申请日2004.06.16
公开(公告)日2008.06.04
IPC分类号F02C7/143
摘要
一种用于助燃空气的绝热冷却的水处理和增压系统，其预定用于使用燃气涡轮(15)的设备，并且由测量、控制和调节单元运行，所述系统包括以变化的流速提升和增压汽化水的站(16)，以获得优选地高达120巴的最大工作压力，所述提升和增压站与位于喷嘴座滑道(12)上的一系列喷嘴(20)相联，在所述滑道的下游具有用于湿度和温度探头(52-55)的至少一个外壳单元(44)。所述提升站(16)包括至少两个泵(22)，所述两个泵具有连接到喷嘴座收集器(39)的相关辅助装置。
权利要求书
1.一种用于助燃空气的绝热冷却的水处理和增压系统，其预定用 于使用燃气涡轮(15)的设备，并且由测量、控制和调节单元运行， 所述系统包括以变化的流速提升和增压汽化水的站(16)，以获得高达 120巴的最大工作压力，所述提升和增压站与位于喷嘴座滑道(12) 上的一系列喷嘴(20)相联，在所述滑道的下游具有用于湿度和温度 探头(52-55)的至少一个外壳单元(44，144)，其特征在于，所述 外壳单元(44，144)包括室(51，151)，所述室容纳测量和控制单元 并且与输送中的助燃空气的一个或多个导出和输送管道相联，并且包 括在输送管或管道(14)的不同点抽吸空气的装置。
2.根据权利要求1的水处理和增压系统，其特征在于，所述室(51) 水平地或垂直地定位在助燃空气的输送管或管道(14)中。
3.根据权利要求1的水处理和增压系统，其特征在于，所述用于 在输送管或管道(14)的不同点抽吸空气的装置包括同轴的外部和内 部容器元件(45，48)，所述容器元件都配备有多个孔(47，50)，所 述孔按顺序不同轴地布置并且具有适于通过助燃空气的尺寸，其中外 部容器元件(45)被固定，内部容器元件(48)绕其自身轴线旋转。
4.根据权利要求3的处理和增压系统，其特征在于，所述内部容 器元件(48)配备有发动机(49)，该发动机与旋转状态减速器联接， 所述减速器的功能是允许助燃空气顺序流动到测量单元。
5.根据权利要求3或4的处理和增压系统，其特征在于，所述外 部容器元件(45)与位于其末端的一个或多个测量单元(52-55)相 联，还与定位在所述测量单元下游的风扇(56)相联，以用于抽吸助 燃空气的样本。
6.根据权利要求3的处理和增压系统，其特征在于，所述配备有 与旋转状态减速器联接的发动机(49)的内部容器元件由软件运行， 所述软件依靠编码系统和通过程序控制逻辑显示位置，决定并且存储 所述位置以用于记录热湿度条件。
7.根据权利要求1的处理和增压系统，其特征在于，所述室(151) 由侧板(57，58，59和60)以及端板(61和62)构成，前板(61) 配备有第一孔(70a)，所述第一孔(70a)与第二孔(70b)相应，所 述第二孔(70b)位于定位在所述室(151)内部的固定板(71)中， 其中所述第一孔(70a)通过柔性管(72)连接到管道(14)，空气样 本从所述管道在管道部分的不同点被移走，还具有配备有至少一个第 三孔(70c)的转盘(73)，所述第三孔(70c)选择地将至少一个所述 柔性管(72)连接到所述室(151)和管道(14)。
8.根据权利要求7的处理和增压系统，其特征在于，所述系统还 包括根据从湿度和温度探头(52，53，54和55)的输出管的布置定位 的平衡板(64)。
9.根据权利要求8的处理和增压系统，其特征在于，在所述平衡 板(64)的下游，所述系统还设计了穿孔薄板(63)，该穿孔薄板在连 接到抽吸风扇(56)和再输送所述湿度和温度探头(52-55)下游的 管道(14)中的助燃空气样本之前用作平衡板。
10.根据权利要求1的水处理和增压系统，其特征在于，所述提 升和增压站(16)具有作为泵送单元的一个或多个泵(22)，每个泵配 备有旋转速度的连续电气-电子变换器(38，38a)，其自动运行，并 且由自动测量、调节和控制系统(41，42)操作。
11.根据权利要求1的水处理和增压系统，其特征在于，送到所 述喷嘴并且由其汽化的水量根据在本冷却系统中设计的测量、调节和 控制单元的需要而连续变化。
12.根据权利要求1的水处理和增压系统，其特征在于，所述提 升和增压站(16)配备有汽化水调节装置，所述调节装置在泥浆的几 个过滤和分离步骤中具有分级，使用带有机械和/或电磁作用的部件， 并且受通过过程数据的本地和/或远程模拟显示的本地和/或远程设备 手动和自动控制。
13.根据权利要求1的水处理和增压系统，其特征在于，所述提 升和增压站(16)配备有至少一对并联泵(22)，每个泵设有一系列部 件，在所述泵(22)的抽吸侧，所述部件由用于禁止给送水的手动截 流阀(26)、在过滤器(28)和最小压力稳压器(29)上游的开/关型 电磁阀(27)和用于给送压力的模拟读数的压力计(30)组成，在所 述泵(22)的加压侧，具有用于控制增压状态的压力计(32)，以及用 于保护最大容许工作压力设备的预校准安全阀(33)、用于补偿压差的 水力蓄力器(34)、在最大工作值校准的三通旁路阀(35)、插入到下 游并且紧接在前的旁路阀(35)的三通阀(36)、最大/最小压力稳压 器(37)，还有将所述水输送管道和每个泵(22)连接到滑道座收集器 (39)的柔性连接件(31)。
说明书
用于助燃空气的绝热冷却的水处理和增压系统
技术领域
本发明涉及一种用于助燃空气的绝热冷却的水处理和增压系统。 尤其是，所述空气被机器和设备使用以供应由设计师和其用户设计的 具有各种构造的燃气涡轮。
尤其是，本发明的一个目的涉及一种系统，该系统的部件由处理 和增压单元组成，在特定的和受控的条件下，所述处理和增压单元用 于供应在饱和和过饱和湿度的区域中工作的一个或多个增湿设备，并 能够处理所述助燃空气以获得最佳的密度，以便满足设计师和用户对 燃气涡轮本身的要求。根据ISO标准，所述助燃空气的理想密度条件 被制定为在15℃的温度下相对湿度为60%并且大气压力为1013hPa。 所述系统设计成与新式和现有设备的助燃空气的处理部分整合。本发 明的系统对象的部件根据特定用途而被设计、选择和确定尺寸。
背景技术
迄今为止在用于燃气涡轮的助燃空气的绝热冷却领域中积累的经 验表明，在最大的实施范围内，该过程对所述燃气涡轮的安装中所提 供的功能和能量相关的提高具有重要性和贡献。提供投资、资本回收 和技术性能之间的上佳关系的安装类型被称为“雾化”安装。该系统具 有各种型式，其已经在许多工业领域中被采用，经历了逐步的演变并 且仍然具备进一步发展的良好基础。在该技术中，从能量角度来看最 好的解决方案体现为省略液滴分离器。这允许通过处理单元的气流的 压降受到限制。然而，液滴分离器的消除需要使用具有这样特征的喷 嘴使得允许来自汽化过程的单液滴的尺寸范围，所述喷嘴满足采用所 述涡轮的设备的设计师和用户要求的参数。迄今为止在助燃空气冷却 安装中积累的经验揭示了各种问题，本发明正打算帮助解决上述问题。 下面的问题可以被提到：
·所用水的高于100-120巴的压力级意味着用于构造喷嘴和泵的 使用材料具有高机械特性。尽管有很多的技术选择，这些部件的耐用 性会受到很大的降低，而运行成本却增加;
·迄今为止所观察到的工作条件揭示了流动均匀性和供应喷嘴的 水的给送压力的恒定性的重要性。为了尽可能窄地保持给送压力范围， 泵的运行需要特殊的调节系统。一些设计师所采用的高分级 (fractionation)程度的泵系统自身不足以保证允许汽化水的最佳喷 射条件的工作条件。单极泵发动机的插入和分离因此必须被计划以允 许安装的喷嘴类型的最佳使用。因此重点必须放在一种水流向单喷嘴 滑道的新型分级(partializing)系统上;
·在缺少具有有关反馈互作用的调节和控制单元的情况下(例如， 在汽化过程的下游)，空气增湿和饱和和/或过饱和控制和调节系统并 不总是能够精确地控制助燃空气的实际湿度条件。这可以导致对燃气 涡轮产生不合适的给送条件(例如不受控的过雾化)，并且可能发生能 量产量的变化以及由于腐蚀到涡轮部件自身而产生损坏;
·经验表明测量和控制单元的定位必须不允许它们有可能与随后 的部件的夹带朝着涡轮的处理下游下陷。在绝热冷却设备插入到现有 结构的情况下，会发生不受控的涡轮现象，这会在气流的通道部分的 坐标上各点的热湿度条件中产生相当大的差异。因此控制和测量点的 构造和定位必须克服带有迄今为止在一些安装中发现的有关缺陷的这 种问题;
·在最近安装的控制和调节系统中，缺少单极泵上水流速度的调节 导致其出现大量的连接和断连，因而造成泵和电部件的机械退化。由 泵的特别长期的和不受控的介入所支持的该问题可以导致不受控的水 流向喷嘴，因而在涡轮压缩机的入口缺少热湿度条件的控制。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够尤其克服上面列举的缺点的系 统。
本发明的该目的和其它目的通过提供一种用于助燃空气的绝热冷 却的水处理和增压系统而实现，所述系统预定用于使用燃气涡轮的设 备，并且由测量、控制和调节单元运行，所述系统包括以变化的流速 提升和增压汽化水的站，以获得优选地高达120巴的最大工作压力， 所述提升和增压站与位于喷嘴座滑道上的一系列喷嘴相联，在所述滑 道的下游具有用于湿度和温度探头的至少一个外壳单元，其特征在于， 所述外壳单元包括室，所述室容纳测量和控制单元并且与输送中的助 燃空气的一个或多个导出和输送管道相联，并且包括在输送管或管道 的不同点抽吸空气的装置。
从上面的说明可以看出，下述的整合方案因此已被详细描述，从 而产生一种能满足采用燃气涡轮的设备的设计师和用户的要求的系 统。
本发明的方法是选择和整合一系列特定产品，所述产品被设计和 插入到用于燃气涡轮的助燃空气的绝热冷却系统的范围中。
在最重要的参数中，非穷举地，下述可以有利地被提到：
·水汽化系统整合到新式和现有结构的辅助设备构造中的可能性;
·为了获得所需的能量产量的提高，使助燃空气饱和的可能性。如 果需要，空气的暂时过饱和也必须是可行的;
·保持压力范围与设计的汽化喷嘴的最佳工作条件相容，优选地保 持在70-120巴范围内的可能性，所述最佳工作条件允许汽化水以液 滴的形式被引入到助燃空气流中，所述液滴具有高度的尺寸一致性， 其范围在10-20微米(D10)并且根据平均沙得直径的计算值为10 -30微米(D32);
·在设备运行的调节阶段将供应喷嘴的水流速和给送压力保持在 预定范围，并且接近喷嘴的最佳使用条件的可能性。
