CN104110308A - 一种用于大型燃气轮机的进气加热结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于大型燃气轮机的进气加热结构。分流管、上部分支管、下部分支管、竖向分支管、左弯管、右弯管组合成P形；分流管一端密封，另一端开口并设有法兰接口；竖向分支管的一部分管体通过开孔伸入加热段内，竖向分支管与开孔间隙配合，并且两者的交接处密封；竖向分支管位于加热段内的管体开有喷气孔，喷气孔的孔口朝向与加热段内的进气方向垂直；分流管弹性支架一端与分流管固定，另一端与加热段固定；竖向分支管弹性支架一一端与加热段固定，另一端与竖向分支管连接；竖向分支管弹性支架二固定在加热段内部底面上，竖向分支管密封的一端固定在竖向分支管弹性支架二上。本发明结构设计合理、能更好的解决热膨胀、使用安全。

Description

一种用于大型燃气轮机的进气加热结构

技术领域

本发明涉及一种用于大型燃气轮机的进气加热结构。

背景技术

燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，是典型的高新技术密集型产品。发展集新技术、新材料、新工艺于一身的燃气轮机产业，是国家高技术水平和科技实力的重要标志之一，具有十分突出的战略地位。

燃气轮机的引进一般都集中在主体设备，然而就辅助设备而言，也是燃气轮机不可缺少的重要的组成部分。在众多辅助设备中，进排气系统是燃气轮机的重要组成部分。目前这些设备的制造国内只能根据国外跨国公司提供的设计图进行来图加工，缺乏应有的核心技术。因此，根据我国燃气轮机发展现状在引进燃气轮机主体设备的同时，迫切需要通过引进、消化、吸收开发出具有我国自主知识产权的燃气轮机辅助设备与系统。

 大型燃气轮机进气系统的进气风管包括过滤段、加热段、消声段、整流段和测流段等管道。为了避免在进气过程中，进气流道内的清洁潮湿空气因为“喷管” 流动出现“结冰”而损伤燃机高速运转的叶片及缸体，位于较潮湿地区的大型燃气轮机进气道，一般都需要设置进气加热系统，如申请号为201220032510.3、名称为一种加热燃气轮机进气的系统的中国专利，申请号为00910209943.4、名称为用于改变燃气轮机的效率的系统和方法的中国专利。

大型燃气轮机的进气加热装置，工作压力可达2.5Mpa，温度300～400℃，能够将大型燃气轮机进气加热到特定温度，满足该型号燃气轮机进气运行要求，由于高温空气的影响，加热系统的管道会产生热膨胀，大型燃气轮机的加热系统的体积都很大，热膨胀时本体热膨胀性大，如果热膨胀的问题处理不好，很可能会损伤加热系统本身和大型燃气轮机的进气系统，甚至会造成安全事故。而现有技术的加热系统，包括如上的中国专利的热膨胀问题仍有待更好的解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、能更好的解决热膨胀、使用安全的用于大型燃气轮机的进气加热结构。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于大型燃气轮机的进气加热结构，包括进气加热装置、支架组件、燃气轮机进气系统进气风管的加热段；其特征在于：

所述的进气加热装置包括分流管、上部分支管、下部分支管、竖向分支管、左弯管、右弯管；分流管水平横向设置，上部分支管水平纵向设置，下部分支管水平纵向设置，竖向分支管竖向设置；下部分支管和竖向分支管分别位于分流管的左右两侧；上部分支管位于下部分支管和分流管上方；下部分支管一端与分流管一侧固定并连通，另一端与右弯管的一端固定并连通，右弯管的另一端与上部分支管的一端固定并连通，上部分支管的另一端与左弯管的一端固定并连通，左弯管的另一端与竖向分支管的一端固定并连通，竖向分支管的另一端密封；分流管、上部分支管、下部分支管、竖向分支管、左弯管、右弯管组合成P形；分流管一端密封，另一端开口并设有法兰接口；加热段上部设有开孔，竖向分支管的一部分管体通过开孔伸入加热段内，竖向分支管与开孔间隙配合，并且两者的交接处密封；竖向分支管位于加热段内的管体开有喷气孔，喷气孔的孔口朝向与加热段内的进气方向垂直；

所述的支架组件包括分流管弹性支架、竖向分支管弹性支架一、竖向分支管弹性支架二；分流管弹性支架一端与分流管固定，并且该端可左右弹性位移，另一端与加热段固定；竖向分支管弹性支架一一端与加热段固定，另一端与竖向分支管连接，该端可上下弹性位移；竖向分支管弹性支架二固定在加热段内部底面上，竖向分支管密封的一端固定在竖向分支管弹性支架二上，竖向分支管弹性支架二可上下弹性位移。

本发明还包括导向密封机构，导向密封机构固定设置于竖向分支管与开孔的交接处；导向密封机构包括密封管和密封填充物；密封管套装在竖向分支管外，并固定在加热段上，密封管与竖向分支管间隙配合；密封填充物填充在密封管内。

本发明所述的竖向分支管弹性支架一一端开有安装孔，竖向分支管穿装固定在安装孔中，该端可产生上下弹性位移。

本发明所述的竖向分支管位于加热段内的管体两侧均开有喷气孔。

本发明所述的分流管弹性支架包括安装板一，安装板一沿分流管纵向平行设置，一端与分流管固定，并且该端可左右弹性位移，另一端与加热段固定。

本发明所述的竖向分支管弹性支架一包括安装板二，安装板二与竖向分支管横向垂直设置，一端与加热段固定，另一端与竖向分支管连接，该端可上下弹性位移。

本发明所述的竖向分支管弹性支架二采用弹簧支架结构，其设有弹簧。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构设计合理，很好地解决了膨胀问题，充分降低装置的工作应力损伤，从而保证装置的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例侧视结构示意图。

图2是图1的D向的结构示意图。

图3是图2的A-A向的结构示意图。

图4是图2的俯视结构示意图。

图5是图3的Ⅱ部分放大结构示意图。

图6是图5的俯视结构示意图。

图7是图3的Ⅰ部分放大结构示意图。

图8是进气加热装置的结构示意图。

图9是进气加热装置的侧视结构示意图。

图10是进气加热装置的俯视结构示意图。

图11是图9的B-B剖视结构示意图。

图12是进气加热装置采用“┃”形走管方式的热膨胀示意图。

图13是进气加热装置采用“┍”形走管方式的热膨胀示意图。

图14是本发明进气加热装置的热膨胀示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1～图14，本发明实施例包括燃气轮机进气系统的进气风管的加热段12、安装在加热段12上的进气加热装置5、支架组件。

进气加热装置5包括分流管1、上部分支管2、下部分支管3、竖向分支管4、左弯管7、右弯管8。

分流管1水平横向设置，上部分支管2水平纵向设置，下部分支管3水平纵向设置，竖向分支管4竖向设置。下部分支管3和竖向分支管4分别位于分流管1的左右两侧。上部分支管2位于下部分支管3和分流管1上方。下部分支管3一端与分流管1一侧固定并连通，另一端与右弯管8的一端固定并连通，右弯管8的另一端与上部分支管2的一端固定并连通，上部分支管2的另一端与左弯管7的一端固定并连通，左弯管7的另一端与竖向分支管4的一端固定并连通，竖向分支管4的另一端密封。分流管1、上部分支管2、下部分支管3、竖向分支管4、左弯管7、右弯管8组合成P形。上述结构能够完成大型燃气轮机的进气加热功能外，由于巧妙的走管，特别是P形的设置，能够充分实现进气加热装置5本体的自由膨胀，不需要额外设置膨胀补偿，充分降低装置的工作应力损伤，从而保证装置的安全性和可靠性，

而如果不采用本发明P形结构，采用其他走管方式的话，不能很好解决热膨胀问题。比如进气加热装置如果采用以下两种走管方式的话均存在不足：

第一种如图12所示，相对P形即取消了下部分支管3、右弯管8、上部分支管2和左弯管7，变成了简单的分流管和竖向分支管组合，分流管和竖向分支管组合成“┃”形，由于分流管体积庞大，重量大，需要用支架支撑整个结构，当加热结构工作时，由于热膨胀，竖向分支管每根管的线膨胀只能向下端伸长，由于线膨胀量的累积，已超过下部的竖向分支管弹性支架二15的允许量，最后造成竖向分支管对加热段内侧面造成巨大的推力，轻则扭曲加热段，重则破坏加热段。

第二种如图13所示，即分流管、分支管和竖向分支管组合，分流管、分支管和竖向分支管组合成“┍”形，该种方式工作时的热膨胀，分支管向左伸长，将竖向分支管向左拉扯，偏离竖直方向，造成竖向分支管与加热段管体的穿管部位的破坏，同时造成加热段的泄漏。

如图14所示，采用了P形结构以后，当工作时，下部分支管3向右水平膨胀，此时上部分支管2的水平向同样自由膨胀，可以补偿下部分支管3向右的水平膨胀量，而竖向分支管4的热膨胀也可以向上下两个方向伸长，而且竖向分支管4收到的左右方向的拉扯较小，不会造成竖向分支管4与加热段12在开孔9处部位的破坏，同时下部的竖向分支管弹性支架二15吸收稍多的膨胀量，上部的膨胀量可以被P形结构的头部弹性吸收。

分流管1一端带封堵形成密封，另一端开口并设有法兰接口6，用于加热空气的进口。分流管1长6500～6800mm，直径为Φ325，厚13.5，采用不锈钢材料。分流管1一侧在水平中线位置与下部分支管3的一端均布焊接固定并连通，当带压热空气从法兰接口6接入后，通过分流管1将气流量均分给下部分支管3。

下部分支管3为多根，并排设置，增加供气效率。每根管直径为Φ108，厚13.5，不锈钢材料。从分流管1水平接出长度不小于2200mm后，通过右弯管8与上部分支管2对接，分流管1来的带压热空气均分至下部分支管3后再流至上部分支管2。

上部分支管2为多根，并排设置，增加供气效率。每根管直径为Φ108，厚13.5，不锈钢材料，将带压热空气由分流管1一侧接回至分流管1另一侧。

竖向分支管4为多根，并排设置，增加供气效率。每根管直径为Φ108，厚13.5，不锈钢材料, 与上部分支管2通过左弯管7无缝连通，竖向整排布置。

加热段12为中通的管状，其上部设有开孔9，竖向分支管4的一部分管体通过开孔9伸入加热段12内，竖向分支管4与开孔9间隙配合。

竖向分支管4位于加热段12内的管体两侧均开有喷气孔11，这样两侧的进气都可以加热，加热效果好；进一步的，竖向分支管4位于加热段12内的管体位于中心线两侧均布开有Φ3.5～Φ7的喷气孔11。喷气孔11的孔口朝向与加热段12内的进气方向垂直，这样加热均匀而且效果好。单根竖向分支管4上的喷气孔11间距为110mm，并且单侧开有51个喷气孔11。当燃气轮机的进气管道加热段12内进气穿过竖向分支管4，通过本实施例的进气调节，从喷气孔11高速喷出高温空气，与上游进气进行实时混合加热，满足燃气轮机的进气温度。

导向密封机构10固定于竖向分支管4与开孔9的交接处，起到导向和密封的作用。导向密封机构10包括密封管17和密封填充物18。密封管17套装在竖向分支管4外，并固定在加热段12上，密封管17与竖向分支管4间隙配合，对竖向分支管4在上下位移中进行导向。密封填充物18填充在密封管17内，对竖向分支管4与开孔9的交接处进行密封。

进气加热装置5安装到加热段12后，必须设置支架组件才能保证本发明工作时的热膨胀对加热段12没有机械损伤。

支架组件包括分流管弹性支架13、竖向分支管弹性支架一14、竖向分支管弹性支架二15。导向密封机构10、分流管弹性支架13、竖向分支管弹性支架一14、竖向分支管弹性支架二15均为多个。

分流管弹性支架13上端与分流管1的底部焊接固定，并且该上端可左右弹性位移，下端与加热段12的顶部焊接固定，起到支撑整个进气加热装置5的作用。分流管弹性支架13包括安装板一19，安装板一19沿分流管1纵向平行设置，上端与分流管1的底部焊接固定，下端与加热段12的顶部焊接固定，由于安装板一19的板式结构的原因，当其一端作用有力时，该端可产生弹性位移，因此与分流管固定的一端可左右弹性位移。安装板一19制作比较方便，成本低。

竖向分支管弹性支架一14一端与加热段12的顶部焊接固定，另一端开有安装孔16，竖向分支管4穿装固定在安装孔16中，该端可产生上下弹性位移。竖向分支管弹性支架一14包括安装板二20，安装板二20与竖向分支管4横向垂直设置，一端与加热段12的顶部焊接固定，另一端开有安装孔16，竖向分支管4穿装固定在安装孔16中。由于安装板二20的板式结构的原因，当其一端作用有力时，该端可产生弹性位移，因此与竖向分支管4连接的一端可上下弹性位移。安装板二20制作比较方便，成本低。

竖向分支管弹性支架二15固定在加热段12内部底面上，竖向分支管4密封的一端固定在竖向分支管弹性支架二15上。竖向分支管弹性支架二15能够支撑竖向分支管同时允许工作时的竖向热膨胀。竖向分支管弹性支架二15可产生上下弹性位移。竖向分支管弹性支架二15采用弹簧支架结构，其设有弹簧，弹簧提供弹性位移，制作比较方便，成本低。

一根上部分支管2、一根下部分支管3、一根竖向分支管4、一根左弯管7、一根右弯管8、一个导向密封机构10、一个分流管弹性支架13、一个竖向分支管弹性支架一14、一个竖向分支管弹性支架二15一一对应。

下部分支管3为18～19根，上部分支管2为18～19根，竖向分支管4为18～19根。

在工作时，分流管1的法兰接口6与加热空气装置连接，加热空气装置通过法兰接口6向分流管1输入高温空气。当带压热空气从法兰接口6接入后，依次流过下部分支管3、右弯管8、上部分支管2、左弯管7、竖向分支管4后，从喷气孔11高速喷出高温空气，对加热段12内的上游进气进行实时混合加热。

在工作过程中，由于高温空气的影响，进气加热装置5会产生上下和左右的热膨胀。当产生上下的热膨胀时，竖向分支管4作用于分流管弹性支架13和竖向分支管弹性支架二15，使分流管弹性支架13和竖向分支管弹性支架二15产生上下的弹性位移，竖向分支管4随之就可产生上下的弹性位移，抵消了热膨胀产生的影响，而进气加热装置5整体的热膨胀影响由竖向分支管4接受并抵消；导向密封机构10使竖向分支管4可以在开孔9中进行上下移动。当产生左右的热膨胀时，分流管1作用于分流管弹性支架13，使分流管弹性支架13产生左右的弹性位移，分流管1随之就可产生左右的弹性位移，抵消了热膨胀产生的影响，而进气加热装置5整体的热膨胀影响由分流管1接受并抵消。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。 

Claims (7)

1.一种用于大型燃气轮机的进气加热结构，包括进气加热装置、支架组件、燃气轮机进气系统进气风管的加热段；其特征在于：

所述的进气加热装置包括分流管、上部分支管、下部分支管、竖向分支管、左弯管、右弯管；分流管水平横向设置，上部分支管水平纵向设置，下部分支管水平纵向设置，竖向分支管竖向设置；下部分支管和竖向分支管分别位于分流管的左右两侧；上部分支管位于下部分支管和分流管上方；下部分支管一端与分流管一侧固定并连通，另一端与右弯管的一端固定并连通，右弯管的另一端与上部分支管的一端固定并连通，上部分支管的另一端与左弯管的一端固定并连通，左弯管的另一端与竖向分支管的一端固定并连通，竖向分支管的另一端密封；分流管、上部分支管、下部分支管、竖向分支管、左弯管、右弯管组合成P形；分流管一端密封，另一端开口并设有法兰接口；加热段上部设有开孔，竖向分支管的一部分管体通过开孔伸入加热段内，竖向分支管与开孔间隙配合，并且两者的交接处密封；竖向分支管位于加热段内的管体开有喷气孔，喷气孔的孔口朝向与加热段内的进气方向垂直；

所述的支架组件包括分流管弹性支架、竖向分支管弹性支架一、竖向分支管弹性支架二；分流管弹性支架一端与分流管固定，并且该端可左右弹性位移，另一端与加热段固定；竖向分支管弹性支架一一端与加热段固定，另一端与竖向分支管连接，该端可上下弹性位移；竖向分支管弹性支架二固定在加热段内部底面上，竖向分支管密封的一端固定在竖向分支管弹性支架二上，竖向分支管弹性支架二可上下弹性位移。

2.根据权利要求1所述的用于大型燃气轮机的进气加热结构，其特征在于：还包括导向密封机构，导向密封机构固定设置于竖向分支管与开孔的交接处；导向密封机构包括密封管和密封填充物；密封管套装在竖向分支管外，并固定在加热段上，密封管与竖向分支管间隙配合；密封填充物填充在密封管内。

3.根据权利要求1或2所述的用于大型燃气轮机的进气加热结构，其特征在于：所述的竖向分支管弹性支架一一端开有安装孔，竖向分支管穿装固定在安装孔中，该端可产生上下弹性位移。

4.根据权利要求1或2所述的用于大型燃气轮机的进气加热结构，其特征在于：所述的竖向分支管位于加热段内的管体两侧均开有喷气孔。

5.根据权利要求1或2所述的用于大型燃气轮机的进气加热结构，其特征在于：所述的分流管弹性支架包括安装板一，安装板一沿分流管纵向平行设置，一端与分流管固定，并且该端可左右弹性位移，另一端与加热段固定。

6.根据权利要求1或2所述的用于大型燃气轮机的进气加热结构，其特征在于：所述的竖向分支管弹性支架一包括安装板二，安装板二与竖向分支管横向垂直设置，一端与加热段固定，另一端与竖向分支管连接，该端可上下弹性位移。

7.根据权利要求1或2所述的用于大型燃气轮机的进气加热结构，其特征在于：所述的竖向分支管弹性支架二采用弹簧支架结构，其设有弹簧。