CN104564346A - 旁通燃气轮机入口内聚结器的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种包含进气子系统的系统,进气子系统具有外壳。具有框架的聚结器被设置在外壳内。系统包括安装支架和被连接到框架与安装支架的释放机构。释放机构适于选择性地释放框架。
Description
技术领域
本文所公开的主题总体上涉及入口空气处理系统,更具体地涉及用于旁通燃气轮机系统的板式或袋式聚结器的系统和方法。
背景技术
燃气轮机系统通常包括用于压缩输入空气的压缩机,用于混合压缩空气和燃料并点燃燃料和空气混合物以形成高温燃气流的燃烧器,以及由高温燃气流驱动的涡轮机段。
燃气轮机系统可以是燃气轮机站比如用于发电的发电设备的一部分。在某些情况下,燃气轮机系统以联合循环发电厂的形式被使用。在联合循环发电厂中,燃气轮机系统通过燃料和空气混合物的燃烧产生功率和电能。来自燃烧的热能被传递给热回收蒸汽发生器,它将热转换成蒸汽。蒸汽被送到蒸汽轮机发动机,这里额外的功率和电能被产生。燃气轮机设备包括分布式设备控制系统。
某些燃气轮机系统包括从被送给压缩机的空气中除去水分和/或颗粒物与溶解固体的入口空气处理系统。空气过滤系统包括从空气流中去除水分的袋式或板式聚结器,它保护下游的过滤器和涡轮机。这在高湿度水平的环境下是必要的,包括湿气,雨,雾和薄雾。聚结器也能帮助去除液相腐蚀物,减少腐蚀物到达涡轮机并引起损坏的可能性。聚结器通过凝聚水滴,使它们增大增重从而使它们排出不再继续留在空气流中来去除水分。
在正常运行条件下,理想的是使入口空气处理系统以最小空气中断和压力下降将过滤后的空气经入口空气处理系统引到压缩机。
聚结器上的压力降随时间增大,这导致供给压缩机的空气流量下降。这种下降导致燃气轮机的运行效率降低。在某些情况下,被减少的空气流可以导致压缩机喘振,这可能损坏压缩机。为了防止压缩机喘振,在至少某些已知的入口空气处理系统中,聚结器不得不被取下进行人工清洁。这种取下过程可能要求燃气轮机停机。
发明内容
本发明提供一种解决由燃气轮机系统中的聚结器的堵塞所引起的高压损失的方案。
根据一个非限制性示范实施例,本发明涉及一种包含进气子系统的系统,进气子系统具有外壳和设置在外壳内的聚结器。该系统包括安装支架和被连接到聚结器与安装支架的释放机构。释放机构适于选择性地释放框架。
在另一个实施例中,本发明涉及一种燃气轮机系统,包括涡轮机入口;连接到涡轮机入口的压缩机;燃烧器;涡轮机;以及具有外壳的进气子系统。燃气轮机系统包含被设置在外壳内的聚结器和被附接到外壳的安装支架。用于将框架连接到安装支架的装置被提供。该连接装置适于选择性地释放聚结器。
在其他实施例中,本发明涉及一种燃气轮机设备,其具有涡轮机入口;连接到涡轮机入口的压缩机;燃烧器;涡轮机;机械负载;控制燃气轮机设备的至少一部分的分布式设备控制系统;以及具有外壳的进气子系统。燃气轮机设备包括被设置在外壳内的聚结器和被附接到外壳的安装支架。燃气轮机设备还包括被连接到框架和安装支架的释放机构。释放机构适于选择性地释放聚结器。
附图说明
结合以举例的方式示出本发明某些方案的原理的附图,通过下面对优选实施例的更详细的描述,本发明的其他特征和优点将变得清楚。
图1是燃气轮机系统的示意图。
图2是燃气轮机进气系统的示意图。
图3是聚结器旁通系统的实施例的截面图。
图4是释放机构的实施例的截面图。
图5是磁性释放机构的实施例的截面图。
图6是电磁释放机构的实施例的截面图。
具体实施方式
参见附图,图1示出了燃气轮机系统100的一个实施例的简化的、示意性的绘图。一般地,燃气轮机系统100可以包含压缩机105、一个或多个燃烧器110、以及被驱动连接到压缩机105的涡轮机115。在燃气轮机系统100的运行期间,压缩机105给燃烧器110提供压缩空气。压缩空气与燃料混合,然后在燃烧器110内燃烧。热燃气从燃烧器110流到涡轮机115,从而转动涡轮机115并产生功,例如通过驱动发电机120。
另外,燃气轮机系统100可以包括被配置以给压缩机105供给环境空气和可能的喷射水的入口管125。入口管125可以具有使流过入口管125及流入压缩机105的一个或多个入口导片130中的环境空气产生压力损失的管道、过滤器、聚结器、过滤网和/或吸声装置。燃气轮机系统100可以包括热回收蒸汽发生器系统(HESG)131。HRSG 131是从热燃气流中回收热量的能量回收换热器。它产生可以在与燃气轮机系统100集成的外部处理中被使用的(联产)或被用于驱动蒸汽轮机的蒸汽。另外,燃气轮机系统100可以包括被配置以引导来自涡轮机115的出口的燃气的排气管135。排气管135可以包括吸声材料和给涡轮机115施加背压的排放控制装置。由于入口管125和排气管135组件的增加,和/或由于颗粒物和溶解固体和/或尘土堵塞入口管125和排气管135,入口压力损失和背压的大小可能随时间变化。
另外,燃气轮机系统100还可以包括控制器140。通常,控制器140可以包括能实现本文所述功能的任何合适的处理单元(例如计算机或其他计算装置)。例如,在一些实施例中,控制器140可以包括General ElectricSPEEDTRONICTM燃气轮机控制系统,例如在由GE Industrial&PowerSystems(Schenectady,N.Y.)出版的Rowen,W.I.所著“SPEEDTRONICTMMark VTM Gas Turbine Control System”(GE-3658D)中所述。控制器140一般可以包括一个或多个处理器,所述处理器执行程序,比如存储在控制器的存储器中的计算机可读指令,从而通过传感器输入和来自操作者的指令控制燃气轮机系统100的运行。例如,控制器140所执行的程序可以包括用于控制到燃烧器110的燃料流的调度算法。再如另一个实施例,控制器140所产生的命令可以使燃气轮机系统100上的致动器调节在燃料源和燃烧器110之间的阀门,调节压缩机105的入口导片130的角度,和/或启动燃气轮机系统100的其他控制设置,其中所述阀门控制流到燃烧器110的燃料的流量、燃料分流和类型。
调度算法可以使控制器140能够例如将涡轮机排气中的NOX和CO排放物保持在某些预定的排放极限以内,以及保持燃烧器点火温度在预定的温度极限以内。因此,应当明白调度算法可以利用各种运行参数作为输入值。这些参数可以通过多个传感器150所进行的测量获得。控制器140于是可以应用算法为燃气轮机系统100制定计划(例如,设置所需的涡轮机排气温度和燃烧器燃料分流),从而满足性能目标,同时符合燃气轮机系统100的操作性边界。
参见图1,燃料控制系统145可以被配置以调节从燃料源流到燃烧器110的燃料,流入主燃料喷嘴和辅燃料喷嘴的燃料的分流和/或与流入燃烧器110的燃烧室的辅助空气混合的燃料量。燃料控制系统145还可以选择燃烧器110的燃料类型。应当明白,燃料控制系统145可以被配置为一种独立单元或可以包含控制器140的组件。
图2示出涡轮机入口空气系统200的例子。涡轮机入口空气系统200配合燃气轮机系统100被使用。涡轮机入口空气系统200可以包括天气罩205。天气罩205可以通过入口管210与燃气轮机系统100连通。过滤器外壳215可以被定位在入口管210周围。过滤器外壳215可以在其中具有多个过滤器220。天气罩205还可以包括多个聚结器组件225。输入空气流235流过天气罩和聚结器组件225,然后被入口管210输送到压缩机105。
图3示出了多个聚结器组件225之一。多个聚结器组件225中的每个可以包括水分分离器255和聚结器260。水分分离器从流过聚结器组件225的空气流中分离水分。被设置在聚结器260附近的其他的部件比如过滤器(未示出)可以被添加到聚结器组件225。聚结器260可以是具有框架265的板式或袋式聚结器。其他类型的聚结器材料/形式(管式,筒式,海绵式,网式,深度介质等等)也可以被使用。天气罩205包括背板270。多个聚结器组件225中的每个可以包括衬垫275。多个聚结器组件225中的每个还包括被连接到支撑架285的释放机构280,该支撑架被附接到背板270。释放机构280适于在聚结器260上的压力差超过预定压力差时释放框架265。应当明白,虽然聚结器组件225已经结合一种罩被描述,但是其他类型的外壳可以被用于支撑聚结器组件225。
在运行中,当聚结器260上的压力差超过预定压力差时,释放机构280将框架265从支撑架285上释放。在框架265释放之后,压力差会导致聚结器260枢转,从而允许空气流290沿箭头295所指的方向旁通聚结器260。
在图4中示出的是释放机构280的一个实施例,它包括可分离隔件300。可分离隔件300包括本体段305,第一凸缘段310和第二凸缘段315。可分离隔件300还包括第一切口320和顶部325。可分离隔件300还包括第二切口330和球状底部335。
在组装期间,顶部325被插入聚结器260的框架265上的一个孔内,直到框架265被定位在第一切口320周围。在插入期间,顶部325变形以允许顶部325被插入框架265上的所述孔内。底部335被插入支撑架285上的一个孔内,直到支撑架285被定位在可分离隔件300的第二切口330的周围。在插入期间,底部335变形以允许底部335被插入支撑架285上的所述孔内。
在运行中,可分离隔件300将聚结器260的框架265固定到支撑架285。当聚结器260上的压力差超过预定水平时,底部335发生变形以允许底部335从支撑架285上脱离,从而允许聚结器260枢转以及空气流旁通聚结器260。
在图5中示出的是包括磁性组件400的释放机构280的一个实施例。磁性组件400可以包括被固定到框架265的第一磁体405和任选地被固定到支撑架285的第二磁体410。虽然第一磁体405和第二磁体410在图5中被示出,但是本领域普通技术人员明白,单一磁体(例如第一磁体405)可以被采用,且该单一磁体可以被附接到框架265或支撑架285任意一个上。
在运行中,当聚结器260上的压力差超过预定水平而足以克服第一磁体405的吸力时,第一磁体405被释放。聚结器260将枢转,从而允许空气流旁通聚结器260。
在图6中示出的是包括电磁体501的电磁释放机构500的一个实施例。电磁释放机构500包括带有线圈510的铁磁棒505。线圈被连接到电源515比如电池。控制器520可以被提供以控制开关525,从而使操作者能释放框架265。当电磁释放机构500被释放时控制器520给操作者提供额外的控制灵活性。控制器520可以在任何所需时刻切断电源并释放电磁体501。控制器520还可以重新接合电磁回路,从而产生使电磁体501重新接合框架265并关闭聚结板的强制力。
虽然释放机构280的三个实施例已经被详细描述,但是其他释放机构280被本发明所预期。例如,纤维钩环紧固件、可分离或易卸线缆或其他可分离紧固件可以被使用。
在术语的定义超过其常规含义的情况下,申请人将使用下面给出的定义,除非另有说明。
本文中所使用的术语仅是为了描述具体的实施例,而不是限制本发明。在术语的定义超过其常规含义的情况下,申请人将使用下面给出的定义,除非另有说明。没有数量词修饰的术语也包含复数形式,除非上下文清楚地另作说明。应明白的是,虽然术语第一、第二等等可以被用于描述多个元素,但是这些元素不受这些术语的限制。这些术语仅被用于区分一个元素和其他元素。术语“和/或”包括一个或多个相关事项的任何的以及所有的组合。词组“连接”和“相连”包括直接或间接连接。
以上文字描述通过举例来披露本发明包括其最佳模式,也使得本领域技术人员能实践本发明,包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何相关方法。本发明的保护范围由权利要求限定,且对于本领域技术人员来说可以包含其他实施例。所述的其他实施例落入权利要求的范围内,只要它们具有与权利要求的字面含义相同的结构性元素,或者只要它们包含等同的结构性元素。
Claims (20)
1.一种系统,包括:
具有外壳的进气子系统;
设置在外壳内的聚结器;
被连接到外壳的安装支架;
被连接到聚结器与安装支架的释放机构。
2.根据权利要求1所述的系统,其中释放机构适于当聚结器上的压力差超过预定压力差时释放聚结器。
3.根据权利要求1所述的系统,其中释放机构是可分离隔件。
4.根据权利要求1所述的系统,其中释放机构包括被连接到聚结器且被设置在聚结器与安装支架之间的磁体。
5.根据权利要求1所述的系统,其中释放机构包括电磁体,所述系统还包括控制该电磁体的运行的控制器。
6.根据权利要求1所述的系统,还包括被设置在聚结器附近的过滤器。
7.根据权利要求1所述的系统,其中聚结器适于在一侧枢转。
8.根据权利要求1所述的系统,其中聚结器是从由以下所构成的组中所选择的聚结器:袋式聚结器,板式聚结器,管式聚结器,筒式聚结器,海绵和滤网。
9.一种燃气轮机系统,包括:
涡轮机入口;
连接到涡轮机入口的压缩机;
燃烧器;
涡轮机;
具有外壳的进气子系统;
设置在外壳内的聚结器;
被连接到外壳的安装支架;
用于将聚结器连接到安装支架的装置,该用于连接聚结器的装置适于选择性地释放聚结器。
10.根据权利要求9所述的燃气轮机系统,其中用于连接聚结器的装置适于当聚结器上的压力差超过预定压力差时释放聚结器。
11.根据权利要求9所述的燃气轮机系统,其中用于连接聚结器的装置是可分离隔件。
12.根据权利要求9所述的燃气轮机系统,其中用于连接聚结器的装置包括被设置在聚结器与安装支架之间的磁体。
13.根据权利要求9所述的燃气轮机系统,其中用于连接聚结器的装置包括电磁体,所述系统还包括控制该电磁体的运行的控制器。
14.根据权利要求9所述的燃气轮机系统,还包括被设置在聚结器附近的过滤器。
15.根据权利要求9所述的燃气轮机系统,其中聚结器适于在一侧枢转。
16.根据权利要求9所述的系统,其中聚结器是从由以下所构成的组中所选择的聚结器:袋式聚结器,板式聚结器,管式聚结器,筒式聚结器,海绵和滤网。
17.一种燃气轮机设备,包括:
涡轮机入口;
连接到涡轮机入口的压缩机;
燃烧器;
涡轮机;
机械负载;
使燃气轮机设备的至少一部分运行的分布式设备控制系统;
具有外壳的进气子系统;
设置在外壳内的聚结器;
被连接到外壳的安装支架;
被连接到聚结器与安装支架的释放机构,释放机构适于选择性地释放聚结器。
18.根据权利要求17所述的燃气轮机设备,还包括热回收蒸汽发生器。
19.根据权利要求17所述的燃气轮机设备,还包括蒸汽轮机。
20.根据权利要求17所述的燃气轮机设备,还包括与燃气轮机设备集成的外部处理。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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