KR20120092512A - 터빈 유입 공기 필터 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 유입되는 공기 유동(130)을 위한 터빈 유입 공기 필터 시스템(100)을 제공한다. 이 터빈 유입 공기 필터 시스템(100)은 가스 터빈 엔진(110), 침니(210), 침니(210) 상에 배치된 기상 후드(175), 및 필터 하우스(240)를 포함할 수도 있다. 유입되는 공기 유동(130)은 기상 후드(175), 침니(210) 및 필터 하우스(240)를 통과하여 가스 터빈 엔진(110) 내로 흐른다.

Description

터빈 유입 공기 필터 시스템{TURBINE INLET AIR FILTER SYSTEM}
본 출원은 개략적으로 가스 터빈 엔진에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가스 터빈 엔진과 함께 사용하기 위해 높다란 침니(chimney) 상에 배치된 포위형 기상 후드(enclosed weather hood)에 관한 것이다.
가스 터빈 엔진과 같은 발전 설비는 대량의 흡입 공기를 사용하여 연소 프로세스에 제공한다. 따라서, 압축기의 상류측에 유입 공기 여과 시스템이 사용될 수도 있다. 먼지 입자, 염 및 다른 오염물이 포함된 불순한 공기는 부식, 침식 등을 통해 압축기 블레이드나 다른 유형의 발전 설비에 손상을 가할 수도 있다. 그러한 손상은 발전 설비의 기대 수명 및 성능을 감소시킬 수도 있다. 이러한 문제를 회피하기 위해, 일반적으로 유입 공기가 일련의 필터를 통과하여 오염물을 제거한다. 그러나, 공지의 공기 필터는 안개, 비, 눈 등과 같은 환경 조건에 의해 폐색될 수도 있다. 그러한 폐색(clogging)은 여과 및 냉각 효율을 떨어뜨리는 동시에 전체 압력 강하를 증가시킬 수도 있다. 유입 공기 압력 강하는 또한 전체적으로 가스 터빈 엔진에 대한 출력의 손실을 초래할 수 있다.
그러므로, 개량된 가스 터빈 유입 공기 필터 시스템이 요망된다. 그러한 개량된 유입 공기 필터 시스템은 어떠한 유형의 기상 환경에서도 충분한 필터링을 제공할 것이다. 또한, 그러한 개량된 가스 터빈 유입 공기 필터 시스템에서는 내부에서 최소한의 압력 손실만이 일어난다. 구체적으로, 그러한 유입 공기 필터 시스템은 전체 효율의 증가에 의해 전체적으로 가스 터빈 엔진의 출력을 증가시킬 수도 있다.
따라서, 본 출원은 유입되는 공기 유동을 위한 터빈 유입 공기 필터 시스템을 제공한다. 이 터빈 유입 공기 필터 시스템은 가스 터빈 엔진, 침니, 침니 상에 배치된 기상 후드, 및 필터 하우스를 포함할 수도 있다. 유입되는 공기 유동은 기상 후드, 침니 및 필터 하우스를 통과하여 가스 터빈 엔진 내로 흐른다.
본 출원은 유입되는 공기 유동을 위한 터빈 유입 공기 필터 시스템을 추가로 제공한다. 이 터빈 유입 공기 필터 시스템은 가스 터빈 엔진, 침니, 침니 상에 배치된 회전형 기상 후드, 및 필터 하우스를 포함할 수도 있다. 유입되는 공기 유동은 회전형 기상 후드, 침니 및 필터 하우스를 통과하여 가스 터빈 엔진 내로 흐른다.
본 출원은 유입되는 공기 유동을 위한 터빈 유입 공기 필터 시스템을 추가로 제공한다. 이 터빈 유입 공기 필터 시스템은 가스 터빈 엔진, 침니, 침니 상에 배치된 다면형 기상 후드(multi-sided weather hood), 및 필터 하우스를 포함할 수도 있다. 다면형 기상 후드는 각 측면 상에 복수의 플랩을 포함할 수도 있다. 유입되는 공기 유동은 다면형 기상 후드, 침니 및 필터 하우스를 통과하여 가스 터빈 엔진 내로 흐른다.
본 출원의 이러한 특징 및 개선점과 그 외의 특징 등은 첨부 도면과 특허청구범위와 함께 이하의 상세한 설명을 숙독할 때 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명에 의하면, 효율의 증가 및 부품 수명의 향상이 가능한 터빈 유입 공기 필터 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 명세서에 기술될 수도 있는 터빈 유입 공기 필터 시스템의 개략도,
도 2는 본 명세서에 기술될 수도 있는 터빈 유입 공기 필터 시스템의 선택적인 실시예의 개략도.
이제, 도면 전체에 걸쳐서 유사한 요소에는 유사한 도면부호를 부여한 도면을 참조하면, 도 1은 본 명세서에 기술될 수도 있는 터빈 유입 공기 필터 시스템(100)의 예를 도시한다. 터빈 유입 공기 필터 시스템(100)은 가스 터빈 엔진(110)과 함께 사용될 수도 있다. 공지된 바와 같이, 가스 터빈 엔진(110)은 압축기(120)를 포함할 수도 있다. 압축기(120)는 유입되는 공기 유동(130)을 압축한다. 압축기(120)는 압축된 공기 유동(130)을 연소기(140)로 보낸다. 연소기(140)는 압축된 공기 유동(130)을 압축된 연료 유동(150)과 혼합하고 혼합물을 점화시켜서 연소 가스 유동(160)을 생성한다. 그리고, 연소 가스 유동(160)이 터빈(170)으로 이송된다. 연소 가스 유동(160)은 기계적 일을 생성하도록 터빈(170)을 구동한다. 가스 터빈 엔진(110)은 천연 가스, 여러 유형의 합성 가스, 및/또는 다른 유형의 연료를 사용할 수도 있다. 가스 터빈 엔진(110)은 미국 뉴욕주 스케넥터디 소재의 제너럴 일렉트릭 컴퍼니(General Electric Company) 등에 의해 제공되는 수많은 상이한 가스 터빈 엔진 중 어느 하나일 수도 있다. 여기에는 다른 구성요소 및 다른 구성이 사용될 수도 있다.
터빈 유입 공기 필터 시스템(100)은 기상 후드(175)(weather hood)를 포함할 수도 있다. 본 실시예에서, 기상 후드(175)는 회전형 기상 후드(180)일 수도 있다. 회전형 기상 후드(180)는 주로 대략 수직인 입구(190) 및 대략 수평인 출구(200)를 갖는 엘보 조인트(elbow joint)의 형상으로 도시될 수도 있지만, 회전형 기상 후드(180)는 소망하는 임의의 크기, 형상 또는 배향을 가질 수도 있다. 회전형 기상 후드(180)는 회전 장치(220)를 거쳐서 침니(210) 또는 다른 유형의 높다란 구조물 상에 배치될 수도 있다. 회전 장치(220)는 회전형 기상 후드(180)로 하여금 침니(210)를 중심으로 회전하게 하는 임의의 장치일 수도 있다. 따라서, 회전 장치(220)는 일련의 볼 베어링, 롤러 등일 수도 있다. 또한, 회전 장치(220)는 동력원을 갖춘 장치(powered device)일 수도 있다. 침니(210)는 소망하는 임의의 높이를 가질 수도 있으나, 바람직하게는 대략 20미터 이상과 같은 전형적인 국소적 안개 레벨보다 높을 수도 있다. 여기에는 다른 구성요소 및 다른 구성이 사용될 수도 있다.
침니(210)는 입구 덕트(230)와 연통될 수도 있다. 입구 덕트(230)는 소망하는 임의의 크기, 형상 또는 배향을 가질 수도 있다. 내부에 임의의 수의 필터(250)를 구비하는 필터 하우스가 입구 덕트(230)를 따라 배치될 수도 있다. 필터(250)는 임의의 유형의 여과재일 수도 있다. 필터(250)는 상이한 능력을 갖는 여러 단계로 배치될 수도 있다. 입구 덕트(230)는 가스 터빈 엔진(110)의 압축기(120)와 연통될 수도 있다. 여기에는 다른 구성요소 및 다른 구성이 사용될 수도 있다.
사용시, 침니(210)를 활용함으로써, 회전형 기상 후드(180)가 전형적인 국소적 안개 레벨(215) 위에 위치하는 것이 보장된다. 침니(210)는 안개가 회전형 기상 후드(180)로 유입하는 것을 방지한다. 따라서, 안개 등의 회피에 의해 필터 하우스(240)의 필터(250)의 작동이 향상될 수도 있다. 구체적으로, 필터(250)의 효율 및 수명은 안개 또는 다른 유형의 액상 미스트가 필터(250)와 상호 작용하는 것을 방지함으로써 개선될 것이다.
따라서, 회전형 기상 후드(180)와 함께 회전 장치(220)를 사용하는 것에 의해 회전형 기상 후드(180)가 항상 바람과 대면하도록 배향되게 할 수 있다. 기상 후드(180)의 회전은 바람에 의해 구동될 수도 있고, 또는 기상 후드180)가 소망하는 대로 위치 설정될 수 있도록 회전 장치(220)가 동력 구동될 수도 있다. 따라서, 바람의 개선된 포획이 초기 압력을 증가시켜서 전체 가스 터빈 효율을 향상시킬 것이다. 그러므로, 터빈 유입 공기 필터 시스템(100)은 효율의 증가와 부품 수명의 향상 모두를 제공한다.
도 2는 본 명세서에서 기술될 수도 있는 터빈 유입 공기 필터 시스템(260)의 선택적인 실시예를 도시한다. 터빈 유입 공기 필터 시스템(260)은 기상 후드(175)를 포함할 수도 있다. 본 실시예에서, 기상 후드(175)는 다면형 기상 후드(270)일 수도 있다. 다면형 기상 후드(270)는 침니(210) 상에 배치되며 상술한 다른 구성요소와 연통될 수도 있다. 다면형 기상 후드(270)는 육각형 형상(280)을 포함할 수도 있다. 또한, 다면형 기상 후드(270)는 팔각형이거나 또는 임의의 수의 측면(290)을 가질 수도 있다. 각 측면(290) 상에는 수많은 일방향 플랩(one-way flaps)(300)이 마련될 수도 있다. 플랩(300)은 바람에 의해 구동될 수도 있다. 바람은 임의의 방향으로부터 불어올 수 있다. 따라서, 바람과 대면하는 측면(290) 상의 플랩(310)은 개방되는 한편, 나머지 플랩(300)은 기상 후드(270) 내의 바람의 대부분을 포획하도록 폐쇄 상태를 유지할 것이다. 임의의 수 또는 크기의 플랩(300)이 사용될 수도 있다. 여기에는 다른 구성요소 및 다른 구성이 사용될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 바람의 개선된 포획이 초기 압력을 증가시켜서 전체 가스 터빈 효율을 향상시킬 것이다. 마찬가지로, 침니(210)를 활용함으로써, 다면형 기상 후드가 전형적인 국소적 안개 레벨(215) 위에 위치하여 본 실시예에서의 필터(250) 등의 구성요소의 기대 수명을 향상시키는 것이 보장된다.
상술한 사항은 오직 본 출원의 특정 실시예에 관한 것이며, 하기의 특허청구범위와 그 균등물에 의해 한정되는 본 발명의 대략적인 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 수많은 변화예 및 변형예가 당업자에 의해 이루어질 수도 있음은 명백할 것이다.
100 : 터빈 유입 공기 필터 시스템 110 : 가스 터빈 엔진
120 : 압축기 140 : 연소기
170 : 터빈 180 : 회전형 기상 후드
190 : 입구 200 : 출구
210 : 침니 220 : 회전 장치
230 : 입구 덕트 240 : 필터 하우스
250 : 필터 260 : 터빈 유입 공기 필터 시스템
270 : 다면형 기상 후드 290 : 측면
300, 310 : 플랩

Claims (10)

  1. 유입되는 공기 유동(130)을 위한 터빈 유입 공기 필터 시스템(100)에 있어서,
    가스 터빈 엔진(110)과,
    침니(210)와,
    상기 침니(210) 상에 배치된 기상 후드(175)(weather hood)와,
    필터 하우스(240)를 포함하며,
    상기 유입되는 공기 유동(130)은 상기 기상 후드(175), 상기 침니(210) 및 상기 필터 하우스(240)를 통과하여 상기 가스 터빈 엔진(110) 내로 흐르는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기상 후드(175)는 회전형 기상 후드(180)를 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전형 기상 후드(180)는 회전 장치(220)를 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전형 기상 후드(180)는 수직 입구(190) 및 수평 출구(200)를 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기상 후드(175)는 각 측면(290) 상에 복수의 플랩(300, 310)을 구비한 다면형 기상 후드(270)를 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 플랩(300, 310)은 복수의 일방향 플랩(300, 310)을 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 다면형 기상 후드(270)는 플랩(310)이 개방되어 있는 일 측면(290)과 플랩(300)이 폐쇄되어 있는 복수의 측면(290)을 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 다면형 기상 후드(270)는 육각형 형상(280)을 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 침니(210)는 국소적 안개 레벨(215) 위의 높이를 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 하우스(240)는 내부에 복수의 상이한 필터(250)를 포함하는
    터빈 유입 공기 필터 시스템.
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