CN103047011A - 一种加热燃气轮机进气的***和方法 - Google Patents

Abstract

1.一种加热燃气轮机进气的***和方法，包括进气加热器(1)、燃气轮机进气***(3)，进气加热器(1)的加热介质是水或水蒸气，其特征在于进气加热器(1)和燃气轮机进气***(3)之间装有进气旁路门(2)及其开度控制设备(4)。用来提高燃气轮机及其联合循环在低温天气下运行时的热效率和运行的安全可靠性。

Description

一种加热燃气轮机进气的***和方法

技术领域

本发明提供一种加热燃气轮机进气的***和方法，用来提高燃气轮机及其联合循环在低温天气下运行时的热效率和运行的安全可靠性。

背景技术

一些安装在北方地区的燃气轮机，冬季寒冷潮湿的天气情况下运行时，不同程度地会发生燃气轮机进气***的结霜结冰现象，造成燃气轮机进气***压差升高。压差过高时，会使燃气轮机很难继续运行。而且冬季寒冷潮湿的天气还会使压气机入口部位(例如进口可调导叶)结冰，结冰到一定厚度时冰块脱落，会损坏压气机叶片，造成事故。

对于燃气轮机联合循环，联合循环发电效率与环境温度有密切关系。联合循环发电效率最高的区域一般在10℃～20℃之间，安装在北方冬季寒冷地区的燃气轮机联合循环，冬季寒冷天气下运行时，会使联合循环发电效率下降。

对于带低氮燃烧***的燃气轮机，为了扩大低氮燃烧***预混燃烧工作范围，燃机装有进气加热***(IBH)，该***通过将部分压气机排气抽出，回送到压气机进口，实现对压气机进气加热。当然，该进气加热***还有在冬季防止压气机进口结冰和限制压气机压比超限的作用。这种采用压气机抽气的进气加热***(IBH)使压气机耗功增加，降低了燃机的发电效率。效率降低的多少与抽气加热控制阀的开度有关，开度越大，效率降低的越多。一般来说是环境温度低的时候开的大，环境温度高的时候开的小或关闭。因此，对于安装在冬季寒冷地区的燃机，部分负荷运行时带压气机抽气加热的燃气轮机的发电效率明显降低。

实用新型专利“燃气轮机压气机进气温度调节装置”(专利号ZL 200520033435.2)存在下述问题：

用水或蒸汽作为进气加热的外部热源，存在的主要问题是：一是没有进气旁路门，不便于燃气轮机的调节和进气加热器的保护；二是冬季运行时，当进气加热器的进水切断后，加热器管子和水室内的存水会冻裂进气加热器，使设备损坏；三是通过调节水量来调节进气加热器后的温度时，如果水量不够，同样会冻裂进气加热器。

发明内容

本发明要解决的技术问题一是，设计一套用水或蒸汽加热燃气轮机进气的***和方法，进气加热器在结构和安装上能保证在冬季断水或水流量不足的情况下，能及时的放掉加热器内的存水，防止加热器内的水结冰冻裂加热器；二是要保证进气加热后的空气温度场分布均匀。

在燃气轮机进气***上游设置进气加热器，在环境温度较低时，用汽轮机凝汽器的冷却水出水或其他热源来加热燃气轮机进气。进气加热器和燃气轮机进气***之间设一个用保温板封闭的空间，该封闭空间上设置进气旁路门。

进气加热器必须要考虑两个方面：一是冬季在断水或循环水流量不足的情况下，或者特殊情况需要退出加热器运行时，如果不能及时的放掉加热器内的存水，会使加热器内的水结冰冻裂加热器。为防止特殊情况下损坏加热器，进气加热器采用立式安装，需要时可以很快放掉加热器(包括管子)里面的水。进气加热器的结构满足：当进水切断后，加热器管子和水室内的存水能在重力作用下排掉；进气加热器的进水侧和回水侧管线安装有自动控制的切断阀(如果回水侧是直接排入水渠，可以不装切断阀)，进气加热器的进水侧和回水侧安装有进水切断后的自动排水装置；进气加热器的回水侧管线上还安装有温度开关，其设定值X1比水的冰点略高几度(例如2摄氏度)，当进气加热器的回水温度到设定值时，温度开关动作，信号传递给切断阀和自动排水装置，切断进回水，自动排水装置打开。二是要保证进气加热后的空气温度场分布均匀，进气加热器的水侧可以是单流程结构，但是进气加热器采用至少前后两排布置，一排水的流动方向朝上，另一排水的流动方向朝下；或者是进气加热器的水侧至少是双流程结构，一个流程向上，另外一个流程向下。

进气加热器和燃气轮机进气***之间设一个用保温板封闭的空间，该封闭空间上设置进气旁路门。进气旁路门的开度可以采用自动控制，用进气加热器下游的空气温度信号或其他合适信号作为控制信号，通过进气旁路门的开度的大小来调节最终进入燃气轮机的空气温度。调节的目标温度可以设定在联合循环发电效率最高的区域10℃～20℃之间(当然各个机组不太一样)。进气加热器的回水侧管线上还安装有温度开关，其设定值X2比X1略高几度(例如5摄氏度)，当进气加热器的回水温度到设定值时，温度开关动作，信号传递给进气旁路门的控制设备，全开进气旁路门，使流过进气加热器的空气量很小，防止进气加热器内的水结冰。当然进气旁路门也是夏季的进气通道，以降低进气阻力。

本发明的有益效果是通过进气旁路门的开度的大小来调节最终进入燃气轮机的空气温度，便于燃气轮机调节；进气加热器在冬季断水或水流量不足的情况下，能及时的放掉加热器内的存水，防止加热器内的水结冰冻裂加热器；进气加热后的空气温度场分布均匀。

附图说明

图1为本发明所述的具体实施方式1的***图。

图2为图1的A-A视图。

图3为本发明所述的具体实施方式2的***图。

图4为本发明所述的具体实施方式3的***图。

图中标号说明：

1-进气加热器，2-进气旁路门，3-燃气轮机进气***，4-开度控制设备，5-L型三通阀，6-L型三通阀，7-自动放空阀。

具体实施方式

具体实施方式1：

如图1所示，在燃机进气过滤器上游设置进气加热器1，进气加热器1和燃气轮机进气***3之间设一个用保温板封闭的空间，该封闭空间上设置进气旁路门2。

进气加热器1采用立式安装，进气加热器1的水侧是双流程结构，一个流程向上，另外一个流程向下。进气加热器1的进水口和出水口都在下部水室。进气加热器1进水管线装一个电动(或者电磁、气动)L型三通阀6，A-C端连通时加热器进水，B-C端连通时切断进水，加热器进水侧和外界相通，放掉加热器内的存水。进气加热器1回水管线装一个电动(或者电磁、气动)L型三通阀5，A-C端连通时加热器进水，B-C端连通时切断进水，加热器回水侧和外界相通，放掉加热器内的存水。加热器顶部水室装一个自动放空阀7，兼做进气阀：在水室没有水压的情况下自动打开，外界空气进入，有利于快速排出加热器内的水。进气加热器1的回水侧管线上还安装有温度开关，其设定值X1比水的冰点略高几度(例如2摄氏度)，当进气加热器的回水温度到设定值时，温度开关动作，信号传递给三通阀6和三通阀5，切断进回水，放掉加热器内的存水。三通阀6和三通阀5也可以采用手动控制方式，冬季在特殊情况需要退出进气加热器1运行时，切断进回水，放掉加热器内的存水。

进气旁路门2有开度控制设备4，用进入燃气轮机进气***3的空气温度信号作为控制信号，通过进气旁路门2的开度的大小来调节进入燃气轮机进气***3的空气温度。进气加热器的回水侧管线上还安装有温度开关，其设定值X2比X1略高几度(例如5摄氏度)，当进气加热器的回水温度到设定值时，温度开关动作，信号传递给进气旁路门的开度控制设备4，全开进气旁路门2，使流过进气加热器1的空气量很小，防止进气加热器内的水结冰。

具体实施方式2：

如图3所示，和具体实施方式1的不同之处是进气加热器1进水管线装一个电动(或者电磁、气动)L型三通阀6，进气加热器1回水直接排入水渠，回水管线不装阀门。L型三通阀6的B端和回水管线连接。A-C端连通时加热器进水；B-C端连通时切断进水，加热器进水侧和回水侧相通，放掉加热器内的存水。

具体实施方式3：

如图4所示，和具体实施方式1的不同之处是进气加热器1的水侧是单流程，采用前后2排布置。进气加热器1的进水管线装一个电动(或者电磁、气动)L型三通阀6，进气加热器1的回水直接排入水渠，回水管线不装阀门。L型三通阀6的B端和和外界相通。A-C端连通时加热器进水；B-C端连通时切断进水，加热器进水侧和和外界相通，放掉加热器内的存水。

Claims (9)

1.一种加热燃气轮机进气的***，包括进气加热器(1)、燃气轮机进气***(3)，进气加热器(1)的加热介质是水或水蒸汽，其特征在于进气加热器(1)和燃气轮机进气***(3)之间装有进气旁路门(2)及其开度控制设备(4)。

2.根据权利要求1所述的一种加热燃气轮机进气的***，其特征在于，所述进气加热器(1)采用立式安装，进气加热器(1)的结构满足：当进水切断后，进气加热器(1)的换热管和水室内的存水能在重力作用下排掉；进气加热器(1)的进水侧和回水侧都有进水切断后的排水装置。

3.根据权利要求2所述的一种加热燃气轮机进气的***，其特征在于，所述进气加热器(1)的水侧至少是双流程结构，一个流程向上，另外一个流程向下；或者是进气加热器(1)的水侧可以是单流程结构，但是进气加热器(1)采用至少前后两排布置，一排水的流动方向朝上，另一排水的流动方向朝下。

4.根据权利要求1所述的一种加热燃气轮机进气的方法，其特征在于，所述进气旁路门(2)的开度控制设备(4)，用进入燃气轮机进气***(3)的空气温度信号作为控制信号，通过进气旁路门(2)的开度的大小来调节进入燃气轮机进气***(3)的空气温度。

5.根据权利要求2所述的一种加热燃气轮机进气的方法，其特征在于，所述进气旁路门(2)的开度控制设备(4)，用进入燃气轮机进气***(3)的空气温度信号作为控制信号，通过进气旁路门(2)的开度的大小来调节进入燃气轮机进气***(3)的空气温度。

6.根据权利要求3所述的一种加热燃气轮机进气的方法，其特征在于，所述进气旁路门(2)的开度控制设备(4)，用进入燃气轮机进气***(3)的空气温度信号作为控制信号，通过进气旁路门(2)的开度的大小来调节进入燃气轮机进气***(3)的空气温度。

7.根据权利要求1所述的一种加热燃气轮机进气的方法，其特征在于，所述进气旁路门(2)的开度控制设备(4)，用进气加热器(1)的出水温度作为进气加热器的保护信号，当出水温度到设定值X2时，全开进气旁路门(2)。

8.根据权利要求2所述的一种加热燃气轮机进气的方法，其特征在于，所述进气旁路门(2)的开度控制设备(4)，用进气加热器(1)的出水温度作为进气加热器的保护信号，当出水温度到设定值X2时，全开进气旁路门(2)。

9.根据权利要求3所述的一种加热燃气轮机进气的方法，其特征在于，所述进气旁路门(2)的开度控制设备(4)，用进气加热器(1)的出水温度作为进气加热器的保护信号，当出水温度到设定值X2时，全开进气旁路门(2)。

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