CN101205834A - 湿气去除设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于从流向燃气轮机(22)的进气中去除湿气的方法。该方法包括提供用于支承初级空气过滤器(62)的外壳(80)的步骤。该外壳(80)可操作地与该燃气轮机(22)相连。提供与该外壳(80)相连的罩(100)。该罩(100)具有相对于水平成锐角安置的表面。进气流被导向到在该罩(100)上方支承且在朝下的方向延伸的粗滤器(120)内。该粗滤器(120)包括能够在该粗滤器的外部从流经该粗滤器的进气分离出湿气的介质。所分离出的湿气聚集成该进气流不能够携带的液滴(128)，因此该液滴落到该罩(100)上以从该进气流导出。

Description

湿气去除设备和方法
技术领域
本发明大体涉及空气过滤系统。具体说来，本发明涉及用于从燃气轮机进气中去除湿气(moisture)的结构和方法。
背景技术
用于燃气轮机进气的过滤系统是已知的。一个这种已知系统包括限定腔室的外壳。该腔室具有被一列过滤器分开的进气侧和出气侧，这列过滤器用于从进气流去除微粒。空气通过沿进气侧定位的多个垂直间隔的入口罩进入腔室。配置入口罩使得进入这些入口罩的空气被首先在朝上的方向中导向且然后被偏转板在朝下的方向中偏转。空气流与偏转板接触造成来自移动空气的某些微粒材料和湿气从空气流分离出来并且沉淀或积聚在入口罩上或腔室底部。
另一种已知燃气轮机空气过滤系统与上文所述的过滤系统类似。其还包括位于每一个罩中的除雾器。折叠元件位于除雾器的顶部上。在除雾器中通过惯性分离去除进气流中的相对较大的湿气液滴。通过折叠的介质(media)去除更小的湿气小液滴。被去除的湿气小液滴落到下面的罩上并落到地面上。
这些已知的燃气轮机过滤系统可能是相当大的。即，它们在邻近燃气轮机处占据相对较大的“占据面积”(“footprint”)，这在某些应用中可能是不适当的。这些已知的过滤系统也可能不像所期望的那样有效而且具有其它的不足，例如，安装结构周围的泄漏。因此，仍需要改进燃气轮机进口过滤系统。
发明内容
本发明提供过滤系统改进的湿气去除。这些改进包括相对较小的外壳包装，通过具有简单且可靠的安装结构的过滤器随着时间一致的湿气去除。
本发明的一个方面为用于过滤系统的湿气去除结构。该结构包括外壳。罩附接到该外壳上。该罩具有相对于水平成锐角安置的表面。过滤器被支承于罩的上方并且在朝下的方向中延伸。粗滤器包括能够在粗滤器的外部从流经粗滤器的空气分离出湿气的介质。所分离出的湿气聚集成空气流不能够携带的液滴因此液滴落到该罩上并被远离空气流导向。
本发明的另一方面为用于燃气轮机的湿气去除系统。该湿气去除系统包括用于支承初级空气过滤器的外壳。该外壳可操作地与燃气轮机相连。罩附接到该外壳上，该罩具有相对于水平成锐角安置的表面。粗滤器被支承于罩上方且在朝下的方向中延伸。粗滤器包括能够在粗滤器的外部从流经粗滤器的空气分离出湿气的介质。所分离出的湿气聚集成进气流不能够携带的液滴，因此液滴落到罩上并从进气流中导出。
本发明的另一方面是一种从流向燃气轮机的进气去除湿气的方法。该方法包括提供用于支承初级空气过滤器的外壳的步骤。该外壳可操作地与燃气轮机相连。提供与该外壳相连的罩。该罩具有相对于水平成锐角安置的表面。进气流被导向到粗滤器内，该粗滤器被支承于该罩的上方并在朝下的方向中延伸。粗滤器包括能够在粗滤器的外部从流经粗滤器的空气分离出湿气的介质。所分离出的湿气聚集成进气流不能够携带的液滴，因此液滴落到该罩上并从进气流中导出。
附图说明
参看附图阅读以下描述，本发明的其它特征对于本发明所涉及领域的技术人员将会变得显而易见，在附图中：
图1为湿气去除系统的部分截面示意图，其根据用于燃气轮机进气口的本发明的一个或多个方面而构造；
图2为在图1中所示出的湿气去除系统的外壳的放大图；
图3为在图2中所示出的湿气去除系统的外壳的一部分的放大图；
图4为湿气去除系统的外壳的粗滤器阵列的视图；以及
图5为在图4中所示出的过滤器组件的透视图。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的一个方面构造的过滤系统20，其用于过滤燃气轮机22的进气。该燃气轮机22可用于任何期望目的，比如向发电机24提供动力。该燃气轮机22使用相对大量的空气，这些空气被导向到压缩机部分40，被点燃并且在那里膨胀的气体最终驱动轮机部分42。大量的进气必须被滤掉微粒、盐和湿气以防止对燃气轮机22的构件造成损害和加速磨损。
相对于燃气轮机22的进气系统来描述本发明的各个方面。应理解本发明的这些方面也适用于易于受到湿气和微粒损害的多种其它应用。举例而言，本发明的各种方面也适用于比如内燃机进气系统、洁净室进气系统、暖通空调(HVAC)系统、医院HVAC系统以及空气压缩机进气系统的应用中。
湿气污染在具有相对较高湿度的环境中尤其成问题，比如海洋或近海应用，或者在比如下雨、雾或烟雾的情况下。如果进入到过滤系统内的空气相对潮湿，那么其将被迁移通过过滤介质。这种类型的湿气迁移可造成燃气轮机操作的严重问题，而且是本发明的至少一个方面要解决的特定问题。众所周知，小雨、雾和烟雾形成非常小的湿气小液滴，其易于在快速移动的空气流中携带，比如燃气轮机22的进气。这是本发明的这个方面所要解决的主要湿气的类型。一般而言，大雨具有太大而不易于在空气流中携带的液滴。
根据本发明的一个方面，向进气过滤系统20提供改进的湿气去除。过滤系统20(图2)包括第一预备阶段或湿气去除系统60和位于粗滤器结构下游的第二阶段或初级过滤器62。管道64将过滤后的空气从过滤系统20导向到燃气轮机22。
过滤系统20包括限定腔室82的外壳80。该腔室82具有入口侧84和出口侧86。外壳80由任何适当材料构造而成，比如金属框架和金属板。外壳80可通过构造具有相对较小的占据面积。这是由于腔室82无须提供从空气流分离出的湿气的收集区所致，因为大多数湿气去除是在外壳80的外部达成的。
进气通过湿气去除系统60进入腔室80。该外壳80支承初级空气过滤器62。初级过滤器62主要用于从进气去除可能对燃气轮机22有害的微粒。初级过滤器62可具有任何适当的构造，但被图示为一列板式过滤器。板式过滤器62由选定用于使用板式过滤器的应用的任何适当材料制成。应理解可使用任何适当过滤构造作为初级过滤器62，比如(但不限于)筒或包。
湿气去除系统60包括沿腔室的入口侧84定位的多个垂直间隔的入口罩100。罩100被附接到外壳80上。这些罩100中的每一者具有相对于水平成锐角安置的表面。这种定向迫使空气流最初在朝上的方向中移动，如在图3中所示出的。该罩100的定向也用于防止相对较大的湿气(如在大雨或雪的情况下所遇到的)液滴进入进气流，如在图3可见。
粗滤器120被支承于这些罩100中的每一者的上方，除了最上方的罩之外，如在图1至图3中可见。粗滤器120在大体上朝下的方向中延伸。每一粗滤器120(图5)包括相对刚性的塑料框架122(其绕粗滤器的周缘延伸)和内部支承件和加强肋124。包或“滤袋”126由框架122和肋124支承。应理解可使用任何适当过滤构造用于粗滤器120，比如(但不限于)包或筒。也应理解可使用任何适当的框架材料，比如(但不限于)不锈钢。
还应理解滤袋126的定向也可不同于在图1至图5出于说明目的所示的定向。举例说来，滤袋126的顶点可平行于进气流的方向定向，以便减小滤袋在进气移动力的作用下变形、折叠或折起的机率。预期滤袋126的侧边可在适当位置连接在一起，比如，通过缝合。这种连接会增加特定滤袋126配置内的袋的气动效率并减小将会抑制空气流的邻近袋之间的接触。
每个滤袋126由具有疏水性质的适当过滤介质制成。一种这样的过滤介质为单层100％聚丙烯纤维材料。应理解的是也可使用其它适当材料，比如聚丙烯与聚酯纤维的混合物和热熔粘结聚丙烯或聚酯双组分纤维(和其混合物)。介质可以是非织造的、空气沉降的(airlaid)、经过粗梳的或针刺的。介质优选地具有在大约4mm(0.157英寸)至18mm(0.709英寸)范围的平均厚度。介质可具有梯度密度以改进纤维寿命。如果纤维材料并不是固有疏水的，那么纤维将被涂覆以向介质提供疏水性。
粗滤器120的滤袋126由能够从流经粗滤器的空气分离出湿气小液滴的纤维介质制成。所分离出的湿气小液滴在粗滤器120的包126的外表面上收集。所分离出的湿气小液滴聚集成相对较大的液滴128(图3)。液滴128具有进气流不能够携带的大小和质量。液滴128落到下方的罩100上且通过形成从罩100流下的流140或水层而从进气流中导出。
流140向罩100的最下方的边缘流动。在附接到罩100的导管142中收集流140。导管142在横向远离进气的流动方向的方向中引导所收集的水。
若干粗滤器120(图4)安装到罩100的下面。粗滤器120滑到安装通道160内。安装通道160的大小密切配合粗滤器120的框架122，以提供良好的密封从而抑制了通过界面的泄漏。相邻粗滤器120可彼此啮合(当安装到一排中时，如图4所示出的)或者，处于独立的安装通道中。粗滤器120也可安装成多于一个单排，例如，以多个排和列的阵列或矩阵形式。
一般而言，在过滤期间，进气流被导向到空气粗滤器120。在粗滤器120的外部从进气流分离出湿气。不含湿气的进气流动到罩100的内部且然后通过在入口侧84中的进口184进入到腔室82内。空气从腔室82流出且流经初级过滤器62以去除微粒。空气通过在出口侧86中的开口186流出过滤系统且流入管道64内到燃气轮机22。
初级过滤器62优选地具有相对于微粒材料相对较高的过滤效率。初级过滤器62可具有任何适当构造且可由任何适当介质制成。举例说来，可使用过滤效率在65％到75％，或大于65％的范围的初级过滤器62。
应理解可使用多种过滤配置和材料用于这两种过滤器中的一种或两种来减小空气流中的湿气和盐(若存在)的浓度或含量。以非限制性实例的形式，说明性疏水性/湿气过滤材料或纤维包括聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚苯乙烯以及膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜。也可通过表面处理使材料和纤维变成疏水性的。说明性表面处理包括碳氟化合物和硅酮。当然，本文所列出的特定疏水性材料严格说来仅为示例，且根据本发明的原理，也可使用其它材料。
从上文本发明至少一个方面的描述，本领域技术人员将领会到本发明的改进、变化和修改。在本领域技术内的这些改进、变化和修改预期涵盖于所附权利要求书中。
部件列表
过滤系统                20
燃气轮机                22
发电机                  24
压缩机部分              40
轮机部分                42
湿气去除系统            60
第二阶段或初级过滤器    62
管道        64
外壳        80
腔室        82
入口侧      84
出口侧      86
罩          100
粗滤器      120
塑料框架    122
加强肋      124
包或“滤袋”126
液滴        128
流          140
导管        142
安装通道    160

Claims (10)

1.一种用于过滤系统(20)的湿气去除结构(60)，所述结构包括：
外壳(80)：
罩(100)，其附接到所述外壳(80)上，所述罩具有相对于水平成锐角安置的表面；以及
粗滤器(120)，其被支承于所述罩(100)的上方，且在朝下的方向中延伸，所述粗滤器包括能够在所述粗滤器的外部从流经所述粗滤器的空气中分离湿气的介质；
其中，所分离出的湿气聚集成所述空气流不能够携带的液滴(128)，因此所述液滴落到所述罩(100)上，以从所述空气流中导出。
2.根据权利要求1所述的湿气去除结构，其特征在于，还包括用于远离所述进气流而引导水的导管(142)。
3.根据权利要求1所述的湿气去除结构，其特征在于，所述粗滤器(120)为在大体上垂直方向延伸的至少一个滤袋(126)的形式。
4.根据权利要求1所述的湿气去除结构，其特征在于，所述粗滤器(120)包括可容纳在与所述外壳(80)相连的通道(160)中的框架(122)。
5.根据权利要求4所述的湿气去除结构，其特征在于，所述粗滤器(120)的所述框架(122)绕由所述介质形成的滤袋(126)结构的安装周缘延伸。
6.根据权利要求1所述的湿气去除结构，其特征在于，所述粗滤器(120)的所述介质由疏水性材料制成。
7.根据权利要求1所述的湿气去除结构，其特征在于，所述粗滤器(120)安装于第二罩(100)中。
8.根据权利要求1所述的湿气去除结构，其特征在于，还包括由所述外壳(80)支承的初级过滤器(62)，以从所述空气流中分离出微粒。
9.根据权利要求1所述的湿气去除结构，其特征在于，其与燃气轮机(22)一起使用。
10.一种使用根据权利要求1所述的湿气去除结构从流向燃气轮机(22)的进气中去除湿气的方法，所述方法包括以下步骤：
提供外壳(80)，用于支承初级空气过滤器(62)，所述外壳可操作地与燃气轮机(22)相连；
提供与所述外壳(80)相连的罩(100)，所述罩具有相对于水平成锐角安置的表面；
将进气流导向到在所述罩(100)上方支承且在朝下的方向中延伸的粗滤器(120)内，所述粗滤器包括能够在所述粗滤器的外部从流经所述粗滤器的进气中分离湿气的介质；以及
将所分离出的湿气聚集成所述进气流不能够携带的液滴(128)，因此所述液滴落到所述罩(100)上，以从所述进气流导出。
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