CN110284974B - 一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯 - Google Patents

一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，所述空气过滤滤芯包括强化基层，强化基层上部设有涂料保护层，涂料保护层上部设有高温强化层，强化基层为改性玻璃纤维层。本发明的玻璃纤维作为强化基层，通过将其改性提高与涂料保护层、高温强化层相容性，玻璃纤维改性先采用热处理再冷冻，提高玻璃纤维表面活性能，然后再进行热回流，从而进行有机化改性，然后采用紫外辐照、γ射线交替辐射处理3次，最后送入量子点溶剂中处理，继而大幅度改善玻璃纤维表面能。

Description

一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯
技术领域
本发明涉及燃气轮滤芯技术领域，具体涉及一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯。
背景技术
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机，燃气轮机结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、启动快、少用或不用冷却水等一系列优点；燃气轮机滤芯主要作用是过滤掉燃气或空气中灰尘颗粒、有害气体、固体物质等，使进入燃气轮机的燃气洁净，防止空气中尘埃颗粒、水汽凝胶等物质进入气道，造成燃气轮机进气量减少，从而降低燃气轮发电机组输出功率和热效率，预防压气机叶片脏物而产生震动，增加机组运行的功率消耗。
空气过滤滤芯在燃气轮出气口使用，该处温度较高，可达到280℃，现有空气过滤滤芯高温下长期使用耐久性差，导致滤芯需要经常更换，而滤芯比较昂贵，从而提高了滤芯的成本。
中国专利文献(公开号：CN 109569093A)公开了一种空气净化器陶瓷滤芯，包括基体和覆盖于基体外表面的分解层；所述基体的原料以重量份计，包括如下组分：沸石30-40份、羟基磷灰石20-30份、硅藻土10-20份、造孔剂5-8份、塑化剂5-8份；所述分解层的原料浆液以重量份计，包括如下组分：偏钛酸10-20份、聚乙二醇15-23份、草酸8-12份、偏钒酸铵20-30份、偏钨酸铵15-18份，该滤芯在高温下易损害，从而降低了使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，所述空气过滤滤芯包括强化基层，强化基层上部设有涂料保护层，涂料保护层上部设有高温强化层，强化基层为改性玻璃纤维层；
所述改性玻璃纤维层的制备方法为：将玻璃纤维进行热处理，随后进行冷冻处理1-2h，冷冻温度为-10℃，取出，然后与硅烷偶联剂KH170进行热回流处理，热回流温度为110-120℃，热回流时间为3h，再反复水洗2-3次、干燥，随后再采用紫外辐照、γ射线交替辐射处理3 次，最后送入量子点溶剂中，对其通电处理，电压为15-25v，电流密度为1-3A/dm2，通电25-35min，随后取出，采用去离子冲洗2-3次，即可。
作为本发明的进一步方案是：所述热处理为将玻璃纤维从室温以15-25℃/min升至300 ℃，保温20-30min，随后以4-6℃/min升至400℃，随后立即用水冷冷却至室温。
作为本发明的进一步方案是：所述紫外辐照、γ射线交替辐射处理为紫外线辐照6s，随后采用γ射线辐照3s。
作为本发明的进一步方案是：所述量子点溶剂为碳量子点、去离子按照重量比1:2配制而成。
作为本发明的进一步方案是：所述涂料保护层的制备方法为将磷酸二氢铝送到鼓泡碳化塔中酸化，控制混合料的比表面积在25-30m2/g，得纳米浆液，然后加入稀土氯化镧、金属氯化物搅拌20-30min，随后再加入有机硅乳液，然后采用紫外辐照20-30s，即可。
作为本发明的进一步方案是：所述金属氯化物为氯化铝、氯化铁、氯化锌、氯化镁、氯化锰中的一种或多种的组合物。
作为本发明的进一步方案是：所述金属氯化物为氯化铝。
作为本发明的进一步方案是：所述高温强化层的制备方法为将叶腊石粉碎过200-300 目，然后加入叶腊石总量10-20％的莫来石晶须，随后再加入改性废木材，边搅拌边混合，最后加入硅酮母粒，然后于反应釜中反应1-2h，反应温度为120-130℃，即可。
作为本发明的进一步方案是：所述改性废木材的制备方法为将废木材先水洗，随后风干，再粉碎过50-60目，随后送入反应釜中，控制反应温度为75-85℃，随后依次加入质量分数为60％稀硫酸、50％氢氧化钠溶液处理，处理30min，随后再水洗、过滤，再加入浓硫酸、苯酚，反应温度升至120-130℃，反应25-35min，随后再降至室温，即可。
作为本发明的进一步方案是：所述莫来石晶须采用有机偶联化处理。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的玻璃纤维作为强化基层，通过将其改性提高与涂料保护层、高温强化层相容性，玻璃纤维改性先采用热处理再冷冻，提高玻璃纤维表面活性能，然后再进行热回流，从而进行有机化改性，然后采用紫外辐照、γ射线交替辐射处理3次，最后送入量子点溶剂中处理，继而大幅度改善玻璃纤维表面能，提高玻璃纤维与涂料保护层相容性，从而使涂料保护层、高温强化层与强化基层形成一体化结构，涂料保护层中磷酸二氢铝耐高温强，将其形成纳米浆液再与机硅乳液复合，从而在玻璃纤维表面涂覆一层耐高温涂料，然后再通过高温强化层进一步改善空气滤芯耐高温性，高温强化层中叶腊石本身具有耐火、耐高温性能，同时其结构为2:1型的层状含水铝硅酸盐矿物，其具有二维层状结构，莫来石晶须具有抗蠕变、直径小等特点，分布在叶腊石中，提高叶腊石的耐高温性，改性废木材作为中间料，填充在叶腊石、莫来石晶须中进一步提高材料的耐高温性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明结构示意图；
图中：1-强化基层，2-涂料保护层，3-高温强化层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，所述空气过滤滤芯包括强化基层1，强化基层1上部设有涂料保护层2，涂料保护层2上部设有高温强化层3，强化基层1为改性玻璃纤维层；
所述改性玻璃纤维层的制备方法为：将玻璃纤维进行热处理，随后进行冷冻处理1h，冷冻温度为-10℃，取出，然后与硅烷偶联剂KH170进行热回流处理，热回流温度为110℃，热回流时间为3h，再反复水洗2次、干燥，随后再采用紫外辐照、γ射线交替辐射处理3次，最后送入量子点溶剂中，对其通电处理，电压为15v，电流密度为1A/dm2，通电25min，随后取出，采用去离子冲洗2次，即可。
热处理为将玻璃纤维从室温以15℃/min升至300℃，保温20min，随后以4℃/min升至400℃，随后立即用水冷冷却至室温。
紫外辐照、γ射线交替辐射处理为紫外线辐照6s，随后采用γ射线辐照3s。
量子点溶剂为碳量子点、去离子按照重量比1:2配制而成。
涂料保护层的制备方法为将磷酸二氢铝送到鼓泡碳化塔中酸化，控制混合料的比表面积在25m2/g，得纳米浆液，然后加入稀土氯化镧、金属氯化物搅拌20min，随后再加入有机硅乳液，然后采用紫外辐照20-30s，即可。
金属氯化物为氯化铝。
高温强化层的制备方法为将叶腊石粉碎过200目，然后加入叶腊石总量10％的莫来石晶须，随后再加入改性废木材，边搅拌边混合，最后加入硅酮母粒，然后于反应釜中反应1h，反应温度为120℃，即可。
改性废木材的制备方法为将废木材先水洗，随后风干，再粉碎过50目，随后送入反应釜中，控制反应温度为75℃，随后依次加入质量分数为60％稀硫酸、50％氢氧化钠溶液处理，处理30min，随后再水洗、过滤，再加入浓硫酸、苯酚，反应温度升至120℃，反应25min，随后再降至室温，即可。
莫来石晶须采用有机偶联化处理。
实施例2.
本实施例的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，所述空气过滤滤芯包括强化基层1，强化基层1上部设有涂料保护层2，涂料保护层2上部设有高温强化层3，强化基层1为改性玻璃纤维层；
所述改性玻璃纤维层的制备方法为：将玻璃纤维进行热处理，随后进行冷冻处理2h，冷冻温度为-10℃，取出，然后与硅烷偶联剂KH170进行热回流处理，热回流温度为120℃，热回流时间为3h，再反复水洗3次、干燥，随后再采用紫外辐照、γ射线交替辐射处理3次，最后送入量子点溶剂中，对其通电处理，电压为25v，电流密度为3A/dm2，通电35min，随后取出，采用去离子冲洗3次，即可。
热处理为将玻璃纤维从室温以25℃/min升至300℃，保温30min，随后以6℃/min升至400℃，随后立即用水冷冷却至室温。
紫外辐照、γ射线交替辐射处理为紫外线辐照6s，随后采用γ射线辐照3s。
量子点溶剂为碳量子点、去离子按照重量比1:2配制而成。
涂料保护层的制备方法为将磷酸二氢铝送到鼓泡碳化塔中酸化，控制混合料的比表面积在30m2/g，得纳米浆液，然后加入稀土氯化镧、金属氯化物搅拌30min，随后再加入有机硅乳液，然后采用紫外辐照20-30s，即可。
金属氯化物为氯化铁。
高温强化层的制备方法为将叶腊石粉碎过300目，然后加入叶腊石总量20％的莫来石晶须，随后再加入改性废木材，边搅拌边混合，最后加入硅酮母粒，然后于反应釜中反应2h，反应温度为130℃，即可。
改性废木材的制备方法为将废木材先水洗，随后风干，再粉碎过60目，随后送入反应釜中，控制反应温度为85℃，随后依次加入质量分数为60％稀硫酸、50％氢氧化钠溶液处理，处理30min，随后再水洗、过滤，再加入浓硫酸、苯酚，反应温度升至130℃，反应35min，随后再降至室温，即可。
莫来石晶须采用有机偶联化处理。
实施例3.
本实施例的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，所述空气过滤滤芯包括强化基层1，强化基层1上部设有涂料保护层2，涂料保护层2上部设有高温强化层3，强化基层1为改性玻璃纤维层；
所述改性玻璃纤维层的制备方法为：将玻璃纤维进行热处理，随后进行冷冻处理1.5h，冷冻温度为-10℃，取出，然后与硅烷偶联剂KH170进行热回流处理，热回流温度为115℃，热回流时间为3h，再反复水洗3次、干燥，随后再采用紫外辐照、γ射线交替辐射处理3次，最后送入量子点溶剂中，对其通电处理，电压为20v，电流密度为2A/dm2，通电30min，随后取出，采用去离子冲洗3次，即可。
热处理为将玻璃纤维从室温以20℃/min升至300℃，保温25min，随后以5℃/min升至400℃，随后立即用水冷冷却至室温。
紫外辐照、γ射线交替辐射处理为紫外线辐照6s，随后采用γ射线辐照3s。
量子点溶剂为碳量子点、去离子按照重量比1:2配制而成。
涂料保护层的制备方法为将磷酸二氢铝送到鼓泡碳化塔中酸化，控制混合料的比表面积在27.5m2/g，得纳米浆液，然后加入稀土氯化镧、金属氯化物搅拌25min，随后再加入有机硅乳液，然后采用紫外辐照25s，即可。
金属氯化物为氯化锌。
高温强化层的制备方法为将叶腊石粉碎过250目，然后加入叶腊石总量15％的莫来石晶须，随后再加入改性废木材，边搅拌边混合，最后加入硅酮母粒，然后于反应釜中反应1.5h，反应温度为125℃，即可。
改性废木材的制备方法为将废木材先水洗，随后风干，再粉碎过55目，随后送入反应釜中，控制反应温度为80℃，随后依次加入质量分数为60％稀硫酸、50％氢氧化钠溶液处理，处理30min，随后再水洗、过滤，再加入浓硫酸、苯酚，反应温度升至125℃，反应30min，随后再降至室温，即可。
莫来石晶须采用有机偶联化处理。
对比例1.
与实施例3不同是玻璃纤维层未经过改性处理。
对比例2.
与实施例3不同是涂料保护层未加入稀土氯化镧。
对比例3.
与实施例3不同是高温强化层未加入莫来石晶须。
对比例4.
采用中国专利文献(公开号：CN 109569093A)公开了一种空气净化器陶瓷滤芯中实施例1 原料及方法。
实施例1-3、对比例1-4中空气过滤滤芯性能测试结果如下:
抗压碎强度(kN) 300℃耐高温960h(MPa)
实施例1 4.5 960h无开裂、无脱落
实施例2 4.7 960h无开裂、无脱落
实施例3 4.8 960h无开裂、无脱落
对比例1 3.8 830h开裂、脱落
对比例2 4.1 910h开裂、脱落
对比例3 4.3 880h开裂、脱落
对比例4 3.1 640h开裂、脱落
从实施例1-3及对比例1-4中得出，本发明实施例3相对于对比例4，抗压碎强度提高了1.7kN，改善率为54.83％，实施例3中300℃耐高温960h下无开裂、无脱落，对比例4中640h下开裂、脱落。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述空气过滤滤芯包括强化基层，强化基层上部设有涂料保护层，涂料保护层上部设有高温强化层，强化基层为改性玻璃纤维层；
所述改性玻璃纤维层的制备方法为：将玻璃纤维进行热处理，随后进行冷冻处理1-2h，冷冻温度为-10℃，取出，然后与硅烷偶联剂KH170进行热回流处理，热回流温度为110-120℃，热回流时间为3h，再反复水洗2-3次、干燥，随后再采用紫外辐照、γ射线交替辐射处理3次，最后送入量子点溶剂中，对其通电处理，电压为15-25v，电流密度为1-3A/dm
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，通电25-35min，随后取出，采用去离子水冲洗2-3次，即可。
2.根据权利要求1所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述热处理为将玻璃纤维从室温以15-25℃/min升至300℃，保温20-30min，随后以4-6℃/min升至400℃，随后立即用水冷冷却至室温。
3.根据权利要求1所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述紫外辐照、γ射线交替辐射处理为紫外线辐照6s，随后采用γ射线辐照3s。
4.根据权利要求1所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述量子点溶剂为碳量子点、去离子水按照重量比1:2配制而成。
5.根据权利要求1所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述涂料保护层的制备方法为将磷酸二氢铝送到鼓泡碳化塔中酸化，控制混合料的比表面积在25-30m2/g，得纳米浆液，然后加入稀土氯化镧、金属氯化物搅拌20-30min，随后再加入有机硅乳液，然后采用紫外辐照20-30s，即可。
6.根据权利要求5所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述金属氯化物为氯化铝、氯化铁、氯化锌、氯化镁、氯化锰中的一种或多种的组合物。
7.根据权利要求6所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述金属氯化物为氯化铝。
8.根据权利要求1所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述高温强化层的制备方法为将叶腊石粉碎过200-300目，然后加入叶腊石总量10-20%的莫来石晶须，随后再加入改性废木材，边搅拌边混合，最后加入硅酮母粒，然后于反应釜中反应1-2h，反应温度为120-130℃，即可。
9.根据权利要求8所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述改性废木材的制备方法为将废木材先水洗，随后风干，再粉碎过50-60目，随后送入反应釜中，控制反应温度为75-85℃，随后依次加入质量分数为60%稀硫酸、50%氢氧化钠溶液处理，处理30min，随后再水洗、过滤，再加入浓硫酸、苯酚，反应温度升至120-130℃，反应25-35min，随后再降至室温，即可。
10.根据权利要求8所述的一种高效率燃气轮机空气过滤滤芯，其特征在于，所述莫来石晶须采用有机偶联化处理。
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