CN219840724U - 中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其属于燃气轮机技术领域。它解决了现有技术中传统氮气吹扫存在的燃气轮机转速和功率出现波动的缺陷。其主体结构包括氮气吹扫供应管线和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线，氮气吹扫供应管线分别与气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线、液体燃料主管氮气吹扫管线和液体燃料副管氮气吹扫管线连接，气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线均与气体燃料管路连通，液体燃料主管氮气吹扫管线与液体燃料主管路连通，液体燃料副管氮气吹扫管线与液体燃料副管路连通。本实用新型主要用于燃气轮机上。

Description

中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统

技术领域

本实用新型属于燃气轮机技术领域，具体地说，尤其涉及一种中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统。

背景技术

燃气轮机氮气吹扫，特别是中等功率燃气轮机双燃料系统的氮气吹扫使用柴油和焦炉煤气作为燃料。由于焦炉煤气热值低，直接点火困难，必须采用高热值的燃料(柴油或天然气)点火；由于焦炉煤气中氢气体积含量高达65％以上，为防止燃料系统发生回火现象，必须使用中压氮气为吹扫气源，在点火前、燃料切换前后分别对燃气轮机双燃料系统的燃料管路、燃料喷嘴及燃烧室进行吹扫，从而达到燃气轮机双燃料系统安全稳定运行的目的。

当前中等功率燃气轮机燃料切换完成后，液体燃料主管通入氮气，液体燃料副管通入焦炉煤气，但液体燃料主副管残留液体燃料被输送到燃烧室，导致燃气轮机转速和功率出现波动。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，为减少液体燃料消耗，降低运营成本，降低燃料切换的燃机功率，考虑低功率燃料切换转速、功率波动大于高功率燃料切换转速、功率波动，在其低功率完成燃料切换后，将液体燃料主管路和液体燃料副管路分开进行吹扫，首先使用小流量氮气对液体燃料主管路进行吹扫一段时间，液体燃料主管路吹扫完成后，再使用小流量氮气对液体燃料副管路进行吹扫一段时间。

为了实现上述目的，本实用新型是采用以下技术方案实现的：

一种中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，包括氮气吹扫供应管线和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线，所述氮气吹扫供应管线分别与气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线、液体燃料主管氮气吹扫管线和液体燃料副管氮气吹扫管线连接，所述气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线均与气体燃料管路连通，液体燃料主管氮气吹扫管线与液体燃料主管路连通，液体燃料副管氮气吹扫管线与液体燃料副管路连通。

优选地，所述气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线包括第一切断阀、第一孔板、第一压差变送器和第一止回阀，第一切断阀通过第一孔板与第一止回阀连通，第一压差变送器与第一孔板并联连接；即第一压差变送器的一端与第一孔板的一端进气口连接，第一压差变送器的另一端与第一孔板的另一端出气口连接，通过第一压差变送器检测第一孔板两侧进出口的压差。

优选地，所述气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线包括第二切断阀、第二孔板、第二压差变送器和第二止回阀，第二切断阀通过第二孔板与第二止回阀连通，第二压差变送器与第二孔板并联连接；即第二压差变送器的一端与第二孔板的一端进气口连接，第二压差变送器的另一端与第二孔板的另一端出气口连接，通过第二压差变送器检测第二孔板两侧进出口的压差。

优选地，所述液体燃料主管氮气吹扫管线包括第三切断阀、第三孔板、第三压差变送器和第三止回阀，第三切断阀通过第三孔板与第三止回阀连通，第三压差变送器与第三孔板并联连接。即第三压差变送器的一端与第三孔板的一端进气口连接，第三压差变送器的另一端与第三孔板的另一端出气口连接，通过第三压差变送器检测第三孔板两侧进出口的压差。

优选地，所述液体燃料副管氮气吹扫管线包括第四切断阀、第四孔板、第四压差变送器和第四止回阀，第四切断阀通过第四孔板与第四止回阀连通，第四压差变送器与第四孔板并联连接。即第四压差变送器的一端与第四孔板的一端进气口连接，第四压差变送器的另一端与第四孔板的另一端出气口连接，通过第四压差变送器检测第四孔板两侧进出口的压差。

优选地，所述氮气吹扫供应管线包括依次连接的压力控制阀、入口氮气吹扫切断阀、Y型过滤器、止回阀和压力传感器，止回阀的出气口分别与第一切断阀、第二切断阀、第三切断阀和第四切断阀连通。

优选地，所述氮气吹扫供应管线还包括氮气管路放空阀，止回阀的出气口末端与氮气管路放空阀连通。

优选地，所述氮气吹扫供应管线还包括压力安全阀，压力安全阀设置在Y型过滤器与止回阀之间的供应管线上。

优选地，所述气体燃料燃调阀上游氮气放空管线包括第五孔板和放空阀，放空阀通过第五孔板与气体燃料管路连通。

优选地，所述气体燃料燃调阀上游氮气放空管线与气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线之间的气体燃料管路上设有气体燃料燃调阀。通过气体燃料燃调阀对气体燃料燃调阀上游氮气吹扫和下游氮气吹扫起阻隔的作用，气体燃料燃调阀上游氮气吹扫通过放空阀排出，气体燃料燃调阀下游氮气吹扫通过燃气轮机燃料喷嘴排出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、为防止氮气系统故障影响燃机运行，在燃料切换后不再使用氮气长期吹扫液体燃料主管，液体燃料主管路和液体燃料副管路都通入焦炉煤气；

2、为减少液体燃料成本，燃料切换设定为在低功率下进行，但在燃料切换后，如果将液体燃料主管路和液体燃料副管路中残余的液体燃料与气体燃料管路中的焦炉煤气同时输送到燃烧室会使燃机转速和功率出现大的波动，从而造成燃机运行不稳定，因此本实用新型在低功率完成燃料切换后，将液体燃料主管路和液体燃料副管路分开进行吹扫，首先使用小流量氮气对液体燃料主管路进行吹扫一段时间，液体燃料主管路吹扫完成后，再使用小流量氮气对液体燃料副管路进行吹扫一段时间；

3、在吹扫期间，为控制氮气吹扫流量则要选择合适的孔板，若选用孔板尺寸太大，会造成氮气流量太大，使得吹扫到燃机燃烧室的燃料过多，从而造成燃机转速及功率波动，第一孔板、第二孔板、第三孔板和第四孔板用于限定吹扫所需氮气流量，各个孔板两侧安装压差变送器，用于实时监测孔板流量；

4、压力安全阀的作用是，当氮气吹扫供应管线上的氮气压力高于压力安全阀设定压力时，压力安全阀对氮气吹扫供应管线进行泄压；

5、止回阀用以防止燃料进入氮气吹扫供应管线；

6、通过气体燃料燃调阀对气体燃料燃调阀上游氮气吹扫和下游氮气吹扫起阻隔的作用，气体燃料燃调阀上游氮气吹扫通过放空阀排出，气体燃料燃调阀下游氮气吹扫通过燃气轮机燃料喷嘴排出。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理图。

图中：1、压力控制阀；2、入口氮气吹扫切断阀；3、Y型过滤器；4、压力安全阀；5、止回阀；6、压力传感器；7、第一切断阀；8、第一孔板；9、第一压差变送器；10、第一止回阀；11、第五孔板；12、放空阀；13、第二切断阀；14、第二孔板；15、第二压差变送器；16、第二止回阀；17、第三切断阀；18、第三孔板；19、第三压差变送器；20、第三止回阀；21、第四切断阀；22、第四孔板；23、第四压差变送器；24、第四止回阀；25、氮气管路放空阀；26、气体燃料燃调阀；29、气体燃料管路；30、液体燃料主管路；31、液体燃料副管路。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

中等功率燃机轮机双燃料系统，特别是涉及到使用液体燃料点火的燃料系统具有三路喷嘴，分别为气体燃料喷嘴、液体燃料主管路喷嘴和液体燃料副管路喷嘴。由于焦炉煤气热值较低，点火成功概率小，使用液体燃料进行点火，运行到高功率后燃料切换为焦炉煤气，在中等功率燃机运行过程中，氮气吹扫工作主要分为四个阶段，分别为起机前氮气吹扫、燃料切换前氮气吹扫、燃料切换后氮气吹扫、气体燃料停机氮气吹扫。具体为，起机前使用氮气对一条气体燃料管路29与两条液体燃料管路进行吹扫；燃料切换前使用氮气对气体燃料管路29进行吹扫；燃料切换后使用氮气先后吹扫液体燃料主管路30、液体燃料副管路31，吹扫完成液体燃料主管路30、液体燃料副管路31通入焦炉煤气；气体燃料运行停机时使用氮气对一条气体燃料管路29和两条液体燃料管路进行吹扫。

如图1所示，一种中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，包括氮气吹扫供应管线和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线，所述氮气吹扫供应管线分别与气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线、液体燃料主管氮气吹扫管线和液体燃料副管氮气吹扫管线连接，所述气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线均与气体燃料管路29连通，液体燃料主管氮气吹扫管线与液体燃料主管路30连通，液体燃料副管氮气吹扫管线与液体燃料副管路31连通。

实施例2：

一种中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线包括第一切断阀7、第一孔板8、第一压差变送器9和第一止回阀10，第一切断阀7通过第一孔板8与第一止回阀10连通，第一压差变送器9与第一孔板8并联连接。即第一压差变送器9的一端与第一孔板8的一端进气口连接，第一压差变送器9的另一端与第一孔板8的另一端出气口连接，通过第一压差变送器9检测第一孔板8两侧进出口的压差。

气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线包括第二切断阀13、第二孔板14、第二压差变送器15和第二止回阀16，第二切断阀13通过第二孔板14与第二止回阀16连通，第二压差变送器15与第二孔板14并联连接。即第二压差变送器15的一端与第二孔板14的一端进气口连接，第二压差变送器15的另一端与第二孔板14的另一端出气口连接，通过第二压差变送器15检测第二孔板14两侧进出口的压差。

液体燃料主管氮气吹扫管线包括第三切断阀17、第三孔板18、第三压差变送器19和第三止回阀20，第三切断阀17通过第三孔板18与第三止回阀20连通，第三压差变送器19与第三孔板18并联连接。即第三压差变送器19的一端与第三孔板18的一端进气口连接，第三压差变送器19的另一端与第三孔板18的另一端出气口连接，通过第三压差变送器19检测第三孔板18两侧进出口的压差。

液体燃料副管氮气吹扫管线包括第四切断阀21、第四孔板22、第四压差变送器23和第四止回阀24，第四切断阀21通过第四孔板22与第四止回阀24连通，第四压差变送器23与第四孔板22并联连接。即第四压差变送器23的一端与第四孔板22的一端进气口连接，第四压差变送器23的另一端与第四孔板22的另一端出气口连接，通过第四压差变送器23检测第四孔板22两侧进出口的压差。第一孔板8、第二孔板14、第三孔板18和第四孔板22用于限定吹扫所需氮气流量，各个孔板两侧安装压差变送器，用于实时监测孔板流量。

氮气吹扫供应管线包括依次连接的压力控制阀1、入口氮气吹扫切断阀2、Y型过滤器3、止回阀5和压力传感器6，止回阀5的出气口分别与第一切断阀7、第二切断阀13、第三切断阀17和第四切断阀21连通。

氮气吹扫供应管线还包括氮气管路放空阀25，止回阀5的出气口末端与氮气管路放空阀25连通。所述氮气吹扫供应管线还包括压力安全阀4，压力安全阀4设置在Y型过滤器3与止回阀5之间的供应管线上。

本实施例中，压力控制阀1用于稳定氮气吹扫供应压力；压力传感器6用以实时监测氮气吹扫供应管线上的供应压力，且压力数值上传至氮气吹扫控制系统，超出或低于正常氮气吹扫压力时，及时切断入口氮气吹扫切断阀2，打开氮气管路放空阀25，达到保护氮气吹扫系统的目的。

压力安全阀4的作用是，当氮气吹扫供应管线上的氮气压力高于压力安全阀4设定压力时，压力安全阀4对氮气吹扫供应管线进行泄压。

止回阀5用以防止燃料进入氮气吹扫供应管线。

气体燃料燃调阀上游氮气放空管线包括第五孔板11和放空阀12，放空阀12通过第五孔板11与气体燃料管路29连通。

气体燃料燃调阀上游氮气放空管线与气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线之间的气体燃料管路29上设有气体燃料燃调阀26。通过气体燃料燃调阀26对气体燃料燃调阀上游氮气吹扫和下游氮气吹扫起阻隔的作用，气体燃料燃调阀上游氮气吹扫通过放空阀12排出，气体燃料燃调阀下游氮气吹扫通过燃气轮机燃料喷嘴排出。其他部分与实施例1相同。

本实用新型的工作原理为：在双燃料燃机运行过程中，氮气吹扫分为四个阶段：

包括以下步骤：

S1：起机前氮气吹扫；

S2：燃料切换氮气吹扫；

S3：燃料切换后氮气吹扫；

S4：气体燃料运行停机氮气吹扫。

步骤S1包括以下步骤：

依次打开气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线上的第一切断阀7、气体燃料燃调阀上游氮气放空管线上的放空阀12、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线上的第二切断阀13、液体燃料主管氮气吹扫管线上的第三切断阀17以及液体燃料副管氮气吹扫管线上的第四切断阀21，满足设定吹扫时间(大约10S左右)后，第一切断阀7、放空阀12、第二切断阀13、第三切断阀17以及第四切断阀21再依次关闭，完成起机前的氮气吹扫。起机前氮气吹扫目的为检查第一切断阀7、放空阀12、第二切断阀13、第三切断阀17以及第四切断阀21能否正常开关，同时也实现燃料管路吹扫的效果。

步骤S2包括以下步骤：

S21：在燃油开始切换为气体燃料前，使用氮气吹扫气体燃料管路29的上游管路和气体燃料管路29的下游管路；

实现步骤S21的具体操作为：首先打开气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线上的第一切断阀7和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线上的放空阀12，氮气吹扫供应管线通过第一切断阀7、第一孔板8和第一止回阀10对气体燃料管路29的上游管路进行吹扫，气体燃料管路29的上游管路中的氮气通过放空阀12排出，按设定时间完成吹扫后，关闭第一切断阀7和放空阀12；然后打开气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线上的第二切断阀13，氮气吹扫供应管线通过第二切断阀13、第二孔板14和第二止回阀16对气体燃料管路29的下游管路进行吹扫，气体燃料管路29的下游管路中的氮气通过燃气轮机燃料喷嘴排出；

步骤S3包括以下步骤：

燃料切换完成后，先打开液体燃料主管氮气吹扫管线上的第三切断阀17，氮气吹扫供应管线通过第三切断阀17、第三孔板18和第三止回阀20对液体燃料主管路30吹扫一段时间，吹扫完成后，第三切断阀17关闭，液体燃料主管路30通入焦炉煤气；然后再打开液体燃料副管氮气吹扫管线上的第四切断阀21，氮气吹扫供应管线通过第四切断阀21、第四孔板22和第四止回阀24对液体燃料副管路31进行吹扫一段时间，吹扫完成，第四切断阀21关闭，液体燃料副管路31通入焦炉煤气。

步骤S4包括以下步骤：

燃料为气体燃料时燃机停机，首先打开气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线上的第一切断阀7、气体燃料燃调阀上游氮气放空管线上的放空阀12、液体燃料主管氮气吹扫管线上的第三切断阀17以及液体燃料副管氮气吹扫管线上的第四切断阀21，对气体燃料管路29的上游管路、液体燃料主管路30和液体燃料副管路31进行吹扫，满足设定吹扫时间后，第一切断阀7、放空阀12、第三切断阀17以及第四切断阀21关闭，停止对气体燃料管路29的上游管路、液体燃料主管路30和液体燃料副管路31的吹扫；然后打开气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线上的第二切断阀13，按设定时间进行吹扫气体燃料管路29的下游管路。

其中，氮气在氮气吹扫供应管线中的流通顺序为：氮气依次经过压力控制阀1、入口氮气吹扫切断阀2、Y型过滤器3和止回阀5。

Claims (10)

1.一种中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：包括氮气吹扫供应管线和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线，所述氮气吹扫供应管线分别与气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线、液体燃料主管氮气吹扫管线和液体燃料副管氮气吹扫管线连接，所述气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线、气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线和气体燃料燃调阀上游氮气放空管线均与气体燃料管路(29)连通，液体燃料主管氮气吹扫管线与液体燃料主管路(30)连通，液体燃料副管氮气吹扫管线与液体燃料副管路(31)连通。

2.根据权利要求1所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述气体燃料燃调阀上游氮气吹扫管线包括第一切断阀(7)、第一孔板(8)、第一压差变送器(9)和第一止回阀(10)，第一切断阀(7)通过第一孔板(8)与第一止回阀(10)连通，第一压差变送器(9)与第一孔板(8)并联连接。

3.根据权利要求2所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线包括第二切断阀(13)、第二孔板(14)、第二压差变送器(15)和第二止回阀(16)，第二切断阀(13)通过第二孔板(14)与第二止回阀(16)连通，第二压差变送器(15)与第二孔板(14)并联连接。

4.根据权利要求3所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述液体燃料主管氮气吹扫管线包括第三切断阀(17)、第三孔板(18)、第三压差变送器(19)和第三止回阀(20)，第三切断阀(17)通过第三孔板(18)与第三止回阀(20)连通，第三压差变送器(19)与第三孔板(18)并联连接。

5.根据权利要求4所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述液体燃料副管氮气吹扫管线包括第四切断阀(21)、第四孔板(22)、第四压差变送器(23)和第四止回阀(24)，第四切断阀(21)通过第四孔板(22)与第四止回阀(24)连通，第四压差变送器(23)与第四孔板(22)并联连接。

6.根据权利要求5所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述氮气吹扫供应管线包括依次连接的压力控制阀(1)、入口氮气吹扫切断阀(2)、Y型过滤器(3)、止回阀(5)和压力传感器(6)，止回阀(5)的出气口分别与第一切断阀(7)、第二切断阀(13)、第三切断阀(17)和第四切断阀(21)连通。

7.根据权利要求6所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述氮气吹扫供应管线还包括氮气管路放空阀(25)，止回阀(5)的出气口末端与氮气管路放空阀(25)连通。

8.根据权利要求7所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述氮气吹扫供应管线还包括压力安全阀(4)，压力安全阀(4)设置在Y型过滤器(3)与止回阀(5)之间的供应管线上。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述气体燃料燃调阀上游氮气放空管线包括第五孔板(11)和放空阀(12)，放空阀(12)通过第五孔板(11)与气体燃料管路(29)连通。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的中等功率燃气轮机双燃料系统氮气吹扫系统，其特征在于：所述气体燃料燃调阀上游氮气放空管线与气体燃料燃调阀下游氮气吹扫管线之间的气体燃料管路(29)上设有气体燃料燃调阀(26)。