CN114870526A - 一种高温天然气滤芯及其制作方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天然气过滤领域，公开一种高温天然气滤芯及其制作方法和应用，该滤芯包括多孔支撑筒、套设于多孔支撑筒外侧的褶皱滤材、焊接于多孔支撑筒两端的固定机构以及分别盖设于多孔支撑筒两端的通端盖和止端盖；固定机构包括位于褶皱滤材外侧并用于对其沿径向压紧的径向固定机构和位于褶皱滤材端侧并用于对其端部沿轴向压平固定的轴向固定机构，径向固定机构与轴向固定机构焊接；通端盖上设有天然气通道，通端盖分别与多孔支撑筒和同端侧的固定机构焊接，止端盖分别与多孔支撑筒远离通端盖的一端和同端侧的固定机构焊接。本发明天然气滤芯可用于5MPa/350℃工况条件下天然气燃料中固体颗粒杂质的过滤，保证进入燃烧系统的燃料清洁度。
Description
技术领域
本发明属于天然气过滤技术领域，更具体地，涉及一种高温天然气滤芯及其制作方法和应用。
背景技术
在节能减排的大环境下，“高效、低耗、可靠、零污染”已经成为动力系统的发展趋势。天然气燃料因高热值、低排放等优点在全球清洁能源中占据日益重要的地位，逐步形成替代常规能源的“热潮”，随着工业经济的发展，近年来以天然气为燃料的发电行业迅速崛起，国内外掀起“煤改气”的浪潮，同时城镇居民生活能源结构也在不断调整，天然气成为居民生活的首选能源，目前天然气占世界能源消费比例达到24％，未来市场潜力巨大。在天然气燃料终端市场，燃气发电行业得到迅速发展，逐步代替煤电成为新一代能源，该行业现阶段主要采用燃气轮机作为主体，燃烧天然气燃料，实现能量转化。为了提高燃气轮机的出功，最直接的方式就是提高燃料的燃烧初始温度，这也是目前燃机电厂采用的普遍措施，通过将进入燃机的天然气温度提升至300℃以上，实现燃机出力的大幅增加。但随之而来也会带来固体颗粒杂质，杂质进入燃机会污染叶片，降低燃机效率。因此，必须采取有效的方法去除燃料中的杂质。
但由于传统天然气滤芯在高温工况下强度较差，从而影响了其过滤效率。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高温天然气滤芯及其制作方法和应用，旨在解决现有天然气滤芯在高温工况下强度差导致过滤效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种高温天然气滤芯，包括多孔支撑筒、同轴套设于所述多孔支撑筒外侧的褶皱滤材、焊接于所述多孔支撑筒两端的固定机构以及分别盖设于所述多孔支撑筒两端的通端盖和止端盖；
所述固定机构包括位于所述褶皱滤材外侧并用于对其沿径向压紧的径向固定机构和位于所述褶皱滤材端侧并用于对其端部沿轴向压平固定的轴向固定机构，所述径向固定机构与所述轴向固定机构焊接；
所述通端盖上开设有连通所述多孔支撑筒内部的天然气通道，所述通端盖分别与所述多孔支撑筒的一端和其同端侧的固定机构焊接，所述止端盖分别与所述多孔支撑筒远离所述通端盖的一端和其同端侧的固定机构焊接。
优选地，所述通端盖包括同轴连接的第一盖体和第一盖帽，所述第一盖体插入所述多孔支撑筒内部。
优选地，所述第一盖体外壁与所述多孔支撑筒内壁焊接，所述第一盖帽与其同端侧的所述径向固定机构焊接。
优选地，所述止端盖包括同轴连接的第二盖体和第二盖帽，所述第二盖体插入所述多孔支撑筒内部。
优选地，所述第二盖体外壁与所述多孔支撑筒内壁焊接，所述第二盖帽与其同端侧的所述径向固定机构焊接。
优选地，所述褶皱滤材由内至外同轴设置有三层，中间层为不锈钢金属纤维材料，其余两层为不锈钢平纹网。
优选地，所述不锈钢金属纤维材料中纤维直径小于1μm。
按照本发明的另一方面，提供了一种上述高温天然气滤芯的制作方法，包括如下步骤：
S1、将褶皱滤材套于多孔支撑筒外侧；
S2、利用径向固定机构将褶皱滤材两端沿径向压紧，再在所述褶皱滤材两端安装轴向固定机构，将褶皱滤材两端压平固定，然后采用微电流焊接将所述轴向固定机构分别与所述多孔支撑筒和所述径向固定机构固定；
S3、安装通端盖和止端盖，定位后采用微电流焊接将所述通端盖分别与所述多孔支撑筒和同端侧的所述径向固定机构固定，并将所述止端盖分别与所述多孔支撑筒和同端侧的所述径向固定机构固定。
优选地，步骤S1中，将所述褶皱滤材套于所述多孔支撑筒外侧后，对所述褶皱滤材两端进行机械压平。
按照本发明的另一方面，提供了一种高温天然气过滤器，包括上述高温天然气滤芯和拉杆，拉杆一端密封插入通端盖并与其固定，另一端与止端盖固定连接，所述通端盖远离多孔支撑筒的一侧安装有耐高温金属垫片。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明提供一种高温天然气滤芯，具有轴向及径向固定结构对滤材进行紧固，同时采取焊接式连接结构，实现天然气滤芯的全密封，增强滤芯的结构强度，可用于高温高压工况下过滤和净化天然气。
(2)本发明高温天然气滤芯中的滤材采用耐高温超细不锈钢金属纤维材料，用于天然气发电行业燃料管线的终端过滤，在高温工况下可确保金属纤维不被烧断，可去除天然气中的5μm以上的微小颗粒杂质，实现高温工况下的高效过滤性能。
(3)本发明提供的高温天然气滤芯制作方法，操作简便快捷，采用整体式焊接实现金属滤芯的密封，结构强度高，确保高效的过滤功能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高温天然气滤芯结构示意图；
图2为本发明实施例提供的高温天然气滤芯制作示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-多孔支撑筒；2-褶皱滤材；3-固定机构，31-径向固定机构，32-轴向固定机构；4-通端盖，41-第一盖体，42-第一盖帽；5-止端盖，51-第二盖体，52-第二盖帽；6-天然气通道；7-第一焊接处；8-第二焊接处；9-第三焊接处；10-第四焊接处。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的高温天然气滤芯的结构示意图，如图1所示，该高温天然气滤芯包括多孔支撑筒1、褶皱滤材2、固定机构3、通端盖4和止端盖5。
褶皱滤材2同轴套设于多孔支撑筒1上，多孔支撑筒1对褶皱滤材2起到支撑作用。多孔支撑筒1侧壁上均匀分布有若干个通孔，该通孔的形状可以是圆形、椭圆形、菱形等，在此不做具体限定。褶皱滤材2包覆于多孔支撑筒1的外壁，天然气从滤芯外部进入褶皱滤材2，经过过滤净化后进入多孔支撑筒1的内部。优选地，褶皱滤材2由内至外同轴设置有三层，中间层为不锈钢金属纤维材料，其余两层为不锈钢平纹网。不锈钢金属纤维材料具有耐高温特性，确保在高温工况下不被烧断，且无二次污染，是非常合适的高温天然气过滤材料。在不锈钢金属纤维材料内外加衬不锈钢平纹网，确保滤材力挺、不塌陷，最终形成褶皱式滤材。进一步地，所采用的不锈钢金属纤维材料为纤维直径小于1μm的超细金属纤维材料，过滤效果更好。
固定机构3焊接于多孔支撑筒1的两端，用于对褶皱滤材2进行压紧固定，其包括径向固定机构31和轴向固定机构32，径向固定机构31位于褶皱滤材2外侧并用于对其沿径向压紧，轴向固定机构32位于褶皱滤材2端侧并用于对其端部沿轴向压平固定，径向固定机构31与轴向固定机构32焊接。具体地，径向固定机构31可以为套设于褶皱滤材2外侧的紧固环，也可以是若干围绕褶皱滤材2外围的弧形紧固件，可实现对褶皱滤材2由外围向中心压紧在多孔支撑筒1上，避免褶皱滤材2内部疏松而影响过滤效果。作为优选的，径向固定机构31宜采用完整环形结构的紧固环，可对褶皱滤材2同一平面上全方位的固定。轴向固定机构32具体可以为压环，该压环套设于多孔支撑筒1上，其表面压于褶皱滤材2端侧，压环外缘与紧固环或紧固件的内缘焊接，两端的压环可实现对褶皱滤材2沿轴向上固定，防止过滤过程中褶皱滤材2沿轴向移动。
通端盖4和止端盖5分别盖设于多孔支撑筒1两端，通端盖4上开设有连通多孔支撑筒1内部的天然气通道6，天然气可通过通端盖4流通。通端盖4同时与多孔支撑筒1的一端和其同端侧的固定机构3焊接固定，止端盖5同时与多孔支撑筒1远离通端盖4的一端和其同端侧的固定机构3焊接固定。
在一些实施例中，通端盖4包括同轴连接的第一盖体41和第一盖帽42，第一盖体41插入多孔支撑筒1内部，可选地，第一盖体41外壁与多孔支撑筒1内壁焊接，第一盖帽42与其同端侧的径向固定机构31焊接。止端盖5包括同轴连接的第二盖体51和第二盖帽52，第二盖体51插入多孔支撑筒1内部，同样可选地，第二盖体51外壁与多孔支撑筒1内壁焊接，第二盖帽52与其同端侧的径向固定机构31焊接。
端盖采用盖体和盖帽的结构，方便插入多孔支撑筒中，同时盖体结构提供更合适的焊接点，方便焊接，增加整个滤芯的结构强度。
另一方面，如图2所示，本发明实施例还提供一种高温天然气滤芯的制作方法，其包括如下步骤：
S1、将褶皱滤材2套于多孔支撑筒1外侧；
S2、利用径向固定机构31将褶皱滤材2两端沿径向压紧，再在褶皱滤材2两端安装轴向固定机构32，将褶皱滤材2两端压平固定，然后采用微电流焊接在图2中所示的第一焊接处7和第二焊接处8，将轴向固定机构32分别与多孔支撑筒1和径向固定机构31固定；
S3、安装通端盖4和止端盖5，定位后采用微电流焊接在图2中所示的第三焊接处9和第四焊接处10，将通端盖4分别与多孔支撑筒1和同端侧的径向固定机构31固定，并类似地将止端盖5分别与多孔支撑筒1和同端侧的径向固定机构31固定。
优选地，将褶皱滤材2套于多孔支撑筒1外侧后，对褶皱滤材2两端进行机械压平，再塞入径向固定机构31中进行压紧固定。
利用本发明实施例提供的高温天然气滤芯可组装成高温天然气过滤器，通端盖4远离多孔支撑筒1的一侧安装有耐高温金属垫片，通过拉杆将滤芯固定在过滤器内部安装板上，拉杆一端密封插入通端盖4并与其固定，另一端与止端盖5固定连接，具体可采用垫片及螺母等连接件进行密封固定。过滤器正常运行时，天然气从滤芯外部进入内部，上游气流中的粉尘杂质被金属滤材拦截在滤材外表面，实现天然气的过滤与净化。随着滤芯表面拦截灰尘量的不断增加，阻力也不断升高，当阻力达到报警设定值时，需及时更换新的天然气滤芯或者对已拆滤芯进行多次清理后重新安装使用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高温天然气滤芯，其特征在于：包括多孔支撑筒(1)、同轴套设于所述多孔支撑筒(1)外侧的褶皱滤材(2)、焊接于所述多孔支撑筒(1)两端的固定机构(3)以及分别盖设于所述多孔支撑筒(1)两端的通端盖(4)和止端盖(5)；
所述固定机构(3)包括位于所述褶皱滤材(2)外侧并用于对其沿径向压紧的径向固定机构(31)和位于所述褶皱滤材(2)端侧并用于对其端部沿轴向压平固定的轴向固定机构(32)，所述径向固定机构(31)与所述轴向固定机构(32)焊接；
所述通端盖(4)上开设有连通所述多孔支撑筒(1)内部的天然气通道(6)，所述通端盖(4)分别与所述多孔支撑筒(1)的一端和其同端侧的固定机构(3)焊接，所述止端盖(5)分别与所述多孔支撑筒(1)远离所述通端盖(4)的一端和其同端侧的固定机构(3)焊接。
2.根据权利要求1所述的高温天然气滤芯，其特征在于：所述通端盖(4)包括同轴连接的第一盖体(41)和第一盖帽(42)，所述第一盖体(41)插入所述多孔支撑筒(1)内部。
3.根据权利要求2所述的高温天然气滤芯，其特征在于：所述第一盖体(41)外壁与所述多孔支撑筒(1)内壁焊接，所述第一盖帽(42)与其同端侧的所述径向固定机构(31)焊接。
4.根据权利要求1所述的高温天然气滤芯，其特征在于：所述止端盖(5)包括同轴连接的第二盖体(51)和第二盖帽(52)，所述第二盖体(51)插入所述多孔支撑筒(1)内部。
5.根据权利要求4所述的高温天然气滤芯，其特征在于：所述第二盖体(51)外壁与所述多孔支撑筒(1)内壁焊接，所述第二盖帽(52)与其同端侧的所述径向固定机构(31)焊接。
6.根据权利要求1所述的高温天然气滤芯，其特征在于：所述褶皱滤材(2)由内至外同轴设置有三层，中间层为不锈钢金属纤维材料，其余两层为不锈钢平纹网。
7.根据权利要求6所述的高温天然气滤芯，其特征在于：所述不锈钢金属纤维材料中纤维直径小于1μm。
8.一种权利要求1-7任一所述的高温天然气滤芯的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将褶皱滤材(2)套于多孔支撑筒(1)外侧；
S2、利用径向固定机构(31)将褶皱滤材(2)两端沿径向压紧，再在所述褶皱滤材(2)两端安装轴向固定机构(32)，将褶皱滤材(2)两端压平固定，然后采用微电流焊接将所述轴向固定机构(32)分别与所述多孔支撑筒(1)和所述径向固定机构(31)固定；
S3、安装通端盖(4)和止端盖(5)，定位后采用微电流焊接将所述通端盖(4)分别与所述多孔支撑筒(1)和同端侧的所述径向固定机构(31)固定，并将所述止端盖(5)分别与所述多孔支撑筒(1)和同端侧的所述径向固定机构(31)固定。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于：步骤S1中，将所述褶皱滤材(2)套于所述多孔支撑筒(1)外侧后，对所述褶皱滤材(2)两端进行机械压平。
10.一种高温天然气过滤器，其特征在于：包括权利要求1-7任一所述的高温天然气滤芯和拉杆，所述拉杆一端密封插入通端盖(4)并与其固定，另一端与止端盖(5)固定连接，所述通端盖(4)远离多孔支撑筒(1)的一侧安装有耐高温金属垫片。
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