一种燃气轮机进气系统的制作方法

本发明涉及一种燃气轮机进气系统。

背景技术：

随着社会发展，电力消费快速增长，有力地支撑了经济社会的快速发展。为了满足巨大的电量需求，能源消费品种最多的是煤炭和石油，使得能源危机和环境污染问题愈发严重。因此使用优质的清洁燃料天然气替换部分发电用的燃煤是实现节能减排和能源供应可持续发展的必由之路。燃烧天然气的燃气轮机则是目前提高能源资源的利用效率，并相当彻底地解决环境污染问题的首选技术。燃气轮机装置作为一种容积式动力机械，主要由压气机、燃烧室以及燃气轮机三个基本部分组成，其输出功率在很大程度上取决于环境温度，且温度越低，输出功率越高。

因此，在高温天气情况下，在燃气轮机上加装进气冷却设备能够有效地降低燃气轮机压气机运行温度，使其在相同时间内燃烧更多的混合煤气，提高燃气轮机出功，是最为快速有效的方法。目前燃气轮机进气冷却技术主要有制冷式冷却和蒸发式冷却两种。与制冷式冷却方式相比，蒸发式冷却具有适用范围广、系统简单、投资少等优点，但蒸发式冷却受空气干湿球温度的影响较大。同时，现有燃气轮机进气系统对新疆等全年相对湿度较低的地区适应性较差。

技术实现要素：

发明目的：本发明旨在提供一种冷却效率高、经济效益高、节约环保的燃气轮机进气系统。

技术方案：本发明的燃气轮机进气系统，包括由远及近依次设于燃气轮机入口的防雨罩、过滤系统、测量仪表箱、冷却系统、除水板以及风机；所述冷却系统由上集水槽、下集水槽以及循环水泵组成，上集水槽与下集水槽之间设有排水管；所述上集水槽上方设有淋水盒，淋水盒下表面设有出水孔，淋水盒通过管路与循环水泵相连，淋水盒与上集水槽之间设有填料箱。

所述淋水盒上的出水孔为等距排列的圆形孔，或呈筛网状。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)本发明环保、无污染，结构简单，成本低，淋水盒的设置能够克服传统喷嘴结构带来的压力不均、不足的问题，也能克服喷嘴堵塞，进而使冷却不均的问题；

(2)本发明冷却系统中蒸发冷却后多余的水直接流到上集水槽，并通过排水管到达下集水槽可供继续蒸发或者其他使用，另外浮球与溢水管能及时排出下集水槽中多余的水；

(3)冷却系统前方设有多级过滤系统，后方设有除水板，能较好对进气起到除尘除水的作用，有效降低空气中的灰尘以及水雾对燃机本体的损害；

(4)本发明的冷却系统能对全年相对湿度较低的地区的燃机进气起到较好的降温增湿的作用，有利于燃气轮机在调峰阶段实现高出力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明冷却系统的结构示意图；

图3为本发明填料箱内填料层的结构示意图；

图4为在某城市采用本发明装置后的进气温降以及燃气轮机出力分析图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，燃气轮机装置一般由压气机11、燃烧室12以及燃气轮机13组成，并与发电机14相连接用于发电，本发明位于压气机前端，对进入燃气轮机的空气进行引导和预处理，起到除尘、防水以及冷却进气的作用。包括由远及近依次设于燃气轮机压气机11入口的防雨罩1，由初效过滤器2、中效过滤器3以及精滤4组成的过滤系统，测量仪表箱5，冷却系统6，除水板7，消音器9，风机10。测量仪表箱5用于测量冷却前后空气的干球温度、湿球温度、相对湿度、水温、进口空气速度。

防雨罩1是燃机进气系统的第一道防线，由多个梯形钢板纵向连接而成，其内部设有水雾分离器，能有效地从各个方向防止雨雪或大颗粒灰尘进入燃气轮机内部。

位于防雨罩1后面的初效过滤器2对入口空气进行初步过滤，选用无纺布，以波浪形固定在防水性能较好的不锈钢框架内部，可以过滤除去90％的粒径大于5μm的灰尘颗粒；位于初效过滤器后方的中效过滤器3对燃机进气进行进一步净化，采用板式结构，选用尼龙作为滤料，对于0.4μm以上的灰尘颗粒平均过滤率达60％～80％；紧接着精滤4作为进气过滤系统的最后一道过滤器，关系到入口空气的最终洁净程度，因此它的过滤精度最高，采用v型过滤器，以超细玻璃纤维作为滤料，对于0.4μm以下的灰尘颗粒平均过滤率达90％，尽可能为燃机提供洁净的空气。初效过滤器2和中效过滤器3的存在不仅能在一定程度上减轻后部过滤器的工作负荷，还能提高精滤4的使用寿命。

如图2所示，冷却系统6由上集水槽25、下集水槽15以及循环水泵16组成，上集水槽25与下集水槽15之间设有排水管26。上集水槽25上方设有淋水盒23，淋水盒23下表面设有出水孔，淋水盒23通过供水管22与循环水泵16相连，淋水盒23与上集水槽25之间设有填料箱24。冷却水首先由水泵通过入水口19进入，水泵有利于水克服各种阻力不断进行循环，通过阀门20调整水的方向、流量、速度。流量计21对水流量进行测量。淋水盒23上的出水孔为等距排列的圆形孔，或呈筛网状。目前大多数冷却系统采用喷嘴喷淋，为保证水均匀分布到整个填料，需设置多个喷嘴，成本增加，且喷嘴越多，喷洒压力越少，则可能出现水压不够的问题，影响喷淋效果；另外，喷嘴易发生堵塞，影响喷淋效果，使冷却不均匀。本发明由供水管22将水送至淋水盒23顶部，使得水首先到达淋水盒内，然后直接通过盒底的孔均匀流入填料，并在填料的流道面上形成分布均匀的水膜，同时进入的空气在此与冷却水进行热湿交换。

所述填料箱24内的填料由多层波纹板交错组合而成，如图3所示。相邻两层波纹板交错粘合形成近似三角形或者菱形的流动通道，这种变化的通道使得流动通道内的空气和水可以进行更好的热湿交换。

从循环水泵16排出的水到达填料箱24上方的淋水盒23，在淋水盒上设有出水孔，水通过出水孔流入填料箱24，并在填料的流道面上形成分布均匀的水膜，同时进入的空气在此与冷却水进行热湿交换。上集水槽25的作用是将未蒸发的水进行回收，通过排水管26流入下集水槽15，通过水泵进行循环利用，且下集水槽15设有浮球17及溢水管18，能及时排出水槽中多余的水。

由于冷却后的空气中会带有水蒸气，易对燃机本体设备造成损害，因此在直接蒸发冷却系统后方设有除水板7，除水板通常由多层形状一样的“s”型板块相间一定距离平行叠放而成，并不能彻底除去空气中的水，为了能更彻底的除去空气中的水，本发明采用的除水板为在传统除水板的基础上打有较多小孔，且在板与板的间隔之间加有分子筛8，分子筛为多孔介质材质，经除水板处理后的空气经板间距间的分子筛进一步进行除水，更彻底地降低对压气机的伤害。消音器9由几块竖直平行布置的多孔吸音板组成，板内装有低密度的吸音材料，能有效消除入口空气流动所产生的噪声，对其他频率的噪声也有一定的消弱作用。

在某城市701f4型燃气轮机上应用本发明的燃气轮进气系统，并对加装直接蒸发冷却进气系统后的温降以及燃气轮机出力进行分析，如图4所示。当进气温度高于15℃的时候需要运行进气冷却系统，根据统计全年有4242h可以使用直接蒸发冷却进气系统。另外加装直接蒸发冷却进气系统为燃气轮机进气温度带来的月最大温降达6.6℃～17.4℃，月平均温降约2.9℃～8.2℃。在统计的一年中的三月至十一月，加装本发明所述的带有直接蒸发冷却的燃气轮机进气系统均使燃气轮机的出力得到了一定的提高，且增率达3.33％～10.23％，因此可以得出结论本发明所述的燃气轮机进气系统可以较大幅度的提高燃气轮机的出力，为发电厂带来较高的经济效益。