RU2814143C1 - Air treatment device for compressors - Google Patents

Air treatment device for compressors Download PDF

Info

Publication number
RU2814143C1
RU2814143C1 RU2023107403A RU2023107403A RU2814143C1 RU 2814143 C1 RU2814143 C1 RU 2814143C1 RU 2023107403 A RU2023107403 A RU 2023107403A RU 2023107403 A RU2023107403 A RU 2023107403A RU 2814143 C1 RU2814143 C1 RU 2814143C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
compressor
liquid phase
compressors
channel
Prior art date
Application number
RU2023107403A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марат Рафикович Валеев
Артур Радикович Терегулов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Application granted granted Critical
Publication of RU2814143C1 publication Critical patent/RU2814143C1/en

Links

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of energy, oil and gas, transport and chemical engineering, namely to air treatment devices for compressors, and can be used to purify air taken from the atmosphere and prepare it for supply to the compressor. The air preparation device for the compressor contains an air intake device 1 with a sediment-retaining visor 2, a cable heating system 3, a protective mesh 4 and nozzles with pneumatic spray 5, a device for purifying air from contaminants, consisting of a vertically oriented spiral channel 6 with liquid phase traps 7 and a cylindrical centrifugal separation package installed in it formed by the upper 8 and lower 9 covers, interconnected by vertical plates 10 of an S-shaped profile, having gaps between each other and liquid phase traps 11, and in the upper cover 8 there is a channel 12 for supplying purified air to the noise suppression device 13, in the bottom cover 9 has holes for draining the separated liquid phase with trapped contaminants into the settling tank 14. The noise suppression device 13 is connected to the air duct 15 for transporting air to the compressor.
EFFECT: reducing pressure losses during air preparation for compressors and maintaining their value during operation constant and practically independent of the state of the atmosphere; simplifying the design of air treatment devices for compressors; reducing operating costs and equipment downtime.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического, нефтегазового, транспортного и химического машиностроения, а именно к устройствам воздухоподготовки для компрессоров, и может быть использовано для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовки его к подаче в компрессор.The invention relates to the field of energy, oil and gas, transport and chemical engineering, namely to air treatment devices for compressors, and can be used to purify air taken from the atmosphere and prepare it for supply to the compressor.

Известны устройства воздухоподготовки, которые имеют в своем составе воздухозаборные устройства с погодозащитными козырьками и защитными сетками, различного типа устройства влагоотделения и очистки от загрязнений с функциями накопления и удаления загрязнений, устройства подогрева воздуха для предотвращения обледенения, устройства шумоглушения, байпасный канал и воздуховоды транспортировки воздуха к компрессору (RU 2651391, опубл. 19.04.2018; RU 2344302, опубл. 20.01.2009; RU 2289706, опубл. 20.12.2006; RU 2414611, опубл. 20.03.2011; RU 2758874, опубл. 02.11.2021; RU 2761711, опубл. 13.12.2021; RU 2745335, опубл. 24.03.2021).There are known air treatment devices that include air intake devices with weatherproof canopies and protective nets, various types of moisture separation and contaminant removal devices with functions for accumulating and removing contaminants, air heating devices to prevent icing, noise suppression devices, a bypass channel and air transport ducts to compressor (RU 2651391, published 04/19/2018; RU 2344302, published 01/20/2009; RU 2289706, published 12/20/2006; RU 2414611, published 03/20/2011; RU 2758874, op. bl. 02.11.2021; RU 2761711, published 12/13/2021; RU 2745335, published 03/24/2021).

Недостатками этих устройств являются:The disadvantages of these devices are:

- большие потери давления (от 400 до 700 Па), которые значительно возрастают в периоды с высокой относительной влажностью атмосферного воздуха, во время снегопадов и снежных бурь, а также при накоплении загрязнений на фильтроэлементах устройств очистки воздуха, что приводит к снижению показателей эффективности работы компрессора;- large pressure losses (from 400 to 700 Pa), which increase significantly during periods of high relative humidity, during snowfalls and snow storms, as well as with the accumulation of contaminants on the filter elements of air purification devices, which leads to a decrease in the efficiency of the compressor ;

- необходимость подогрева воздуха в условиях обледенения, что приводит к снижению показателей эффективности работы компрессора и увеличению энергозатрат;- the need to heat the air in icing conditions, which leads to a decrease in the efficiency of the compressor and an increase in energy costs;

- необходимость внедрения дополнительных мероприятий по снижению уровня шума при подогреве воздуха в условиях обледенения, что усложняет и удорожает устройства воздухоподготовки для компрессора;- the need to introduce additional measures to reduce the noise level when heating air in icing conditions, which complicates and increases the cost of air treatment devices for the compressor;

- необходимость периодической замены фильтроэлементов устройств очистки воздуха от загрязнений, что увеличивает эксплуатационные расходы и длительность периодов простоя оборудования.- the need to periodically replace filter elements of air purification devices, which increases operating costs and the duration of periods of equipment downtime.

Известно воздухоочистительное устройство для судовых энергетических установок, содержащее систему увлажнения забираемого из атмосферы воздуха с последующей сепарацией увлажненного воздуха (RU 2647171, опубл. 14.03.2018).An air purifying device for ship power plants is known, containing a humidification system for air taken from the atmosphere with subsequent separation of the humidified air (RU 2647171, published 03/14/2018).

Такое решение обеспечивает очистку фильтроэлементов от солевых отложений, что позволяет сохранить неизменным значение потерь давления на них в процессе эксплуатации, но при этом недостатки, перечисленные выше, характерны и для данного устройства воздухоподготовки.This solution ensures that the filter elements are cleaned of salt deposits, which allows the pressure loss on them to remain unchanged during operation, but the disadvantages listed above are also characteristic of this air treatment device.

Наиболее близким предлагаемому техническому решению по технической сущности является высокоэффективный жидкостно-газовый сепаратор «СЦВ-7», содержащий систему каналов с сепарационным пакетом для придания вращательного движения газожидкостному потоку и осаждения пленочной, капельной, мелкодисперсной, аэрозольной жидкости и твердых частиц в поле центробежных сил (RU 2320395, опубл. 27.03.2008).The closest to the proposed technical solution in terms of technical essence is the highly efficient liquid-gas separator "SCV-7", containing a system of channels with a separation package for imparting rotational motion to the gas-liquid flow and deposition of film, droplet, fine, aerosol liquid and solid particles in the field of centrifugal forces ( RU 2320395, published 03/27/2008).

Предлагаемое изобретение направлено на исключение указанных недостатков посредством применения системы орошения забираемого из атмосферы воздуха.The present invention is aimed at eliminating these disadvantages through the use of an irrigation system for air taken from the atmosphere.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:The technical result of the proposed invention is:

- уменьшение потерь давления при воздухоподготовке для компрессоров до минимального значения и сохранение их значения при эксплуатации постоянным и практически независящим от состояния атмосферы;- reducing pressure losses during air preparation for compressors to a minimum value and maintaining their value during operation constant and practically independent of the state of the atmosphere;

- упрощение конструкции устройства воздухоподготовки для компрессоров;- simplification of the design of air treatment devices for compressors;

- уменьшение эксплуатационных расходов и длительности периодов простоя оборудования.- reduction of operating costs and duration of equipment downtime.

Указанный результат достигается тем, что устройство воздухоподготовки для компрессора содержит расположенные по ходу всаса воздушного потока воздухозаборное устройство с погодозащитным козырьком, защитной сеткой и системой обогрева, на входе в которое установлены форсунки с пневмораспылом жидкости; тангенциально соединенное с воздухозаборным устройством устройство очистки воздуха от загрязнений, выполненное в виде вертикально ориентированного спиралевидного канала с установленным внутри него цилиндрическим сепарационным пакетом в виде соединенных с верхней и нижней крышками вертикальных пластин S-образного профиля, установленных с зазором между собой, при этом стенки спиралевидного канала и пластин снабжены ловушками жидкой фазы, в верхней крышке выполнен канал для подачи очищенного воздуха через устройство шумоглушения в воздуховод транспортировки воздуха к компрессору, а в нижней крышке выполнены отверстия для отвода отсепарированной жидкой фазы с уловленными загрязнениями.This result is achieved by the fact that the air preparation device for the compressor contains an air intake device with a weatherproof canopy, a protective mesh and a heating system located along the air flow suction, at the inlet of which nozzles with pneumatic liquid spray are installed; a device for purifying air from contaminants tangentially connected to the air intake device, made in the form of a vertically oriented spiral channel with a cylindrical separation package installed inside it in the form of vertical plates of an S-shaped profile connected to the upper and lower covers, installed with a gap between each other, while the walls of the spiral The channel and plates are equipped with liquid phase traps, the top cover has a channel for supplying purified air through a noise suppression device into the air transport duct to the compressor, and the bottom cover has holes for removing the separated liquid phase with trapped contaminants.

Форсунки с пневмораспылом обеспечивают поступление на вход устройства очистки воздуха от загрязнений воздухожидкостного потока с диаметром капель жидкости 10-15 мкм при ее концентрации 0,9-1,1 г/м3 (соответствует густому туману), в котором атмосферные загрязнения (промышленная и природная пыль, насекомые, водность, растительная пыльца, пух и волокна) размером более 0,1 мкм увеличиваются в размерах и массе для гарантированного улавливания их устройством очистки воздуха от загрязнений. Отсепарированная жидкость с уловленными загрязнениями отводится в емкость-отстойник, из которой накопленные загрязнения периодически удаляются. В зимний период для орошения используют незамерзающую жидкость (водные растворы гликолей), что обеспечивает растворение в ней поступающей из атмосферы влаги и предотвращение обледенения нижележащих по ходу всаса воздушного потока устройств. Элементы конструкции канала воздухозаборного устройства, не подверженные воздействию воздухожидкостного потока, в зимний период защищают от обледенения посредством системы обогрева (например, кабельной или с использованием инфракрасного излучения).Nozzles with pneumatic spray ensure that an air-liquid flow with a liquid droplet diameter of 10-15 microns at the input of the air purification device from contaminants is supplied at a concentration of 0.9-1.1 g/m 3 (corresponding to dense fog), in which atmospheric pollution (industrial and natural dust, insects, water content, pollen, fluff and fibers) larger than 0.1 microns increase in size and weight to ensure that they are captured by an air purification device. The separated liquid with captured contaminants is discharged into a settling tank, from which accumulated contaminants are periodically removed. In winter, non-freezing liquid (aqueous solutions of glycols) is used for irrigation, which ensures the dissolution of moisture coming from the atmosphere in it and the prevention of icing of downstream devices along the air flow suction. Elements of the air intake channel structure that are not exposed to air-liquid flow are protected from icing in winter by means of a heating system (for example, cable or using infrared radiation).

Устройство очистки воздуха от загрязнений обеспечивает отделение жидкой фазы с уловленными атмосферными загрязнениями и подачу очищенного воздуха к компрессору через устройство шумоглушения и воздуховод (эффективность очистки составляет более 99,95%), что обеспечивает уменьшение эксплуатационных расходов и длительность периодов простоя оборудования за счет отсутствия расходных материалов (фильтроэлементов с разной тонкостью очистки) и необходимости их своевременной замены.The air purification device ensures the separation of the liquid phase with captured atmospheric contaminants and the supply of purified air to the compressor through a noise suppression device and an air duct (cleaning efficiency is more than 99.95%), which reduces operating costs and lengthens equipment downtime due to the absence of consumables (filter elements with different fineness of cleaning) and the need for their timely replacement.

Значение потерь давления в данной системе воздухоподготовки для компрессоров составляет не более 120 Па при скорости потока в каналах системы от 6 до 11 м/с и практически не зависит от атмосферных условий.The value of pressure loss in this air treatment system for compressors is no more than 120 Pa at a flow rate in the system channels from 6 to 11 m/s and is practically independent of atmospheric conditions.

Отсутствие элементов, подверженных обледенению или значительному загрязнению и приводящих к возрастанию потерь давления до недопустимых значений, позволяет исключить из состава устройства воздухоподготовки для компрессора устройства подогрева воздуха для предотвращения обледенения, а также байпасный канал, обеспечивающий подачу воздуха в компрессор при аварийном возрастании потерь давления в устройстве воздухоподготовки, что упрощает конструкцию устройства.The absence of elements subject to icing or significant contamination and leading to an increase in pressure losses to unacceptable values allows us to exclude air heating devices from the air preparation device for the compressor to prevent icing, as well as a bypass channel that provides air supply to the compressor in the event of an emergency increase in pressure losses in the device air preparation, which simplifies the design of the device.

Предлагаемое устройство воздухоподготовки для компрессоров показано на чертежах, где на фиг. 1 показан продольный разрез устройства воздухоподготовки для компрессоров (стрелками показано направление потока воздуха); на фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показана зона А на фиг. 1; на фиг. 4 показана зона Б на фиг. 2.The proposed air treatment device for compressors is shown in the drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of an air treatment device for compressors (arrows indicate the direction of air flow); in fig. 2 shows section A-A in FIG. 1; in fig. 3 shows zone A in FIG. 1; in fig. 4 shows zone B in FIG. 2.

Устройство воздухоподготовки для компрессора содержит воздухозаборное устройство 1 с погодозащитным козырьком 2, системой обогрева 3, защитной сеткой 4 и форсунками с пневмораспылом 5; устройство очистки воздуха от загрязнений, состоящее из вертикально ориентированного спиралевидного канала 6 с ловушками жидкой фазы 7 и установленного в нем цилиндрического сепарационного пакета, образованного верхней 8 и нижней 9 крышками, связанными между собой вертикальными пластинами 10 S-образного профиля, имеющими зазоры между собой и ловушки жидкой фазы 11, причем в верхней крышке 8 выполнен канал 12 подачи очищенного воздуха в устройство шумоглушения 13, в нижней крышке 9 выполнены отверстия для отвода отсепарированной жидкой фазы с уловленными загрязнениями в емкость-отстойник 14. Устройство шумоглушения 13 присоединено к воздуховоду 15 транспортировки воздуха к компрессору (не показан).The air preparation device for the compressor contains an air intake device 1 with a weatherproof canopy 2, a heating system 3, a protective mesh 4 and nozzles with pneumatic spray 5; a device for purifying air from contaminants, consisting of a vertically oriented spiral channel 6 with liquid phase traps 7 and a cylindrical separation package installed in it, formed by the upper 8 and lower 9 covers, interconnected by vertical plates 10 of an S-shaped profile, having gaps between themselves and liquid phase traps 11, and in the top cover 8 there is a channel 12 for supplying purified air to the noise suppression device 13, in the bottom cover 9 there are holes for draining the separated liquid phase with captured contaminants into the settling tank 14. The noise suppression device 13 is connected to the air transport duct 15 to the compressor (not shown).

Предлагаемое устройство воздухоподготовки для компрессоров работает следующим образом.The proposed air treatment device for compressors works as follows.

При работе компрессора под действием перепада давления между входом в компрессор и атмосферой поток воздуха поступает под погодозащитный козырек 2, откуда поступает в воздухозаборное устройство 1, где происходит его орошение жидкостью посредством форсунок с пневмораспылом 5 (в зимний период для орошения используют незамерзающую жидкость, что обеспечивает растворение в ней поступающей из атмосферы влаги и предотвращение обледенения нижележащих по ходу всаса воздушного потока устройств. Элементы конструкции канала воздухозаборного устройства 1, не подверженные воздействию воздухожидкостного потока, защищают от обледенения посредством системы обогрева 3. После обработки пневмораспыленной жидкостью воздухожидкостной поток через защитную сетку 4 поступает в вертикально ориентированный спиралевидный канал 6, обеспечивающий вращательное движение воздухожидкостного потока и воздействие на него центробежных сил. При этом часть жидкой фазы с уловленными загрязнениями оседает на стенке канала с ловушками жидкой фазы 7 и под действием сил тяжести стекает на нижнюю крышку 9 для отвода ее в емкость-отстойник 14. Далее воздухожидкостной поток поступает во внутреннюю полость цилиндрического сепарационного пакета через зазоры между вертикальными пластинами 10, где часть жидкой фазы осаждается на поверхности пластин 10 и ловушек 11 и под действием сил тяжести стекает на нижнюю крышку 9 для отвода ее в емкость-отстойник 14. Из внутренней полости закрученный воздухожидкостной поток направляется к каналу 12, выполненному в крышке 8, с дальнейшим отделением жидкой фазы за счет действия центробежных и гравитационных сил, с осаждением ее на поверхность пластин 10 и концентрацией ее в области наружного диаметра внутренней полости цилиндрического сепарационного пакета. Перед выходом воздухожидкостного потока из внутренней полости цилиндрического сепарационного пакета через канал 12 оставшаяся наиболее мелкая фракция жидкой фазы осаждается на тыльной стороне верхней крышки 8 в зазоре между стенкой канала 12 и пластинами 10, откуда стекает по вертикальным элементам конструкции на нижнюю крышку 9 для отвода ее в емкость-отстойник 14. Очищенный поток воздуха поступает через канал 12 в устройство шумоглушения 13, откуда через воздуховод 15 транспортируется к компрессору.When the compressor operates under the influence of a pressure difference between the compressor inlet and the atmosphere, the air flow enters under the weatherproof canopy 2, from where it enters the air intake device 1, where it is irrigated with liquid through nozzles with pneumatic spray 5 (in winter, non-freezing liquid is used for irrigation, which ensures dissolving moisture coming from the atmosphere in it and preventing icing of the devices underlying the air flow suction. The design elements of the channel of the air intake device 1, not exposed to the air-liquid flow, protect against icing through the heating system 3. After treatment with pneumatic atomized liquid, the air-liquid flow flows through the protective mesh 4 into a vertically oriented spiral channel 6, which ensures the rotational movement of the air-liquid flow and the action of centrifugal forces on it. In this case, part of the liquid phase with captured contaminants settles on the wall of the channel with liquid phase traps 7 and, under the influence of gravity, flows onto the bottom cover 9 to drain it into settling tank 14. Next, the air-liquid flow enters the internal cavity of the cylindrical separation package through the gaps between the vertical plates 10, where part of the liquid phase is deposited on the surface of the plates 10 and traps 11 and, under the influence of gravity, flows onto the bottom cover 9 to drain it into the tank. settling tank 14. From the internal cavity, a swirling air-liquid flow is directed to channel 12, made in the cover 8, with further separation of the liquid phase due to the action of centrifugal and gravitational forces, with its deposition on the surface of the plates 10 and its concentration in the area of the outer diameter of the internal cavity of the cylindrical separation package. Before the air-liquid flow leaves the internal cavity of the cylindrical separation package through channel 12, the remaining smallest fraction of the liquid phase is deposited on the back side of the upper cover 8 in the gap between the wall of the channel 12 and the plates 10, from where it flows down the vertical structural elements to the lower cover 9 to drain it into settling tank 14. The purified air flow enters through channel 12 into the noise suppression device 13, from where it is transported through the air duct 15 to the compressor.

Claims (1)

Устройство воздухоподготовки для компрессора, характеризующееся тем, что содержит расположенные по ходу всаса воздушного потока воздухозаборное устройство с погодозащитным козырьком, защитной сеткой и системой обогрева, на входе в которое установлены форсунки с пневмораспылом жидкости; тангенциально соединенное с воздухозаборным устройством устройство очистки воздуха от загрязнений, выполненное в виде вертикально ориентированного спиралевидного канала с установленным внутри него цилиндрическим сепарационным пакетом в виде соединенных с верхней и нижней крышками вертикальных пластин S-образного профиля, установленных с зазором между собой, при этом стенки спиралевидного канала и пластин снабжены ловушками жидкой фазы, в верхней крышке выполнен канал для подачи очищенного воздуха через устройство шумоглушения в воздуховод транспортировки воздуха к компрессору, а в нижней крышке выполнены отверстия для отвода отсепарированной жидкой фазы с уловленными загрязнениями.An air preparation device for a compressor, characterized in that it contains an air intake device with a weatherproof canopy, a protective mesh and a heating system located along the air flow suction, at the inlet of which nozzles with pneumatic liquid spray are installed; a device for purifying air from contaminants tangentially connected to the air intake device, made in the form of a vertically oriented spiral channel with a cylindrical separation package installed inside it in the form of vertical plates of an S-shaped profile connected to the upper and lower covers, installed with a gap between each other, while the walls of the spiral The channel and plates are equipped with liquid phase traps, the top cover has a channel for supplying purified air through a noise suppression device into the air transport duct to the compressor, and the bottom cover has holes for removing the separated liquid phase with trapped contaminants.
RU2023107403A 2023-03-27 Air treatment device for compressors RU2814143C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2814143C1 true RU2814143C1 (en) 2024-02-22

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2207774A (en) * 1938-12-07 1940-07-16 Tubize Chatillon Corp Gas conditioning
GB2087258A (en) * 1980-10-08 1982-05-26 Rolls Royce Spray scrubbing and filtering air
US5867977A (en) * 1996-05-14 1999-02-09 The Dow Chemical Company Method and apparatus for achieving power augmentation in gas turbines via wet compression
JP2005207292A (en) * 2004-01-22 2005-08-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Air intake/ dust collecting device and air intake/ dust collecting method for gas turbines
RU2320395C2 (en) * 2006-02-26 2008-03-27 Юрий Иванович Кочубей High-efficiency liquid-and-gas separator
GB2538543A (en) * 2015-05-21 2016-11-23 Airbus Operations Ltd Cyclonic separator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2207774A (en) * 1938-12-07 1940-07-16 Tubize Chatillon Corp Gas conditioning
GB2087258A (en) * 1980-10-08 1982-05-26 Rolls Royce Spray scrubbing and filtering air
US5867977A (en) * 1996-05-14 1999-02-09 The Dow Chemical Company Method and apparatus for achieving power augmentation in gas turbines via wet compression
JP2005207292A (en) * 2004-01-22 2005-08-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Air intake/ dust collecting device and air intake/ dust collecting method for gas turbines
RU2320395C2 (en) * 2006-02-26 2008-03-27 Юрий Иванович Кочубей High-efficiency liquid-and-gas separator
GB2538543A (en) * 2015-05-21 2016-11-23 Airbus Operations Ltd Cyclonic separator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA024131B1 (en) Wet scrubber having a compact demister that requires reduced energy demand
KR102191152B1 (en) Apparatus for reducing dust
CN206566675U (en) Electrostatic spray with controlling organization is combined wet filter system
KR20030003677A (en) Washer type air conditioner device
KR100397208B1 (en) air an apparatus for purifying
KR101256512B1 (en) Wet-type dust collector having advanced purification performance
US20110283887A1 (en) Gas cleaner
KR100875966B1 (en) Dust gathering apparatus for grain drier
RU2814143C1 (en) Air treatment device for compressors
US20050028674A1 (en) Mist elimination hood
MX2011007588A (en) Method and system for removing particulates from a fluid stream.
CN108635968A (en) Wet scrubber
FI67039C (en) DECOMPOSITION CYCLE FOR AVAILABILITY AV LUFT FRAON LAETTA AEMNEN
CN208526172U (en) A kind of horizontal multi-stage filtering wet type resonance string grid dust-extraction unit
RU2281147C1 (en) Dust chamber
CN206572625U (en) Electrostatic spray is combined wet filter system
CN210251674U (en) High-temperature combustible gas dust removal and dehumidification integrated purification system
KR100999910B1 (en) Washer type air conditioner device
KR102204943B1 (en) Air cleaning apparatus
RU2465038C1 (en) Gas filter
CN102228780B (en) Pneumatic flow dividing, spraying and desulfurizing equipment
CN109647116A (en) A kind of combined type multi-stage spray cleaner and method
KR20200019465A (en) Screen water filter dust collector for fine dust treatment
US8778064B2 (en) Green house gases filtration system
KR102398311B1 (en) The wet scrubber