一种燃气轮机进气过滤系统的制作方法

本发明属于发电设备，具体涉及一种燃气轮机进气过滤系统。

背景技术：

1、燃气轮机具有功率密度大、效率高、启停灵活等优点，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。然而，其运行对进气质量要求极高。特别是在我国东南沿海等地区，夏季高温高湿的环境给燃气轮机运行带来两大挑战：一是高湿度空气易在进气滤芯等处凝结，导致“湿堵”风险，严重影响运行安全；二是高温进气会导致燃气轮机出力下降。

2、目前，燃气轮机进气系统通常包含防雨罩、防虫网及多级过滤装置，可在一定程度上阻挡液态水和颗粒物。但对于环境空气中的气态水（湿度），传统防雨罩无能为力。若采用独立的吸附式干燥装置进行除湿，则需要消耗大量厂用电进行吸附剂再生（如电加热再生），经济性差。

3、此外，虽然喷雾冷却是一种有效降低进气温度、提高出力的技术，但在高湿度环境下，其蒸发冷却效果有限，且可能加剧湿度问题，应用受到限制。

4、因此，现有技术缺乏一种能同时、高效、经济地解决燃气轮机在高温高湿环境下进气湿堵与出力下降问题的集成化系统方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种燃气轮机进气过滤系统，解决燃气轮机在高温高湿环境下运行时，进气系统面临的湿堵风险高且再生成本高的技术问题。

2、为达到上述目的/为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供一种燃气轮机进气过滤系统，包括：

4、进气干燥管路，用于将空气导入燃气轮机；

5、吸附式干燥装置，串联连通在进气干燥管路中，用于去除进入进气干燥管路中空气的水分；

6、吸附剂再生装置，进气端与燃气轮机的余热锅炉的排烟端连接，出气端通过吸附剂再生管路串联连通所述吸附式干燥装置，用于利用燃气轮机的余热锅炉的排烟对所述吸附式干燥装置中饱和失活的吸附剂进行再生；

7、吸附剂再生管路，一端连通所述吸附剂再生装置的出气端，另一端串联连通吸附式干燥装置后连通空气出口。

8、上述设置达到的效果：本发明通过设置串联在进气干燥管路中的吸附式干燥装置，能够有效去除进入燃气轮机的空气中的水分，从而避免高湿度空气对燃气轮机燃烧效率和叶片寿命造成的不利影响。同时，通过设置吸附剂再生装置并将其进气端连接至燃气轮机余热锅炉的排烟端，创造性地利用了燃气轮机自身运行时产生的排烟余热来再生失活的吸附剂，无需额外消耗电能进行加热再生，实现了废热的循环利用，大幅降低了系统的运行能耗，显著提高了整体能源利用效率和经济性，解决了现有技术中吸附剂再生能耗高的技术问题，同时该装置还可以降低在低温高湿条件下，燃气轮机进气过滤冰堵的风险。

9、进一步的，所述吸附式干燥装置为自切换式吸附式干燥装置，包括：

10、控制器；

11、并排布置的第一吸附剂放置仓和第二吸附剂放置仓；所述第一吸附剂放置仓和第二吸附剂放置仓均用于放置吸附剂；所述第一吸附剂放置仓和第二吸附剂放置仓均设有相对设置的两个通气口；

12、外界空气经所述进气干燥管路用于将空气导入所述第一吸附剂放置仓或第二吸附剂放置仓中，通过放置仓中的吸附剂进行除湿后进入燃气轮机；所述吸附剂再生装置输出的热空气通过所述吸附剂再生管路导入所述第一吸附剂放置仓或第二吸附剂放置仓中，从而对所述第一吸附剂放置仓或第二吸附剂放置仓中的失活吸附剂进行再生；

13、以及，

14、切换装置，用于根据所述控制器的指令将第一吸附剂放置仓和进气干燥管路串联、将第二吸附剂放置仓和吸附剂再生管路串联或者将第一吸附剂放置仓和吸附剂再生管路串联、将第二吸附剂放置仓和进气干燥管路串联。

15、上述设置达到的效果：本发明通过设置并排布置的第一吸附剂放置仓和第二吸附剂放置仓，并配置切换装置根据控制器指令切换两个放置仓的气路，实现了双仓交替工作与再生的自切换功能。当一个放置仓中的吸附剂在工作过程中逐渐饱和失活时，控制器可通过切换装置将该放置仓切换至吸附剂再生管路中进行热风再生，同时将已完成再生的另一个放置仓切换至进气干燥管路中继续除湿工作。这一设置确保了整个系统能够连续不间断地为燃气轮机提供干燥的进气，避免了因吸附剂饱和而导致的停机更换或除湿失效问题，显著提高了系统的运行可靠性和自动化程度。

16、进一步的，所述切换装置包括电源、继电器、第一电控阀、第二电控阀；

17、所述第一电控阀和第二电控阀均设有第一位和第二位以及p口、a口、b口和t口，且处于第一位时，p口与a口相通，b口与t口相通；处于第二位时，p口与b口相通，a口与t口相通；

18、所述电源、继电器、第一电控阀的电控端和第二电控阀的电控端串联形成回路；

19、所述控制器连接所述继电器以控制所述第一电控阀和第二电控阀在第一位和第二位之间切换；

20、所述第一电控阀的a口连通所述第一吸附剂放置仓的一个通气口；所述第一吸附剂放置仓的另一个通气口连通所述第二电控阀的p口；

21、所述第一电控阀的b口连通所述第二吸附剂放置仓的一个通气口；所述第二吸附剂放置仓的另一个通气口连通所述第二电控阀的t口；

22、所述第一电控阀的p口连接所述进气干燥管路；所述第二电控阀的a口连接所述进气干燥管路；所述切换装置通过所述第一电控阀的p口、所述第二电控阀的a口串联接入所述进气干燥管路；

23、所述第一电控阀的t口连接所述吸附剂再生管路；所述第二电控阀的b口连接所述吸附剂再生管路；所述切换装置通过所述第一电控阀的t口、所述第二电控阀的b口串联接入所述进气干燥管路；

24、所述系统具有第一工作状态和第二工作状态；

25、在所述第一工作状态，所述控制器控制所述继电器使所述回路失电，所述第一电控阀和所述第二电控阀均处于所述第一位，使得所述第一吸附剂放置仓串联在所述进气干燥管路中，其内吸附剂用于对所述进气干燥管路中的空气进行除湿，所述第二吸附剂放置仓串联在所述吸附剂再生管路中，通过所述吸附剂再生管路导入的热空气对其中的吸附剂进行再生；

26、在所述第二工作状态，所述控制器控制所述继电器使所述回路得电，所述第一电控阀和所述第二电控阀均得电并切换至所述第二位，使得所述第二吸附剂放置仓串联在所述进气干燥管路中，其内吸附剂用于对所述进气干燥管路中的空气进行除湿，所述第一吸附剂放置仓串联在所述吸附剂再生管路中，通过所述吸附剂再生管路导入的热空气对其中的吸附剂进行再生。

27、上述设置达到的效果：本发明通过采用两个电控阀的协同配合实现了气路的精确切换。该切换装置的具体连接方式具有极高的可靠性和防串气能力：

28、开始工作时，控制器控制继电器使回路失电，系统处于第一工作状态，使第一电控阀和第二电控阀均失电处于第一位，使得第一吸附剂放置仓串联在进气干燥管路中，其内吸附剂用于对进气干燥管路中的空气进行除湿，第二吸附剂放置仓串联在吸附剂再生管路中，通过吸附剂再生管路导入的热空气对其中的吸附剂进行再生；

29、当需要对进气干燥管路中吸附剂放置仓的吸附剂进行再生时，控制器控制继电器使回路得电，系统处于第二工作状态，使第一电控阀和第二电控阀均得电处于第二位，使得第二吸附剂放置仓串联在进气干燥管路中，其内吸附剂用于对进气干燥管路中的空气进行除湿，第一吸附剂放置仓串联在吸附剂再生管路中，通过吸附剂再生管路导入的热空气对其中的吸附剂进行再生；由此实现所述第一吸附剂放置仓和第二吸附剂放置仓所在气体管路的切换。

30、控制器通过控制继电器使回路失电或得电，即能实现两个电控阀的同步切换，控制方式简洁可靠。由于两个放置仓在进气干燥管路和吸附剂再生管路中的接入位置通过两个电控阀实现了物理隔离，工作气路与再生气路在任何状态下均不会发生交叉串通，从根源上杜绝了串气风险。

31、进一步的，所述吸附式干燥装置的前后分别设置有第一湿度检测装置和第二湿度检测装置；所述第一湿度检测装置和第二湿度检测装置均连接所述控制器；

32、当所述第二湿度检测装置检测的湿度值大于预设阈值，且与所述第一湿度检测装置检测的湿度值之差小于预设差值时，控制器发出更换信号，驱动放置饱和吸附剂的吸附剂放置仓切换至吸附剂再生管路中，并将放置已再生吸附剂的吸附剂放置仓切换至进气干燥管路。

33、上述设置达到的效果：在吸附式干燥装置前后分别装有湿度检测装置，当后置湿度检测装置检测到相对湿度低于40%时，此时吸附式干燥装置保持正常工作状态。

34、当后置检测装置检测湿度大于40%，且前置湿度检测装置比后置湿度检测装置高20%时，此时吸附式干燥装置发出切换信号。

35、吸附式干燥装置接收到切换信号后，会自动切换成已经再生完成的吸附剂到进气干燥管路中，已经饱和的吸附剂会自动切换到吸附剂再生管路中进行吸附剂的再生。

36、这一智能控制逻辑无需人工干预即可实现吸附剂的按需再生，确保了系统在吸附剂性能下降时能够及时响应，始终维持稳定的除湿效果，进一步提高了系统的自动化水平和运行可靠性。

37、进一步的，所述吸附剂再生装置包括管壁式换热器；

38、所述管壁式换热器一端通过泵和蝶阀连接余热锅炉的排烟端，另一端经吸附剂再生管路连接所述吸附式干燥装置；

39、所述余热锅炉的排烟流经所述管壁式换热器以加热空气，加热后的空气用于对吸附式干燥装置中失活的吸附剂进行再生。

40、上述设置达到的效果：本发明采用管壁式换热器作为吸附剂再生装置的核心部件，通过泵和蝶阀将余热锅炉的高温排烟引入换热器，利用排烟的热量加热换热器管壁另一侧的清洁空气，加热后的热风再经吸附剂再生管路通入吸附剂放置仓中对失活吸附剂进行加热脱附再生。由于排烟与再生气路之间通过管壁进行间接换热，排烟本身并不直接接触吸附剂，避免了排烟中可能含有的酸性气体、粉尘等杂质对吸附剂造成二次污染，保证了再生后吸附剂的吸附性能和使用寿命。

41、进一步的，所述燃气轮机的进气通道沿进气方向依次设置有防雨罩、防虫网、所述吸附式干燥装置、粗滤器和精滤器。

42、上述设置达到的效果：本发明通过沿进气方向依次设置防雨罩、防虫网、吸附式干燥装置、粗滤器和精滤器，形成了分级、递进的进气处理体系。防雨罩可阻挡雨水和较大水滴进入进气通道，避免大量液态水直接冲击后续设备；防虫网可防止飞虫、柳絮、树叶等较大杂物进入系统；吸附式干燥装置用于去除空气中的气态水（水蒸气），降低空气的相对湿度；粗滤器用于拦截空气中的大颗粒灰尘和沙粒；精滤器则用于过滤掉微小颗粒物，确保进入燃气轮机的空气达到高洁净度要求。各处理单元按照污染物粒径和作用原理由粗到精、由外及内地有序布置，既充分发挥了各级处理单元的效率，又通过前置处理减轻了后级精滤器的负担，延长了精滤器的使用寿命，综合提升了进气品质。

43、进一步的，所述粗滤器与所述精滤器之间的进气通道呈z字形，具有两个90°的转角，并在所述粗滤器后方的通道下部形成存污空间。

44、上述设置达到的效果：本发明将粗滤器与精滤器之间的进气通道设置为z字形并具有两个90°转角，利用气流在转角处的惯性分离原理，使空气中夹带的大颗粒灰尘和杂质在转弯时因离心力作用从气流中分离出来，并在重力作用下沉降到粗滤器后方通道下部的存污空间中，减轻了精滤器的过滤负荷，延长了精滤器的更换周期和维护间隔，同时降低了系统运行的阻力损失。

45、进一步的，所述第一电控阀和第二电控阀均为电控二位四通阀。

46、进一步的，所述存污空间为设置在所述粗滤器后方的排污坑。

47、上述设置达到的效果：本发明将存污空间具体设置为排污坑，结构简单、便于加工和维护。沉积在排污坑中的灰尘和杂质可通过定期人工清理或真空抽吸方式排出，避免了堆积物过多后被气流重新卷起造成二次污染，保证了z字形流道长期有效的预分离效果，降低了系统的维护难度。

48、进一步的，还包括清吹装置，其设置于所述精滤器的进气侧，用于定期对所述精滤器进行清吹。

49、上述设置达到的效果：设置清吹装置可以定期清除精滤器表面累积的灰尘，恢复其通流能力，防止滤芯因积灰过快而导致压损急剧增大，从而在保证过滤精度的同时，维持系统进气通畅，降低风机能耗。清吹装置会定期对于精滤进行清吹，使污染物颗粒可以垂直落入底部的排污坑中。

50、进一步的，所述系统还包括设置在所述精滤器的出气侧的喷雾冷却装置。

51、上述设置达到的效果：喷雾冷却装置可以通过喷出酒精等液体对空气进行冷却，通过除湿与喷雾冷却相结合，除湿后的空气再进行冷却降温，蒸发冷却效果提高，从而提高燃气轮机在高温季节的出力。同时空气已经通过吸附式干燥装置，不会再造成“湿堵”的问题，从根源上减少“湿堵”风险，两者协同，解决了单一技术在高湿环境下应用的局限性。

52、进一步的，在所述喷雾冷却装置的进气侧设有温度检测装置；当所述温度检测装置检测的温度高于高温阈值时，所述喷雾冷却装置启动。

53、上述设置达到的效果：该设置实现了冷却功能的按需启动与精确控制。温度检测装置实时监测进气温度，只有当温度高于高温阈值（如35℃）时，才启动喷雾冷却，避免了在低温或无需冷却时的能源浪费和水资源消耗，使系统运行更加经济、智能。

54、进一步的，所述喷雾冷却装置包括多个喷雾喷头，所述喷雾喷头按照等边三角形的方式间隔排列。

55、上述设置达到的效果：喷雾喷头采用等边三角形方式均匀排列，能够在进气截面上形成覆盖均匀、无死区的雾场，确保与空气进行充分、均匀的热湿交换，从而最大化蒸发冷却效率，提升降温效果的一致性。

56、进一步的，所述系统还包括并联在所述吸附式干燥装置两端的备用进气管路；所述备用进气管路上设置有用于控制管路通断的电控气阀；所述电控气阀与所述控制器连接；

57、所述第一电控阀和第二电控阀均为电控三位四通阀，所述第一电控阀和第二电控阀均具有第三位，当处于第三位时，所述第一电控阀和第二电控阀均封闭气路；

58、当所述温度检测装置检测的温度高于低温阈值且低于高温阈值时，控制器控制所述电控气阀打开且第一电控阀和第二电控阀均处于第三位，此时备用进气管路打开，第一电控阀和第二电控阀均封闭气路；

59、否则，控制器控制所述电控气阀关闭且第一电控阀和第二电控阀均不处于第三位，此时备用进气管路封闭。

60、上述设置达到的效果：在喷雾装置前装有温度检测装置，当温度在低温阈值到高温阈值之间的时候，此时无需降温也无精滤器冰堵的风险，会启用备用进气管路，将吸附式干燥装置切换到闲置位置，此时吸附式干燥装置并不进行工作，减少损耗。

61、当温度小于低温阈值时，为降低在低温高湿条件下燃气轮机进气冰堵的风险，启用吸附式干燥装置进行除湿；

62、当温度大于高温阈值时，启用吸附式干燥装置进行除湿，吸附式干燥装置开始工作以降低空气湿度，同时协助后一步喷雾冷却降温，提高降温效果。

63、进一步的，当喷雾冷却装置温度大于35℃时，喷雾的冷却水量开启，冷却水量为最大水量的50%，随着环境温度的增加，冷却水量逐渐增大，当环境温度达到40℃时，冷却水量达到最大的喷水量。

64、如图1所示，空气经过进气干燥管路进入压气机中压缩，压气机由电动机驱动，随后经燃烧室燃气进口进入燃烧室，再进入燃气轮机透平，燃气轮机透平的排烟进入余热锅炉，和余热锅炉换热装置换热完成后，排气通过泵、蝶阀进入管壁式换热器，最后排入大气。

65、同时，空气通过管壁式换热器进行加热，随后加热空气通过吸附剂再生管路进入可自动更换的吸附式干燥装置将失活的吸附式干燥装置进行再生，最后通过空气出口排入大气。

66、在实施例中，余热锅炉排烟将通过泵，蝶阀控制余热锅炉的排烟量，当干燥天气不需要对吸附式干燥装置进行再生时，则泵和蝶阀关闭，当需要对于失活的吸附式干燥装置再生时，则开启，管壁式换热装置启动。

67、如图2所示，空气在燃气轮机进气通流结构中，依次通过防雨罩，防虫网、吸附剂、粗滤器、精滤器、喷雾冷却装置，最终进入燃气轮机压气机中。

68、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

69、1、能源循环利用，运行经济性好：本发明创造性地利用燃气轮机自身余热锅炉的排烟废热，通过换热器加热空气来再生失活的吸附剂，替代了传统电加热再生方式，大幅降低了系统的运行能耗，提高了整体能源利用效率和经济性。

70、2、集成除湿与冷却，综合效能高：通过在主进气通道中串联吸附式干燥装置和喷雾冷却装置，本发明专利能先降低进气湿度，从根源上减少“湿堵”风险，再针对性地对已干燥的空气进行喷雾冷却以降低温度，从而提高燃气轮机在高温季节的出力。两者协同，解决了单一技术在高湿环境下应用的局限性。

71、3、结构设计合理，维护方便：z字形的流道设计结合粗滤后的存污空间（如排污坑），以及精滤前的清吹装置，有利于大颗粒污染物在弯角处沉降并被收集，同时便于对精滤进行清洁，降低了维护频率和难度，保持了系统长期高效运行。

72、4、自动化程度高，运行稳定：通过湿度与温度检测装置与控制器联动，实现了吸附式干燥装置的饱和判断、自动切换再生，以及喷雾冷却装置的智能启停，确保了系统在不同环境条件下都能自动优化运行，保障燃气轮机的稳定高效工作。

73、5、本发明提出了一种“吸附式干燥装置+喷雾冷却装置”用以在高温高湿条件下给燃气轮机进气降温提高燃气轮机的出力，同时利用余热锅炉的排烟余热对于失活的吸附式干燥装置进行再生，从而降低常规吸附式干燥装置再生时所需要的能耗，同时该装置还可以降低在低温高湿条件下，燃气轮机进气滤芯冰堵的风险。