一种燃气轮机进气过滤装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种燃气轮机进气过滤装置及方法，其包括预分离装置、滤芯以及集气和引射装置；所述预分离装置设置在所述滤芯的底部，所述集气和引射装置设置在所述滤芯的顶部；所述滤芯包括滤芯筒体和设置在该滤芯筒体内的一套过滤管；所述过滤管呈环状布设在所述滤芯筒体内，且所述滤芯筒体内若干所述过滤管构成的截面呈三角波形状，三角形的底端为进气口或出气口；与所述预分离装置连接的所述滤芯筒体一端为进气口，另一端为出气口，进气口区域的三角形形成含液气体区，出气口区域的三角形形成洁净气体区，所述含液气体区与所述洁净气体区交替设置。本发明专利技术使用寿命长，能保证燃气轮机系统安全稳定运行，降低过滤系统的运维成本。

A gas turbine intake filter device and method

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机进气过滤装置与方法
本专利技术涉及一种气液分离装置，特别是关于一种燃气轮机进气过滤装置与方法。
技术介绍
目前我国燃气电厂或天然气长输管道压气站中大多采用GE公司、Rolls-Royce公司、Solar公司的燃气轮机作为动力设备。这些进口燃气轮机普遍存在供货周期长、维修和保养成本高等问题，这就要求用户在使用过程中要严格按照操作规范的要求，同时更要满足生产厂家提出的进气气质要求。当进入燃气轮机的气质条件较差时，气体内液滴等杂质会对燃烧系统和涡轮叶片造成磨损或腐蚀等危害，导致燃气轮机失效，从而严重影响发电机组的正常运行和安全生产。因此，当气体进入燃气轮机前，需对其进行净化处理。目前燃气轮机普遍采用进气气源过滤系统作为关键设备保护装置。目前常用的过滤系统由多只滤芯并列组成，滤芯以纤维为过滤材料，滤芯表面的空气流速控制在某一低数值，进气中的颗粒物粒子不断附着在滤芯外表面上，从而达到过滤气体中杂质的目的。滤芯作为过滤系统的核心元件，其性能优劣将直接影响整体机组的安全运行。由于滤芯为易耗件，约半年到一年更换一次，更换滤芯成本巨大。另外，当入口气质恶化时，滤芯的寿命会发生锐减的现象，使燃气轮机面临失效的风险，对电厂生产造成很大影响。燃气轮机原装进气过滤系统的滤芯采购周期长、单价高，且滤芯备件消耗量大，对备件储备及运行维护成本的控制造成了巨大压力。在实际工程应用过程中，滤芯所在的大气环境是多变的，而大气中的污染物组成也较为复杂。大气中的污染物主要包括固相、气相、液相三类污染物。气相污染物包括氨、氯化物、硫化物等排放物质。液相污染物包括水蒸汽以及气液两相污染物形成的具有强腐蚀性的酸性液滴，这些污染物的存在，尤其是液相污染物会对燃气轮机进气通道和压气室产生腐蚀等危害。如图1、图2所示，现有过滤装置采用的滤芯为圆筒状，顶部开口，圆周和底部封闭，滤芯采用多孔材料。在过滤过程中，含液气体在压差的作用下由滤芯的外侧表面通过多孔材料上的孔隙进入滤芯1内部，气体中的液滴被截留在滤芯1的外壁上，洁净的气体由滤芯1的开口端排出进入后续工艺。在过滤一段时间后，滤芯1外壁上的液滴颗粒的聚积使过滤芯的流通阻力增大，过滤速度降低，这时就要利用反吹系统实现滤芯的循环再生，现有技术过滤装置采用的反吹系统结构如图2所示，主要有轴向的反吹气体总管2和环向的反吹气体支管3构成，反吹管路深入到滤芯1内部，通过向滤芯1内部喷射高压气体，气体穿过滤芯管壁向外流动，与过滤气流方向相反，将滞留在管壁上的液滴层剥离，从而达到滤芯1的性能循环再生的目的。综上所述，现有燃气轮机空气过滤系统技术缺陷主要体现在以下几个方面：1、对于沿海地区的燃气电厂而言，由于环境多盐雾且湿度高，进气量大，进气过滤系统的运行负荷较大，当冬季气温较低时，液相颗粒物的存在还会使滤芯表面结霜，引起燃气轮机空气过滤系统的滤芯的堵塞，导致滤芯残余阻力高、滤芯过滤性能下降、滤芯失效以及使用寿命降低等一系列问题，进而对燃气轮机的安全稳定运行带来严重影响和危害。2、为达到对气相颗粒物理想的过滤分离效果，燃气轮机空气过滤系统通常要安装800至1500套滤芯，而单套滤芯的过滤面积有限，整个过滤器的过滤通量较小。处理的工艺气气量越大，需要的滤芯数量越多，过滤系统的体积庞大，过滤系统装备的运维成本居高不下。3、过滤分离系统通常采用反吹气的方式实现性能循环再生，在反吹接近结束时，反吹气体速度逐渐减小，在这个过程中，滤芯内部的压力要小于其外面的压力，滤芯外部附近的气体会出现“回流”现象，即滤芯外壁附近的气体，瞬间形成的负压产生与过滤气流方向相同，但气体速度极快的卷吸情况，导致液滴堵塞滤芯的多孔通道，降低滤芯的使用寿命。
技术实现思路
针对现有燃气轮机空气过滤系统技术存在的滤芯的堵塞，滤芯失效以及使用寿命降低等一系列问题，本专利技术的目的是提供一种燃气轮机进气过滤装置与方法，通过预分离装置减少进入空气过滤系统之前气体中的液相颗粒物，达到降低整套过滤系统负荷的目的，延长过滤系统使用寿命，进而保证燃气轮机系统安全稳定运行。本专利技术的另一目的在于提供一种燃气轮机进气过滤装置与方法，与现有技术相比能有效提升过滤面积与过滤通量，从而减少所需的滤芯数量，进而降低过滤系统的运维成本。本专利技术的第三个目的在于提供一种燃气轮机进气过滤装置与方法，减少滤芯外部附近的气体出现的“回流”现象，防止液滴堵塞滤芯的多孔通道，从而降低空气过滤系统的滤芯失效风险。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种燃气轮机进气过滤装置，其包括预分离装置、滤芯以及集气和引射装置；所述预分离装置设置在所述滤芯的底部，所述集气和引射装置设置在所述滤芯的顶部；所述滤芯包括滤芯筒体和设置在该滤芯筒体内的一套过滤管；所述过滤管呈环状布设在所述滤芯筒体内，且所述过滤管构成的截面呈三角波形状，三角形的底端为进气口或出气口；与所述预分离装置连接的所述滤芯筒体一端为进气口，另一端为出气口，进气口区域的三角形形成含液气体区，出气口区域的三角形形成洁净气体区，所述含液气体区与所述洁净气体区交替设置。进一步，所述预分离装置包括筒体和直流式导叶；所述直流式导叶设置在所述筒体内，所述直流式导叶包括支撑体和叶片，所述叶片设置在所述支撑体上；所述叶片沿所述支撑体底端延伸至顶端，所述叶片由垂直段和螺旋段构成：位于所述支撑体底端和顶端的所述叶片均为所述垂直段，位于两所述垂直段之间设置为所述螺旋段，所述垂直段与所述螺旋段之间为平滑过渡；所述垂直段和螺旋段的外端均与所述筒体内壁相切。进一步，所述支撑体的中部为圆柱状结构，两端为圆锥状结构。进一步，所述筒体壁上，沿圆周方向间隔设置有若干用于排液滴的矩形槽缝。进一步，所述筒体一端为含液气流进口端，另一端为出口端，所述出口端截面设置为上宽下窄的倒梯形状，所述出口端内部空间为气流均布空间。进一步，所述预分离装置还包括设置在所述筒体外部的外壳；所述外壳与所述筒体外壁之间形成环形排液空间。进一步，所述叶片的个数设置为5～9个；所述叶片的旋转角度范围为120°～150°；所述叶片的宽度比为0.4～0.8。进一步，所述集气和引射装置包括装置外壳及设置在该装置外壳内若干截面为上窄下宽、渐阔的喇叭状通道，所述喇叭状通道呈环状布设在所述装置外壳内；位于相邻的两所述喇叭状通道之间沿轴向设置有若干环形通道；所述喇叭状通道的下端与所述滤芯出气口连通，所述喇叭状通道的上端为洁净气体出口或反吹气体进口。一种基于上述过滤装置的燃气轮机进气过滤方法，其包括以下步骤：S1、含液气流由预分离装置底部进入，通过预分离装置实现对液滴颗粒的部分分离；S11、气流进入预分离器，在底部垂直段叶片a-b的导流下轴向进入预分离装置的叶片流道中，经过b点时，叶片结构变为逆时针或顺时针的螺旋状，轴向气流运动方向改变，沿着螺旋线方向向上运动，旋转力度增加，使得运动的气流产生切向的向心力；S12、气流进入叶片螺旋段的b-c起始段，叶片流道的面积逐渐减小，气流速度增加，离心力增大；S13、气流经b-c起始段进入螺旋段c-d中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机进气过滤装置，其特征在于：包括预分离装置、滤芯以及集气和引射装置；所述预分离装置设置在所述滤芯的底部，所述集气和引射装置设置在所述滤芯的顶部；/n所述滤芯包括滤芯筒体和设置在该滤芯筒体内的一套过滤管；所述过滤管呈环状布设在所述滤芯筒体内，且所述过滤管构成的截面呈三角波形状，三角形的底端为进气口或出气口；与所述预分离装置连接的所述滤芯筒体一端为进气口，另一端为出气口，进气口区域的三角形形成含液气体区，出气口区域的三角形形成洁净气体区，所述含液气体区与所述洁净气体区交替设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机进气过滤装置，其特征在于：包括预分离装置、滤芯以及集气和引射装置；所述预分离装置设置在所述滤芯的底部，所述集气和引射装置设置在所述滤芯的顶部；
所述滤芯包括滤芯筒体和设置在该滤芯筒体内的一套过滤管；所述过滤管呈环状布设在所述滤芯筒体内，且所述过滤管构成的截面呈三角波形状，三角形的底端为进气口或出气口；与所述预分离装置连接的所述滤芯筒体一端为进气口，另一端为出气口，进气口区域的三角形形成含液气体区，出气口区域的三角形形成洁净气体区，所述含液气体区与所述洁净气体区交替设置。


2.如权利要求1所述过滤装置，其特征在于：所述预分离装置包括筒体和直流式导叶；所述直流式导叶设置在所述筒体内，所述直流式导叶包括支撑体和叶片，所述叶片设置在所述支撑体上；所述叶片沿所述支撑体底端延伸至顶端，所述叶片由垂直段和螺旋段构成：位于所述支撑体底端和顶端的所述叶片均为所述垂直段，位于两所述垂直段之间设置为所述螺旋段，所述垂直段与所述螺旋段之间为平滑过渡；所述垂直段和螺旋段的外端均与所述筒体内壁相切。


3.如权利要求2所述过滤装置，其特征在于：所述支撑体的中部为圆柱状结构，两端为圆锥状结构。


4.如权利要求2所述过滤装置，其特征在于：所述筒体壁上，沿圆周方向间隔设置有若干用于排液滴的矩形槽缝。


5.如权利要求2所述过滤装置，其特征在于：所述筒体一端为含液气流进口端，另一端为出口端，所述出口端截面设置为上宽下窄的倒梯形状，所述出口端内部空间为气流均布空间。


6.如权利要求2所述过滤装置，其特征在于：所述预分离装置还包括设置在所述筒体外部的外壳；所述外壳与所述筒体外壁之间形成环形排液空间。


7.如权利要求2所述过滤装置，其特征在于：所述叶片的个数设置为5～9个；所述叶片的旋转角度范围为120°～150°；所述叶片的宽度比为0.4～0.8。


8.如权利要求1所述过滤装置，其特征在于：所述集气和引射装置包括装置外壳及设置在该装置外壳内若干截面为上窄下宽、渐阔的喇叭状通道，所述喇叭状通道呈环状布设在所述装置外壳内；位于相邻的两所述喇叭状通道之间沿轴向设置有若干环形通道；所述喇叭状通道的下端与所述滤芯出气口连通，所述喇叭状通道的上端为洁净气体出口或反吹气体进口。


9.一种基于如权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亮，范嘉堃，陈海平，许佳伟，宋坤，邱灶杨，周树辉，黄宇，明红芳，郭琦，赵烨，曹玉，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11