燃气轮机压气机进口空气处理系统.ppt

燃气轮机燃气轮机压气机进口空气处理系统压气机进口空气处理系统2012年2月华电综合分册培训课件一、基本工作原理一、基本工作原理燃气轮机在燃烧时、需要大量的空气用于燃烧和燃气轮机在燃烧时、需要大量的空气用于燃烧和冷却，空气中含有浮尘，这些浮尘进入压气机会冷却，空气中含有浮尘，这些浮尘进入压气机会导致压气机通流部分结垢，造成压气机通流面积导致压气机通流部分结垢，造成压气机通流面积减小及燃气轮机的输出功率降低等问题。若浮尘减小及燃气轮机的输出功率降低等问题。若浮尘被带入燃气透平冷却系统，还可能造成燃气透平被带入燃气透平冷却系统，还可能造成燃气透平冷却孔结垢堵塞等后果。冷却孔结垢堵塞等后果。进入燃气轮机的空气的清洁度影响到燃气轮机运进入燃气轮机的空气的清洁度影响到燃气轮机运行的性能及安全。为了保证燃气轮机高效运行，行的性能及安全。为了保证燃气轮机高效运行，必须在空气进入燃气轮机前，过滤空气中的颗粒必须在空气进入燃气轮机前，过滤空气中的颗粒物等杂质。压气机进口空气处理系统的作用之一物等杂质。压气机进口空气处理系统的作用之一就是将空气中的颗粒物过滤掉。就是将空气中的颗粒物过滤掉。压气机进口系统的另外一个作用是对进口空气进压气机进口系统的另外一个作用是对进口空气进行加热，提高进入压气机空气的温行加热，提高进入压气机空气的温 度，从而在各种外界条件下，都能使压气机进口度，从而在各种外界条件下，都能使压气机进口空气满足燃气轮机运行的要求，此外进气道的消空气满足燃气轮机运行的要求，此外进气道的消音器起到降低噪声的作用。音器起到降低噪声的作用。压气机进口空气系统的流程是：空气进入过滤小压气机进口空气系统的流程是：空气进入过滤小室，穿过消音器、进气加热系统、安全网栏、然室，穿过消音器、进气加热系统、安全网栏、然后进入压气机。后进入压气机。考虑到压气机进口空气处理系统大部分是室外设考虑到压气机进口空气处理系统大部分是室外设备，并且内部受到高速流动空气的冲刷，所以为备，并且内部受到高速流动空气的冲刷，所以为了减少今后维护工作量及保证运行可靠性，压气了减少今后维护工作量及保证运行可靠性，压气机进口空气处理系统所有部件的材料均做了防腐机进口空气处理系统所有部件的材料均做了防腐处理，在过滤小室所有外部和内部受空气冲刷的处理，在过滤小室所有外部和内部受空气冲刷的部件表面，都涂上一层给子保护的无机锌涂料和部件表面，都涂上一层给子保护的无机锌涂料和环氧树脂。环氧树脂。二、压气机进气系统流程图压气机进气系统流程图三、主要设备三、主要设备1 1、过滤小室：空气过滤小室安装在与燃气轮机同一、过滤小室：空气过滤小室安装在与燃气轮机同一水平面的室外平台上。空气过滤小室具有三级过水平面的室外平台上。空气过滤小室具有三级过滤的功能，即湿气脱离、粗滤和滤的功能，即湿气脱离、粗滤和672672套高效滤芯的套高效滤芯的精滤，保证燃气轮机进气清洁和十燥。精滤，保证燃气轮机进气清洁和十燥。滤芯水平安装在过滤小室中，每组采用双级滤芯滤芯水平安装在过滤小室中，每组采用双级滤芯(圆柱形和圆锥形滤芯圆柱形和圆锥形滤芯)，形成由外向内的空气流，形成由外向内的空气流动通道。动通道。每组空气滤芯是用钢盘和螺母固定在滤芯龙骨架每组空气滤芯是用钢盘和螺母固定在滤芯龙骨架上的。圆锥形和圆柱形空气滤心底部均有橡皮密上的。圆锥形和圆柱形空气滤心底部均有橡皮密封条，起到密封作用，防止空气未经滤芯过滤短封条，起到密封作用，防止空气未经滤芯过滤短路进入压气机。路进入压气机。过滤小室内装有滤网反吹系统，可以对过滤小室内装有滤网反吹系统，可以对672672套空气套空气滤芯进行脉冲反冲，反吹下来的灰尘依靠重力排滤芯进行脉冲反冲，反吹下来的灰尘依靠重力排出，清洁滤芯。出，清洁滤芯。在过滤小室滤芯清洁的条件卜，整个进气系统的在过滤小室滤芯清洁的条件卜，整个进气系统的压力损失小于压力损失小于74674676Pa76Pa。当过滤小室滤网前后压。当过滤小室滤网前后压差大于差大于747Pa747Pa时，滤网压差开关动作发出一个信号，时，滤网压差开关动作发出一个信号，滤网反吹系统将起动对滤芯逐层反吹，直到滤滤网反吹系统将起动对滤芯逐层反吹，直到滤N N前前后压差降至后压差降至622Pa622Pa以下停止。以下停止。空气过滤的流程是：空气进入过滤小室，穿过消空气过滤的流程是：空气进入过滤小室，穿过消音器、进口加热模块，再经过安全网栏，最后进音器、进口加热模块，再经过安全网栏，最后进入压气机。入压气机。燃气轮机运行的噪声源主要有空气进气系统、压燃气轮机运行的噪声源主要有空气进气系统、压气机压缩空气、燃烧室燃烧、燃气透平排气以及气机压缩空气、燃烧室燃烧、燃气透平排气以及其他运行辅机等，进气系统的噪声在整个燃气轮其他运行辅机等，进气系统的噪声在整个燃气轮机运行的噪声中占较大比例。空气经过过滤小室机运行的噪声中占较大比例。空气经过过滤小室中的滤芯后进入水平管，水平管道的截面积明显中的滤芯后进入水平管，水平管道的截面积明显小于过滤小室，因此在这里空气有明显的收缩集小于过滤小室，因此在这里空气有明显的收缩集流效果。内于流通面积缩小，空气流速将增加，流效果。内于流通面积缩小，空气流速将增加，从而产生巨大噪声。在该处设有用不锈钢制造的从而产生巨大噪声。在该处设有用不锈钢制造的穿孔的金属板中间填充低密度绝缘吸声材料制成穿孔的金属板中间填充低密度绝缘吸声材料制成消音器，减小进气集流室的噪声。消音器，减小进气集流室的噪声。2 2、抽气加热系统抽气加热系统：该系统主要由手动隔离阀、进气该系统主要由手动隔离阀、进气加热控制阀加热控制阀(IBH)(IBH)、压力传感器及控制阀的气动回、压力传感器及控制阀的气动回路组成。路组成。抽气加热系统从压气机排气缸抽出一部分高温、抽气加热系统从压气机排气缸抽出一部分高温、高压空气，通过一个手动隔离阀和气控调节阀，高压空气，通过一个手动隔离阀和气控调节阀，引入安装在进口消音器下游的加热管道，对压气引入安装在进口消音器下游的加热管道，对压气机进口空气进行加热。机进口空气进行加热。抽气加热系统的主要作用是扩展预混燃烧方式的抽气加热系统的主要作用是扩展预混燃烧方式的下限，同时在部分负荷时，通过抽气加热回路使下限，同时在部分负荷时，通过抽气加热回路使得压气机的容积流量增加，改变压气机叶片的气得压气机的容积流量增加，改变压气机叶片的气流冲角，防止气流脱离而引起喘振。此外该系统流冲角，防止气流脱离而引起喘振。此外该系统还可以防止空气中的水蒸气在压气机进口凝结或还可以防止空气中的水蒸气在压气机进口凝结或结冰，从而对压气机造成伤害。结冰，从而对压气机造成伤害。压气机进气加热控制阀压气机进气加热控制阀(IBH)(IBH)全开时，流量为压气全开时，流量为压气机流量的机流量的5 5。阀门的动力气源是机组的仪用气，。阀门的动力气源是机组的仪用气，阀门为失气开启，当失去仪用气时，执行机构内阀门为失气开启，当失去仪用气时，执行机构内的安全弹簧将使阀门处于全开状态。的安全弹簧将使阀门处于全开状态。四、抽气加热的功能四、抽气加热的功能（1 1）防冰：防止空中的水蒸气在压气机进空冷凝，）防冰：防止空中的水蒸气在压气机进空冷凝，甚至结冰。空气在经过滤网小室进入进气管道后甚至结冰。空气在经过滤网小室进入进气管道后有一个收缩节流段，空气流速将增加导致空气有一个收缩节流段，空气流速将增加导致空气自身的一部分内能转化为动能，空气温度将降低。自身的一部分内能转化为动能，空气温度将降低。若环境温度较低或湿度较大导致空气露点降低时，若环境温度较低或湿度较大导致空气露点降低时，空气中的水蒸气有可能凝结，甚至结冰。在进气空气中的水蒸气有可能凝结，甚至结冰。在进气管道安全网栏后有一湿度传感器，当环境温度低管道安全网栏后有一湿度传感器，当环境温度低于于4 44 4。以及压气机进口空气温度与露点温度。以及压气机进口空气温度与露点温度差小于太差小于太5 5时。燃气轮机控制系统将发出指令，时。燃气轮机控制系统将发出指令，进气加热控制阀进气加热控制阀(IBH)(IBH)首先开大到首先开大到5050的开度，保的开度，保证压气机进口的空气温度在证压气机进口的空气温度在0 0以上，并采用以露以上，并采用以露点温度为基础的比例积分闭环控制，维持进气温点温度为基础的比例积分闭环控制，维持进气温度超过露点温度度超过露点温度5.55.5。（2 2）压气机喘振保护控制：当压气机中流量过小时，）压气机喘振保护控制：当压气机中流量过小时，压气机就不能稳定工作，并发生喘振现象，空气压气机就不能稳定工作，并发生喘振现象，空气会在压气机中产生脉动，压缩比及压气机排气压会在压气机中产生脉动，压缩比及压气机排气压力随之波动，压气机也会剧烈地振动。喘振现象力随之波动，压气机也会剧烈地振动。喘振现象的起因是空气在压气机通流部分中出现气流脱离。的起因是空气在压气机通流部分中出现气流脱离。在燃气轮机起动初期，压气机中流量较小，当燃在燃气轮机起动初期，压气机中流量较小，当燃气轮机点火外速后，气轮机点火外速后，IBH IBH 迅速开启加热进口空气，迅速开启加热进口空气，同时增加了压气机的流量，增大了压气机的喘振同时增加了压气机的流量，增大了压气机的喘振裕度，起到了防止压气机喘振的作用。裕度，起到了防止压气机喘振的作用。（3 3）预混燃烧方式扩展的作用：低负荷时，抽气加）预混燃烧方式扩展的作用：低负荷时，抽气加热系统的投入使用将提高压气机进口空气温度，热系统的投入使用将提高压气机进口空气温度，降低空气密度，减小压气机压比，增大了压气机降低空气密度，减小压气机压比，增大了压气机喘振裕度，达到防喘的目的，同时起到了防冰作喘振裕度，达到防喘的目的，同时起到了防冰作用，扩展了预混燃烧模式的工作范围。用，扩展了预混燃烧模式的工作范围。在燃气轮机机组运行中，为保证压气机压比不超在燃气轮机机组运行中，为保证压气机压比不超过压比极限，燃气轮机控制系统计算出一个控制过压比极限，燃气轮机控制系统计算出一个控制IBHIBH开度的压气机运行保护基难；为了扩展预混燃开度的压气机运行保护基难；为了扩展预混燃烧方式，通过压气机流量及烧方式，通过压气机流量及IGVIGV的开度计算得出的开度计算得出一个控制幅一个控制幅IBHIBH开度的预混燃烧方式扩展基准。这开度的预混燃烧方式扩展基准。这两个基准值进行比较，取较大的值作为两个基准值进行比较，取较大的值作为IBHIBH阀门的阀门的开度基准。开度基准。五、压气机进气反吹气源五、压气机进气反吹气源 滤芯反吹空气处理系统的作用则是在机组运行条滤芯反吹空气处理系统的作用则是在机组运行条件下，引入压气机抽气，经过滤芯反吹空气处理件下，引入压气机抽气，经过滤芯反吹空气处理系统系统(APU)(APU)提供压力适合、干净干燥的压气机进提供压力适合、干净干燥的压气机进口滤芯反吹空气。其主要设备有隔离电磁阀、进口滤芯反吹空气。其主要设备有隔离电磁阀、进气反吹压力调节阀、干燥器、空冷器、气水分离气反吹压力调节阀、干燥器、空冷器、气水分离器、凝聚过滤器、除尘过滤器等组成，是集冷却、器、凝聚过滤器、除尘过滤器等组成，是集冷却、干燥、过滤、除尘和调节压气机抽气压力多项功干燥、过滤、除尘和调节压气机抽气压力多项功能于一体的模块。能于一体的模块。目前，目前，由于由于APUAPU模块在实际使用中问题较多，国模块在实际使用中问题较多，国内大部分内大部分GE S109FAGE S109FA机组的清吹气源均由压气机机组的清吹气源均由压气机排气气源排气气源AD-3AD-3技改为厂用仪用空气。技改为厂用仪用空气。仪用气干燥、清洁、且压力合适，用仪用气作为仪用气干燥、清洁、且压力合适，用仪用气作为滤网的反吹气源，既简化系统，又保证机组停役滤网的反吹气源，既简化系统，又保证机组停役时也能进行反吹，提高了反吹效果。时也能进行反吹，提高了反吹效果。