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燃机进风冷却系统

降低燃机进风温度有什么好处

对于转速恒定的单轴重型工业燃机而言,通常进风温度每降低1℃,机组出力将增加0.5~0.8%,热效率提高0.15~0.2%。

为什么喷雾系统能降低燃机的氮氧化物排放量

燃机NOx排放的主要来源为Thermal NO,热解离作用和助燃空气中氮气和氧气分子的并发反应是Thermal NO的形成原因。温度超过1300℃时Thermal NO开始产生并随温度升高而显著增加。将水和蒸汽注入燃烧室的初级区域可显著减少单位NOx排放量,水和蒸汽注入压缩机减少的NOx虽仅为注入燃烧室初级区域的大约一半,但仍有相当可观的效果。

喷雾冷却系统的成本

喷雾冷却系统的每千瓦投资运维成本在目前所有提高燃机出力的方法中是最低的,与其他冷却方式的成本比较如下:

喷雾冷却 介质型蒸发冷却器 冷却盘管

投资成本 1 2 4
运行成本 1 2 3
维护成本 1 2 3

喷雾冷却系统可在什么环境条件下使用

喷雾系统可在湿球温度大于12.8℃,相对湿度低于100%时投入使用,主要目的是为了防止压缩机叶片结冰。

喷雾冷却系统是否会造成进风压力损失

一般喷雾冷却系统造成的压损为1.3~5mm水柱(12.4~49Pa),通常可忽略不计。介质型蒸发冷却器和冷却盘管的压降一般为25-51mm水柱(245-500Pa)。GE公司的研究表明,25mm水柱的压降会使燃机典型简单循环热耗增加0.12%。

未蒸发的液滴是否会对压缩机叶片造成侵蚀

经验和计算流体力学的研究表明,雾滴直径小于20微米时,可以跟随气流运动而不会撞击叶片,从而可避免或减少对压气机叶片的侵蚀,防止叶片磨损或涂层损伤。喷雾冷却系统产生的雾滴Dv90小于19微米,不会对压缩机叶片造成侵蚀。

喷雾冷却系统运行时是否会导致压缩机喘振

该问题主要仅涉及过喷系统。过喷使压缩机喘振边界下移和平衡运行线上移,从而降低压缩机的喘振裕度。当过喷量小于空气流量1%时,没有发生过喘振。一般在启停过程和低负荷工况时不推荐投入过喷。

如何在喷雾冷却系统突然停运时避免压气机喘振

在高压供水管上安装一个压力容器,当喷雾系统突然停运时,压力容器可在数秒钟内泄压使喷雾逐渐减少,避免因喷雾系统突然停运而引入大量热空气导致压缩机喘振。

如何避免外物损伤(FOD)

外物进入压缩机的后果(FOD)是严重的,可能导致对设备的灾难性破坏。因此保证所有部件的机械完整性至关重要。 我们的机械设计确保了组件在设备的整个寿命周期都不会松脱。用于安装喷头的螺纹接头用全熔透氩弧焊焊接到不锈钢管上。此外,每个喷头都用航空标准不锈钢丝锁紧在钢管上,以防止喷头在发生任何不寻常和意想不到的机械故障时不随气流进入下游。
喷头阵列在设计时确保不会产生气流诱发的以及其它不希望的振动。为了杜绝潜在的破坏性气流诱导振动,管道及其支撑固定件的设计应保证管道与进风相互作用形成的涡流脱落频率和管道本身的固有振动频率不同。

系统使用的是除盐水,是否还要配备进水过滤器

除盐水去除的是物质离子但不能去除胶状物质。地表水例如河水或湖水常常包含胶状硅酸盐,硅酸盐是非常硬的物质,它会对喷头和压缩机叶片造成损害。系统应该配备精密过滤器以除去除盐水中的硅酸盐。

喷雾冷却系统安装是否方便

喷雾冷却系统是模块化设计的,安装便捷。通常一套系统的安装时间为7-10天,燃机停运时间为2-3天,无需对进风道做大的改造。

喷头矩阵的安装位置

当用于蒸发冷却时,喷头矩阵一般安装在进风过滤器和消音器之间;当用于过喷时,一般安装在消音器后、垃圾阻拦网之前。

高压泵站的安装位置

建议高压泵站与燃机进风口的安装距离不超过25米,否则气象站应考虑安装在进风口附近,这样气象站才能真实反映燃机进风温湿度数据。

安装喷雾系统时是否需清洗进风道

是的,必须彻底冲洗消音器和进风道内壁的异物,这对于技改的老机组而言尤为重要,对于技改机组可能需要反复冲洗数次才能解决这个问题。另外,供水管与喷头矩阵连接前应启动高压泵用除盐水冲洗数分钟,彻底清除管内垃圾。

是否需在进风道上设立观察窗

建议在喷头矩阵和压缩机进气钟形室处安装观察窗,通过观察窗可以评估喷雾性能或对喷头矩阵进行微调。

进风道上是否需要设置疏水口

所有的进风冷却系统,包括介质蒸发冷却器都可能在风道内部产生凝结水,适当的疏水设计可预防进风冷却系统或燃机长期运行时可能存在的问题。通常我们在消音器前后、压缩机进气室处的最低点都会设置疏水口和挡水板,防止大粒径液滴被吸入压缩机。同时,在疏水管末端加装单向阀,防止未经处理的空气被倒吸入风道。

如何防止进风道腐蚀

推荐使用SS316L不锈钢作为进风道材料,寿命期研究表明,虽然其一次性投资略高,但寿命期费用却明显较低。如果客户不愿意使用不锈钢作为进风道材料,则必须对进风道做好防锈蚀表面处理。

系统每年的维护时间

一套典型的燃机进风喷雾冷却系统每年需要20个小时左右的维护时间。维护内容包括:
检查喷头矩阵,清洗或更换喷头;
更换进水过滤器滤芯;
更换高压泵润滑油;
泵站和喷头矩阵长期停机时的保养;
检查水处理设备、定期测试水质。

为什么在长期停运期间需排空管道中的水

因为停止供水会造成细菌生长,使喷头和进水过滤器堵塞。解决这个问题必须用清洁的仪表压缩空气将管子里的积水吹干。

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