CN102000466B - 燃气轮机入口过滤间的清洁设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃气轮机入口过滤间的清洁设备和方法。具体而言,一种用于具有入口(24)和出口(26)的一个或多个中空过滤器元件(18)的脉冲清洁系统,包括适于延伸越过过滤器元件(18)的出口(26)的空气供送歧管(34)、大致垂直于歧管延伸且适于延伸到过滤器元件中的导管(36),该导管(36)形成为或设有沿其长度尺寸的多个空气喷射孔(38),且还设有安装在导管远端末梢上的脉冲空气喷嘴(40)。

Description

燃气轮机入口过滤间的清洁设备和方法
技术领域
本发明主要涉及用于燃气轮机入口过滤间(滤过部,filter house)元件的自动脉冲清洁系统。
背景技术
为了提供安全和高效的操作,进入用于发电应用的燃气轮机的空气要进行过滤。燃气轮机空气入口系统可包括入口过滤间和相关的管道。主环境空气入口通向连接到燃气轮机入口上的缩减式出口上。加热空气经由定位在入口管中、位于一个或多个常规消音器和燃气轮机入口下游的歧管引入。热空气从燃气轮机的压缩机流出且经由导管运送至歧管,这通过减压阀予以控制。从燃气轮机的压缩机流出的热空气还可与环境空气相混合。
入口过滤间用于在入口空气到达涡轮之前从其中过滤出不合需要的颗粒。例如,参见美国专利No.6,875,256和美国公开申请No.2009/0107337A1。在典型的装备中,取决于轮机的构架大小,可存在处于大约300个至大约800个之间的过滤器元件附接到管板(tube sheet)上且自其凸出。
还提供了系统用于通常以避免停机的程序序列周期性地且自动地清洁这些过滤器元件。此类系统在潮湿且多灰的一些地理区域特别重要,在这些区域,泥类沉积物会累积在过滤器元件的外部上。在一些公知的脉冲清洁系统中,空气供送管路或歧管延伸越过管板,而圆锥形的空气脉冲喷射器或喷嘴插入在各过滤器元件出口处的管路开孔中。喷嘴关于过滤器元件出口居中,且设计成将清洁空气的脉冲引导到过滤器元件中(与经过过滤器元件的正常入口空气流动相反),从而移除累积在元件外部上的任何固体颗粒。然而,当过滤器元件构造成沿轴向具有不同形状时,此类布置就不是特别有效。例如,一种常用过滤器元件在其远离管板的入口端具有圆柱形区段,而在其连结到管板上的出口端处具有圆锥形区段。从过滤器元件出口处的单个圆锥形喷射器或喷嘴所发出的脉冲清洁空气的空气流动型式(形状,pattern)不会有效地清洁此种类型的过滤器元件的这两个区段。
仍然需要一种特别适用于燃气轮机入口过滤间中常用的形状不同的多区段式入口过滤器的脉冲清洁系统。
发明内容
根据本发明的一个示例性而非限制性的实施例,提供了一种用于具有入口和出口的一个或多个中空过滤器元件的脉冲清洁系统,该脉冲清洁系统包括:空气供送歧管,其适于延伸越过过滤器元件的出口;导管,其大致垂直于该歧管延伸且适于延伸到过滤器元件中,该导管沿其长度尺寸设有多个空气喷射孔,以及安装在其远端末梢上的脉冲空气喷嘴。
在另一示例性而非限制性的方面,本发明涉及一种燃气轮机入口过滤间,其包括:具有入口侧和出口侧的壳体;形成出口侧上的壁的管板,该管板支承延伸到壳体中的多个中空过滤器元件,该多个中空过滤器元件中的各个均具有入口和出口;沿管板延伸的清洁空气供送歧管,其中,支管从该歧管大致垂直地延伸到各个中空过滤器元件中,该支管沿其长度尺寸设有多个空气喷射孔。
在又一示例性而非限制性的方面,本发明涉及一种清洁过滤器元件的方法,该方法包括:(a)在压力下经由邻近过滤器元件出口端的空气供送歧管供送空气;以及(b)在压力下于过滤器元件内的各个沿轴向间隔开的位置处从歧管喷射空气。
现在将结合以下标识的附图来描述本发明。
附图说明
图1为公知的燃气轮机入口过滤间的简化侧视图;
图2为示出用于图1中所示的入口过滤间的公知过滤器元件的局部剖面侧视图;
图3为大致如图2中所示的入口过滤器的局部透视图,而且还示出了对于过滤器的公知脉冲清洁布置;以及
图4为类似于图3的视图,但示出了根据本发明的示例性而非限制性的实施例的脉冲清洁布置。
零件清单
10入口过滤间
12壳体
14入口罩盖
16管板
18过滤器元件
20圆柱形区段
22圆锥形区段
24入口
26出口
28内部三角架结构
30供送歧管或管路
32脉冲喷射器或喷嘴
34歧管
36支管或导管
38空气喷射孔
40脉冲空气喷嘴
42喷嘴
具体实施方式
参看图1和图2,典型的燃气轮机入口过滤间10包括具有入口侧的壳体12,该入口侧设有多个入口罩盖14。壳体12具有包括管板16的出口侧,管板16支承以悬臂方式凸入壳体12中的多个(通常数百个)筒型中空过滤器元件18。各过滤器元件18(图2中最佳可见)形成有大致圆柱形区段20和圆锥形区段22。圆柱形区段20的自由端用作过滤器元件入口24,而圆锥形区段22的扩大端用作过滤器元件出口26,该出口26通过任何适合的方式连接到管板16上。内部三角架结构28可用于支承和加强过滤器元件。在正常操作中,通向涡轮的入口空气经由入口罩盖14流入入口过滤间10中,且沿箭头A指出的流动方向流过多个过滤器元件18。
图3部分地示出了公知的脉冲清洁系统,其中,清洁空气供送歧管或管路30旁靠管板16延伸,与过滤器元件18自其凸出的一侧相反,并越过过滤器元件出口26。对于各过滤器元件18,圆锥形脉冲喷射器或喷嘴32安装在形成于歧管30中的开孔内,且在过滤器元件出口26内大致居中。因此,脉冲喷射器或喷嘴定位成用以将清洁空气的高压脉冲(例如,处于大约100psi)以大致圆锥形的流动型式喷射到过滤器元件18中,该流动型式与过滤器元件区段22的圆锥形状相反。结果,该布置对于清洁粘附在管板16近旁的过滤器元件的圆锥形区段22外侧上和粘附在圆柱形区段20远端处的固体并非特别有效。
图4示出了根据本发明的示例性而非限制性实施例的脉冲清洁设备。该过滤器元件18与图3中所示的相同,且其相对于管板16的定向仍为先前所述的那样。新的空气供送歧管34延伸越过过滤器元件出口26,而支管36(或可为挠性或刚性且由各种适合材料形成的其它适合的导管或其等同物,或用于将空气良好地供送到管区段中的任何其它同等器件)从空气供送歧管34(先前在此固定了诸如喷嘴32的喷嘴)的开孔中大致垂直于歧管延伸。支管36延伸到过滤器元件18中至少等于圆锥形区段22的长度的距离,以及延伸到圆柱形区段20中(优选为远到三角架结构28所容许的)。多个空气喷射孔38大致沿支管36的整个长度布置,以便将清洁空气脉冲供送到过滤器元件18的两个区段20,22的内部。此外,可具有的尺寸和形状类似于上文所述的喷嘴32的喷射器元件或喷嘴40可安装在支管36的远端末梢上,以便将附加的清洁脉冲供送到入口过滤器元件18的圆柱形区段20的远端中。
空气喷射器孔38可按需布置,但一种有效的布置是将孔定位成4个沿轴向间隔开的组合。例如,该组合可间隔开2英寸,而各孔均可具有大约1/2英寸的直径。在各组合中,空气喷射器孔沿圆周方向间隔开大约90°。各孔38均可安装有喷嘴42,该喷嘴42类似于但小于喷嘴32,40,但也设计成以扩大的圆形型式输送清洁空气脉冲。因此,沿轴向间隔型式的喷嘴42(图4中示出了一个)有效地清洁了圆锥形区段22和过滤器元件圆柱形区段20的相邻部分,而定位在支管36末梢处的喷嘴40有效地清洁了圆柱形区段20的剩余远端部分。此外,上述布置容许系统压力从大约100psi减小至大约40-50psi,或按工程需要减小。
将应理解的是,上述布置对附接到管板16上的各个过滤器元件18进行了复制。此外,本发明能够在不必移除用于清洁过滤器元件的大量且复杂的歧管的管体阵列的情况下而予以实现。换言之,如上文所述,可使用相同的歧管管体,且通过用其自身安装有喷嘴40,42阵列的支管36来替代各喷嘴32而简单地改变。
还将应理解的是,本发明不限于本文所述的入口过滤间构成。也不限于结合任何特定过滤器元件使用。此外,歧管的精确位置和定向可按需改变,而空气脉冲清洁孔38的数目、尺寸、形状、位置、间距和布置可在本发明的范围内变化。
尽管本发明已结合当前认作是一个最为实用和优选的实施例进行了描述,但应当理解,本发明不限于所公开的实施例,而相反的是旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的多种修改和同等布置。

Claims (16)

1.一种用于具有入口和出口的一个或多个中空过滤器元件的脉冲清洁系统,所述脉冲清洁系统包括适于延伸越过所述过滤器元件的出口的空气供送歧管、大致垂直于所述歧管延伸且适于延伸到所述过滤器元件中的导管,所述导管沿其长度尺寸设有多个空气喷射孔,以及安装在所述导管的远端末梢上且适于以扩大的圆形型式输送清洁空气脉冲的圆锥形脉冲空气喷嘴。
2.根据权利要求1所述的脉冲清洁系统,其特征在于,所述多个空气喷射孔布置成沿轴向间隔开的组合。
3.根据权利要求2所述的脉冲清洁系统,其特征在于,各所述沿轴向间隔开的组合均包括围绕所述导管沿周向间隔开的所述多个空气喷射孔中的4个。
4.根据权利要求1所述的脉冲清洁系统,其特征在于,沿所述长度尺寸的所述多个空气喷射孔均安装有构造成以扩大的圆形型式输送清洁空气脉冲的喷嘴。
5.根据权利要求3所述的脉冲清洁系统,其特征在于,所述沿轴向间隔开的组合的所述4个孔中的各个均安装有构造成以扩大的圆形型式输送清洁空气脉冲的喷嘴。
6.一种燃气轮机入口过滤间,包括:具有入口侧和出口侧的壳体;形成所述出口侧上的壁的管板,所述管板支承延伸到所述壳体中的多个中空过滤器元件,所述多个中空过滤器元件中的各个均具有入口和出口;沿所述管板延伸的清洁空气供送歧管,其中,支管从所述歧管延伸到所述多个中空过滤器元件中的各个中,所述支管沿其长度尺寸设有多个空气喷射孔;以及其中,脉冲空气喷嘴安装在所述支路排出管的末梢上,所述脉冲空气喷嘴构造成以扩大的圆形型式输送清洁空气脉冲。
7.根据权利要求6所述的燃气轮机入口过滤间,其特征在于,所述在所述支管中的所述多个空气喷射孔布置成沿轴向间隔开的组合。
8.根据权利要求7所述的燃气轮机入口过滤间,其特征在于,各所述沿轴向间隔开的组合均包括围绕所述支管沿周向间隔开的4个空气喷射孔。
9.根据权利要求6所述的燃气轮机入口过滤间,其特征在于,所述多个过滤器元件均包括位于所述入口近旁的圆柱形区段和位于所述出口近旁的圆锥形区段,以及其中,所述支管从所述出口至少延伸到所述圆柱形区段的一部分中。
10.根据权利要求6所述的燃气轮机入口过滤间,其特征在于,沿所述长度尺寸的所述多个空气喷射孔均安装有构造成以扩大的圆形型式输送清洁空气脉冲的喷嘴。
11.一种清洁过滤器元件的方法,其中,所述过滤器元件由远离所述过滤器元件的出口的圆柱形区段和邻近所述出口的圆锥形区段形成,所述方法包括:
(a)在压力下经由所述过滤器元件的出口端附近的空气供送歧管供送空气;以及
(b)在压力下从连接到所述歧管上的支管喷射所述空气,所述支管至少延伸到所述圆柱形区段的一部分中,所述支管具有安装在所述支管的远端末梢上且适于以扩大的圆形型式输送清洁空气脉冲的圆锥形脉冲空气喷嘴。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,步骤(b)包括:从沿所述支管的长度的沿轴向间隔开的位置和从所述支管的末梢将空气脉冲喷射到所述过滤器元件的内部。
13.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,步骤(b)包括在压力下从所述末梢处的脉冲空气喷嘴将所述空气脉冲喷射到所述圆柱形区段的剩余部分中。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,步骤(b)还包括从所述支管中的空气喷射孔的沿轴向间隔开的组合将脉冲空气至少喷射到所述圆锥形区段中。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,步骤(b)包括从位于所述空气喷射孔的沿轴向间隔开的组合中的喷嘴喷射脉冲空气。
16.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,步骤(b)通过在40-50psi之间的压力下供送空气来实施。
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