一种燃气轮机进气空气过滤系统技术方案

本发明专利技术涉及一种燃气轮机进气空气过滤系统，包括：液滴发生单元，被配置成产生不同粒径分布范围的液滴；混合单元，与所述液滴发生单元连接，被配置成将所述液滴发生单元产生的液滴与引入的空气混合均匀并生成含液气流；液滴分离与过滤单元，与所述混合单元连接，被配置成对含液气流进行气液分离和过滤净化以生成洁净的干燥气流，并将干燥气流引入燃气轮机。本发明专利技术能够减少进入空气过滤系统之前气体中的液相颗粒物，降低空气过滤系统的滤芯失效风险，延长滤芯使用寿命，保证燃气轮机系统安全稳定运行；同时，能够达到降低整套空气过滤系统负荷的目的，与现有技术相比可有效减少所需的滤芯数量，进而降低空气过滤系统的运维成本。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机进气空气过滤系统
本专利技术涉及一种空气过滤系统，特别是关于一种燃气轮机进气空气过滤系统。
技术介绍
目前，我国燃气电厂或天然气长输管道压气站中大多采用GE公司、Rolls-Royce公司、Solar公司的燃气轮机作为动力设备。由于上述进口燃气轮机普遍存在供货周期长、维修和保养成本高等问题，因此要求用户在使用过程中要严格按照操作规范的要求，同时更要满足生产厂家提出的进气气质要求。当进入燃气轮机的气质条件较差时，气体内液滴等杂质会对燃烧系统和涡轮叶片造成磨损或腐蚀等危害，导致燃气轮机失效，从而严重影响发电机组的正常运行和安全生产。因此，当气体进入燃气轮机前，需对其进行净化处理。目前燃气轮机普遍采用进气气源过滤系统作为关键设备保护装置，常用的过滤系统由多只滤芯并列组成，滤芯以纤维为过滤材料，加工成百褶形状。由于滤芯多且含有百褶结构，增加了流通面积，使得滤芯表面的空气流速控制在某一低数值，进气中的颗粒物粒子不断附着在滤芯外表面上，从而达到过滤气体中杂质的目的。滤芯作为过滤系统的核心元件，其性能优劣将直接影响整体机组的安全运行。由于滤芯为易耗件，约半年到一年更换一次，更换滤芯成本巨大。另外，当入口气质恶化时，滤芯的寿命会发生锐减的现象，使燃气轮机面临失效的风险，对电厂生产造成很大影响。并且，燃气轮机原装进气过滤系统的滤芯采购周期长、单价高，且滤芯备件消耗量大，对备件储备及运行维护成本的控制造成了巨大压力。在实际工程应用过程中，滤芯所在的大气环境是多变的，而大气中的污染物组成也较为复杂，主要包括固相、气相、液相三类污染物。气相污染物包括氨、氯化物、硫化物等排放物质，液相污染物包括水蒸汽以及气液两相污染物形成的具有强腐蚀性的酸性液滴。这些污染物的存在，尤其是液相污染物会对燃气轮机进气通道和压气室产生腐蚀等危害。目前，现有燃气轮机空气过滤系统的滤芯主要存在以下几个方面的技术缺陷：(1)对于沿海地区的燃气电厂而言，由于环境多盐雾且湿度高，进气量大，空气过滤系统的运行负荷较大，当冬季气温较低时，液相颗粒物的存在还会使滤芯表面结霜，引起燃气轮机空气过滤系统的滤芯的堵塞，导致滤芯残余阻力高、滤芯过滤性能下降、滤芯失效以及使用寿命降低等一系列问题，进而对燃气轮机的安全稳定运行带来严重影响和危害。(2)为达到对气相颗粒物理想的过滤分离效果，燃气轮机空气过滤系统通常要安装800至1500套滤芯，处理的工艺气气量越大，需要的滤芯数量越多，过滤系统的体积庞大，液相颗粒物导致滤芯频繁失效，过滤系统装备的运维成本居高不下。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种燃气轮机进气空气过滤系统，不仅能够减少进入空气过滤系统之前气体中的液相颗粒物，进而保证燃气轮机系统安全稳定运行。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种燃气轮机进气空气过滤系统，包括：液滴发生单元，被配置成产生不同粒径分布范围的液滴；混合单元，与所述液滴发生单元连接，被配置成将所述液滴发生单元产生的液滴与引入的空气混合均匀并生成含液气流；液滴分离与过滤单元，与所述混合单元连接，被配置成对含液气流进行气液分离和过滤净化以生成洁净的干燥气流，并将干燥气流引入燃气轮机。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，所述液滴发生单元包括：分散腔室，为平顶锥底的密闭腔室，其上部形成有进气口和液滴出口，且所述分散腔室的进气口通过进口管路连通混合气流；空气雾化喷嘴，所述空气雾化喷嘴的喷头贯穿分散腔室的顶部后伸入所述分散腔室内部，且位于所述分散腔室的进气口上方；第一空气压缩机，通过第一调节阀与所述空气雾化喷嘴的进口端连接；水箱，通过自吸泵和第二调节阀亦与所述空气雾化喷嘴的进口端连接。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，所述混合单元包括：混合腔室，呈封闭的漏斗状结构，其两侧分别形成有液滴进口和混合气流出口，所述混合腔室的液滴进口与所述分散腔室的液滴出口连接；水平管段，所述水平管段的入口与所述混合腔室的混合气流出口连接。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，所述液滴分离与过滤单元包括：分离与过滤腔室，通过管板分隔为上部腔体和下部腔体，且所述分离与过滤腔室的上部腔体通过第三调节阀和引风机与燃气轮机的进气口相连接；滤芯，若干套所述滤芯安装在所述管板的下部；预分离器，安装在所述分离与过滤腔室的下部腔体中，所述预分离器的入口与所述水平管段的出口连接，所述预分离器的出口通过向上延伸的管路伸入至所述滤芯中。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，所述预分离器为折板式预分离器，所述折板式预分离器包括：进口管板和出口管板，二者平行间隔设置；折流板，至少两块所述折流板设置在所述进口管板和出口管板之间，且相邻两所述折流板之间形成折返结构的气流通道。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，所述折流板为呈规律分布的双层波形挡板，且在所述双层波形挡板的内外侧交替加工开口结构。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，所述双层波形挡板的外部夹角α为100°-150°，所述双层波形挡板的内部夹角β为30°-90°。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，该燃气轮机进气空气过滤系统还包括气体反吹单元，所述气体反吹单元包括依次连接的第二空气压缩机、空气储罐、管线过滤器、第四调节阀、储气罐和若干压缩气喷嘴，以及安装在所述管板上部且与所述滤芯一一对应的若干套引射器；各所述压缩气喷嘴的喷头贯穿所述分离与过滤腔室的顶部后伸入其上部腔体，且各所述压缩气喷嘴的喷头与各所述引射器的入口一一对应。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，所述气体反吹单元还包括：压力传感器和温度传感器，设置在所述储气罐上，用于监测所述储气罐内的压力和温度；压差变送器，分别与所述分离与过滤腔室的上部腔体和下部腔体连接，用于监测所述分离与过滤腔室内的压降；电磁阀，若干所述电磁阀分别设置在各所述压缩气喷嘴上；PLC，所述PLC的输入端分别与所述压力传感器和温度传感器电连接，所述PLC的输出端分别与各所述电磁阀电连接，用于根据采集的相关压力和温度以控制所述电磁阀的启闭状态；PC，分别与所述压差变送器和PLC电连接，用于显示压力、温度和压降并向所述PLC发送操控指令。所述的燃气轮机进气空气过滤系统，优选地，在所述分散腔室、混合腔室和分离与过滤腔室的底部均设置有集液室。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：针对现有燃气轮机空气过滤系统技术存在的滤芯的堵塞，滤芯失效以及使用寿命降低等一系列问题，专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种内置预分离器的燃气轮机进气空气过滤系统，以克服现有技术的缺陷，对于工业用燃气轮机空气过滤系统设计和运行优化具有指导意义，具体体现在：1、本专利技术在滤芯上游前置预分离器，能够减少进入空气过滤系统之前气体中的液相颗粒物，降低空气过滤系统的滤芯失效风险，延长滤芯使用寿命，保证燃气轮机系统安全稳定运行。2、本专利技术能够减少进入空气过滤系统之前气体中的液相颗粒物，达到降低整套空气过滤系统负荷的目的，与现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机进气空气过滤系统，其特征在于，包括：/n液滴发生单元，被配置成产生不同粒径分布范围的液滴；/n混合单元，与所述液滴发生单元连接，被配置成将所述液滴发生单元产生的液滴与引入的空气混合均匀并生成含液气流；/n液滴分离与过滤单元，与所述混合单元连接，被配置成对含液气流进行气液分离和过滤净化以生成洁净的干燥气流，并将干燥气流引入燃气轮机。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机进气空气过滤系统，其特征在于，包括：
液滴发生单元，被配置成产生不同粒径分布范围的液滴；
混合单元，与所述液滴发生单元连接，被配置成将所述液滴发生单元产生的液滴与引入的空气混合均匀并生成含液气流；
液滴分离与过滤单元，与所述混合单元连接，被配置成对含液气流进行气液分离和过滤净化以生成洁净的干燥气流，并将干燥气流引入燃气轮机。


2.根据权利要求1所述的燃气轮机进气空气过滤系统，其特征在于，所述液滴发生单元包括：
分散腔室(1-1)，为平顶锥底的密闭腔室，其上部形成有进气口和液滴出口，且所述分散腔室(1-1)的进气口通过进口管路连通混合气流；
空气雾化喷嘴(1-2)，所述空气雾化喷嘴(1-2)的喷头贯穿分散腔室(1-1)的顶部后伸入所述分散腔室(1-1)内部，且位于所述分散腔室(1-1)的进气口上方；
第一空气压缩机(1-3)，通过第一调节阀(1-4)与所述空气雾化喷嘴(1-3)的进口端连接；
水箱(1-5)，通过自吸泵(1-6)和第二调节阀(1-7)亦与所述空气雾化喷嘴(1-3)的进口端连接。


3.根据权利要求2所述的燃气轮机进气空气过滤系统，其特征在于，所述混合单元包括：
混合腔室(2-1)，呈封闭的漏斗状结构，其两侧分别形成有液滴进口和混合气流出口，所述混合腔室(2-1)的液滴进口与所述分散腔室(1-1)的液滴出口连接；
水平管段(2-2)，所述水平管段(2-2)的入口与所述混合腔室(2-1)的混合气流出口连接。


4.根据权利要求3所述的燃气轮机进气空气过滤系统，其特征在于，所述液滴分离与过滤单元包括：
分离与过滤腔室(3-1)，通过管板(3-2)分隔为上部腔体和下部腔体，且所述分离与过滤腔室(3-1)的上部腔体通过第三调节阀(4)和引风机(5)与燃气轮机的进气口相连接；
滤芯(3-3)，若干套所述滤芯(3-3)安装在所述管板(3-2)的下部；
预分离器(3-4)，安装在所述分离与过滤腔室(3-1)的下部腔体中，所述预分离器(3-4)的入口与所述水平管段(2-2)的出口连接，所述预分离器(3-4)的出口通过向上延伸的管路伸入至所述滤芯(3-3)中。


5.根据权利要求4所述的燃气轮机进气空气过滤系统，其特征在于，所述预分离器(3-4)为折板式预分离器，所述折板式预分离器包括：
进口管板(3-41)和出口管板(3-42)，二者平行间隔设置；
折...

【专利技术属性】
技术研发人员：范嘉堃，杨亮，张超，陈海平，许佳伟，潘攀，周树辉，宋坤，邱灶杨，郭琦，明红芳，张沃野，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11