专利名称：燃气轮机节能型进气防冰装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种燃气轮机节能型进气防冰装置，是对现有燃气轮机的压气机进口空气防冰装置的改进。涉及非变容式发动机、热交换和管道系统技术领域。
背景技术：
中石油天然气管道投运燃驱压缩机组截止2011年底已有113台，主要包括RR机组(27台)、GE机组(63台)和Solar机组(21台)。这些机组大多工作在环境较为恶劣的中西部地区，尤其在低温、高湿度的工作状况下可能出现进气中的水分结冰的情况，会给机组造成严重损失。这些机组现有的防冰措施则存在很多问题，例如RR、GE机组都装有自压气机出口引气的压气机进口空气防冰系统，其主要缺点是耗能较大且可靠性较差，而Solar机组则未安装该系统。RR和GE机组的现有压气机进口防冰技术理念虽然相似，但在现有防冰系统运行控制上却有不同的理念，这使得机组节能和可靠性这两方面不能很好结合。RR机组控制理念较为简单，其防冰系统只由环境温度来控制，只要环境温度低于一定值(5°C )，不管机组运行与否，防冰控制阀都会全部打开。这种控制方法虽然不会影响机组的运行，有较高的可靠性，但消耗能量较大，很大程度上影响了机组的整体经济性。RR机组的防冰系统开度不可调，能耗较大。GE机组的防冰系统则根据环境温度和湿度两方面参数加以控制，当环境温度低于一定值(约为4. 40C )，并且空气湿度大于该环境温度所对应的控制湿度时，防冰控制阀将全部打开，从压气机出口回流一部分高温高压气体，引到进口空气过滤器滤芯后，用来加热压气机进气，以此达到防冰的目的。相对于RR机组，GE机组更好地考虑到了机组的整体效率，防冰控制阀会根据实际压气机进气温度进行调节，使压气机进气温度保持在大于进气温度最低设定值O. 5°C之内即可。但是整个调节过程要在15分钟内完成，如果不能在这个时间内完成调节，机组将会停机，并给出相应报警信息，严重影响到机组的整体稳定性。采用压气机抽气作为加热气体，对燃气轮机机组的功率和热效率造成损失。此外，现有回流气体混合加热进口空气的部位在空气滤芯下游的压气机进口处，不能兼顾到空气滤芯结霜影响机组运行的问题。另外，现有加热部位在空气过滤装置前的混合加热装置，其热气出口是向上的，不仅不能防尘，而且也没有加设凝结水排放(低点)孔。为了改善机组运行的经济性和保障机组的稳定运行，这些方面都需要加以改进。CNlO 166145IA公开了一种燃气轮机节能型进气防冰装置，但其混合加热装置这个重要设备并未公开具体结构，具体实现起来尚有难点。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种减少防冰系统所造成燃气轮机机组功率损失和对机组运行稳定性不利影响的防冰防霜、节能兼顾的燃气轮机节能型进气防冰装置。现有燃气轮机的防冰系统如图I所示，是从燃气轮机I中的压气机抽气口 3接管道经调节控制阀门4后接入空气进气过滤器2后风道中的系统改造前掺混点5。本实用新型针对燃气轮机现有防冰系统的不足，主要思想是将加热压气机进口空气的气体由压气机出口处的高温高压空气改为燃气轮机排出的高温烟气，根据这种思想改造后的防冰系统如图2所示。在烟道上部设置高温烟气引出管6，高温烟气引出管6经手动调节阀门7接引风机8，引风机8的排风口接混合加热装置9，混合加热装置9上部是已安装的空气进气过滤器2，空气进气过滤器2后接风道至燃气轮机I进气口。所述混合加热装置9的结构如图3-图5所示，它是多排混合加热排管11平行排列，混合加热排管11两端连接连箱10，排管两端的连箱10在一端连通，成“Π”形，在“Π”形连箱10连通边的中部接引风机8的出风管；“π”形连箱沿气流方向与水平面呈1-3°角度的向下倾斜，在其最低端底部设置一个微小的连箱低点排水孔12 ；所述混合加热排管11的结构如图4和图5所示，它是圆管，并在每个圆管沿轴线垂直、水平平面所刨分的下部1/4管壁上，对称且均匀打有I或3排混合加热排管排气孔13 ；所述引风机8由变频调速电机驱动。烟气混合加热进口空气的具体实现方法如图2 —图3所示。在总数为多排的空气滤芯下侧安装对应的多排圆截面的混合加热排管11。混合加热排管11两端连接连箱10，并连接到来自引风机8的高温烟气通道上。在混合加热排管11壁面的下半部分设有六排大小适当的混合加热排管排气孔13，高温烟气从混合加热排管排气孔13流出在滤芯前掺混吸入的空气，使得空气在进入滤芯前得到高温烟气掺混和混合加热排管11辐射的双重加热。混合加热排管11中部微微凸起，中部至两端中心轴线与水平面呈1-3°角度的倾斜，使其内部凝结水流入两端连箱10，最终与连箱10内的凝结水一起由连箱低点排水孔12排出。不会使水存积在连箱10和混合加热排管11内部。在混合加热排管11壁的上半部分则不设小孔，目的在于在机组吹灰时，使所吹下的灰尘不会落入混合加热排管11内部。为减少烟气在传输过程中的热损失，除混合加热排管11、连箱10和引风机8外面无须进行保温外，其他管道必须加装保温材料。在防冰系统的控制方面借鉴GE的控制理念，让环境温度和大气湿度共同参与防冰控制，就是当环境温度低于一定值(40 T约为4. 4°C)、并且空气湿度大于该环境温度所对应的控制湿度时，防冰系统就开始动作，只不过此时不是打开防冰系统调节控制阀4，而是启动引风机8，引风机8有变频调速功能，可根据压气机进气温度做适当的流量调节。引气管线上所设置的阀门为一手动调节阀门7，只是在系统工作时，根据环境温度用来调整高温烟气回流量，保证高温烟气加热压气机进气不低于防冰要求，因一天中环境温度变化引起的压气机进气温度变化不大，采用手动调节，造成的操作人员工作量甚微。如果阀门安装位置较高，可考虑链条传动，系统不工作季节则关闭该阀门。由于控制系统得到了简化，就可避免GE机组的停机风险，使可靠性得到提高。此外，由于回流加热气体是流量较小的高温烟气，不会对机组的功率和效率产生较大影响。在防冰系统的运行过程中，烟气回流量主要通过引风机的转速调整，并通过手动阀门进行环境性粗调，压气机进气温度控制温差适当放大，避免引风机频繁调节。但不应使压气机进气温度过度高于防冰要求的温度，否则将会影响到机组的效率。烟气加热压气机进口空气进而实现防冰的效果实际上是利用混合加热原理。这一过程可近似认为是一个等压稳态过程。如果不考虑这一过程的热损失，对于发生这一过程的控制容积的进出口气体，有如下热力学关系
权利要求1.一种燃气轮机节能型进气防冰装置，在烟道上部设置高温烟气引出管￠)，高温烟气引出管(6)经手动调节阀门(7)接引风机(8)，引风机(8)的排风口接混合加热装置(9)，混合加热装置(9)上部是已安装的空气进气过滤器(2)，空气进气过滤器(2)后接风道至燃气轮机压气机(I)进气口 ；其特征是混合加热装置的结构是多排混合加热排管(11)平行排列，混合加热排管(11)两端连接连箱(10)，排管两端的连箱(10)在一端连通，成“Π”形，在“Π”形连箱(10)连通边的中部接引风机(8)的出风管；“Π”形连箱沿气流方向与水平面呈1-3°角度的向下倾斜，在其最低端底部设置一个微小的连箱低点排水孔(12)。
2.根据权利要求I所述的燃气轮机节能型进气防冰装置，其特征是所述混合加热排管(11)是圆管，并在每个圆管沿轴线垂直、水平平面所刨分的下部1/4管壁上，对称且均匀打有I或3排混合加热排管排气孔(13);每个混合加热排管(11)中部略高，中部至两端中心轴线与水平面呈1-3°角度的倾斜，使其内部凝结水流入两端连箱(10)。
专利摘要本实用新型是一种燃气轮机节能型进气防冰装置,是对现有燃气轮机的压气机进口空气防冰装置的改进。涉及非变容式发动机、热交换和管道系统技术领域。其特征是混合加热装置的结构是多排混合加热排管(11)平行排列，混合加热排管(11)两端连接连箱(10)，排管两端的连箱(10)在一端连通，成“Π”形，在“Π”形连箱(10)连通边的中部接引风机(8)的出风管；“Π”形连箱沿气流方向与水平面呈1-3°角度的向下倾斜，在其最低端底部设置一个微小的连箱低点排水孔(12)。本实用新型能减少防冰系统所造成燃气轮机机组功率损失和对机组运行稳定性不利影响，防冰防霜与节能兼顾。
文档编号F02C7/047GK202746017SQ20122035067
公开日2013年2月20日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者张衍岗, 姬忠礼, 李刚, 张磊, 蔡德宇, 刘建臣, 刘培军, 谷思宇 申请人:中国石油天然气股份有限公司