JPS6044018A - 気体中に含まれる粒子を除去するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分離手段が汚染することなく気体流から固体
及び液体の汚染物質を除去するための分離装置及び方法
に関する。特にしかし排他的にではなく、本発明は沖合
のオイルリグ捷たは海岸／砂漠における運転または海岸
から離れた船上での運転の如き困難な状況におけるガス
タービンの燃焼空気の浄化に関する。

ガスタービンの吸気中に含まれる海塩及び固体粒子は運
転に関して有害な影響を有している。海塩のエーロゾル
及び泥状化学物質、塵及び砂の形態の高濃度の固体粒子
の組合せを除去する際に特別の困難が生じる。海洋環境
においてガスタービンを保護するだめの一つの提案は三
段階システムを利用しており、空気流の方向に連続的に
配置された鉤状羽根板、粘着パッド及び追加の鉤状羽根
板から構成されている。この三段階システムは、小さな
固体粒子を除去するために限られた効率を有し且つ非常
に限定された塵保持容量を有する小型で高速の水蒸気分
離装置である。前述の状況においては、この型の分離装
置は空気の高い固体金゛有量によりすぐに詰まる傾向が
ある。

本発明は、上記の状況において作動するガスタービンを
保護するために海塩エーロゾル及び固体粒子を自浄式に
高能率除去するための装置を提供することを目的として
いる。

本発明は、・気体が粒子を除去するための分離手段を通
過せしめられるようにした、気体中に含まれる粒子を除
去するための方法において、液体が該分離手段の近傍で
気体中に噴霧され且つ該分離手段によって気体から除去
されることを特徴とする、気体中に含まれる粒子を除去
するための方法を提供する。

本発明はまた、粒子を除去するための分離手段を有して
いる、気体中に含まれる粒子を除去するための分離装置
において、該分離手段に隣接して液体スプレー装置が備
えられていて、該分離手段が気体から液体を除去するよ
うに配置されていることを特徴とする、気体中に含まれ
る粒子を除去するための分離装置を提供する。

好ましくは、該分離手段は衝突分離フィルターパッドを
含んでいて、分離装置は空気により運ばれる固体の洗浄
を最良に行なうように特定の大きさの小滴で成る領域を
浸すための海水の如き液体のスプレー装置を含んでいる
。該スプレー装置の小滴は、汚染物質が空気流から除去
されるフィルターパッドの均一な深さの浸透をももたら
すよう最適にされ得る。

他の観点から、本発明は、固体及び液体粒子を含む気体
流を濾過するための新しく且つ改良されたフィルターシ
ステム及び方法を提供する。特に、気体流内の固体及び
液体粒子の少なくとも一部が海水または淡水の如き液体
により接触せしめられて、接触した固体粒子が濡れまた
接触した液体粒子の少なくとも一部の大きさが拡大され
る。固体及び液体粒子はその後気体流から除去され、こ
のような除去は先の固体粒子の濡れ及び液体粒子の増大
した大きさによって容易になる。

一つの実施例においては、液体は気体流内にだけでなく
、該気体流から固体及び液体粒子を除去するようになさ
れた水蒸気分離器の衝突分離フィルターパッド内にも噴
霧される。液体を直接的に（即ち流れと同方向に）また
は間接的に（即ち流れと逆方向に）フィルターパッド内
に噴霧することによシ、液体は中に汚染物質が蓄積しな
いようにフィルターパッドを洗浄する。

液体は気体流の流れの方向と同じ方向に噴霧され得る。

また、液体は気体流の流れの方向と反対の方向に噴霧さ
れ得る。

以下に、例として本発明の一実施例が添付の図面を参照
して説明される。

図面に示されている分離装置は、気体流特にガスタービ
ンの燃焼空気から汚染物質を除去するための自浄式装置
である。それはこの例においては海水洗浄及び空気流か
ら海水を除去するための海水注入分離器を有している。

本装置は、空気流の方向の変更を生せしめるように空気
流に対して角度をなした一絹の垂直スラットの形態で空
気ダクトの入口に第一の保護装置を有しており、それに
よってスノーフードの必要性を排除し且つ雪及び雨から
の保護及び分離を行なう。

重い固体の汚染物質の地域では、これらのスラットは汚
染しないように注水される。各スラットの後縁は、該ス
ラットの表面から該スラットの底部に在る排出ボックス
へ液体を排出する垂直ポケットである。各々のスラット
の空気流の方向への奥行は１乃至１２インチ（約２．５
４乃至３０．４８ｃｍ）の間である。スラットの間隔（
ピッチ）は】乃至１２インチ（約２．５４乃至ａｏ、４
８ｃｍ）の範囲内である。好ましくは、スラットは６イ
ンチ（約１５．２４　ｃｍ　）の奥行で且つ６インチ（
約１５．２４ｃｍ）の間隔である。該スラットは環境に
耐える材料で作られている。好ましくは、スラットは船
舶グレードのアルミニウムまたは３１６ステンレス鋼で
作られている。

保護装置のすぐ下流に、空気流内に海水の小滴の噴霧４
を発生せしめる液体ノズル３のマトリックスが配置され
ており、該噴霧４は（図面に示されているように）流れ
と同じ方向及び／または流れと逆の方向である。スプレ
ーノズルは油圧式または空気式に制御され得る。該ノズ
ルは分岐管装置２から海水を供給される。発生せしめら
れた海水噴霧は、海水小滴との衝突による小粒子の捕獲
及び海水小滴による汚染物質の包含を最大にするために
、平均直径１０ミクロン以上の大きさである。スプレー
ノズルはまた編みメツシュの衝突分離フィルターパッド
５の均一な適用をなすように配置されている。噴霧によ
る圧力降下の増大は、各入口速度に対する風洞実験によ
シ決定された値に噴霧圧力を自動的に調整するシステム
によって、最小に保持される。該小滴はパッド内に深く
浸透する。噴霧室の床７は、この領域に落下した水及び
汚染物質の排出を保証するために傾斜せしめられている
。

汚染物質の高能率除去は編みメツシュ５により行なわれ
る。該編みメツシュは、１インチ（約２．５４１？７７
＋）当り５乃至２５目のメツシュに編まれた０、００１
乃至０．００６インチ（約２．５４乃至１５．２４ミク
ロン）の直径の金属繊維または人工の接ぎ可能な繊維か
ら製造され得る。編みメツシュは、パッドを構成する載
置された層の分離を保証するために、クリンプを含んで
いる。パッドは、他の層のクリンプと対向せしめられた
クリンプを有する編みメツシュ材料から構成されている
。パッドの層は最終分離段階の上流側でダクト内に固定
されたフレーム内に支持されている。

好ましくは、パッドの層を形成する繊維はモネルメタル
のワイヤーから構成されている。モネルメタルは、特に
塩水腐食に耐えるので、海洋での使用において特に有効
である。繊維は相互に縮寸れて、相互に接合されまたは
結合された繊維を有するメツシュまたは格子を形成する
。好ましくは、繊維の直径は０．００２インチ（約５．
０８ミクロン）のオーダーであるが、該直径は０．００
１インチ以上０．００６インチ以下（約２．５４ミクロ
ン以上１５．２４ミクロン以下）の範囲に及び得る。０
．００２インチ（約５．０８ミクロン）の直径の繊維の
場合、通常の編み装置によれば１インチ（約２．５４ｃ
ｍ）当シ１０乃至１２目のメツシュが与えられ得ること
がわかった。即ち、繊維のメツシュの１インチ（約２．
５４ｃｍ）の長さに約１０乃至１２の繊維がある。ワイ
ヤーは、層の各々が完全に平坦ではないようにクリンプ
を有している。かくして、層がパッドを形成するために
連合せしめられたとき、該層は相互に平坦ではなくその
代りに緩衝手段または浮揚手段を備える。好ましくは、
クリンプは、パッドの奥行に関して１インチ（約２゜５
４　ｃｍ）　”３Ｉ）２０乃至２４層以上を許さないた
めに十分てある。繊維のクリップがないと、パッドの奥
行に関して１インチ（約２．５４ｃｍ）当り約７０乃至
７５の繊維層が在ることがわかった。繊維のクリンプが
望ましい理由は、所定数の層に対して流れ抵抗が低下し
且つ隣接する層の間で増大せしめられる自浄特性が増大
せしめられることにある。

海水の小滴はパッドに浸透して繊維を濡らし、塵及び塩
のエーロゾルの小さな粒子を集めて捕獲するために粘着
面のマトリックスを備える。噴霧の小滴は編みメツシュ
のパッド内に深く浸透して捕集手段の奥行と従って高能
率及び高濃度の汚染物質の処理能力を保証する。好まし
くは、パッドは１００層以上の編みメツシュ材料で作ら
れている。

パッド内に浸透する小滴の連続的な流れは、繊維を濡ら
す液体が連続的に変化せしめられている、即ち繊維を洗
浄しているととを保証する。本装置の特性はパッドの自
浄を与える。小さな粒子は液体の中に包含され且つパッ
ドの外に洗い流される。

この自浄特性を持たない装置は固体の蓄積にょってすぐ
に詰まってしまう。噴霧４も気流の湿度を上昇せしめて
、水蒸気分離器の分離能率を増大せしめる。

パッドの物理特性と、メツシュの密度、繊維の直径及び
噴霧の小滴寸法分布の組合せは、噴霧がパッドに浸透す
るときに捕獲なしに該パッドを通過するほど小さい小滴
がないことを保証する。

パッド内の液体は繊維を濡らして前記手段の隙間内に小
滴を形成する。メツシュの寸法及び層構成は、空気力学
的抗力が該小滴を空気流内に持ち込む前にとれらの小滴
が大きく数μｍの直径になるように、なされる。再び空
気流内に持ち込まれた小滴は大きく且つ最終分離段階６
を備える後述の両肘羽根板の配置により除去される。該
両肘羽根板により捕集される海水の量は、該羽根板が常
に濡れていて塵を運ぶ小滴がシステム内で乾燥し汚染ま
たは閉塞を発生せしめないようにすることを保証するた
めに十分である。

編みメツシュパッド５は海水により濡らされて１５乃至
３５フィート／秒（約４．５８乃至１０．６８ｍ／秒）
の間（該手段の前面領域において平方フィート（約０．
０９７７７２）当り９００乃至２１００立方フィート／
分（平方メートル当シ約２７４．５乃至６４０．５ｆｉ
／分））の高い面速度で作動する。

このように使用されているときの濡れたパッドは優秀な
熱交換手段となる。オイルリグのような暖かい海水が利
用され得るととるでガスタービンの保護装置として作動
するときには、該システムは氷結しやすいすべての表面
を暖かい海水で濡らすことＫより氷結を自己防止し得る
。この自己氷結防止能力は、分離装置の大きさ及び複雑
さを軽減せしめる。従来技術においては、ガスタービン
入口の氷結を防止するために吸気に熱気を添付すること
が必要で、これは有効性と、この形態の氷結防止を備え
ることに関する主要設備１寸法及びコス）・のすべての
問題を含んでいる。同じ熱交換特性は熱い気候における
ガスタービン作動のための蒸発冷却器として利用され得
る。出力及び燃料効率の著しい増加がこの分離装置にお
ける蒸発冷却特性の利用により得られる。

分離装置の最終段階６は、パッドから運ばれるすべての
小滴を慣性分離により除去するだめの両肘羽根板の配置
である。慣性小滴捕集器は、すべての運ばれる小滴を除
去するように０．５乃至１．５インチ（約１．２７乃至
３．８１ｃｍ）の間のピッチで相互に平行な複数の多山
形垂直羽根板から構成されている。小滴は該羽根板の間
のジグザグ路により生ぜしめられる運動量変化の点で羽
根板表面との衝突により該羽根板の間の空気流から除去
され、衝突した水の小滴は捕集された水を羽根板の底部
にある排出ボックスへ垂直に注ぐ羽根板の垂直ポケット
によって羽根板表面から除去され且つ空気流内に再び持
ち込まれ得る。

羽根板は、プラスチック例えばポリ塩化ビニルアルミニ
ウムまたは鋼の如き剛性の耐食材料で作られる。好まし
くは、該羽根板は船舶グレードのアルミニウムまたはク
レス（Ｃｒｅｓ）　３１６ステンレス鋼で作られる。

羽根板は、海水が排出ボックスから再び運ばれるように
空気流が排出ボックスを介して迂回され得々いことを保
証するために、空気流の方向の奥行よシ垂直方向に深く
排出ボックス内に突入している。

各段階はマノメータ式トラップを介して個別に（Ｄｌか
らＤ４）排出される。エゼクタまたは吸引装置から成る
補助システムは、一つまたはそれ以上の排出ボックス及
びマノメータ式トラップのフラッシングによって水及び
塵の蓄積を阻止する。

例えば、排出ボックスＤ３に連結されたＵ字形のマノメ
ータ式トラップから水を除去するために該トラップの出
口にエゼクタまたは吸引装置が備えられる。

水が自由に利用できない場所では、システムは限定され
た自己補充式水供給装置により作動し得る。排出された
廃液は水処理装置で濾過され且つ再循環せしめられる。

燃焼空気汚染物質からガスタービン１４を保護するため
に、本装置は好丑しくけガスタービンの入口ハウジング
の最初の部分に位置しており、かくして入口消音スプリ
ッタ１１．音響学的に並べられた空間１２及び入口フレ
ア１３を含み得る入口部分全体を保護する。この装置の
小さい寸法がこの好適な配置を可能にする。

本装置は上述の如く自己浄化し且つ容易に氷結防止され
得従ってガスタービンの作動を危険にし得る高い差圧の
レベルへ上昇せしめない。しかしながら、ガスタービン
出力の連続した利用の選択を保証するために非常用バイ
パスドアを含むことはガスタービン作動の大部分におい
ては標準的な手段である。

従来技術においては、「送風」ドアとして知られたドア
が分離器に隣接して備えられている。これらのドアは、
差圧が所定のレベル以上に増大してガスタービンに濾過
しない空気を与える場合に開放される。しかしながら、
上述の分離装置の場合には、分離装置自体の全体または
一部が「送風」ドアを構成することが可能である。好ま
しくは、ルは分離装置内に支持されてそこでロックされ
る。

分離装置を横切る高い差圧はロック装置を解放せしめ該
モジュールを空気流の外に移動せしめて、かくして生ぜ
しめられた開口を通ってガスタービンへの制限のない空
気流を許す。噴霧液体がガスタービンにより摂取される
可能性がないことを保証するために、液体流遮断装置が
分離装置のバイパスと同時に作動せしめられる。

図面に示された一つの望ましい実施例においては水の噴
霧は空気流と同じ方向に示されているが、それは前に指
摘したように空気流と反対方向であってもよく、または
同方向及び逆方向の噴霧の組合せが使用されてもよい。

図面に示されているように、スプレー装置３．フィルタ
ーパッド５及び慣性分離器６は空気流の方向にその順序
で配置されている。しかしながら、所望であれば順序は
スプレー装置３．慣性分離器６及びフィルターパッド５
であり得る。図示した実施例は二つだけの分離段階５，
６を有しているが、所望であれば一つ以上の分離段階が
追加され得、丑たけたソ一つの段階が備えられてもよい
。また、図面に示されている以外の他の種類の水蒸気分
離器が使用されてもよい。すべての上述の可能性は本発
明の範囲内に含まれる。

上述のたソ二つの分離段階５．６に関して、スラット１
が小さな粒子を除去するために本発明において使用され
ているような分離手段を構成することは考慮されていな
いことが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスターピ／の空気ダクトに取付けられた本発
明による分離装置の水平断面図、第２図及び第３図は第
１図の分離装量を拡大した側面断面図及び水平断面図で
ある。 １、・・・・スラット、２・・・・分岐管装置、３・山
液体ノズル、４・・・・噴霧、５・中フィルターパッド
、６・・・・慣性分離段階、７・・・・床、１１山・入
口消音スプリッタ、１２・・・・空間、１３・・・・入
口フレア、１４・自・ガスタービン。 ζ−・ 代理人弁理士　篠　原　泰　司゛′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）気体が粒子を除去するための分離手段を通過せし
   められるようにした、気体中に含まれる粒子を除去する
   ための方法において、 液体が該分離手段の近傍で気体中に噴霧され且つ該分離
   手段によって気体から除去されることを特徴とする、気
   体中に含まれる粒子を除去するための方法。 （２）液体が、衝突分離フィルターパッド（５）を含む
   分離手段の上流で気体中に噴霧されることを特徴とする
   特許請求の範囲（１）に記載の方法。 （３）気体が慣性分離手段（６）を通過せしめられるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（２）に記載の方法。 （４）粒子を除去するだめの分離手段を有している、気
   体中に含まれる粒子を除去するための分離装置において
   、 該分離手段に隣接して液体スプレー装置が備えられてい
   て、該分離手段が気体から液体を除去するように配置さ
   れていることを特徴とする、気体中に含まれる粒子を除
   去するための分離装置。 （５）液体スプレー装置（３）が分離手段の上流に配設
   されていて、該分離手段が衝突分離フィルターパッド（
   ５）を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲（４
   ）に記載の分離装置。 （６）分離手段が慣性分離手段（６）をも含んでいるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲（５）に記載の分離装置
   。 （力　液体スプレー装置（３）が衝突分離フィルターパ
   ッド（５）の形態の第一の分離手段の上流に配設されて
   いて、該第−の分離手段自体は慣性分離手段（６）の形
   態の第二の分離手段の上流に配設されていることを特徴
   とする特許請求の範囲（５）または（６）に記載の分離
   装置。 （８）液体スプレー装置（３）が気体流と同じ方向に液
   体を噴霧するように配置されていることを特徴とする、
   特許請求の範囲（４）から（７）の何れかに記載の分離
   装置。 （９）　分離手段が衝突分離フィルターパッド（５）と
   該フィルターパッドの上流または下流に配設された慣性
   分離手段（６）だけを含んでいて、液体スプレー装置（
   ３）が該フィルターパッド及び慣性分離手段の上流に配
   設されていることを特徴とする特許請求の範囲（４）乃
   至（８）の倒れかに記載の分離装置。 （１０）　分離手段が羽根板型の慣性分離手段（６）を
   含んでいることを特徴とする特許請求の範囲（４）乃至
   （９）の倒れかに記載の分離装置。