Комплексное воздухоочистительное устройство



Комплексное воздухоочистительное устройство
Комплексное воздухоочистительное устройство
Комплексное воздухоочистительное устройство
Комплексное воздухоочистительное устройство
Комплексное воздухоочистительное устройство
Комплексное воздухоочистительное устройство

 


Владельцы патента RU 2414611:

Закрытое акционерное общество "Объединенные газопромышленные технологии "Искра-Авигаз" (ЗАО "Искра-Авигаз") (RU)

Комплексное воздухоочистительное устройство шахтного типа для очистки циклового воздуха газотурбинной установки, содержащее последовательно установленные по ходу всасывания воздушного потока погодозащитный козырек (1), блок тонкой очистки (5), содержащий воздушные фильтры, и связанный с газотурбинным двигателем и расположенный вне шахты (3) блок шумоглушения, отличающееся тем, что оно снабжено расположенной перед блоком тонкой очистки ступенью очистки воздуха через блоки мультициклонов (4), воздушные фильтры расположены в шахте по ее высоте, блок шумоглушения состоит из модулей (8, 9, 10) пластинчато-щелевого типа, установленных, по меньшей мере, в два яруса, причем последний по ходу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса (10) имеет в вертикальном сечении форму треугольника. Достигается повышение кпд газотурбинной установки путем уменьшения гидравлических и аэродинамических потерь в комплексном воздухоочистительном устройстве и повышение надежности работы при одновременном упрощении конструкции комплексного воздухоочистительного устройства. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения для газотурбинных технологий и может быть использовано при создании и реконструкции новых действующих установок и машинных комплексов, где в качестве силового привода применяются газотурбинные двигатели авиационного или другого типа, например газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций на магистральных газопроводах, электростанций и других энергетических систем.

Изобретение может быть использовано для очистки и подготовки атмосферного воздуха перед подачей его в газотурбинную установку, работающую в различных климатических условиях.

Как известно, находящиеся в атмосферном воздухе частицы промышленной или природной пыли, попадая в проточную часть компрессора газотурбинного двигателя (газотурбинной установки), способствуют образованию отложений в газовоздушном тракте и, как следствие, эрозию проточной части двигателя. Вследствие этого происходит износ деталей двигателя, в частности рабочих лопаток, в несколько раз уменьшающий ресурс их работы, что снижает эффективность работы энергоустановки.

Известно воздухоочистительное устройство широко используемых газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-16 и ГПА - Ц-6,3, состоящее из устройства очистки воздуха и шумоглушителя пластинчато-щелевого типа, соединенных последовательно и пристыкованных к камере всасывания газотурбинного двигателя (А.И.Апанасенко и др. «Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении, Ленинград, Недра, 1991 г., рис.5, 6, 10, 11) - аналог.

Известное устройство имеет большие габариты, значительную металлоемкость и неудобно в обслуживании из-за значительной высоты воздухоочистительного устройства, практически сравнимой с высотой шахты выхлопной системы.

Известно комплексное воздухоочистительное устройство, содержащее последовательно установленные камеру с элементами воздухоочистки, шахту с элементами шумоглушения, камеру всасывания (патент РФ №2198719, В01D 45/00, опубл. 20.02.03 г.) - аналог.

Недостатком данного устройства является низкая степень очистки воздуха из-за попадания на вход воздухозаборника газотурбинной установки абразивных частиц с нижней части камеры всасывания из зоны, не охваченной фильтрами, а также повышенное гидравлическое сопротивление устройства, вызванное особенностями компоновки, что снижает надежность работы газотурбинной установки и ее кпд.

Известно комплексное воздухоочистительное устройство для очистки циклового воздуха газотурбинной установки, содержащее последовательно установленные по ходу всасывания воздушного потока погодозащитный козырек, блок тонкой очистки, содержащий воздушные фильтры и блок шумоглушения, связанный с газотурбинным двигателем и расположенный вне шахты комплексного воздухоочистительного устройства (патент РФ №2344302, F02С 7/052, опубл. 2008.07.20) - прототип.

Недостатком известного решения является то, что поворот воздуха в нижней части вертикальной шахты осуществляется под углом 90°, что приводит к повышению аэродинамического и гидравлического сопротивлений потока, и как следствие, к снижению кпд устройства и, кроме того, как следует из прототипа, для достижения технического результата известного решения, необходимо, чтобы блок шумоглушения располагался строго параллельно нижней части вертикальной шахты, что приводит к значительному усложнению конструкции комплексного воздухоочистительного устройства и всего агрегата в целом.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение кпд газотурбинной установки и газоперекачивающего агрегата в целом путем уменьшения аэродинамических потерь в комплексном воздухоочистительном устройстве и повышение надежности работы агрегата при одновременном упрощении конструкции комплексного воздухоочистительного устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что комплексное воздухоочистительное устройство шахтного типа для очистки циклового воздуха газотурбинной установки содержит последовательно установленные по ходу всасывания воздушного потока погодозащитный козырек, блок тонкой очистки, содержащий воздушные фильтры, и связанный с газотурбинным двигателем и расположенный вне шахты блок шумоглушения, причем оно снабжено расположенной перед блоком тонкой очистки ступенью очистки воздуха через блоки мультициклонов, воздушные фильтры расположены в шахте по ее высоте, что позволяет увеличить их количество и понизить скорость фильтрации, а блок шумоглушения состоит из модулей пластинчато-щелевого типа, установленных, по меньшей мере, в два яруса, причем последний по ходу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса имеет в вертикальном сечении форму треугольника.

В устройстве блок тонкой очистки и блок шумоглушения могут быть установлены с возможностью обеспечения натекания из блока шумоглушения, по меньшей мере, части прошедшего через фильтры тонкой очистки воздуха под максимальным углом к продольной оси газотурбинного двигателя газотурбинной установки не более 50°.

В устройстве высота блоков фильтров тонкой очистки в шахте может выбираться в зависимости от количества ярусов блока шумоглушения.

В устройстве воздушные фильтры блока тонкой очистки могут быть расположены не менее чем на 2/3 высоты шахты.

В устройстве воздушные фильтры блока тонкой очистки могут быть расположены по всей высоте шахты.

Устройство, характеризующееся тем, что количество модулей блока шумоглушения каждого последующего яруса не меньше, чем предыдущего, считая от основания шахты.

В устройстве последний по ходу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса может иметь в вертикальном сечении форму треугольника.

Заявляемое устройство проиллюстрировано на фиг.1-6, где на фиг.1 показан продольный разрез комплексного воздухоочистительного устройства с двумя ярусами блоков, на фиг.2 - сечение по А-А, а на фиг.3 - вариант размещения фильтров тонкой очистки, на фиг.4 - продольный разрез комплексного воздухоочистительного устройства с тремя ярусами блоков, на фиг.5 - продольный разрез комплексного воздухоочистительного устройства с четырьмя ярусами блоков, на фиг.6 - продольный разрез комплексного воздухоочистительного устройства с воздушными фильтрами, расположенными на части высоты шахты.

Заявляемое устройство состоит из защитного козырька 1, воздухоприемного блока 2 шахты 3 с размещенными в ней блоками мультициклонов 4 и блоком тонкой очистки 5, состоящим из воздушных фильтров 6, байпасного устройства 7, блока шумоглушения, образованного модулями 8, 9 и 10, камеры смешения 11 проводного воздуховода, связанного с патрубком всасывающей камеры компрессора газотурбинного двигателя 12, и элементов обслуживания устройства 13.

Как известно, рациональная организация течения рабочих сред во входных и выходных элементах проточной части газотурбинного двигателя существенно влияет на его характеристики, в данном случае под рациональной организацией течения подразумевается организация течения, при котором минимизируется неравномерность потока (потери) на входе в двигатель и, следовательно, повышается кпд газотурбинной установки и всего агрегата в целом и его надежность.

Для достижения заявленного технического результата заявитель предлагает конструкцию, которая обеспечивает натекание воздуха, прошедшего через модули 8, 9 и 10 блока шумоглушения, в камеру смешения проводного воздуховода 11 под суммарным углом не более 50° к продольной оси газотурбинного двигателя газотурбинной установки (оптимальный вариант).

Данное условие обеспечивается в заявляемом устройстве, которое отличается от известных из уровня техники воздухоочистительных устройств, в том числе и от прототипа, следующим:

- увеличением площади контакта фильтров тонкой очистки и проходящего через шахту воздухозаборного устройства воздуха и, как следствие, уменьшением неравномерности потока и его закручивания (организация ламинарного потока), а следовательно, и потерь;

- размещением шумоглушителя, выполненного в виде модуля (модулей) пластинчато-щелевого типа, вне шахты, по меньшей мере, в два яруса, причем последний по ходу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса имеет в вертикальном сечении форму, отличную от прямоугольника, что обеспечивает уменьшение суммарного угла натекания потока в камеру смешения после прохождения им блока шумоглушения, состоящего из двух и более ярусов, т.е. формируется менее закрученный поток на входе в газотурбинный двигатель. Оптимальное значение кпд достигается при компоновке устройства, позволяющей обеспечить суммарный угол натекания потока в камеру смешения под углом к продольной оси двигателя до 50°.

Нижний ярус модулей (модуля) блока шумоглушения 8 может размещаться известным образом, т.е. чтобы в вертикальном сечении его ось симметрии совпадала с продольной осью газотубинного двигателя, как показано на фиг.1. Однако возможно и другое конструктивное выполнение, которое зависит от размеров модулей блока шумоглушения, от количества ярусов устройства, от высоты вертикальной шахты и т.д.

В каждом конкретном случае вопрос количества ярусов модулей блока шумоглушения, количества модулей и т.д. решается индивидуально и зависит от параметров двигателя и газотурбинной установки, однако главными условиями, которые необходимы для достижения заявленного технического результата, являются - использование заявляемой многоярусной конструкции блока шумоглушения, расположенного вне вертикальной шахты, и дополнительная стабилизация потока воздуха на входе в блок шумоглушения, что обеспечивается размещением фильтров блока тонкой очистки в шахте по ее высоте. В данном случае высота размещения фильтров тонкой очистки также определяется для каждого конкретного агрегата, так как это связано с высотой шахты, количеством модулей блока шумоглушения, климатическими условиями, в которых работает устройство, загрязненностью воздуха и т.д.

Еще одним преимуществом заявляемого устройства является возможность большего разнесения по высоте шахты воздухоочистительного и трубы выхлопного устройств, что также стало возможным благодаря возможности расположения фильтров блока тонкой очистки на большей высоте вертикальной шахты, а не в ее отдельном отсеке, как в известных решениях. Это позволяет в необходимых случаях уменьшить высоту шахты воздухоочистительного устройства и исключить возможность попадания на его вход воздуха, выбрасываемого из выхлопного устройства.

В части, относящейся к фильтрам циклонного блока очистки и блока тонкой очистки, варианты их использования напрямую зависят от условий, в которых эксплуатируется агрегат, однако предпочтительно использовать фильтры, обеспечивающие очистку по классу Евростандарта EN-779-94-F7-F-9 с эффективностью работы 99,7%.

Устройство работает следующим образом.

Атмосферный воздух с находящимися в нем примесями поступает на погодозащитный козырек 1, затем воздух попадает на блок мультициклонов 4, далее воздух поступает в шахту 3 и проходит через блок тонкой очистки 5. Далее воздух попадает на модули блока шумоглушения 8, 9 и 10, проходит их с формированием потока на выходе блока шумоглушения с заданными параметрами, который через проводной воздуховод под заданным углом попадает на вход газотурбинного двигателя 12.

Заявляемое конструктивное исполнение комплексного воздухоочистительного устройства позволяет повысить кпд газотурбинной установки на 0,4-0,6%.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) предназначено для работы в условиях сильной запыленности.

Двигатель 16 МВт, расход воздуха через КВОУ - 60 кг/с, высота шахты - 7,5 м; блок шумоглушения состоит из 2 ярусов, занимающих 5 м от высоты шахты, причем в верхней части шахты функцию блоков шумоглушения выполняют блоки мультициклонов. Скорость фильтрации уменьшается в 2 раза, аэродинамическое сопротивление уменьшается в 4 раза и, следовательно, увеличивается кпд на 0,4%.

Пример 2.

Двигатель 25 МВт, расход воздуха через КВОУ - 90 кг/с, высота шахты - 10,0 м; блок шумоглушения состоит из 3 ярусов, занимающих всю высоту шахты. Скорость фильтрации уменьшается, аэродинамическое сопротивление уменьшается и, следовательно, увеличивается кпд на 0,5%.

Пример 3.

Двигатель 32 МВт, расход воздуха через КВОУ - 120 кг/с, высота шахты - 12,0 м; блок шумоглушения состоит из 4 ярусов, занимающих всю высоту шахты. Скорость фильтрации уменьшается в 2 раза, аэродинамическое сопротивление уменьшается в 4 раза и, следовательно, увеличивается кпд на 0,6%.

1. Комплексное воздухоочистительное устройство шахтного типа для очистки циклового воздуха газотурбинной установки, содержащее последовательно установленные по ходу всасывания воздушного потока погодозащитный козырек, блок тонкой очистки, содержащий воздушные фильтры и связанный с газотурбинным двигателем и расположенный вне шахты блок шумоглушения, отличающееся тем, что оно снабжено расположенной перед блоком тонкой очистки ступенью очистки воздуха через блоки мультициклонов, воздушные фильтры расположены в шахте по ее высоте, блок шумоглушения состоит из модулей пластинчато-щелевого типа, установленных, по меньшей мере, в два яруса, причем последний по ходу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса имеет в вертикальном сечении форму треугольника.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота блока фильтров тонкой очистки в шахте выбирается в зависимости от количества ярусов блока шумоглушения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушные фильтры блока тонкой очистки расположены по всей высоте шахты.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушные фильтры блока тонкой очистки расположены не менее чем на 2/3 высоты шахты.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество модулей блока шумоглушения каждого последующего яруса не меньше чем предыдущего, считая от основания шахты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к воздухоочистительным устройствам и может использоваться в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинной установкой. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к газоочистительным устройствам для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор газотурбинной установки.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к воздухозаборникам. .

Изобретение относится к области машиностроения для газотурбинных технологий и может быть использовано при создании новых и реконструкции действующих установок и машинных комплексов, где в качестве силового привода применяются газотурбинные двигатели авиационного или другого типа, например газоперекачивающих агрегатов (ГПА) компрессорных станций на магистральных газопроводах.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к двигательным пылезащитным устройствам, предназначенным для защиты газотурбинных двигателей, имеющих боковой подвод воздуха к компрессору и установленных на летательном аппарате.

Изобретение относится к газоочистным устройствам и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор газотурбинной установки (ГТУ) с целью уменьшения абразивного износа и трактовых отложений на лопаточных элементах компрессора указанной установки

Изобретение относится к воздухоочистительным устройствам и может использоваться в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинной установкой. Воздухоочистительное устройство для газотурбинной установки содержит воздухоприемную камеру, осадкозадерживающий козырек, воздушные фильтры, систему подогрева циклового воздуха, подводящий горячий воздух трубопровод, который размещен под осадкозадерживающим козырьком. Под осадкозадерживающим козырьком установлен соединенный с ним, с охватом воздухоприемной камеры, кожух с вогнутостью, направленной от воздухоприемной камеры. Высота кожуха составляет 1/5-1/4 высоты воздухоприемной камеры, а радиус кривизны вогнутой поверхности составляет 1-1,5 высоты кожуха. Технический результат - повышение эффективности работы воздухоочистительного устройства. 3 ил.

Устройство фильтрации воздуха на входе в двигатель внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один фильтрующий элемент с входом для подлежащего обработке воздуха, первый выход очищенного воздуха в направлении двигателя и второй выход воздуха в окружающую среду, средство вентиляции, обеспечивающее вытяжку воздуха, начиная со второго выхода воздуха. Средство вентиляции содержит колесо вентилятора, установленное с возможностью вращения в картере и приводимое во вращение турбиной, приводимой в движение газовым потоком, отбираемым с двигателя. Турбина и колесо вентилятора располагаются концентрично относительно друг друга. Картер содержит цилиндрическую оболочку, первую стенку, которая образует изгиб с радиальным входом, который соединяется с цилиндрической оболочкой, и вторую стенку, которая образует изгиб с радиальным входом, который соединяется с цилиндрической стенкой, имеющей радиус, превышающий радиус указанной цилиндрической оболочки. Круговая внутренняя поверхность цилиндрической оболочки образует первый кольцевой канал осевого воздушного потока. Круговая наружная поверхность цилиндрической оболочки и первая и вторая стенки образуют второй канал для второго воздушного потока, причем второй кольцевой канал имеет радиальный вход и осевой выход. Первый воздушный поток засасывает воздух из внутренней части фильтра, а второй воздушный поток является потоком газа, отбираемого от двигателя для приведения в движение колеса вентилятора турбиной. Изобретение направлено на уменьшение массы устройства фильтрации воздуха, его стоимости и облегчение ремонта. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к газоочистным устройствам и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовке его к подаче в компрессор газотурбинного двигателя и защиты газовоздушного тракта газотурбинного двигателя от попадания пыли, осадков и обледенения. Воздухоочистительное устройство содержит воздухоприемную камеру, осадкозадерживающие козырьки, воздушные фильтры, расположенные в воздухоприемной камере, систему подогрева циклового воздуха, в которой отводящий трубопровод снабжен патрубками с отверстиями, и в нем в горизонтальной плоскости со стороны воздухоприемной камеры выполнены отверстия. Между патрубками отводящего трубопровода установлены поперечные перегородки, причем нижние края осадкозадерживающего козырька и перегородок выполнены в одной горизонтальной плоскости. Техническим результатом является повышение эффективности системы подогрева циклового воздуха и эффективности работы воздухоочистительного устройства. 3 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам очистки воздуха, и может быть использовано для судовых энергетических установок при очистке воздуха от морской воды, соли и твердых частиц на входе судовых газотурбинных двигателей. Устройство очистки воздуха содержит корпус, инерционный сепаратор, коагулятор и устройство для сбора и отвода выделенных из воздуха частиц аэрозоля. Инерционный сепаратор состоит, по крайней мере, из одного пакета зигзагообразных вертикально ориентированных профилей с влагоулавливающими элементами. Влагоулавливающие элементы установлены в зигзагообразных каналах инерционного сепаратора, образованных вертикально ориентированными профилями, как у вершин, так и во впадинах каждой волны профиля. Зигзагообразные вертикально ориентированные профили имеют переднюю и заднюю кромки в виде влагоулавливающих элементов, а коагулятор выполнен распределенным по всему объему инерционного сепаратора в виде сетчатых элементов, установленных на влагоулавливающих элементах инерционного сепаратора. Технический результат заключается в устранении вибраций и повышении степени очистки воздуха. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ (39) эксплуатации стационарной газотурбинной установки (10), которая оснащена по меньшей мере одним фильтром (32, 34) для очистки всасываемого воздуха (А) и подсоединена к генератору (20). Генератор выполнен с возможностью запитывания электрической энергии в электрическую токораспределительную сеть (22). При необходимости поддержания частоты токораспределительной сети (22) и для повышения отдаваемой от газотурбинной установки (10) генератору (20) мощности осуществляют подачу в стационарную газотурбинную установку (10) от частично до полностью нефильтрованного окружающего воздуха (А). Достигается возможность избежать повышения температуры на входе, сокращающего срок службы конструктивных элементов, направляющих горячий газ, несмотря на увеличенную отдачу мощности. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ улучшения сепарации посторонних предметов в привтулочной зоне вентиляторного газотурбинного двигателя (ГТД) из воздуха, поступающего во внутренний контур двигателя, основан на использовании инерционной сепарации тяжелых частиц во вращающихся межлопаточных каналах вентилятора ГТД и перемещении их из центральной зоны вентилятора в периферийную зону наружного контура. Улучшение сепарации достигается более полным использованием энергии вращения лопатки вентилятора, использованием кинетической энергии осевого движения частиц, а также увеличением длины сепарационного участка за счет торможения осевой скорости частиц и согласованием времени, потребного на сепарацию частиц, с располагаемым, получающимся при прохождении частицами ширины лопатки вентилятора. Способ позволяет производить эффективную очистку воздуха, поступающего в компрессор вентиляторного ГТД. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его для подачи в компрессор газотурбинного двигателя. Воздухоочистительное устройство содержит воздухоприемную камеру, в которой ярусами установлены блоки комбинированной системы фильтрации, включающие влагоотделители и фильтры грубой очистки, осадкозадерживающие козырьки, систему подогрева циклового воздуха, включающую закольцованный отводящий трубопровод с патрубками и отверстиями. Система подогрева циклового воздуха снабжена дополнительным трубопроводом, имеющим отводящие патрубки с отверстиями, а патрубки закольцованного отводящего трубопровода содержат вертикальный участок с отверстиями, при этом в воздухоприемной камере влагоотделители комбинированной системы расположены отдельно от фильтров грубой очистки. При этом возможно выполнение дополнительного трубопровода п-образной формы с установлением его на уровне среза осадкозадерживающих козырьков. Дополнительный трубопровод и его патрубки сужаются по направлению воздушного потока пропорционально величине давления в них. Использование изобретения позволит повысить эффективность системы подогрева циклового воздуха и исключить образование инея и обледенения на поверхностях фильтров при экстремальных условиях эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к газоочистительным устройствам. Воздухоочистительное устройство, содержащее воздушные фильтры, размещенные в корпусе, в нижней части которого выполнено окно с установленным байпасным клапаном, содержащим шарнирно закрепленную крышку, отличающееся тем, что байпасный клапан снабжен амортизатором, шарнирно закрепленным одним концом на крышке байпасного клапана, а другим концом - на каркасе, скрепленном с корпусом и размешенном ниже байпасного клапана, при этом на каркасе расположена защитная сетка. Технический результат - стабилизация процесса подачи воздуха. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх