用于增加进气量的系统技术方案

一种用于通过渐进式过滤和中间冷却增加工艺用进气量的系统和设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于增加进气量的系统。本专利技术具体涉及一种用于增加空气消耗工艺用涡轮式机械中的进气量的系统和 设备。
技术介绍
提高诸如燃烧、空气分离、空气压缩以获得机械功的任何空气消耗工艺的效率是 相当重要的，因为这节省了这些工艺所用的燃料。大部分的常规消耗燃料是不可补充的碳 氢化合物。这些燃料的低效燃烧造成大面积污染，而且是全球变暖的主要缘故之一。如果 正确地维持空燃比，那么燃料充分燃烧且对大气造成较小的污染或零污染。减少燃料量为 改善燃烧过程的方法之一，但是导致产生的功率急剧下降且超过特定级别就不可行。提高 用于燃烧过程的空气的质和量是更好的选择。任何燃烧过程所需的空气都要求不含尘粒，因为尘粒的存在会对燃料注射喷嘴、 燃烧室中的冷却槽和燃料计量系统的其它零件造成破坏。因此通过在进气管中引入适当的 过滤系统来过滤空气。在进气管中引入过滤系统导致压降并导致经过过滤器的空气量的减 小。经过一段时间的使用，过滤器易于被捕集到的尘粒堵塞，导致过滤器两侧的进一步的压 降、以及由于进气压力下降造成的进气量的成正比减小。压缩进气是提高燃烧过程可获得的空气量的方法之一。在预过滤之后利用往复压 缩机或旋转压缩机来压缩空气以增加空气密度并从而提高燃烧可获得的空气量。压缩进气 使空气温度升高到环境温度以上。在环境温度低的温度区域中，进气温度由于压缩的增加 并不明显。而在炎热干旱的条件下，空气的环境温度在15°C至30°C的范围内，空气温度由 于压缩过程的进一步增加降低了燃烧过程的整体效率。燃气轮机的效率，或者更确切地说是燃气轮机的整体热效率为所做的机械功与所 供热量的比率。卡诺效率定义如下η CAEN0T = w/Q = (Tmax-Tmin) /Tfflax其中W =机械功Q =所供热量Tmax=最高温度Tmin=最低温度通过卡诺公式可将效率表达为温度。对于燃气轮机，Tmax为离开燃烧室气体的热气 体的温度且Tmin为环境温度。如果假设燃料在化学计量条件下燃烧以获得2500K的火焰温度且涡轮机被设计 成耐受2500K，那么发动机工作于100的压力比率下，这是非常高的，但并不是不合理的 一一假设内部损耗可忽略不计。基于以上所述，理想的燃气轮机产生的效率为65%左右。然而，作为比较，简单开式循环单轴机械在最佳工况显示的效率为40%左右。从上述的卡诺效率公式，发现可通过增加热源和热沉之间的温差来增加效率。根据第二定律，热沉不可能降低至更低的温度，而热源温度却例如可通过燃烧更多的燃料增 力口。燃烧更多的燃料升高了温度并增大了温差。增加燃烧温度的难点在于找到用于燃烧室衬里和涡轮叶片的耐火材料。当难以找 到新材料时，那么必须找到其它途径来解决过热的问题。另一种方法是提高供给至空气消 耗过程的空气的量。形成本专利技术的基础的理论基于下述事实不论环境气体的温度如何，燃气轮机都 吸入恒定体积的空气。假设其它变量保持恒定，则燃气轮机的功率输出随着空气质量流率 的增加而增加。在燃气轮机的体积流恒定的情况下，通过增加空气压缩机的进气密度，可实 现更大的质量流率。涡轮机产生的功率近似为空气质量流率的线性函数。因此可设想通过增加空气密度来实现质量流的增加。如果忽略来自燃料的额外的 质量流，则关于质量流率的理想气体方程为 m = P1V1/RT1该方式表示功率输出为空气密度的线性函数和与温度成线性反比。已进行各种尝试来解决在增加过程进气量中遇到的问题。以下列出一些专利现有技术美国专利申请公报No. 2006/0225696公开了一种机构，其配置成接收通过在空气 中形成湍流的装置吸入的空气，并构造成在该机构下游的位置处形成密度增加的区域。该 专利技术试图通过在运动的空气中形成低幅、高频的湍流和角速度来增加可用于燃烧的氧。所 获得的空气量增加程度将很低并且该装置在炎热和干旱地区由于普遍的高温而收效甚微。美国专利727386公开了一种控制燃气轮机组的冷却空气质量流的方法。该专利技术 使用压缩机和级间冷却装置来控制在燃气轮机组中循环的冷却空气的量。在该专利技术中没有 尝试增加燃烧所需的工艺空气的空气量。美国专利6935251揭示了一种蒸汽发生燃烧系统和一种通过增加氧来控制排放 的方法。该专利技术依靠富氧的气体发生系统来提高燃烧蒸气中氧的百分比以控制废气所含的 污染物。这种类型的增浓气体发生系统不适于要求高流率的工艺，且此类单元的资金、运行 成本高得惊人。美国专利5678526公开了一种系统和诊断程序，其用于给内燃发动机提供富氧空 气，以通过设置聚合富氧膜片装置来以控制污染物的排放。这种膜片增浓系统不适于要求 高流率的工艺。所有以上列举的专利都具有固有的局限性，且无法满足系统提高在消耗位置的入 口位置处可获得的空气量的需要。专利技术目的本专利技术的一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其能够处理高的质量流率。本专利技术的另一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其能够在炎热气 候条件下运行。本专利技术的再另一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其能够以很低 的系统压降运行。本专利技术的另一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其能够获得一致的空气温度而不受环境条件的影响。本专利技术的再另一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其能够以极低 的水耗运行。本专利技术的另一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其易于制造。本专利技术的再另一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其易于安装。本专利技术的另一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其维修不昂贵。本专利技术的再另一个目的是提 供一种用于增加进气量的系统和设备，其结构牢固。本专利技术的另一个目的是提供一种用于增加进气量的系统和设备，其运行经济。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于增加空气消耗工艺用进气量的系统和设备。本专利技术设想一种 过滤系统，其使得过滤系统两侧的压降很低，同时通过冷却增加进气量。任何往复式压缩机或旋转压缩机都具有固定的进气体积。要增加压缩机的容量， 只能采取两种方式，即(1)增加空气的密度；(2)增加进气增压室本身的空气压力。在本发 明中使用了上述两种技术。通过使用新型过滤系统和除雾系统来减少进气压降以增加进气 压力。其次，通过降低空气的温度来增加进气密度。通过采用蒸汽吸收技术和使用水作为 冷却介质来实现这种降温，因为其它冷却剂对压缩机叶片的冶金特性有负面影响。本专利技术 的重点是蒸汽吸收技术与进气冷却、过滤和除雾正确地同步以自动地相对于连续变化的环 境条件自行调节。进气的冷却由于气流量的增加而导致功率增大且其也提高了效率。效率提高是因 为卡诺效率公式中的Tmin的下降。在典型的炎热和干旱地区实现的功率增加可达15%之^^ ο压缩机消耗的功的量取决于环境条件，比如空气压力、温度和湿度。-燃气轮机在恒定的空气容积下运行。-产生的功率取决于空气的质量流。-热空气的密度低于冷空气-较高的进气温度导致较低的功率输出。另外，热空气比冷空气难压缩得多，使得可获得的净轴能更少。以下方法可用于冷却工艺进气1.蒸发冷却水流过波纹状表面并蒸发从而冷却空气。此类蒸发冷却的优点是(i)设备和安装成本不是很高。(ii)冷却水的附加负荷较小。(iii)在炎热气候条件下最佳地工作。局限性是(i)达到湿球温度的可能性有限。(ii)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增加工艺用进气量的系统和设备，包括：用于引导空气的导管，其具有空气入口和空气出口；所述导管限定位于所述入口和出口之间的内部空气路径，并且沿所述路径具有：初滤站，其适于主要捕集尺寸大于约１０微米的颗粒物；热交换器类型的冷却站，其适于将所经过的空气的温度降至约１５℃；组合的除雾及中等过滤站，其适于分离所经过的空气中的所有水滴且适于主要捕集尺寸高达约１５微米的颗粒物；以及细滤站，其适于主要捕集尺寸大于约２微米的颗粒物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A拉热，S阿南德，
申请(专利权)人：印度弗罗伊登柏格过滤技术私人有限公司，
类型：发明
国别省市：IN[印度]