HB 7811-2006 燃气轮机成套设备进排气系统通用技术要求.pdf

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1、中华人民共和国航空行业标准FL 1117 HB 7811-2006 燃气轮机成套设备进排气系统通用技术要求General requirements for inlet and exhaust system of gas turbine Turnkey installation 2006-12-15发布2007-05一01实施国防科学技术工业委员会发布目IJ1=1 本标准的附录A为资料性附录。本标准由中国航空工业第二集团公司提出。本标准由中国航空综合技术研究所归口。HB 7811-2006 本标准起草单位:中国航空工业规划设计研究院、中国航空综合技术研究所、株洲南方燃气轮机成套安装公司、中航世新

2、燃气轮机股份有限公司。本标准主要起草人:汤道敏、张茂林、武文华、彭建军、山永康、张华。 1 范围燃气轮机成套设备进排气系统通用技术要求HB 7811-2006 本标准规定了燃气轮机成套设备进、排气系统(以下简称进排气系统)中进气过滤装置、消声装置、余热利用设备、低排放设备等通用技术要求。本标准适用于燃气轮机发电设备。燃气轮机试车台和以燃气轮机为动力的压气机试验台、注水泵站、天然气增压站等的进、排气系统可参照使用。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议

3、的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB 3095一1996环境空气质量标准GB 10489一1989轻型燃气轮机通用技术要求GB 14098-1993燃气轮机噪声GB 18345-2001燃气轮机烟气排放GBJ 87-1985 工业企业噪声控制设计规范HB 7257一1995轻型燃气轮机进气过滤器阳日001-2000民用机场飞行区技术标准JB/T 8953.3一1999燃气一蒸汽联合循环设备采购余热锅炉3 环境和运行要求3. 1 运行环境进排气系统设计前，应提供使用的地理情况，气象资料，工程地质和水文条件以及地区性质(周围现状和环境规划)。

4、3.2 场地细则进排气系统设计前，应明确电站总图布置、机组安装方式(固定式和移动式)及燃气轮机台数。3.3 装机方案和运行方式装机布置方案包括简单循环和复杂循环(联合循环和热电联供等)。参照GB10489-1989第6章规定的运行方式设计进、排气系统。3.4 进排气系统运行基本参数运行基本参数包括:a) 进气空气流量、组分(含尘量等)、允许压损、进入的空气温度范围和流场要求:b) 排气流量、温度、允许背压、烟气成分。3.5 进排气系统连接界面界面要求如下za) 进、排气系统设备与燃气轮机相连接的界面尺寸和相关位置，或与燃气轮机机组箱装体相连接的界面只寸和相关位置:b) 允许进、排气系统施加于燃

5、气轮机的力、压力降和热膨胀;HB 7811-2006 c) 燃气轮机机组的噪声频谱特性、振动特性，对进、排气系统设计的声学要求。4 进排气系统组成4.1 简单循环型燃气轮机成套设备一般可包括进气过滤装置、进气冷却系统、进气消声装置、转接段、弯管以及排气过渡段(或涡壳)、膨胀节、排气消声装置、烟囱、支架等。4. 2 联合循环型燃气轮机成套设备一般可包括进气过滤装置、进气冷却系统、进气消声装置、转接段、弯管以及排气过渡段、膨胀节，旁路烟囱(或不设置旁路烟囱)、烟气挡板、排气消声装置、余热回收装置、选择性催化还原器、主烟囱、支架等。5 进排气系统布局5. 1 固定式燃气轮机成套设备的进排气系统总体要

6、求固定式燃气轮机成套设备的进排气系统包括露天型和室内型两种布置方式。总体要求如下:a) 进、排气系统管道的走向和空间位置z根据运行环境、场地状况和厂站总体规划要求，与燃气轮机附属设备的布置协调进行。总体设计时，进、排气系统外部轮廓应包括检修通道和爬梯的尺寸;b) 进、排气系统的布局应考虑防火、防爆的要求:c) 按进、排气系统设备及管道的布置和受力情况，给出土建基础设计条件;d) 根据燃气轮机的空气流量、压力损失的要求，进行进、排气系统的设备选型及管道只寸、气动轮廓的计算:e) 燃气轮机采用气体燃料时，室内型布置，应设置机房通风系统。5.2 移动式燃气轮机成套设备的进排气系统总体要求移动式燃气轮

7、机成套设备的进排气系统包括车载型和列车型两种布置方式。总体要求如下za) 车载型:进、排气系统宜采用紧凑形气动布局，设计或选用高效精巧的过滤、消声部件，充分利用有限空间，满足性能要求:b) 列车型:进、排气系统宣采用标准集装箱列车式布局，部分高位部件(空气过滤装置、进、排气消声装置等)在使用现场组装。5.3 过渡管道按进、排气系统的布局设计过渡管道(包括转接段、弯管等)。各部件间的过渡管道一般宜采用夹层结构。除满足强度、刚度要求外，还应进行隔声、隔热设计，确定夹层结构尺寸和组成。由进气室通向燃气轮机的弯管，直设有薄板形拐角导流片。6 进气系统6. 1 通则进气系统包括过滤装置，冷却系统，防冰系

8、统和消声装置等(其中消声装置见第7章)。根据环境条件和用户要求配置设备。6.2 进气过滤装置6.2.1 适用环境过滤装置通常取温带或亚热带大气气象条件，宜按一般城市环境(空气中含尘浓度不超过O.3mg/Nm3)进行适用设计。对于干燥高温区、严寒高原区、沙漠地区、沿海或海上环境，过滤装置应作相应选择。6. 2. 2 过滤要求过滤要求见HB7257一1995。2 HB 7811 -2006 6.2.3 过滤装置的分类和应用根据HB7257-1995规定的过滤装置的分类和典型工作环境等级，在燃气轮机进气道可设置不同类型的过滤器。其中高效空气过滤器宜设置脉冲喷吹自动清洗系统。6.2.4 过滤装置总体布

9、置总体布置要求如下:a) 根据通过的流量、允许的压力损失和过滤装置的阻力系数确定进气室的通流面积。应保证过滤装置在规定的清洁压降和污染压降下的流量特性，满足燃气轮机的工作要求:b) 进气方向应防止废气被吸入压气机:c) 进气室上应设有防风和防雨、雪的防护罩:d) 通常情况下，进气口应在地面3m以上:e) 采用无自清系统的空气过滤装置，超过规定的压差时，宜设置报警装置。6.2.5 过滤元件的材料选择过滤元件的过滤介质、密封措施和结构形式的技术要求按皿7257一1995中的有关规定。特殊环境下使用的过滤元件，对过滤介质的过滤效率和寿命应进行专门的试验。6.3 进气冷却系统在干燥高温地区，需要时宜安

10、装冷却系统，常用的有致冷式冷却系统(包括吸收式制冷，压缩式制冷系统等)和蒸发式冷却系统(包括水蒸发冷却系统，水雾化冷却系统等)。应根据燃气轮机性能、运行方式、环境特点、现场条件等选择合适的冷却方式。6.4 防冰系统在易结冰地区，直在进气空气过滤器前方配备结冰传感器和防冰系统，保证进气温度不低于50C，防止高效空气过滤元件结冰堵塞。典型方案如下:a) 从压气机引气直接加温进口气流;b) 引入动力涡轮的废气(燃料为天然气)直接加温进口气流;c) 利用燃气轮机排气余热，进口气流通过热交换器加温后，再回到进气口;d) 在燃气轮机机组外设置锅炉，用蒸汽加热进口空气。7 消声装置7. 1 总则根据燃气轮机

11、的声源特征(声功率级及频谱特性)、当地噪声标准和卫生防护距离等因素，参照GB 14098-1993及GBJ87一1985中介绍的方法，和燃气轮机成套设备的气动力要求协调，进行噪声控制设计。具体要求如下:a) 简单循环下，典型燃气轮机的声功率级及频谱特性参见附录A;b) 进气消声装置降低以高频为主的宽频带噪声:c) 燃气轮机的排气噪声经旁路烟囱或余热锅炉主烟囱衰减后，不能达到环境标准时，在旁路烟囱(或简单循环排气道)及余热锅炉通路中都应设置消声装置降低以低频为主的宽频带噪声:d) 消声元件应具有良好的气功外形，宜在元件进、出口端采用流线体形。消声装置布置应有利于改善流场，进、排气消声装置的压力损

12、失应满足燃气轮机设计要求:e) 消声装置的声学结构形式应按照环境条件、工作温度、通过流速、工作寿命等因素综合考虑:0 考虑到燃气轮机排气道高温(大于4500C)，高速气流(局部区域大于50mls)和进、排气道高声强噪声(声压级大于140dB)的特点，新型进、排气消声装置应进行必要的样机测试、模型实验和实测验证;g) 同一燃气轮机直设计有不同降噪量的配套进、排气消声装置，以适应不同场合的要求。3 HB 7811-2006 7.2 进气消声装置典型结构为在具有高隔声量的管道内安装隔板型或蝉窝型的阻性消声元件，通常取堵塞比(消声元件面积与来流通道面积之比)为45%50%，元件间流速小于20mls。按

13、进气流量和允许压力损失，确定消声装置来流通道面积和排列形式。7.3 排气消声装置具体要求如下za) 典型结构为在具有高隔声量的耐热管道内安装大厚度的阻性消声元件，通常取堵塞比(消声元面积与来流通道面积之比)为40%45%，元件间流速小于40mls。按照排气流量和允许压力损失，确定排气通道面积和排列形式。消声方案应考虑烟囱高度，利用指向性因素降低噪声。当采用隔声很好的高烟囱排气时，可少装，甚至不装消声装置:b) 采用土建型排气消声塔，塔内可采用多道吸声障板构成的迷宫式结构:c) 对于移动型燃气轮机发电机组，排气消声装置应优先考虑降低排气噪声的中、高频成分:d) 主烟囱的工作温度较旁路烟囱的工作温

14、度低，消声装置选材应区别选用:e) 连续工作排气温度接近6000C，消声装置的筒体和消声元件应采用高温合金钢或不锈钢制造:D 消声装置的简体和消声元件间应留有足够的热膨胀间隙。筒体内用于安装消声元件的支架应防止过大的热变形:定位支架不应影响消声元件的自由膨胀。8 排气系统8. 1 通则排气系统包括简单循环、复杂循环附属设备和消声装置(见第7章)等。复杂循环按不同余热利用方式配备附属设备。8.2 余热利用8.2.1 余热利用设备根据复杂循环型燃气轮机的排气余热利用方案，设计余热利用设备及其组成附件。排气余热利用设备主要是为燃气一蒸汽联合循环(含热电联供、冷热电联供等方案)或蒸汽回注循环(STIG

15、)配备的余热锅炉(HRSG)以及为回热循环配备的回热器。8.2.2 余热锅炉余热锅炉是利用燃气轮机排气所包含的热能来产生一个或多个压力级蒸汽的锅炉。余热锅炉应根据用户对蒸汽或热水的使用目的进行选型或设计。燃气一蒸汽联合循环用余热锅炉的选型和技术要求应符合JB/T8953.3一1999的规定。8.2.3 回热器回热器利用排气余热以提高燃烧室进口的工质温度，改善燃气轮机热效率。典型回热器是-种表面式间接高温换热器，主要性能应满足回热度指标，燃气侧、空气侧总压损失之和低于限制值。8. 3 排气烟囱8.3.1 烟囱类型设置有旁路烟囱和主烟囱的复杂循环机组，烟囱直径应根据燃气轮机和余热锅炉的排气温度、流

16、量、压力和烟囱出口流速要求确定。旁路烟囱排气温度一般在5000C6300C左右，而余热锅炉主烟囱的排气温度一般在900C1800C。烟道用材应根据排气温度选择，并应具有隔热、隔声层。大型燃气轮机机组无简单循环时，可不设置旁路烟囱。8.3.2 烟囱高度一般情况下，固定式燃气轮机成套设备的烟囱高度应不低于15m，并应高出周围200m半径范围的建筑物5m以上。临近民用机场，烟囱高度应符合阳15001-2000中机场净空的规定。4 HB 7811-2006 8.3.3 涡流发生器钢烟囱外表面宜设置螺旋式涡流发生器，防止烟囱在大风时产生强烈的振动和噪声。8.3.4 烟气挡板在余热锅炉入口与旁路烟囱处设置

17、能变向的烟气挡板。在复杂循环未起动时，使燃气轮机往旁路烟囱排气。复杂循环时，可往余热锅炉排气。烟气挡板应防止在复杂循环运行时漏气。9 排放污染的控制9.1 总则根据燃气轮机装置运行方式、当地排放标准等因素，和燃气轮机成套设备的设计协调，进行排放污染物控制和低排放设备的设计。其中烟囱不应设置在居住区全年最大频率风向的上风侧。在GB3095一1996规定的一类区，燃气轮机燃料不得使用重油、渣油。9. 2 运行方式的影晌对于固定式燃气轮机成套设备，其排放物按基本负荷状态运转考虑，主要污染物为氮氧化物(NOx), 排放浓度与燃气轮机采用的燃料及其燃烧技术等有关。对于部分负荷运转状态的固定式燃气轮机(如

18、燃气轮机试车台)，其氮氧化物排放浓度与基本负荷排放浓度之比率，按机组运转负荷百分比的平方项考虑。对于移动式燃气轮机，应考虑、由于起动次数多，污染物中一氧化碳(CO)和未燃的碳氢化合物(UHC)排放量比固定式增多的特点。9.3 低排放控制方法低排放控制方法主要是旁路烟囱、主烟囱高度的选择和选择性催化还原器的设置。低排放设备根据总体设计对燃气轮机氮氧化物(NOx)排放浓度降低的要求:并满足燃气轮机成套设备的界面尺寸、排气参数、阻力损失等要求进行设计或采购。烟囱高度应根据当地环保局规定的氮氧化物(NOx)排放标准选定。当燃气轮机的氮氧化物(NOx)排放浓度过高或烟囱高度受限时，应设置选择性催化还原器

19、(SCR)。9.4 选择性催化还原器典型的选择性催化还原器(SCR)由催化反应床、催化剂、氨喷雾系统，SCR控制系统组成。选择氧化铁基(Ti02)催化剂时，在余热锅炉中介于3000C4000C的蒸发区段设置催化反应床，该催化反应床容积应保证烟气有合适的空间速度。氨喷雾系统将还原剂氨(NH3)和空气混合后，通过在催化反应床上游设置的栅格喷雾。SCR控制系统通过设在余热锅炉进口的探管提取烟气样本，经自动分析后，将烟气中氮氧化物的浓度信号送至分配控制系统，调节还原剂的喷射量，进行催化还原反应，将烟气中氮氧化物的排放浓度降低。选择性催化还原器的效率和工作寿命应满足使用要求。9.5 检测系统根据当地环保

20、局要求，在大功率燃气轮机装置排气烟囱上部应设置烟气连续排放检测系统(CEMS)。烟气连续排放检测系统的布置和测量执行GB/T18345规定。10 膨胀节和支架. 10. 1 膨胀节在进、排气系统的管道上应设置膨胀节来补偿热膨胀造成管道的直线位移变形和转向产生的角度位移变形。10.2 支架支架应按进、排气系统的设备布置要求。支架除考虑设备的重量载荷、温度载荷外，还应考虑风载荷、雪载荷和地震载荷。5 HB 7811-2006 11 安全措施主要措施如下:a) 进气系统的过滤装置及消声装置前后、排气系统的消声装置前后，应留有操作空间和人孔，便于清理和检修进、排气系统:b) 检修、维护工作平台宜具有透

21、水、防滑的走台并设置栏杆:c) 应能显示燃气轮机进、排气系统的压降。超过设定值，应能发出警报;d) 应能对燃气轮机的进气系统结冰发出警报:e) 必须保证进、排气系统设备所有检查门处于规定状态时，燃气轮机方可起动:D 联合循环中旁路烟道的档板和主烟囱的档板应连锁，旁路烟道的的挡板开度情况，应能显示。6 HB 7811 -2006 附录A(资料性附录)典型燃气轮机的声功率级Lw.1 燃气轮机在基本负荷下运转。.2 燃气轮机的倍频程声功率级和测定的燃气轮机型号有关。输出功率相等的不同型号燃气轮机，对应的倍频程声功率级也有差别。.3 典型燃气轮机的声功率级Lw参见表A.l。表.1典型燃气轮机的声功率级

22、Lw单位为分贝频率Hz部位Lw 总声功率级部位31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 4.0MW 110 113 116 119 121 124 124 133 134.4 进气管道(501-KB) 130 134 135 135 132 130 127 124 14 1.2 排气管道输出24.8MW 100 94 94 104 97 114 124 134 119 134.6 进气管道功率(FT-8) (型号)127 129 123 129 122 121 121 119 124 134.8 排气管道37.3MW 105 107 102 96 93 9

23、2 104 97 95 11 1.4 进气管道(MS6001B) 135 136 136 138 136 135 131 125 120 144.2 排气管道注1:表A.1采用燃气轮机生产厂提供的声功率级数据。注2:表中输出功率4.0MW和24.8MW为轻型燃气轮机，输出功率37.3MW为重型燃气轮机。注3:声功率级Lw基准值:1O-12wa仕S COON-=h回国卢j中华人民共和国航空行业标准燃气轮机成套设备进排气系统通用技术要求T由7811-2006中国航空综合技术研究所出版(北京东外京顺路7号)中国航空综合技术研究所印刷车间印刷北京1665信箱发行版权专有不得翻印开本880X 1230 1116 印张1字数21千字2007年4月第一版2007年4月第一次印刷印数卜200定价10.00元书号:标301.22821 1 - 2 0 0 6