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CN201236746Y - 燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统 - Google Patents

燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统 Download PDF

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CN201236746Y
CN201236746Y CNU2008200905136U CN200820090513U CN201236746Y CN 201236746 Y CN201236746 Y CN 201236746Y CN U2008200905136 U CNU2008200905136 U CN U2008200905136U CN 200820090513 U CN200820090513 U CN 200820090513U CN 201236746 Y CN201236746 Y CN 201236746Y
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CN
China
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gas turbine
inlet air
wet compression
turbine inlet
evaporative cooling
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Application number
CNU2008200905136U
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English (en)
Inventor
林枫
董斌
齐宏伟
闫锦生
刘克大
刘锐
韦炜
师蓓蓓
冀文慧
王元龙
刘伟
张学忍
李玉玲
隋宇
范柏
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HARBIN GUANGHAN GAS TURBINE CO., LTD.
Original Assignee
No703 Inst Of China Chip Heavy Ind Group Co
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Abstract

本实用新型提供了一种燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统。它包括燃气轮机箱装体、连接燃气轮机箱装体的进气室、原消音器段和进气过滤器,进气过滤器和原消音器段之间设置有过渡段,原消音器段和进气室之间设置有过渡段,原消音器段和过渡段之间连接有进气弯头,过渡段连接燃气轮机进气雾化蒸发冷却喷水系统和微细雾化喷嘴。本实用新型在进气道内分别设置冷却蒸发级和湿压缩级两处不同功能的喷雾加湿级,燃机进气雾化式蒸发冷却系统的运行采用全自动控制保护系统,具备自动报警、保护功能,还能够根据其自身气象站采集的大气参数,自动控制最佳的雾化喷水量。本实用新型保证燃气轮机性能获得更大改善,运行更加安全,调控功能更加完备。

Description

燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统
(一)技术领域
本实用新型属于能源动力行业,具体涉及一种燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统。
(二)背景技术
燃气轮机的一个显著的特点是随着运行环境温度的升高,其输出功率、空气流量下降,热耗率升高。因此采用进气冷却技术可以提高机组在高温运行环境下的功率和热效率。到目前为止,国内外在工程上应用的燃气轮机进气冷却技术主要包括三大类:强制制冷式冷却技术(压缩式、吸收式制冷以及蓄能冷却系统)和蒸发式冷却技术以及组合式冷却,其中组合式冷却是由前两种冷却方式组合而成。利用压缩式或吸收式制冷系统对燃气轮机进气进行冷却,优点是对进气的冷却强度高,因而能够大幅度地提高燃气轮机发电机组运行的经济性,缺点是初投资大、系统复杂、运行维护费用较高,特别是对于压缩式制冷,冷源的获得是以消耗较大数量的机械功(电力)为代价。蒸发式冷却技术的缺点是由于受到空气饱和度的限制,对空气的冷却强度较低。但这项技术,特别是近年来发展起来的雾化式蒸发冷却技术以其投资低,系统相对简单,运行维护费用低等特点得到普遍接受。
1942年,Kleinschmidt提出了湿压缩概念:在压气机入口或级间喷入冷却液体,利用液体蒸发时要吸收大量的潜热来冷却气体、以使得压缩过程更接近于等温压缩,减少压气机的耗功。湿压缩技术被正式工程应用于燃气轮机始于上个世纪90年代。在国内,七O三研究所及哈尔滨工程大学等单位在燃气轮机湿压缩方面开展了大量的理论及试验研究。2005年七O三研究所在无锡动力试验站完成了25MW燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩技术试验验证。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一套能够增加燃气轮机在高温环境下的输出功率和热效率的燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统。
本实用新型的目的是这样实现的:它包括燃气轮机箱装体、连接燃气轮机箱装体的进气室、原消音器段和进气过滤器,进气过滤器和原消音器段之间设置有过渡段,原消音器段和进气室之间设置有过渡段,原消音器段和过渡段之间连接有进气弯头,过渡段连接燃气轮机进气雾化蒸发冷却喷水系统和微细雾化喷嘴。
本实用新型还有这样一些技术特征:
1、所述的燃气轮机进气雾化蒸发冷却喷水系统包括前置低压泵组和高压喷水泵组及其相应的管道调控设备;
2、所述的前置低泵组和高压喷水泵组及其相应的管道调控设备组装在同一底架上,以撬装形式设置,前置低压泵组在撬体低压进水侧一端横向布置,高压喷水泵组沿撬体另一侧布置。
3、所述的喷雾加湿级采用在进气道内分别设置冷却蒸发级和湿压缩级两处不同功能的喷雾加湿级;
4、所述的进气雾化蒸发冷却喷水系统设置有对外部系统的通讯接口。
本实用新型的特点有:
1.燃机进气雾化式蒸发冷却系统的运行采用全自动控制保护系统。
2.监控保护系统具备自动监视、控制、报警、保护功能,以提供最佳的雾化喷水量和保证高压喷水系统以及机组的安全运行。
3.主要运行设备和控制设施为一体化设计,以撬装形式交付使用。
4.所述的燃气轮机进气雾化蒸发冷却喷水系统,其采用高压系统,工作压力12-21MPa,选用专用微细雾化喷嘴,雾化颗粒可达SMD5-25μm;
5、所述的喷雾加湿级,采用在进气道内分别设置冷却蒸发级和湿压缩级两处不同功能的喷雾加湿级;
6、进气雾化蒸发冷却喷水系统,其特征在于所述的控制保护系统除具有现场监控保护功能外,还提供了对外部系统的通讯接口,可以方便的将本系统的运行参数、状态传送到厂级DCS,方便厂方的远程监控和管理。
本实用新型属于能源动力行业,具体通过改善燃气轮机及其条件提高燃气轮机性能。本实用新型的有益效果是:保证燃气轮机性能获得更大改善,运行更加安全,调控功能更加完备。
(四)附图说明
图1为本实用新型的喷水系统图;
图2为本实用新型的喷水控制系统硬件结构图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明:
结合图1,本实施例包括燃气轮机箱装体2、连接燃气轮机箱装体2的进气室1、原消音器段5和进气过滤器7,进气过滤器7和原消音器段5之间设置有过渡段6,原消音器段5和进气室1之间设置有过渡段3,原消音器段5和过渡段3之间连接有进气弯头4,过渡段3、6连接燃气轮机进气雾化蒸发冷却喷水系统和微细雾化喷嘴。燃气轮机进气雾化蒸发冷却喷水系统包括前置低压泵组和高压喷水泵组及其相应的管道调控设备;前置低压泵组和高压喷水泵组及其相应的管道调控设备组装在同一底架上,以撬装形式设置,前置低压泵组在撬体低压进水侧一端横向布置,高压喷水泵组沿撬体另一侧布置。喷雾加湿级采用在进气道内分别设置冷却蒸发级和湿压缩级两处不同功能的喷雾加湿级;进气雾化蒸发冷却喷水系统设置有对外部系统的通讯接口。
燃机进气雾化蒸发冷却喷水系统布置方式如下:来自于除盐水箱的除盐水经前置泵、精密过滤器,在高压柱塞泵加压后进入雾化喷嘴里,从喷嘴喷出的高速水流形成锥状的水雾,这些非常细小的雾具有较大的蒸发表面积,在与空气充分地接触蒸发后,大多数的水雾在非常短的时间里就已经完成蒸发。由于系统采用高压雾化,雾化后水滴的粒径很小,因此不需要增设气水分离装置。雾化喷嘴可采用撞针雾化喷嘴、旋流喷嘴和闪蒸喷嘴,在高工作压力12MPa-21MPa下介质水的雾化效果好,雾化粒度可达5-20μm。
前置低压泵组和高压喷水泵组及其相应的管道调控设施进行一体化设计,组装在同一底架上,以撬装形式交付使用。前置低压泵组在撬体一端(低压进水侧)横向布置,高压喷水泵组沿撬体另一侧布置。高压喷水撬体、进气道内喷水支架、进气道内排水管道、进气道排水槽布置和进气滤网布置等尽可能使设备布置紧凑合理、维护方便、容易操作。
本实施例燃机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统采用就地监控保护方式。控制保护系统由一台以带触摸屏的可编程控制器为核心的PLC就地控制箱、一台控制泵组的起停/切换/联锁的马达控制箱、一台气象站、一套压力/温度/湿度/流量等系统参数的测量仪表、电磁阀和调节阀等控制阀门组成,具备监测、控制、报警、保护和通信功能。
监测功能:调控系统的人机界面为PLC就地控制箱中配置的触摸屏,温度、湿度、流量、投入级数、泵运行时数等系统的运行参数信号均在触摸屏上实时监测显示。运行人员可通过屏幕菜单和软键调用相关显示画面进行现场监测记录。
控制功能:系统采用主加压泵出口设定压力方式运行。PLC就地控制箱通过气象站实时采集大气参数,并根据机组运行情况计算出喷水量,自动控制投运的喷嘴级数和主加压泵的投运台数,以控制喷水流量,获得满意的进气冷却和湿压缩效果。泵组的起停、切换控制设置手动和自动两种方式,调试维护阶段采用手动方式,系统调试稳定投运后,泵组的起停、切换由PLC实现自动控制。
报警保护功能:系统运行时,当雾化水流量、前置泵出口水压力、水滤器压差、雾化泵进口水压力、雾化泵出口水压力、控制箱内温度达到报警值时,PLC就地控制箱面板显示报警信息并发出声光信号,同时向集控室发出灯光报警信号;当雾化水流量、雾化泵进口水压力、雾化泵出口水压力达到保护条件,在达到规定的延迟时间后保护条件仍存在,PLC迅速切断发生故障的雾化泵组的运行,并发出报警信号;当电机由于短路、过热、断相等故障而导致停泵时,PLC就地控制箱也发出报警信号,保证系统的安全性。
通信功能:调控系统具备与上位DCS系统通信功能,集控室DCS系统通过通信信号监测雾化冷却撬体的运行状态。

Claims (5)

1、一种燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统,其特征在于它包括燃气轮机箱装体、连接燃气轮机箱装体的进气室、原消音器段和进气过滤器,进气过滤器和原消音器段之间设置有过渡段,原消音器段和进气室之间设置有过渡段,原消音器段和过渡段之间连接有进气弯头,过渡段连接燃气轮机进气雾化蒸发冷却喷水系统和微细雾化喷嘴。
2、根据权利要求1所述的燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统,其特征在于所述的燃气轮机进气雾化蒸发冷却喷水系统包括前置低压泵组和高压喷水泵组及其相应的管道调控设备。
3、根据权利要求2所述的燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统,其特征在于所述的前置低压泵组和高压喷水泵组及其相应的管道调控设备组装在同一底架上,以撬装形式设置,前置低压泵组在撬体低压进水侧一端横向布置,高压喷水泵组沿撬体另一侧布置。
4、根据权利要求3所述的燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统,其特征在于所述的喷雾加湿级采用在进气道内分别设置冷却蒸发级和湿压缩级两处不同功能的喷雾加湿级。
5、根据权利要求4所述的燃气轮机进气雾化式蒸发冷却及湿压缩系统,其特征在于所述的进气雾化蒸发冷却喷水系统设置有对外部系统的通讯接口。
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