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如何保持净效率?燃气轮机过滤器的维护与运营

  发布时间:2022-08-12 13:48:54|来源:爱游戏体育娱乐| 作者:爱游戏体育登录地址
  

  先进技术的燃气轮机已经达到了60%的净效率——但如何使其保持在这个水平?

  燃气轮机的效率已经达到了新的高度,最高效的,如H级,在联合循环模式下运行时,电厂的净效率超过了60%。

  这与E级等旧型号相比有了明显的提高,E级的效率水平在50%左右,F级为55%。

  事实上,大型H级燃气轮机在运行中更加高效和灵活,并且由于它们在最高效率下产生更多的电力,可以使发电厂在调度顺序上有所提升。

  它们提供了快速启动和斜坡率的能力;更大的转向,因此更有成本效益的 旋转储备;更好的燃料效率和更低的运营成本--但如果要在涡轮机的使用寿命内保持这些最高的效率水平,就需要小心保护。

  E级燃气轮机的低效率意味着空气动力学的变化对性能的影响有限。为此,更初级的过滤解决方案,只保护这些坚固的设备不受进口气流中大颗粒的损害,可能会给大多数运营商提供足够的保护。

  人们认为,F级燃气轮机更高的效率和输出能力需要某种更复杂的过滤解决方案,以保护性能、寿命和功率输出。然而,最近的H级或同等燃气轮机的效率和发电量的增加,需要一个新的保护水平和方法,以保持其出色的性能水平。

  最新的、先进的燃气轮机技术通过更精细的传热模型、更高的燃烧温度和精确的 超级精加工 空气动力学设计实现了高水平的效率。

  3D打印技术使叶片更加精细和优化,具有先进的空气动力学特性,冷却通道的新位置以及线D轮廓。

  其他设计特点包括增强空气冷却流量,改进热气路径部件的设计以减少温度和应力梯度,以及升级的热障涂层。

  这些机器的微调和它们所采用的超级合金需要更严格的保护,以防止入口气流中更细的微粒和污染物可能造成的污垢和损害。

  由于先进的燃气轮机发电量也比以前的涡轮机大得多,即使是过滤效率的小幅妥协也会带来高昂的成本。仅就压降而言,这可能相当于系统内过滤器在整个生命周期内的输出损失 0.4%。

  对于额定功率为300MW的燃气轮机来说,这相当于每年损失150,000美元的收入,而对于510MW的涡轮机来说,则是255,000美元。

  除此之外,一个次优的过滤解决方案使压缩机更有可能被污染,从而降低功率输出,因为气流中的污染物粘附在涡轮叶片上,改变了涡轮的空气动力学。

  拥有正确的过滤解决方案意味着可以更好地保持性能,减少离线清洗的频率,降低维护成本,提高可用性,并优化盈利能力,所有这些都会带来明显的投资回报。

  对于高效燃气轮机来说,进气口健康始于进气室。没有电厂的安装是完全相同的,过滤设计应考虑到所有当地的环境因素。

  安装地点是否靠近海岸?是否有极端的温度?该地区是否有高湿度或定期的大雾事件?该地区的灰尘或沙子的含量是多少?附近是否有其他工业环境或建筑工程,可能增加粉尘水平并引入特定类型的污染物?

  大型燃气轮机消耗大量的空气;灰尘、沙子和盐等污染物会导致叶片、定子和动叶结垢、点蚀和腐蚀,降低涡轮机效率。天气条件,包括雨、雪、雾,也需要在过滤室设计和过滤器选择中加以考虑。

  较大的灰尘或沙粒会侵蚀压缩机和涡轮机内部的特殊超级合金、饰面和涂层,最终可能导致严重的机器损坏。它们还可能堵塞冷却孔,导致热段部件的熔化或变形。

  较细的灰尘颗粒和其他类型的污染物会粘在叶片上,影响运行的空气动力学,降低效率,从而增加运行成本。盐的吸湿性使其特别具有挑战性,因为它可以在干燥、粘稠和液体形式之间快速移动。

  除了粘附在叶片上并影响效率外,盐中的氯化物还可以在压缩机叶片上开始点状腐蚀。盐中的钠可以与涡轮机热段燃料中的硫结合,形成硫酸钠,这将导致加速腐蚀,最终导致非常昂贵的热段部件出现灾难性故障。

  随着颗粒在压缩机叶片上的堆积,输出功率的降低和热耗率的增加意味着最终需要进行离线清洗。这种维护程序进行得越频繁,对成本的影响就越大,因为输出功率损失,可用性降低,燃料使用率增加。

  水分对燃气轮机的性能构成威胁,因为它可以包括高浓度的小液滴,例如雾状,这些小液滴被困在精细、高效的过滤介质中,造成整个过滤系统的压力降突然上升。

  在这种形式和其他形式中,如雨和雾,它也可以与灰尘结合形成泥浆,也可以迅速改变吸湿性盐颗粒的物理状态,从固体变为粘稠的液体形式。所有这些因素都需要在进气系统的设计中加以考虑。

  对燃气轮机性能的不同威胁往往需要多级过滤。至关重要的是,这些阶段都不能受到影响。每个过滤器都需要完美匹配,并与其他过滤器协同工作,以最大限度地提高性能。

  过滤系统只有在其最弱的部分才是好的。预过滤的一个简单变化就会对最终的过滤器产生可衡量的影响,并导致涡轮机性能下降。

  安装错误的过滤器会导致压降上升得更快,这将减少燃气轮机的运行时间,并导致更大的功率输出损失。在8000小时的运行时间里(典型的更换期),这个例子突出了把过滤器当作商品来对待所损失的数十万美元。

  压降的突然变化是不可取的,可能会导致燃气轮机回流、计划外的涡轮机停运,甚至损坏过滤室。

  各个过滤器对天气和不同污染物的影响有不同的反应,每个过滤阶段的性能对维护周期的优化至关重要。

  随着时间的推移,过滤器也需要清洗或更换,这种操作的频率将取决于过滤器房的设计和安装的过滤元件,同样,每个过滤阶段都会影响所涉及的管理费用。

  尽管有标准来衡量过滤器的干颗粒效率水平,但唯一真正的测试是涡轮机在现实世界中的表现,监测涡轮机的输出水平和热耗率,以及它如何随时间变化。

  过滤解决方案的投资回报将来自于保护燃气轮机的效率水平、延长轮机的寿命、增加可用性和减少维护管理费用,以尽量减少燃气轮机生命周期的总成本。

  随着燃气轮机的效率达到新的水平,优化过滤系统的重要性对保持燃气轮机高性能越来越关键。

  专门为保护这些先进性能的机器而设计的过滤器,不仅仅考虑了实验室测试的过滤介质效率。它们的设计充分优化了生命周期成本,经受住了恶劣的安装条件,有效地去除所有类型的污染物,并可靠和可预测地工作,以确保保持高水平的燃气轮机效率和可用性。


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