CN114100325B - 一种燃气轮机透平转子冷却空气干燥脱湿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气轮机透平转子冷却空气干燥脱湿系统，包括TCA换热器、TCA脱湿空气换热器，TCA换热器的热空气进口管线与燃气轮机轴流式压气机排气管线相连，TCA换热器的空气出口管线与冷却空气再生罐及干燥罐的进口管线相连，冷却空气干燥罐的出口管线与TCA脱湿空气换热器相连，TCA脱湿空气换热器与再生罐相连，TCA过滤器与燃气轮机透平转子冷却系统相连，TCA过滤器的进口管线上设置有TCA过滤器入口排污阀，TCA换热器出口设有排污阀。减少因管道积水以及氧气引起的燃气轮机组设备锈蚀，提高燃气轮机组的运行稳定性，同时再生热空气可以用于供暖。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机透平转子冷却空气干燥脱湿系统。
背景技术
燃气轮机透平叶片，在髙温热腐蚀环境下长期工作。燃气轮机透平进口温度超过1400℃，已超过了一般金属材料所能承受的极限。因此，对燃气轮机透平高温部件，尤其是透平转子必须采用冷却技术，保证转子运行时，温度低于材料的极限温度。
冷却技术的应用使燃机透平转子表面温度分布更加均匀，从而降低了透平转子内部的热应力，提高了燃机透平转子的寿命。现目前主要采用燃气轮机组透平转子冷却空气系统为燃机透平转子提供冷却气源。透平转子冷却空气系统的空气来自燃气轮机轴流式压气机排气，经过水冷式冷却器TCA冷却并经过TCA过滤器过滤后进入燃气轮机透平，用于冷却透平转子。
现燃气轮机透平转子冷却空气系统频繁发生因管道锈蚀导致的透平动叶片冷却孔堵塞事故，致使透平转子动叶叶片烧损严重，严重影响燃气轮机的安全稳定运行。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种燃气轮机透平转子冷却空气干燥脱湿系统。减少因管道积水，引起的燃气轮机组设备锈蚀，提高燃气轮机组的运行稳定性。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种燃气轮机透平转子冷却空气干燥脱湿系统，包括TCA换热器和TCA脱湿空气换热器，所述TCA换热器的热空气进口管线与燃气轮机轴流式压气机排气管线相连，所述燃气轮机轴流式压气机排气管线上设置有TCA换热器旁路调节阀，所述TCA脱湿空气换热器的热侧空气进口管线和冷空气出口管线分别连接到TCA换热器旁路调节阀前后端的燃气轮机轴流式压气机排气管线上，所述TCA换热器的冷空气出口管线上分别连接1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐，所述1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐分别配备有1#脱湿空气电动阀和2#脱湿空气电动阀用于控制是否让空气进入1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐；所述1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐分别设置有气体出口管线与TCA脱湿空气换热器的冷侧空气进口管线相连，并在1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐的气体出口管线上分别设置有1#TCA脱湿空气换热器冷却空气进口电动阀和2#TCA脱湿空气换热器冷却空气进口电动阀，所述TCA脱湿空气换热器的热侧空气出口管线分别连接TCA过滤器的进口管线以及再生空气管线，所述再生空气管线与1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐的再生空气进口管线相连，在所述1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐的再生空气进口管线上分别设置有1#再生罐再生空气进口电动阀和2#再生罐再生空气进口电动阀，所述TCA过滤器的进口管线上设置有排污管，在该排污管上设置有TCA过滤器排污阀，所述TCA换热器的冷空气出口管线上设置排污支管，在该排污支管上设置有TCA换热器冷却空气出口排污阀，所述TCA过滤器的出口管线与燃气轮机燃气轮机透平转子冷却系统相连，所述1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐配备有用于排出再生空气的再生电动排空阀。
TCA脱湿空气换热器用于对干燥后的脱湿空气加热。同时为1#冷却空气干燥/再生罐或2#冷却空气干燥/再生罐再生提供热空气。
所述TCA换热器旁路调节阀用于调节燃机透平用冷却空气量及TCA脱湿空气换热器热空气进入量。
1#冷却空气干燥/再生罐及2#冷却空气干燥/再生罐可以进行切换，当1#冷却空气干燥/再生罐或2#冷却空气干燥/再生罐因长期使用，干燥效果不佳时，可以停运，切换到另一个空气干燥/再生罐使用，然后让TCA脱湿空气换热器加热后的空气回到该停运的空气干燥/再生罐，带走罐内水分，实现再生，同时向外排除水分。采用TCA脱湿空气换热器对干燥罐干燥后的空气进行进一步加热，除去其中的水分，进入TCA脱湿空气换热器的从燃气轮机轴流式压气机排气管线来的热空气的量通过TCA换热器旁路调节阀控制，从而控制在此处加热后的干燥空气的温度不高于燃气轮机燃气轮机透平转子冷却系统的进气要求。
上述方案中，所述再生空气进口管线上设置再生空气进口电动调节阀，用于控制进入1#冷却空气干燥/再生罐和2#冷却空气干燥/再生罐的再生空气的量。
上述方案中，所述TCA换热器冷却空气出口排污阀和TCA过滤器入口排污阀能与惰性气体管线相连，用于向系统内充入惰性气体。用于向系统内充入惰性气体。所述惰性气体为氮气。通过惰性气体阀门向管道系统内冲入惰性气体，减少管道与空气的接触，避免管道锈蚀。氮气易得，价格便宜。
上述方案中，1#冷却空气干燥/再生罐及2#冷却空气干燥/再生罐的底部设有排污阀。
当燃气轮机组停运时，向燃气轮机透平转子冷却系统中充入惰性气体，防止空气与管道接触造成管道锈蚀，充惰性气体时，关闭TCA换热器冷却空气旁路开关阀、TCA过滤器入口排污阀和1#冷却空气干燥/再生罐、2#冷却空气干燥/再生罐的排污阀，开启TCA换热器冷却空气出口排污阀和TCA过滤器入口排污阀，通过TCA换热器冷却空气出口排污阀和TCA过滤器入口排污阀向系统内充入惰性气体置换空气，待各管道中惰性气体填充完成后，关闭TCA换热器冷却空气出口排污阀和TCA过滤器入口排污阀，保持惰性气体压力；
燃气轮机组启动时，开启TCA换热器冷却空气出口排污阀和TCA过滤器入口排污阀及1#冷却空气干燥/再生罐、2#冷却空气干燥/再生罐的排污阀，燃气轮机透平转子冷却系统的冷却空气流入管道中，将管道中沉积水分排出系统；
燃气轮机组正常运行时，调节TCA换热器旁路调节阀，关闭TCA换热器冷却空气出口排污阀和TCA过滤器入口排污阀和1#、2#冷却空气干燥/再生罐的排污阀，燃气轮机透平转子冷却系统的冷却空气通过TCA换热器冷却，然后进入1冷却空气干燥/再生罐#或2#冷却空气干燥/再生罐进行干燥，所述1#冷却空气干燥/再生罐或2#冷却空气干燥/再生罐将空气中析出的水排除整个管道系统中，干燥后的冷却空气进入TCA脱湿空气换热器进行加热，一部分干燥后的冷却空气进入TCA过滤器过滤后回到燃气轮机透平转子冷却系统，另一部分干燥后的冷却空气进入冷却空气干燥/再生罐#或2#冷却空气干燥/再生罐，对罐体内的水分进行加热再生，通过再生电动排空阀排除。
所述TCA换热器采用水冷。
所述TCA脱湿空气换热器采用空冷。
有益效果：本发明能在燃气轮机组不同状态下，维护燃气轮机组透平转子及其冷却空气管道的性能，减少因管道积水引起的燃气轮机组设备锈蚀，同时将透平转子冷却空气干燥/再生罐中多余的水分排除，保证正常运行时透平转子冷却空气干燥/再生罐的运行状态良好，提高燃气轮机组的运行稳定性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，燃气轮机透平转子冷却空气干燥脱湿系统，包括TCA换热器2和TCA脱湿空气换热器4，TCA换热器2的热空气进口管线与燃气轮机轴流式压气机排气管线相连，燃气轮机轴流式压气机排气管线上设置有TCA换热器旁路调节阀1，TCA脱湿空气换热器4的热侧空气进口管线和冷空气出口管线分别连接到TCA换热器旁路调节阀1前后端的燃气轮机轴流式压气机排气管线上，TCA换热器2的冷空气出口管线上分别连接1#冷却空气干燥/再生罐11和2#冷却空气干燥/再生罐12，1#冷却空气干燥/再生罐11和2#冷却空气干燥/再生罐12分别配备有1#脱湿空气电动阀15和2#脱湿空气电动阀16用于控制是否让空气进入1#冷却空气干燥/再生罐11和2#冷却空气干燥/再生罐12；1#冷却空气干燥/再生罐11和2#冷却空气干燥/再生罐12分别设置有气体出口管线与TCA脱湿空气换热器4的冷侧空气进口管线相连，并在1#冷却空气干燥/再生罐11和2#冷却空气干燥/再生罐12的气体出口管线上分别设置有1#TCA脱湿空气换热器冷却空气进口电动阀6和2#TCA脱湿空气换热器冷却空气进口电动阀9，TCA脱湿空气换热器4的热侧空气出口管线分别连接TCA过滤器13的进口管线以及再生空气管线，再生空气进口管线上设置再生空气进口电动调节阀8。再生空气管线与1#冷却空气干燥/再生罐11和2#冷却空气干燥/再生罐12的再生空气进口管线相连，在1#冷却空气干燥/再生罐11和2#冷却空气干燥/再生罐12的再生空气进口管线上分别设置有1#再生罐再生空气进口电动阀7和2#再生罐再生空气进口电动阀10，TCA过滤器13的进口管线上设置有排污管，在该排污管上设置有TCA过滤器排污阀5，TCA换热器2的冷空气出口管线上设置排污支管，在该排污支管上设置有TCA换热器冷却空气出口排污阀3，TCA过滤器13的出口管线与燃气轮机燃气轮机透平转子冷却系统相连，1#冷却空气干燥/再生罐11和2#冷却空气干燥/再生罐12配备有用于排出再生空气的再生电动排空阀。
TCA换热器冷却空气出口排污阀3和TCA过滤器入口排污阀5能与惰性气体管线相连，用于向系统内充入惰性气体。惰性气体为氮气。
1#冷却空气干燥/再生罐11及2#冷却空气干燥/再生罐12的底部设有排污阀。
燃气轮机组正常运行时，根据1#冷却空气干燥/再生罐11及2#冷却空气干燥/再生罐12内水量，选择干燥及再生的运行方式。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种燃气轮机透平转子冷却空气干燥脱湿系统，其特征在于：包括TCA换热器（2）和TCA脱湿空气换热器（4），所述TCA换热器（2）的热空气进口管线与燃气轮机轴流式压气机排气管线相连，所述燃气轮机轴流式压气机排气管线上设置有TCA换热器旁路调节阀（1），所述TCA脱湿空气换热器（4）的热侧空气进口管线和冷空气出口管线分别连接到TCA换热器旁路调节阀（1）前后端的燃气轮机轴流式压气机排气管线上，所述TCA换热器（2）的冷空气出口管线上分别连接1#冷却空气干燥/再生罐（11）和2#冷却空气干燥/再生罐（12），所述1#冷却空气干燥/再生罐（11）和2#冷却空气干燥/再生罐（12）分别配备有1#脱湿空气电动阀（15）和2#脱湿空气电动阀（16）用于控制是否让空气进入1#冷却空气干燥/再生罐（11）和2#冷却空气干燥/再生罐（12）；所述1#冷却空气干燥/再生罐（11）和2#冷却空气干燥/再生罐（12）分别设置有气体出口管线与TCA脱湿空气换热器（4）的冷侧空气进口管线相连，并在1#冷却空气干燥/再生罐（11）和2#冷却空气干燥/再生罐（12）的气体出口管线上分别设置有1#TCA脱湿空气换热器冷却空气进口电动阀（6）和2#TCA脱湿空气换热器冷却空气进口电动阀（9），所述TCA脱湿空气换热器（4）的热侧空气出口管线分别连接TCA过滤器（13）的进口管线以及再生空气管线，所述再生空气管线与1#冷却空气干燥/再生罐（11）和2#冷却空气干燥/再生罐（12）的再生空气进口管线相连，在所述1#冷却空气干燥/再生罐（11）和2#冷却空气干燥/再生罐（12）的再生空气进口管线上分别设置有1#再生罐再生空气进口电动阀（7）和2#再生罐再生空气进口电动阀（10），所述TCA过滤器（13）的进口管线上设置有排污管，在该排污管上设置有TCA过滤器排污阀（5），所述TCA换热器（2）的冷空气出口管线上设置排污支管，在该排污支管上设置有TCA换热器冷却空气出口排污阀（3），所述TCA过滤器（13）的出口管线与燃气轮机燃气轮机透平转子冷却系统相连，所述1#冷却空气干燥/再生罐（11）和2#冷却空气干燥/再生罐（12）配备有用于排出再生空气的再生电动排空阀，所述TCA换热器冷却空气出口排污阀（3）和TCA过滤器排污阀（5）能与惰性气体管线相连，用于向系统内充入惰性气体；所述再生空气进口管线上设置再生空气进口电动调节阀（8）；所述惰性气体为氮气。
2.根据权利要求1所述燃气轮机透平转子冷却空气干燥脱湿系统，其特征在于：所述1#冷却空气干燥/再生罐（11）及2#冷却空气干燥/再生罐（12）的底部设有排污阀。
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Application publication date: 20220301 Assignee: Huaneng Nanjing gas turbine power generation Co.,Ltd. Assignor: HUANENG CHONGQING LIANGJIANG GAS TURBINE POWER GENERATION Co.,Ltd. Contract record no.: X2024980017061 Denomination of invention: A gas turbine turbine rotor cooling air drying and dehumidification system Granted publication date: 20230602 License type: Common License Record date: 20241010 |