燃气机组的利用小时保证，由此可知，燃气轮机性能受进气条件影响显著的特点直接影响到电厂满足符合需求能力和电厂自身效益，故能否实现在夏季保持燃机出力、实现夏季顶峰运行、提高燃机电厂负荷能力的关键在于燃机进气冷却。另一方面，影响燃气
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蒸汽联合循环电厂效率的主要因素包括建设期的设备选型、系统设计、主要参数、指标确定以及运营期的运行方式、机组负荷率、燃机透平前温度、余热锅炉(蒸汽轮机)主要参数(温度、压力、流量)、冷端损失，但对于已投产机组大部分因素都无法由电厂控制，只有通过增加透平前温度与降低冷端损失两个方面来提高整个联合循环的效率，根据燃气轮机的运行特性，燃机透平前温度越高，机组效率越高，由此可知，在部分负荷情况下，可以利用加热燃机进气温度来提高机组效率。也就是说，燃机进气温度需要根据外界工作环境温度进行相应调整，但在现有技术中，对于燃机进气温度的调节只能通过提高或降低的单一方式来实现，调节方式相对单一，只能提高或降低燃机进气的温度，不能根据运行状况的不同需求调整燃机的进气温度。


技术实现要素：

5.本说明书提供一种可调节天然气热值的燃气轮机系统，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
6.根据本说明书实施例，提供了一种可调节天然气热值的燃气轮机系统，所述燃气轮机系统包括燃机系统、天然气热值调节系统以及燃机进气温度控制系统；其中：
7.所述燃机系统包括燃气轮机、燃气过滤器、燃气压缩机、冷却塔、闭冷水换热器、闭冷水回水管、闭冷水供水管、二级疏水冷却器、第一阀门、第二阀门；所述燃气压缩机与所述燃气过滤器相连接；所述燃气过滤器与所述燃气轮机的燃烧室进气口相连通；所述冷却塔与所述闭冷水换热器相连通，用于向所述闭冷水换热器供给冷却水源；所述闭冷水回水管连接于所述闭冷水换热器的进水口；所述第一阀门安装于所述闭冷水回水管上，用于控制所述闭冷水回水管内闭冷水回水的流通；所述闭冷水供水管连接于所述闭冷水换热器的出水口；所述第二阀门安装于所述闭冷水供水管上，用于控制所述闭冷水供水管内闭冷水的流通；所述二级疏水冷却器的进水端连通所述闭冷水供水管，所述二级疏水冷却器的出水端连通所述闭冷水回水管；
8.所述天然气热值调节系统包括天然气输送管道、氮气输送管道、充氮调门、取样管、热值仪、控制装置；所述天然气输送管道连接于所述燃气压缩机的进气端，用于向所述燃气压缩机输送天然气；所述氮气输送管道的一端连通氮气气源，另一端连通所述天然气输送管道，用于向所述天然气输送管道内充入氮气，使所述天然气输送管道内的天然气与充入的氮气混合；所述充氮调门设置于所述氮气输送管道上，用于控制向所述天然气输送管道内充入的氮气量；在所述氮气输送管道与所述燃气压缩机之间的所述天然气输送管道上引出一路所述取样管；所述热值仪设置在所述取样管上，用于对所述取样管内加入氮气之后的天然气的热值进行监测；所述热值仪的信号输出端与所述控制装置电连接，所述充氮调门的控制端与所述控制装置电连接；
9.所述热值仪通过所述取样管对所述天然气输送管道内的天然气的热值进行实时监测，并将所测得的天然气热值通信至所述控制装置，所述控制装置将所接收的天然气热值与预设的天然气热值阈值作比较，并获取比较结果，当所接收的天然气热值大于所述天然气热值阈值时，所述控制装置根据所述比较结果生成天然气热值调控指令，并将所述天然气热值调控指令发送至所述充氮调门的控制端，所述充氮调门根据所述天然气热值调控指令调节阀门开度，以控制所述天然气输送管道内天然气的加氮量，进而调节天然气热值；
10.所述燃机进气温度控制系统包括空气换热器、换热进水管道、第三阀门、换热出水管道、第四阀门、第一泵体、冷却进水管、第五阀门、冷却出水管、第六阀门、第一加热进水管、第七阀门、第一加热出水管、第八阀门、第二加热进水管、第九阀门、第二加热出水管、第十阀门、引水管、第十一阀门、溴化锂装置；所述空气换热器的出气口与所述燃气轮机的压气机进气口相连通；所述换热进水管道连接于所述空气换热器的进水端；所述第三阀门安装于所述换热进水管道上，用于控制所述空气换热器的进水量；所述换热出水管道连接于所述空气换热器的出水端；所述第四阀门安装于所述换热出水管道上，用于控制所述空气换热器的出水量；在所述空气换热器与所述第四阀门之间的所述换热出水管道上安装有所述第一泵体；所述冷却进水管的一端与所述溴化锂装置的出水口相连通，另一端与所述换热进水管道相连通，用于通过所述换热进水管道向所述空气换热器输送空调冷水；所述第
五阀门安装于所述冷却进水管上，用于控制所述冷却进水管内空调冷水的流通量；所述冷却出水管的一端与所述溴化锂装置的进水口相连通，另一端与所述换热出水管道相连通，用于将换热后的空调冷水输送回所述溴化锂装置内；所述第六阀门安装于所述冷却出水管上，用于控制所述冷却出水管内的水流通量；所述第一加热进水管的一端与所述换热进水管道相连通，另一端与位于所述第一阀门和所述二级疏水冷却器之间的所述闭冷水回水管相连通，用于通过所述换热进水管道向所述空气换热器输送闭冷水回水；所述第七阀门安装于所述第一加热进水管上，用于控制所述第一加热进水管内闭冷水回水的输送量；所述第一加热出水管的一端与所述换热出水管道相连通，另一端与位于所述第二阀门和所述二级疏水冷却器之间的所述闭冷水供水管相连通，用于将换热后的闭冷水回水输送至所述闭冷水供水管内；所述第八阀门安装于所述第一加热出水管上，用于控制所述第一加热出水管内的水流通量；第二加热进水管的一端与所述换热进水管道相连通，另一端与所述二级疏水冷却器的出水口相连通，用于通过所述换热进水管道向所述空气换热器输送加热水源；所述第九阀门安装于所述第二加热进水管上，用于控制所述第二加热进水管内加热水源的流通量；所述第二加热出水管的一端与所述换热出水管道相连通，另一端与所述二级疏水冷却器的进水口相连通，用于将换热后的加热水源输送至所述二级疏水冷却器内；所述第十阀门安装于所述第二加热出水管上，用于控制所述第二加热出水管内的水流通量；所述引水管连接于所述换热出水管道与所述第十阀门之间的所述第二加热出水管上，用于通过所述第二加热出水管向所述二级疏水冷却器输送中介水；所述第十一阀门安装于所述引水管上，用于控制所述引水管内中介水的流通量；
11.当不投运所述空气换热器时，所述第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门关闭，所述第一阀门、第二阀门开启；闭冷水从所述闭冷水换热器流出，通过所述闭冷水供水管流入所述二级疏水冷却器中，在所述二级疏水冷却器内对热网二级疏水进行冷却，闭冷水回水通过所述闭冷水回水管输送回所述闭冷水换热器内；
12.当投运所述空气换热器降低所述燃气轮机的压气机进气温度时，所述第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门关闭，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门开启；所述二级疏水冷却器内的热网二级疏水由所述闭冷水换热器流出的闭冷水冷却；所述溴化锂装置所产生的空调冷水经所述冷却进水管、换热进水管道输送至所述空气换热器内，在所述空气换热器内对空气进行冷却，冷却后的空气通过所述燃气轮机的压气机进气口进入所述压气机内，换热后的空调冷水在所述第一泵体的作用下依次流经所述换热出水管道、冷却出水管输送回所述溴化锂装置内；
13.当投运所述空气换热器提升所述燃气轮机的压气机进气温度时，所述第一阀门、第二阀门、第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门关闭，所述第三阀门、第四阀门、第七阀门、第八阀门开启；所述闭冷水回水管内的闭冷水回水依次经所述第一加热进水管、换热进水管道输送至所述空气换热器中，在所述空气换热器内与空气进行热交换，换热后升温的空气通过所述燃气轮机的压气机进气口进入所述压气机内，换热后冷却的闭冷水回水在所述第一泵体的作用下通过所述换热出水管道、第一加热出水管输送至所述闭冷水供水管内；或者，
14.当投运所述空气换热器提升所述燃气轮机的压气机进气温度时，所述第一阀门、
第二阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门关闭，所述第三阀门、第四阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门开启；中介水由所述引水管引入，并经所述第二加热出水管输送至所述二级疏水冷却器中，在所述二级疏水冷却器内对热网二级疏水进行冷却，换热后升温的中介水依次经所述第二加热进水管、换热进水管道输送至所述空气换热器中，在所述空气换热器内对空气进行加热，加热后的空气通过所述燃气轮机的压气机进气口进入所述燃气轮机内，换热后冷却的中介水在所述第一泵体的作用下通过所述换热出水管道、第二加热出水管输送回所述二级疏水冷却器内，对所述二级疏水冷却器内的热网二级疏水进行冷却，进行循环热交换。
15.可选地，所述充氮调门为气动调门。
16.可选地，所述氮气输送管道、取样管的材质均为低碳不锈钢管，且钢管内壁电解抛光。
17.可选地，所述燃机系统还包括余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、热网加热器以及一级疏水冷却器，其中：
18.所述燃气轮机的出汽端与所述余热锅炉的进汽端相连通；所述余热锅炉的出汽端与所述蒸汽轮机的进汽端相连通；所述蒸汽轮机的出汽端与所述热网加热器的进汽端相连通；所述热网加热器的出汽端与所述一级疏水冷却器的进水端相连通；所述一级疏水冷却器的出水端连通所述二级疏水冷却器的进水端；所述蒸汽轮机的排汽端与所述凝汽器的进汽端相连通；所述凝汽器的排水端连通所述余热锅炉的进水端；所述凝汽器与所述冷却塔相连通。
19.可选地，所述燃机系统还包括第二泵体，所述第二泵体的进水端与所述凝汽器的排水端相连通，所述第二泵体的出水端与所述余热锅炉的进水端相连通。
20.进一步可选地，所述第一泵体、第二泵体均为增压泵。
21.进一步可选地，所述燃机系统还包括第一发电机，所述蒸汽轮机与所述第一发电机同轴连接，驱动所述第一发电机发电。
22.进一步可选地，所述燃机系统还包括第二发电机，所述压气机与所述第二发电机同轴连接，驱动所述第二发电机发电。
23.可选地，所述空气换热器为板式空气换热器。
24.可选地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门均为截止阀。
25.本说明书实施例的有益效果如下：
26.当天然气热值升高时，向天然气系统中加入氮气以维持天然气热值的稳定，保证燃气轮机的稳定运行，解决了现有技术中上游天然气的组分时常发生变化，厂家无法频繁对燃机进行燃烧调整的问题，对天然气热值进行实时监测，并根据天热气热值的变化量控制天然气系统的加氮量，可实现天然气热值升高时的自动调节，使天然气热值稳定在一定范围内，保障燃气轮机的燃烧稳定，进而保证燃气轮机的稳定运行，增长燃气轮机的使用寿命，减少电厂的经济损失。
27.此外，采用在燃机压气机入口设置空气换热器的方式，调节燃机的进气温度，并通过多个阀门控制冷热介质的切换，实现了根据实际运行情况提高或降低燃机进气温度的目的，满足了机组不同运行状况下的不同需求。在夏季环境温度较高大负荷工况下，向空气换
热器内通入冷介质，对燃机进气口的空气进行冷却，降低燃机进气温度，保持夏季燃机出力，实现夏季顶峰运行，提高燃机电厂负荷能力。而在部分负荷的情况下，向空气换热器内通入热介质，对燃机进气口的空气进行加热，提高燃机进气温度，提高燃机透平前温度，从而提升机组效率。
28.本说明书实施例的创新点包括：
29.1、本实施例中，当天然气热值升高时，向天然气系统中加入氮气以维持天然气热值的稳定，保证燃气轮机的稳定运行，解决了现有技术中上游天然气的组分时常发生变化，厂家无法频繁对燃机进行燃烧调整的问题，是本说明书实施例的创新点之一。
30.2、本实施例中，对天然气热值进行实时监测，并根据天热气热值的变化量控制天然气系统的加氮量，可实现天然气热值升高时的自动调节，使天然气热值稳定在一定范围内，保障燃气轮机的燃烧稳定，进而保证燃气轮机的稳定运行，增长燃气轮机的使用寿命，减少电厂的经济损失，是本说明书实施例的创新点之一。
31.3、本实施例中，采用在燃机压气机入口设置空气换热器的方式，调节燃机的进气温度，并通过多个阀门控制冷热介质的切换，实现了根据实际运行情况提高或降低燃机进气温度的目的，满足了机组不同运行状况下的不同需求，是本说明书实施例的创新点之一。
32.4、本实施例中，在夏季环境温度较高大负荷工况下，向空气换热器内通入冷介质，对燃机进气口的空气进行冷却，降低燃机进气温度，保持夏季燃机出力，实现夏季顶峰运行，提高燃机电厂负荷能力，是本说明书实施例的创新点之一。
33.5、本实施例中，在部分负荷的情况下，向空气换热器内通入热介质，对燃机进气口的空气进行加热，提高燃机进气温度，提高燃机透平前温度，从而提升机组效率，是本说明书实施例的创新点之一。
34.6、本实施例中，采用电厂空调所产生的空调冷水作为空气换热器的冷介质来源，在不增加额外投资的基础上，利用现有的制冷系统，降低了燃机进气温度，达到了增加燃机出力的目的，是本说明书实施例的创新点之一。
35.7、本实施例中，采用低品位热源的热网二级疏水作为空气换热器的热介质来源，解决了现有技术中压气机抽气方式采用高品位热源导致经济效益较差的问题，降低了机组的冷源损失以及工质的回收温度，提高了燃机的进气温度，进而提高了机组效率，是本说明书实施例的创新点之一。
36.8、本实施例中，利用闭冷水回水作为空气换热器的热介质来源，采用低品位热源，解决了现有技术中压气机抽气方式采用高品位热源导致经济效益较差的问题，不仅能够提高燃机进气温度，还降低了冷源损失，达到了提高机组效率的目的，是本说明书实施例的创新点之一。
附图说明
37.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本说明书实施例提供的可调节天然气热值的燃气轮机系统的结构示意图；
39.图中，1为燃气轮机、2为燃气过滤器、3为燃气压缩机、4为冷却塔、5为闭冷水换热器、6为闭冷水回水管、7为闭冷水供水管、8为二级疏水冷却器、9为第一阀门、10为第二阀门、11为天然气输送管道、12为氮气输送管道、13为充氮调门、14为取样管、15为热值仪、16为控制装置、17为空气换热器、18为换热进水管道、19为第三阀门、20为换热出水管道、21为第四阀门、22为第一泵体、23为冷却进水管、24为第五阀门、25为冷却出水管、26为第六阀门、27为第一加热进水管、28为第七阀门、29为第一加热出水管、30为第八阀门、31为第二加热进水管、32为第九阀门、33为第二加热出水管、34为第十阀门、35为引水管、36为第十一阀门、37为余热锅炉、38为蒸汽轮机、39为凝汽器、40为热网加热器、41为一级疏水冷却器、42为第二泵体、43为第一发电机、44为第二发电机、45为溴化锂装置。
具体实施方式
40.下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
42.本说明书实施例公开了一种可调节天然气热值的燃气轮机系统。以下分别进行详细说明。图1是示出了根据本说明实施例提供的一种可调节天然气热值的燃气轮机系统，如图1所示，所述燃气轮机系统包括燃机系统、天然气热值调节系统以及燃机进气温度控制系统。
43.其中，所述燃机系统包括燃气轮机1、燃气过滤器2、燃气压缩机3、冷却塔4、闭冷水换热器5、闭冷水回水管6、闭冷水供水管7、二级疏水冷却器8、第一阀门9、第二阀门10；所述燃气压缩机3与所述燃气过滤器2相连接；所述燃气过滤器2与所述燃气轮机1的燃烧室进气口相连通；所述冷却塔4与所述闭冷水换热器5相连通，用于向所述闭冷水换热器5供给冷却水源；所述闭冷水回水管6连接于所述闭冷水换热器5的进水口；所述第一阀门9安装于所述闭冷水回水管6上，用于控制所述闭冷水回水管6内闭冷水回水的流通；所述闭冷水供水管7连接于所述闭冷水换热器5的出水口；所述第二阀门10安装于所述闭冷水供水管7上，用于控制所述闭冷水供水管7内闭冷水的流通；所述二级疏水冷却器8的进水端连通所述闭冷水供水管7，所述二级疏水冷却器8的出水端连通所述闭冷水回水管6。
44.在一个具体的实施例中，所述燃机系统还包括余热锅炉37、蒸汽轮机38、凝汽器39、热网加热器40以及一级疏水冷却器41，其中，所述燃气轮机1的出汽端与所述余热锅炉37的进汽端相连通；所述余热锅炉37的出汽端与所述蒸汽轮机38的进汽端相连通；所述蒸汽轮机38的出汽端与所述热网加热器40的进汽端相连通；所述热网加热器40的出汽端与所述一级疏水冷却器41的进水端相连通；所述一级疏水冷却器41的出水端连通所述二级疏水冷却器8的进水端；所述蒸汽轮机38的排汽端与所述凝汽器39的进汽端相连通；所述凝汽器39的排水端连通所述余热锅炉37的进水端；所述凝汽器39与所述冷却塔4相连通。
45.空气从燃气轮机1的压气机进气口进入，在压气机中进行压缩，之后，流向燃气轮机1的燃烧室，与依次通过燃气压缩机3、燃气过滤器2进入燃烧室内的天然气燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气轮机1的透平中膨胀做功，做功之后，仍具有较高能量的高温气体被输送至余热锅炉37内，在余热锅炉37中将水加热形成蒸汽，所产生的蒸汽从余热锅炉37的出汽端流入蒸汽轮机38内，推动蒸汽轮机38作业。从蒸汽轮机38排汽端排出的气体进入凝汽器39中冷却形成凝结水，之后，由凝汽器39的排水端排出并输送至余热锅炉37的进水端，作为余热锅炉37所需的水源。
46.进一步的，所述燃机系统还包括第二泵体42，所述第二泵体42的进水端与所述凝汽器39的排水端相连通，所述第二泵体42的出水端与所述余热锅炉37的进水端相连通。优选的，所述第二泵体42均为增压泵。在凝汽器39内形成的凝结水由第二泵体42进行增压，继而被输送至余热锅炉37中，第二泵体42的设置保证了凝结水的顺利输送，提高了系统的稳定性。
47.冷却塔4分别与闭冷水换热器5、凝汽器39相连通，为闭冷水换热器5、凝汽器39提供冷却水源，在凝汽器39内对蒸汽轮机38的排汽进行冷却，使其形成凝结水，在闭冷水换热器5内对闭冷水回水进行冷却，使冷却后的闭冷水重新输送至闭冷水循环系统中进行循环，冷却塔4将携带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。
48.在本发明实施例中，燃机系统采用多轴布置方案，所述燃机系统还包括第一发电机43和第二发电机44，所述蒸汽轮机38与所述第一发电机43同轴连接，从余热锅炉37中输送至蒸汽轮机38内的蒸汽推送蒸汽轮机38做功，从而驱动所述第一发电机43发电；所述压气机与所述第二发电机44同轴连接，高温燃气进入燃气轮机1的透平中膨胀做功，推动透平叶轮带动压气机叶轮一起旋转，第二发电机44与燃气轮机1的压气机同轴，进而驱动所述第二发电机44发电。
49.需要注意并理解的是，本实施例仅示出了机组多轴布置方案，但是本燃气轮机系统并不仅限于多轴布置方案，还可根据需求将本燃气轮机系统应用在单轴布置方案上。
50.所述天然气热值调节系统包括天然气输送管道11、氮气输送管道12、充氮调门13、取样管14、热值仪15、控制装置16；所述天然气输送管道11连接于所述燃气压缩机3的进气端，用于向所述燃气压缩机3输送天然气；所述氮气输送管道12的一端连通氮气气源，另一端连通所述天然气输送管道11，用于向所述天然气输送管道11内充入氮气，使所述天然气输送管道11内的天然气与充入的氮气混合；所述充氮调门13设置于所述氮气输送管道12上，用于控制向所述天然气输送管道11内充入的氮气量；在所述氮气输送管道12与所述燃气压缩机3之间的所述天然气输送管道11上引出一路所述取样管14；所述热值仪15设置在所述取样管14上，用于对所述取样管14内加入氮气之后的天然气的热值进行监测；所述热值仪15的信号输出端与所述控制装置16电连接，所述充氮调门13的控制端与所述控制装置16电连接。
51.所述热值仪15通过所述取样管14对所述天然气输送管道11内的天然气的热值进行实时监测，并将所测得的天然气热值通信至所述控制装置16，所述控制装置16将所接收的天然气热值与预设的天然气热值阈值作比较，并获取比较结果，当所接收的天然气热值大于所述天然气热值阈值时，所述控制装置16根据所述比较结果生成天然气热值调控指令，并将所述天然气热值调控指令发送至所述充氮调门13的控制端，所述充氮调门13根据
所述天然气热值调控指令调节阀门开度，以控制所述天然气输送管道11内天然气的加氮量，进而调节天然气热值。
52.本发明中的天然气热值调节系统主要是针对天然气热值升高的情况，在燃气轮机1的运行过程中，若天然气系统中的天然气热值逐渐升高时，向天然气系统中掺入添加气体以降低天然气热值，本发明采用性质稳定温和的氮气作为天然气的添加气体，不会因为受热而体积膨胀，变形幅度小，更安全。利用向天然气系统中加入氮气的方式，对燃气轮机1的天然气热值进行调节，使其控制在一定范围内，维持天然气热值的稳定，进而保证燃气轮机1的稳定运行。
53.天然气系统通过天然气输送管道11向燃机系统输送天然气，在天然气输送管道11上沿天然气输送流动的方向依次引出一路氮气输送管道12、取样管14。一方面，利用氮气输送管道12向天然气输送管道11中加入氮气，并通过氮气输送管道12上的充氮调门13控制天然气热值调节系统的加氮量。另一方面，利用取样管14对加氮后的天然气进行取样，并在取样管14上设置热值仪15，通过热值仪15对样本进行天然气热值的测量，同时，将所测得的天然气热值实时通信至控制装置16中，控制装置16将所接收到的天然气热值进行数据分析，与系统预设的天然气热值阈值作比较，得出比较结果，当监测到天然气热值逐渐增大且超过天然气热值阈值时，控制装置16根据当前所接收的天然气热值与天热气热值阈值的比较结果，即两者之间的差值，计算出充氮调门13的阀门开度大小，并由此生成天然气热值调控指令通信至充氮调门13的控制端，控制端根据天然气热值调控指令中的阀门开度大小调节充氮阀门13的阀门开度，以增加天然气输送管道11内的加氮量，实现天然气热值的自动调节，从而维持天然气热值的稳定，保证燃气轮机1的稳定运行。在此过程中，系统预设的天然气热值阈值可根据燃气轮机1的实际运行状况进行调整，使燃气轮机1燃烧室所设定的燃空比能够满足当前天然气热值下的燃烧，保证燃气轮机1稳定燃烧。
54.由于天然气存在爆炸风险，所述充氮调门13优选为气动调门，利用充氮调门13自动精确地控制氮气输送管道12向天然气输送管道11中输送的氮气量，实现天然气热值的自动调节，及时应对天然气热值的变化。此外，所述氮气输送管道12、取样管14的材质均为低碳不锈钢管，且钢管内壁电解抛光，选用低碳不锈钢管的材质，耐腐蚀，此种材质表面粗糙度低，不容易形成微涡流而将污染粒子带出，使颗粒携带可能性大大降低，不仅能够避免固体杂质混入天然气中而堵塞燃气轮机1天然气滤网的问题，还可避免固体杂质造成取样管14堵塞、热值仪15故障的问题。
55.燃气轮机1作为一种容积式动力机械设备，其输出功率与进口空气的质量流量有关，当进口空气温度下降时，空气的密度增大，进口空气的质量流量随之增大，则燃机的输出功率和效率也提高，因此可以得出结论：在“冷”的环境下，燃气轮机1会有更大的出力，故在高温环境下可通过降低进气温度来提高燃机出力。在部分负荷下，如果在负荷不变的情况下提高进气温度，透平前温度就会提高(前提是未进入温控)，进而提高燃机效率，燃机以部分负荷运行时，压气机的进气质量流量为定值，提升燃机进气温度会降低进气空气密度，从而提高进气体积流量，迫使压气机igv角度开大，从而减少igv内空气流动的节流损失，改善压气机运行状况，达到节能和提高效率的目的。因此，在不同运行情况下，燃机对其进气温度的要求有所不同，在高温大负荷工况下，需要通过降低燃机的进气温度以提高燃机出力，而在部分负荷工况下，则需要通过提高燃机的进气温度以提高燃机效率。
56.为实现上述目的，所述燃机进气温度控制系统包括空气换热器17、换热进水管道18、第三阀门19、换热出水管道20、第四阀门21、第一泵体22、冷却进水管23、第五阀门24、冷却出水管25、第六阀门26、第一加热进水管27、第七阀门28、第一加热出水管29、第八阀门30、第二加热进水管31、第九阀门32、第二加热出水管33、第十阀门34、引水管35、第十一阀门36、溴化锂装置45；所述空气换热器17的出气口与所述燃气轮机1的压气机进气口相连通；所述换热进水管道18连接于所述空气换热器17的进水端；所述第三阀门19安装于所述换热进水管道18上，用于控制所述空气换热器17的进水量；所述换热出水管道20连接于所述空气换热器17的出水端；所述第四阀门21安装于所述换热出水管道20上，用于控制所述空气换热器17的出水量；在所述空气换热器17与所述第四阀门21之间的所述换热出水管道20上安装有所述第一泵体22；所述冷却进水管23的一端与所述溴化锂装置45的出水口相连通，另一端与所述换热进水管道18相连通，用于通过所述换热进水管道18向所述空气换热器17输送空调冷水；所述第五阀门24安装于所述冷却进水管23上，用于控制所述冷却进水管23内空调冷水的流通量；所述冷却出水管25的一端与所述溴化锂装置45的进水口相连通，另一端与所述换热出水管道20相连通，用于将换热后的空调冷水输送回所述溴化锂装置45内；所述第六阀门26安装于所述冷却出水管25上，用于控制所述冷却出水管25内的水流通量；所述第一加热进水管27的一端与所述换热进水管道18相连通，另一端与位于所述第一阀门9和所述二级疏水冷却器8之间的所述闭冷水回水管6相连通，用于通过所述换热进水管道18向所述空气换热器17输送闭冷水回水；所述第七阀门28安装于所述第一加热进水管27上，用于控制所述第一加热进水管27内闭冷水回水的输送量；所述第一加热出水管29的一端与所述换热出水管道20相连通，另一端与位于所述第二阀门10和所述二级疏水冷却器8之间的所述闭冷水供水管7相连通，用于将换热后的闭冷水回水输送至所述闭冷水供水管7内；所述第八阀门30安装于所述第一加热出水管29上，用于控制所述第一加热出水管29内的水流通量；第二加热进水管31的一端与所述换热进水管道18相连通，另一端与所述二级疏水冷却器8的出水口相连通，用于通过所述换热进水管道18向所述空气换热器17输送加热水源；所述第九阀门32安装于所述第二加热进水管31上，用于控制所述第二加热进水管31内加热水源的流通量；所述第二加热出水管33的一端与所述换热出水管道20相连通，另一端与所述二级疏水冷却器8的进水口相连通，用于将换热后的加热水源输送至所述二级疏水冷却器8内；所述第十阀门34安装于所述第二加热出水管33上，用于控制所述第二加热出水管33内的水流通量；所述引水管35连接于所述换热出水管道20与所述第十阀门34之间的所述第二加热出水管33上，用于通过所述第二加热出水管33向所述二级疏水冷却器8输送中介水；所述第十一阀门36安装于所述引水管35上，用于控制所述引水管35内中介水的流通量。
57.本发明实施例采用在燃气轮机1的压气机进气口处设置空气换热器17，并通过第一阀门9、第二阀门10、第三阀门19、第四阀门21、第五阀门24、第六阀门26、第七阀门28、第八阀门30、第九阀门32、第十阀门34以及第十一阀门36的多个阀门控制空气换热器17冷热介质的切换，满足机组在实际运行状况下的不同需求。详细的，换热进水管道18作为空气换热器17的总进水管道，用于向空气换热器17中输送换热介质，第三阀门19接通或阻断换热进水管道18内的水流通，换热出水管道20作为空气换热器17的总出水管道，用于将空气换热器17内换热后的换热介质输送至空气换热器17外，第四阀门21接通或阻断换热出水管道
20内的水流通。冷却进水管23、冷却出水管25为空气换热器17的冷介质输送管道，并通过第五阀门24、第六阀门26分别控制冷却进水管23、冷却出水管25内的冷介质流通，第一加热进水管27、第一加热出水管29为空气换热器17闭冷水回水热介质来源的输送管道，并通过第一阀门9、第二阀门10、第七阀门28、第八阀门30阻断或接通空气换热器17闭冷水回水热源的输送，此外，第二加热进水管31、第二加热出水管33为空气换热器17热网二级疏水热源的输送管道，利用引水管35向燃机进气温度控制系统中输入中介水，通过中介水完成热网二级疏水热源的换热，并通过第九阀门32、第十阀门34、第十一阀门36阻断或接通空气换热器17热网二级疏水热介质中介水的输送。
58.采用空调冷水作为空气换热器17的冷介质来源，不仅能够降低燃气轮机1的压气机进气温度以达到恢复燃机出力的目的，且利用现有的制冷系统，减少了额外投资成本。同时，本实施例采用闭冷水回水、热网二级疏水作为空气换热器17的热介质来源，使用低品位热源，解决了现有技术中压气机抽气方式采用高品位热源导致经济效益较差的问题，降低了机组的冷源损失，且提高了燃气轮机1的进气温度，达到了提高机组效率的目的。
59.本发明实施例所提供的燃机进气温度控制系统的具体控制过程如下：
60.当不投运所述空气换热器17时，所述第三阀门19、第四阀门21、第五阀门24、第六阀门26、第七阀门28、第八阀门30、第九阀门32、第十阀门34、第十一阀门36关闭，所述第一阀门9、第二阀门10开启；闭冷水从所述闭冷水换热器5流出，通过所述闭冷水供水管7流入所述二级疏水冷却器8中，在所述二级疏水冷却器8内对热网二级疏水进行冷却，闭冷水回水通过所述闭冷水回水管6输送回所述闭冷水换热器5内；
61.当投运所述空气换热器17降低所述燃气轮机1的压气机进气温度时，所述第七阀门28、第八阀门30、第九阀门32、第十阀门34、第十一阀门36关闭，所述第一阀门9、第二阀门10、第三阀门19、第四阀门21、第五阀门24、第六阀门26开启；所述二级疏水冷却器8内的热网二级疏水由所述闭冷水换热器5流出的闭冷水冷却；所述溴化锂装置45所产生的空调冷水经所述冷却进水管23、换热进水管道18输送至所述空气换热器17内，在所述空气换热器17内对空气进行冷却，冷却后的空气通过所述燃气轮机1的压气机进气口进入所述压气机内，换热后的空调冷水在所述第一泵体22的作用下依次流经所述换热出水管道20、冷却出水管25输送回所述溴化锂装置45内；
62.当投运所述空气换热器17提升所述燃气轮机1的压气机进气温度时，所述第一阀门9、第二阀门10、第五阀门24、第六阀门26、第九阀门32、第十阀门34、第十一阀门36关闭，所述第三阀门19、第四阀门21、第七阀门28、第八阀门30开启；所述闭冷水回水管6内的闭冷水回水依次经所述第一加热进水管27、换热进水管道18输送至所述空气换热器17中，在所述空气换热器17内与空气进行热交换，换热后升温的空气通过所述燃气轮机1的压气机进气口进入所述压气机内，换热后冷却的闭冷水回水在所述第一泵体22的作用下通过所述换热出水管道20、第一加热出水管29输送至所述闭冷水供水管7内；或者，
63.当投运所述空气换热器17提升所述燃气轮机1的压气机进气温度时，所述第一阀门9、第二阀门10、第五阀门24、第六阀门26、第七阀门28、第八阀门30关闭，所述第三阀门19、第四阀门21、第九阀门32、第十阀门34、第十一阀门36开启；中介水由所述引水管35引入，并经所述第二加热出水管33输送至所述二级疏水冷却器8中，在所述二级疏水冷却器8内对热网二级疏水进行冷却，换热后升温的中介水依次经所述第二加热进水管31、换热进
水管道18输送至所述空气换热器17中，在所述空气换热器17内对空气进行加热，加热后的空气通过所述燃气轮机1的压气机进气口进入所述燃气轮机1内，换热后冷却的中介水在所述第一泵体22的作用下通过所述换热出水管道20、第二加热出水管33输送回所述二级疏水冷却器8内，对所述二级疏水冷却器8内的热网二级疏水进行冷却，进行循环热交换。
64.根据上述具体控制过程可知，本发明实施例通过多个阀门的控制实现了向空气换热器17内输送冷热介质的切换，优选的，所述第一阀门9、第二阀门10、第三阀门19、第四阀门21、第五阀门24、第六阀门26、第七阀门28、第八阀门30、第九阀门32、第十阀门34、第十一阀门36均为截止阀。此外，所述空气换热器17为板式空气换热器。
65.从而实现了根据实际运行情况提高或降低燃气轮机1压气机进气温度的目的，满足了机组的不同需求。在夏季环境温度较高大负荷工况下，向空气换热器17内通入冷介质，对燃气轮机1压气机进气口的空气进行冷却，降低燃气轮机1压气机进气温度，保持夏季燃机出力，实现夏季顶峰运行，提高燃机电厂负荷能力。在部分负荷的情况下，向空气换热器17内通入热介质，对燃气轮机1压气机进气口的空气进行加热，提高燃气轮机1压气机进气温度，提高燃机透平前温度，从而提升机组效率。
66.综上所述，本说明书公开一种可调节天然气热值的燃气轮机系统，当天然气热值升高时，向天然气系统中加入氮气以维持天然气热值的稳定，保证燃气轮机的稳定运行，解决了现有技术中上游天然气的组分时常发生变化，厂家无法频繁对燃机进行燃烧调整的问题，对天然气热值进行实时监测，并根据天热气热值的变化量控制天然气系统的加氮量，可实现天然气热值升高时的自动调节，使天然气热值稳定在一定范围内，保障燃气轮机的燃烧稳定，进而保证燃气轮机的稳定运行，增长燃气轮机的使用寿命，减少电厂的经济损失。
67.此外，采用在燃机压气机入口设置空气换热器的方式，调节燃机的进气温度，并通过多个阀门控制冷热介质的切换，实现了根据实际运行情况提高或降低燃机进气温度的目的，满足了机组不同运行状况下的不同需求。在夏季环境温度较高大负荷工况下，向空气换热器内通入冷介质，对燃机进气口的空气进行冷却，降低燃机进气温度，保持夏季燃机出力，实现夏季顶峰运行，提高燃机电厂负荷能力。而在部分负荷的情况下，向空气换热器内通入热介质，对燃机进气口的空气进行加热，提高燃机进气温度，提高燃机透平前温度，从而提升机组效率。
68.本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
69.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。