GB/T 33631-2017 航空派生型燃气轮机成套设备进排气系统通用技术要求

　　ICS 27 . 040 K 56

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33631—2017

　　航空派生型燃气轮机成套设备进排气

　　系统通用技术要求

　　Generalrequirementsforinletandexhaustsystem ofaero-derivative

　　gasturbineassembly

　　2017-05-12 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33631—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国机械工业联合会提出。

　　本标准由全国燃气轮机标准化技术委员会(SAC/TC 259)归口 。

　　本标准起草单位：中国航空综合技术研究所、中国航空规划建设发展有限公司。

　　本标准主要起草人：张华、汤道敏、万能。

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　　航空派生型燃气轮机成套设备进排气

　　系统通用技术要求

　　1 范围

　　本标准规定了航空派生型燃气轮机成套设备的进排气系统(以下简称“进排气系统”)中进气过滤装置、消声装置、排气污染控制等通用技术要求。

　　本标准适用于发电用航空派生型燃气轮机动力装置。 燃气轮机试车台、压气机试验台、注水泵站、管道增压等的航空派生型燃气轮机进、排气系统可参照使用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB 3095 环境空气质量标准

　　GB/T 10489 轻型燃气轮机通用技术要求

　　GB/T 10491 航空派生型燃气轮机成套设备噪声值及测量方法

　　GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准

　　GB/T 18083 以噪声污染为主的工业企业设计卫生防护距离标准

　　GB/T 18345(所有部分) 燃气轮机 烟气排放

　　GB/T 20431 声学 消声器噪声控制指南

　　GB 50009 建筑结构荷载规范

　　GB 50011 建筑抗震设计规范

　　GBJ 87 工业企业噪声控制设计规范

　　HB 7257 轻型燃气轮机进气过滤器

　　3 环境和运行要求

　　3 . 1 运行环境

　　进、排气系统设计前，应提供使用地的地理情况、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)。

　　3 . 2 场地细则

　　进、排气系统设计前，应明确电站总图位置、机组布置方式(露天布置和室内布置)、机组安装方式(固定式和移动式)以及航空派生型燃气轮机台数。

　　3 . 3 运行方式

　　按 GB/T 10489 中轻型燃气轮机运行方式的有关规定，有区别地配置进、排气系统。

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　　3 . 4 进、排气系统设计基本参数

　　设计基本参数包括：

　　a) 进气空气流量，组成(含尘量，含盐量等)，允许的压力损失和进入的空气温度、湿度范围，压气机前方测量截面的流场要求;

　　b) 排气流量、温度、允许的压力损失，烟气成分及排放速率;

　　c) 航空派生型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。

　　3 . 5 进、排气系统连接界面

　　界面要求如下：

　　a) 明确进、排气系统设备与航空派生型燃气轮机相匹配的界面尺寸和相关位置，或与航空派生型燃气轮机机组箱装体相匹配的界面尺寸和相关位置;

　　b) 明确允许进、排气系统施加于航空派生型燃气轮机的力、力矩、压力降和热膨胀。

　　4 进、排气系统组成

　　进气系统包括过滤装置、膨胀节、冷却系统、防冰系统、过渡管道、消声装置、设备支架等;排气系统包括过渡管道、膨胀节、高温消声装置、设备支架、烟囱等。

　　5 进、排气系统布局

　　5 . 1 固定式航空派生型燃气轮机成套设备的进、排气系统总体设计

　　露天型和室内型的航空派生型燃气轮机成套设备的进、排气系统，总体要求如下：

　　a) 进、排气系统管道的走向和空间位置应根据当地环境、场地状况和电厂总体规划要求，与航空派生型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计及检修通道、爬梯的尺寸。

　　b) 进、排气系统的布局应满足防火、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) 根据航空派生型燃气轮机的气体流量、温度和压力损失的要求，进行进、排气系统的设备选型及管道尺寸、气动轮廓的计算。

　　e) 进气系统的设备应能承受压气机喘振引起的脉动压力。

　　5 . 2 移动式航空派生型燃气轮机成套设备的进、排气系统总体设计

　　车载型和集装箱快装型的航空派生型燃气轮机成套设备的进、排气系统，总体要求分别如下：

　　a) 车载型：进、排气系统宜采用紧凑型气动布局，设计或选用高效航空派生型的过滤、消声部件，充分利用有限空间，满足性能要求;

　　b) 集装箱快装型：进、排气系统采用集装箱可搬型布局，部分高位部件(空气过滤装置、进、排气消声装置等)宜在使用现场组装。

　　6 进气系统

　　6 . 1 通则

　　应根据环境条件和用户要求，配置设备。

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　　6 . 2 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 0. 3 mg/m3 )进行典型设计。 对于干燥高温区、严寒高原区、沙漠地区、沿海或海上环境的过滤装置应做专门设计。

　　6 . 2 . 2 过滤要求

　　过滤要求见 HB 7257 。

　　6 . 2 . 3 过滤装置的分类和应用

　　根据 HB 7257 规定的过滤装置的分类和典型工作环境等级，在航空派生型燃气轮机进气室和箱装体内主机的冷却空气进气室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 清系统。

　　6 . 2 . 4 过滤装置总体布置

　　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流通面积，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，满足航空派生型燃气轮机的工作要求;

　　b ) 进气方向应防止排气被吸入压气机;

　　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 3 m 以上;

　　e) 采用无自清系统的空气过滤装置，应设置报警装置和进气应急装置，防止压差超过规定值。

　　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 HB 7257 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 冷却系统

　　在干燥高温地区，宜安装冷却系统，常用的有制冷式冷却系统(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)。应根据航空派生型燃气轮机性能、运行方式、环境特点、现场条件等选择合适的冷却技术。

　　6 . 4 防冰系统

　　在易结冰地区，宜在进气空气过滤器前方配备防冰系统和结冰传感器，控制进气温度大于 5 ℃、相对湿度不大于 70%, 防止高效空气过滤元件结冰堵塞。 应根据具体情况选择加温系统，典型方案如下：

　　a) 进气室内配备电加热装置;

　　b ) 在航空派生型燃气轮机机组外设置锅炉，用蒸汽加温进口空气;

　　c) 从压气机引气直接加温进口气流;

　　d) 当燃用天然气时，可引入动力涡轮的废气直接加温进口气流;

　　e) 利用航空派生型燃气轮机排气余热，进口气流通过热交换器加温后，再进入进气口 ;

　　f) 引入航空派生型燃气轮机箱装体内的热空气加温进口气流。

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　　7 排气系统

　　7 . 1 通则

　　应根据环境条件和用户要求，配置设备。

　　7 . 2 烟囱

　　7 . 2 . 1 烟囱类型

　　烟囱直径应根据航空派生型燃气轮机的排气温度、流量、压力和烟囱出口流速要求确定。 烟道用材应根据排气温度选择，并应具有隔热、隔声层。

　　7 . 2 . 2 烟囱高度

　　按照当地对氮氧化物( NO狓)落地浓度的环保要求确定烟囱高度。

　　一般情况下，固定式航空派生型燃气轮机发电设备的烟囱高度不应低于 15 m,并高出周围 200 m半径范围的建筑物 5 m 以上。

　　7 . 2 . 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 消声装置

　　8 . 1 总体设计

　　根据航空派生型燃气轮机的声源特征(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，按 GB/T 10491、GB/T 18083、GB 12348、GB/T 20431 及 GBJ 87 中介绍的方法，并与航空派生型燃

　　气轮机成套设备的气动力要求协调，进行噪声控制设计。 总图布置应避免噪声指向临近的敏感建筑物。

　　具体要求如下：

　　a) 典型航空派生型燃气轮机简单循环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) 排气噪声经烟囱衰减后，不能达到环境标准时，在烟囱中应设置消声装置降低以低频为主的宽频带噪声，同时满足用户降低排气次声噪声的要求;

　　d) 消声元件应具有良好的气动外形，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失应满足航空派生型燃气轮机设计要求;

　　e) 消声装置的声学结构形式应按照环境条件、工作温度、流速、工作寿命等因素综合考虑;

　　f) 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) 航空派生型燃气轮机宜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。

　　8 . 2 进气消声装置

　　通常在具有高隔声量的管道内安装隔板型或蜂窝型的阻性消声元件。 取堵塞比(消声元件在通流截面上的面积与来流通道面积之比)为 45%~50%,元件间流速小于 20 m/s,按进气流量和允许压力损失，确定消声装置通道面积和排列形式。

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　　8 . 3 排气消声装置

　　具体要求如下：

　　a) 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。 取堵塞比为 40%~ 45%,元件间流速小于 40 m/s,按照排气流量和允许压力损失来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。

　　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) 对于移动型航空派生型燃气轮机电源车，排气消声装置应优先考虑降低排气噪声的中、高频成分。

　　d) 消声装置的筒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。

　　9 排气污染控制

　　9 . 1 通则

　　航空派生型燃气轮机成套设备的低排放控制设计应与航空派生型燃气轮机排放的排气成分、装置的运行方式等因素协调，符合当地排放标准。 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 GB 3095 规定的一类区，燃料不得使用重油、渣油、原油。

　　9 . 2 运行方式的影响

　　对于固定式航空派生型燃气轮机装置，排放物按基本负荷状态运转确定，主要污染物为氮氧化物( NO狓)。排放浓度与其采用的燃烧室类型、燃料种类和降低 NO狓 的方法等有关(参见附录 B) 。

　　对于部分负荷运转状态的固定式航空派生型燃气轮机装置(如航空派生型燃气轮机试车台)，其氮氧化物排放浓度与基本负荷排放浓度的比率，按机组运转负荷百分比确定。

　　对于移动式航空派生型燃气轮机装置，存在起动次数多，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 检测系统

　　根据当地环保局要求，在航空派生型燃气轮机装置排气烟囱上部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/T 18345 的规定。

　　10 过渡管道、膨胀节和设备支架

　　10 . 1 过渡管道

　　过渡管道包括转接段、弯管、排气过渡段(或涡壳)等。

　　按进、排气系统的布局设计过渡管道，各部件间的过渡管道一般采用夹层结构。 除满足强度、刚度要求外，还应进行隔热、隔声设计，确定夹层结构尺寸和组成。 由进气室通向航空派生型燃气轮机的弯管，宜设置导流片。

　　10 . 2 膨胀节

　　进、排气系统的管道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。

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　　10 . 3 设备支架

　　设备支架应满足进、排气系统的设备布置要求。 结构设计除考虑设备的重量载荷、温度载荷、检修载荷外，还应满足 GB 50009 和 GB 50011 及有关技术规范中对应的当地风、雨、雪和地震载荷的设计要求。

　　1 1 安全措施

　　主要安全措施如下：

　　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水、防滑的走台并设置栏杆。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　典型航空派生型燃气轮机的声功率级 Lw

　　A.1 航空派生型燃气轮机在 ISO基本负荷下运转。

　　A.2 航空派生型燃气轮机的倍频程声功率级和航空派生型燃气轮机的型号有关。 输出功率相等的不同型号航空派生型燃气轮机，对应的倍频程声功率级也有差别。

　　A.3 典型航空派生型燃气轮机的声功率级数据参见表 A. 1 。

　　表 A.1 典型航空派生型燃气轮机的声功率级 Lw 单位为分贝

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　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　航空派生型燃气轮机的氮氧化物(NOx)排放

　　B.1 航空派生型燃气轮机在 ISO基本负荷下运转。

　　B.2 航空派生型燃气轮机的氮氧化物排放与其采用的燃烧室类型、燃料种类和降低 NO狓 的方法等有关，表 B. 1 是航空派生型燃气轮机的氮氧化物排放浓度的统计资料。

　　表 B.1 航空派生型燃气轮机的氮氧化物(NOx)排放(统计资料)

　　B.3 氮氧化物排放浓度(mg/m3 ) 相对于 15%O 2 的干烟气。