[發明專利]一種加熱燃氣輪機進氣的系統和方法

無效

• 申請號: 201210021814.4
• 申請日: 2012-01-14
• 公開（公告）號: CN103047011A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 陳大兵
• 申請（專利權）人: 陳大兵
• 主分類號: F02C7/08
• 分類號: F02C7/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種加熱燃氣輪機進氣的系統和方法，用來提高燃氣輪機及其聯合循環在低溫天氣下運行時的熱效率和運行的安全可靠性。

背景技術

一些安裝在北方地區的燃氣輪機，冬季寒冷潮濕的天氣情況下運行時，不同程度地會發生燃氣輪機進氣系統的結霜結冰現象，造成燃氣輪機進氣系統壓差升高。壓差過高時，會使燃氣輪機很難繼續運行。而且冬季寒冷潮濕的天氣還會使壓氣機入口部位(例如進口可調導葉)結冰，結冰到一定厚度時冰塊脫落，會損壞壓氣機葉片，造成事故。

對于燃氣輪機聯合循環，聯合循環發電效率與環境溫度有密切關系。聯合循環發電效率最高的區域一般在10℃～20℃之間，安裝在北方冬季寒冷地區的燃氣輪機聯合循環，冬季寒冷天氣下運行時，會使聯合循環發電效率下降。

對于帶低氮燃燒系統的燃氣輪機，為了擴大低氮燃燒系統預混燃燒工作范圍，燃機裝有進氣加熱系統(IBH)，該系統通過將部分壓氣機排氣抽出，回送到壓氣機進口，實現對壓氣機進氣加熱。當然，該進氣加熱系統還有在冬季防止壓氣機進口結冰和限制壓氣機壓比超限的作用。這種采用壓氣機抽氣的進氣加熱系統(IBH)使壓氣機耗功增加，降低了燃機的發電效率。效率降低的多少與抽氣加熱控制閥的開度有關，開度越大，效率降低的越多。一般來說是環境溫度低的時候開的大，環境溫度高的時候開的小或關閉。因此，對于安裝在冬季寒冷地區的燃機，部分負荷運行時帶壓氣機抽氣加熱的燃氣輪機的發電效率明顯降低。

實用新型專利“燃氣輪機壓氣機進氣溫度調節裝置”(專利號ZL?200520033435.2)存在下述問題：

用水或蒸汽作為進氣加熱的外部熱源，存在的主要問題是：一是沒有進氣旁路門，不便于燃氣輪機的調節和進氣加熱器的保護；二是冬季運行時，當進氣加熱器的進水切斷后，加熱器管子和水室內的存水會凍裂進氣加熱器，使設備損壞；三是通過調節水量來調節進氣加熱器后的溫度時，如果水量不夠，同樣會凍裂進氣加熱器。

發明內容

本發明要解決的技術問題一是，設計一套用水或蒸汽加熱燃氣輪機進氣的系統和方法，進氣加熱器在結構和安裝上能保證在冬季斷水或水流量不足的情況下，能及時的放掉加熱器內的存水，防止加熱器內的水結冰凍裂加熱器；二是要保證進氣加熱后的空氣溫度場分布均勻。

在燃氣輪機進氣系統上游設置進氣加熱器，在環境溫度較低時，用汽輪機凝汽器的冷卻水出水或其他熱源來加熱燃氣輪機進氣。進氣加熱器和燃氣輪機進氣系統之間設一個用保溫板封閉的空間，該封閉空間上設置進氣旁路門。

進氣加熱器必須要考慮兩個方面：一是冬季在斷水或循環水流量不足的情況下，或者特殊情況需要退出加熱器運行時，如果不能及時的放掉加熱器內的存水，會使加熱器內的水結冰凍裂加熱器。為防止特殊情況下損壞加熱器，進氣加熱器采用立式安裝，需要時可以很快放掉加熱器(包括管子)里面的水。進氣加熱器的結構滿足：當進水切斷后，加熱器管子和水室內的存水能在重力作用下排掉；進氣加熱器的進水側和回水側管線安裝有自動控制的切斷閥(如果回水側是直接排入水渠，可以不裝切斷閥)，進氣加熱器的進水側和回水側安裝有進水切斷后的自動排水裝置；進氣加熱器的回水側管線上還安裝有溫度開關，其設定值X1比水的冰點略高幾度(例如2攝氏度)，當進氣加熱器的回水溫度到設定值時，溫度開關動作，信號傳遞給切斷閥和自動排水裝置，切斷進回水，自動排水裝置打開。二是要保證進氣加熱后的空氣溫度場分布均勻，進氣加熱器的水側可以是單流程結構，但是進氣加熱器采用至少前后兩排布置，一排水的流動方向朝上，另一排水的流動方向朝下；或者是進氣加熱器的水側至少是雙流程結構，一個流程向上，另外一個流程向下。

進氣加熱器和燃氣輪機進氣系統之間設一個用保溫板封閉的空間，該封閉空間上設置進氣旁路門。進氣旁路門的開度可以采用自動控制，用進氣加熱器下游的空氣溫度信號或其他合適信號作為控制信號，通過進氣旁路門的開度的大小來調節最終進入燃氣輪機的空氣溫度。調節的目標溫度可以設定在聯合循環發電效率最高的區域10℃～20℃之間(當然各個機組不太一樣)。進氣加熱器的回水側管線上還安裝有溫度開關，其設定值X2比X1略高幾度(例如5攝氏度)，當進氣加熱器的回水溫度到設定值時，溫度開關動作，信號傳遞給進氣旁路門的控制設備，全開進氣旁路門，使流過進氣加熱器的空氣量很小，防止進氣加熱器內的水結冰。當然進氣旁路門也是夏季的進氣通道，以降低進氣阻力。