CN107503849A - 一种高效燃气轮机防霜进气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效燃气轮机防霜进气系统，涉及大型燃气轮机，包括中空的进气主体，进气主体内部从进气口至出气口方向依次设有多级过滤室、除湿室、温度调节室、流速调节室和消音室；除湿室内设有除湿器和湿度传感器；温度调节室内设有多级加热管，多级加热管的加热温度从除湿室至流速调节室方向呈梯级升高；流速调节室内设有气体流量控制器，气体流量控制器包括流量传感器、调节阀、显示控制器，流量传感器检测通过的气体流量并得到流量信号，显示控制器接收流量传感器的流量信号，并与设定值进行PLC计算后控制调节阀自动调节流量到设定值。本发明显著减少了燃气轮机冬季运行时发生结霜结冰现象。
Description
技术领域
本发明涉及大型燃气轮机，特别是涉及一种高效燃气轮机防霜进气系统。
背景技术
在西气东输二线、中亚管道、陕京三线等大型天然气管道中，广泛应用燃气轮机作为压缩机驱动机。目前，这类机组的进气过滤器滤芯多采用纸滤芯，冬季运行时进气系统在滤芯表面和消音器出口处会发生不同程度的结霜现象。结霜现象的产生直接增大了燃气轮机进气系统的压力损失，导致机组报警停机，严重时引起压气机喘振，若吸入冰块，甚至会造成压气机叶片断裂。
由于空气在燃气轮机进气系统中流速的急剧增加，部分热能转化为动能，进而导致空气温度降低，当温降达到当地大气发生凝华结冰时所需要的温降时，就会产生结霜结冰现象。生产实践证明，燃气轮机生产厂家自带的防霜装置在设计方面存在缺陷，该装置将高温高压空气引到进气消音器前，由于滤芯处于加热部位前面，因而不能完全解决过滤器滤芯表面的防霜问题。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种高效燃气轮机防霜进气系统，减少燃气轮机冬季运行时发生结霜结冰现象。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高效燃气轮机防霜进气系统，包括中空的进气主体，进气主体包括进气口和出气口，进气主体内部从进气口至出气口方向依次设有多级过滤室、除湿室、温度调节室、流速调节室和消音室；
多级过滤室内设有多级过滤器，多级过滤器包括从进气口至除湿室方向依次设置的初级过滤器、中级过滤器和高级过滤器；除湿室内设有除湿器和湿度传感器；消音室内设有消音器；
温度调节室内设有多级加热管，多级加热管包括初级加热管、中级加热管和高级加热管，多级加热管的加热温度从除湿室至流速调节室方向呈梯级升高；
流速调节室内设有气体流量控制器，气体流量控制器包括流量传感器、调节阀、显示控制器，流量传感器检测通过的气体流量并得到流量信号，显示控制器接收流量传感器的流量信号，并与设定值进行PLC计算后控制调节阀自动调节流量到设定值。
技术效果：导致燃气轮机进气系统结霜的原因主要有两个，其一是空气湿度接近饱和点，其二是过滤器、消音器、进气导叶处因空气流速增加而产生的温降，其中相对湿度是导致结霜形成的关键因素。因此，本发明从前述两方面入手，一方面对空气进行加热除湿，另一方面对空气流速进行控制以减小温降，从而减少了燃气轮机进气系统在冬季运行时发生的结霜现象，大大降低了进气系统堵塞的可能性，保证机组高效、可靠地运行。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，初级加热管、中级加热管和高级加热管为相互连通的圆管且内部均设有加热组件，加热组件形成呈水平螺旋型的气体流通通道。
前所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，加热组件包括轴片和若干加热叶片，加热叶片均匀分布于轴片的长度方向，每个加热叶片包括加热片一、加热片二、加热片三和加热片四，加热片一、加热片二、加热片三和加热片四完全相同且其形状为扇形，其弧形边缘与多级加热管内壁贴合，加热片一和加热片二以及加热片三和加热片四分别设于两侧的上下位置，加热片一和加热片三于顶部连接，加热片一和加热片二以及加热片三和加热片四分别于侧面连接，轴片水平穿插于加热片一与加热片二之间，一侧的加热片一和加热片二与另一侧的加热片三和加热片四分别位于轴片长度方向的前后两个位置上。
前所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，加热片一与加热片二的相邻部位交叉设置，加热片三与加热片四的相邻部位交叉设置。
前所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，初级加热管、中级加热管和高级加热管为相互连通的圆管且其内部设有若干热吹风口，热吹风口均匀分布于初级加热管、中级加热管和高级加热管的内壁。
前所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，初级加热管、中级加热管和高级加热管内部均设有温度控制器，温度控制器与多级加热管、湿度传感器连接，温度传感器获取到湿度传感器的湿度信号并据此调节多级加热管加热温度与该湿度范围相对应。
前所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，进气主体内壁设有保温层，保温层包括若干玻璃棉层和聚氨酯层，玻璃面层和聚氨酯层交替设置，保温层的最外层和最内层均为聚氨酯层，且最外层和最内层的聚氨酯层表面设有防水层。
前所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，消音室内壁设有内隔音板和外隔音板，内隔音板与外隔音板之间填充有吸音材料。
前所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，多级过滤器的滤芯表面涂有防水剂层，防水剂层表面涂有蜡。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中除湿室内设置除湿器和湿度传感器，一方面可以起到除湿作用，另一方面可将湿度传递给温度控制器，由温度控制器针对该湿度调节多级加热管的加热温度，既可以达到更好的除湿效果，又能降低能耗；
（2）本发明中多级加热管以梯级形式加热，有利于降低能耗，且加热除湿效果更好；
（3）本发明中温度控制器和流量控制器均可感应实时温度和空气流速，从而对加热温度和空气流速作出更加精准、高效的调节；
（4）本发明中加热组件形成水平的螺旋型的气体流通通道，使得空气可以在多级加热管内缓慢通过并均匀加热，得到更好的加热除湿效果；
（5）本发明中多级加热管内设置若干热吹风口，热吹风口对通过的空气具有扰动作用，从而使得加热效果更均匀
（6）本发明中进气主体内壁设置多层结构的保温层，既可以起到保温作用，又可以起到消音作用；此外，保温层的最外层和最内层设置防水层，可以减少结霜现象的产生；
（7）本发明中滤芯表面涂上防水剂层并打蜡，进一步减少滤芯表面的水，从而减少结霜现象。
附图说明
图1为实施例1的内部整体结构示意图；
图2为实施例1的加热组件结构示意图；
图3为实施例2的热吹风口示意图；
其中：1、进气主体；1a、进气口；1b、出气口；2、多级过滤室；3、除湿室；4、温度调节室；5、流速调节室；6、消音室；7、初级过滤器；8、中级过滤器；9、高级过滤器；10、除湿器；11、湿度传感器；12、消音器；13、初级加热管；14、中级加热管；15、高级加热管；16、气体流量控制器；17、轴片；18、加热叶片；18a、加热片一；18b、加热片二；18c、加热片三；18d、加热片四；19、热吹风口；20、温度控制器。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种高效燃气轮机防霜进气系统，结构如图1-2所示。
该进气系统包括中空的进气主体1，进气主体1内壁设有保温层，保温层包括若干玻璃棉层和聚氨酯层，玻璃面层和聚氨酯层交替设置，保温层的最外层和最内层均为聚氨酯层，且最外层和最内层的聚氨酯层表面设有防水层。
进气主体1包括进气口1a和出气口1b，进气主体1内部从进气口1a至出气口1b方向依次设有多级过滤室2、除湿室3、温度调节室4、流速调节室5和消音室6。
多级过滤室2内设有多级过滤器，多级过滤器包括从进气口1a至除湿室3方向依次设置的初级过滤器7、中级过滤器8和高级过滤器9。多级过滤器的滤芯表面涂有防水剂层，防水剂层表面涂有蜡。
除湿室3内设有除湿器10和湿度传感器11。
消音室6内壁设有内隔音板和外隔音板，内隔音板与外隔音板之间填充有吸音材料。消音室6内设有消音器12。
温度调节室4内设有多级加热管，多级加热管包括初级加热管13、中级加热管14和高级加热管15，多级加热管的加热温度从除湿室3至流速调节室5方向呈梯级升高。初级加热管13、中级加热管14和高级加热管15为相互连通的圆管且内部均设有加热组件，加热组件形成呈水平螺旋型的气体流通通道。
加热组件包括轴片17和若干加热叶片18，加热叶片18均匀分布于轴片17的长度方向。每个加热叶片18包括加热片一18a、加热片二18b、加热片三18c和加热片四18d，加热片一18a、加热片二18b、加热片三18c和加热片四18d完全相同且其形状为扇形，其弧形边缘与多级加热管内壁贴合。加热片一18a和加热片二18b以及加热片三18c和加热片四18d分别设于两侧的上下位置，加热片一18a和加热片三18c于顶部连接，加热片一18a和加热片二18b以及加热片三18c和加热片四18d分别于侧面连接，轴片17水平穿插于加热片一18a与加热片二18b之间。一侧的加热片一18a和加热片二18b与另一侧的加热片三18c和加热片四18d分别位于轴片17长度方向的前后两个位置上。加热片一18a与加热片二18b的相邻部位交叉设置，加热片三18c与加热片四18d的相邻部位交叉设置。
初级加热管13、中级加热管14和高级加热管15内部均设有温度控制器20，温度控制器20与多级加热管、湿度传感器11连接，温度传感器获取到湿度传感器11的湿度信号并据此调节多级加热管加热温度与该湿度范围相对应。
流速调节室5内设有气体流量控制器16。气体流量控制器16包括流量传感器、调节阀、显示控制器，流量传感器检测通过的气体流量并得到流量信号，显示控制器接收流量传感器的流量信号，并与设定值进行PLC计算后控制调节阀自动调节流量到设定值。
燃气轮机进气系统运行时，空气从进气主体1的进气口1a进入进气主体1内部。首先进入多级过滤室2，由多级过滤器去除空气中携带的各类杂质；过滤后的空气进入除湿室3进行初步的除湿，去除空气中的部分水；然后进入温度调节室4，温度控制器20接收湿度传感器11的湿度信号，并调节多级加热管各段的加热温度，由多级加热管对空气进行梯级加热，在此过程中，空气以螺旋方式前进，因而加热更均匀，除湿效果更好；加热后干燥的空气进入流速调解室，由流量控制器控制流量和流速，从而减小温降。本发明从降低相对湿度和减小温降两方面入手，显著减少了结霜结冰现象的发射，机组运行更畅通、更高效和更可靠。
实施例2
本实施例提供的一种高效燃气轮机防霜进气系统，结构如图3所示。
本实施例与实施例1的区别在于，初级加热管13、中级加热管14和高级加热管15为相互连通的圆管且其内部设有若干热吹风口19，热吹风口19均匀分布于初级加热管13、中级加热管14和高级加热管15的内壁。空气进入温度调节室4后由热吹风口19进行吹风加热，达到除湿目的。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种高效燃气轮机防霜进气系统，包括中空的进气主体（1），进气主体（1）包括进气口（1a）和出气口（1b），其特征在于：所述进气主体（1）内部从进气口（1a）至出气口（1b）方向依次设有多级过滤室（2）、除湿室（3）、温度调节室（4）、流速调节室（5）和消音室（6）；
所述多级过滤室（2）内设有多级过滤器，所述多级过滤器包括从进气口（1a）至除湿室（3）方向依次设置的初级过滤器（7）、中级过滤器（8）和高级过滤器（9）；所述除湿室（3）内设有除湿器（10）和湿度传感器（11）；所述消音室（6）内设有消音器（12）；
所述温度调节室（4）内设有多级加热管，所述多级加热管包括初级加热管（13）、中级加热管（14）和高级加热管（15），所述多级加热管的加热温度从所述除湿室（3）至流速调节室（5）方向呈梯级升高；
所述流速调节室（5）内设有气体流量控制器（16），所述气体流量控制器（16）包括流量传感器、调节阀、显示控制器，所述流量传感器检测通过的气体流量并得到流量信号，所述显示控制器接收所述流量传感器的流量信号，并与设定值进行PLC计算后控制所述调节阀自动调节流量到设定值。
2.根据权利要求1所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，其特征在于：所述初级加热管（13）、中级加热管（14）和高级加热管（15）为相互连通的圆管且内部均设有加热组件，所述加热组件形成呈水平螺旋型的气体流通通道。
3.根据权利要求2所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，其特征在于：所述加热组件包括轴片（17）和若干加热叶片（18），所述加热叶片（18）均匀分布于轴片（17）的长度方向，每个所述加热叶片（18）包括加热片一（18a）、加热片二（18b）、加热片三（18c）和加热片四（18d），所述加热片一（18a）、加热片二（18b）、加热片三（18c）和加热片四（18d）完全相同且其形状为扇形，其弧形边缘与所述多级加热管内壁贴合，所述加热片一（18a）和加热片二（18b）以及所述加热片三（18c）和加热片四（18d）分别设于两侧的上下位置，所述加热片一（18a）和加热片三（18c）于顶部连接，所述加热片一（18a）和加热片二（18b）以及所述加热片三（18c）和加热片四（18d）分别于侧面连接，所述轴片（17）水平穿插于加热片一（18a）与加热片二（18b）之间，一侧的所述加热片一（18a）和加热片二（18b）与另一侧的所述加热片三（18c）和加热片四（18d）分别位于所述轴片（17）长度方向的前后两个位置上。
4.根据权利要求3所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，其特征在于：所述加热片一（18a）与加热片二（18b）的相邻部位交叉设置，所述加热片三（18c）与加热片四（18d）的相邻部位交叉设置。
5.根据权利要求1所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，其特征在于：所述初级加热管（13）、中级加热管（14）和高级加热管（15）为相互连通的圆管且其内部设有若干热吹风口（19），所述热吹风口（19）均匀分布于所述初级加热管（13）、中级加热管（14）和高级加热管（15）的内壁。
6.根据权利要求4或5所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，其特征在于：所述初级加热管（13）、中级加热管（14）和高级加热管（15）内部均设有温度控制器（20），所述温度控制器（20）与所述多级加热管、湿度传感器（11）连接，所述温度传感器获取到所述湿度传感器（11）的湿度信号并据此调节多级加热管加热温度与该湿度范围相对应。
7.根据权利要求1所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，其特征在于：所述进气主体（1）内壁设有保温层，所述保温层包括若干玻璃棉层和聚氨酯层，所述玻璃面层和聚氨酯层交替设置，所述保温层的最外层和最内层均为聚氨酯层，且最外层和最内层的所述聚氨酯层表面设有防水层。
8.根据权利要求1所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，其特征在于：所述消音室（6）内壁设有内隔音板和外隔音板，所述内隔音板与外隔音板之间填充有吸音材料。
9.根据权利要求1所述的一种高效燃气轮机防霜进气系统，其特征在于：所述多级过滤器的滤芯表面涂有防水剂层，所述防水剂层表面涂有蜡。
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