RU86667U1

RU86667U1 - INTEGRATED AIR CLEANING DEVICE

Info

Publication number: RU86667U1
Application number: RU2009116704/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Григорьевич Пыхтеев; Николай Дмитриевич Федоренко; Олег Константинович Оболенский; Лев Владимирович Ткачуков; Константин Анатольевич Сказыткин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Объединенные газопромышленные технологии "Искра-Авигаз" (ЗАО "Искра-Авигаз")
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2009-05-04
Publication date: 2009-09-10

Abstract

1. Комплексное воздухоочистительное устройство шахтного типа для очистки циклового воздуха газотурбинной установки, содержащее последовательно установленные по ходу всасывания воздушного потока погодозащитный козырек, блок тонкой очистки, содержащий воздушные фильтры и, связанный с газотурбинным двигателем и расположенный вне шахты, блок шумоглушения, отличающееся тем, что оно снабжено расположенной перед блоком тонкой очистки ступенью очистки воздуха через блоки мультициклонов, воздушные фильтры расположены в шахте по ее высоте, блок шумоглушения состоит из модулей пластинчато-щелевого типа, установленных, по меньшей мере, в два яруса, причем последний по ходу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса имеет в вертикальном сечении форму, отличную от прямоугольной, причем блок тонкой очистки и блок шумоглушения установлены с возможностью обеспечения натекания из блока шумоглушения, по меньшей мере, части прошедшего через фильтры тонкой очистки воздуха под углом к продольной оси газотурбинного двигателя газотурбинной установки не более 50°. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота блока фильтров тонкой очистки в шахте выбирается в зависимости от количества ярусов блока шумоглушения. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушные фильтры блока тонкой очистки расположены по всей высоте шахты. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушные фильтры блока тонкой очистки расположены не менее чем на 2/3 высоты шахты. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество модулей блока шумоглушения каждого последующего яруса не меньше чем предыдущего, считая от основания шахты. ! 6.1. An integrated mine-type air-purifying device for cleaning the cyclic air of a gas turbine installation, containing a weather protection hood, a fine filter block, which contains air filters and is connected to the gas turbine engine and is located outside the shaft and has a noise suppression unit, characterized in that it is equipped with an air purification stage located in front of the fine cleaning unit through multicyclone blocks, air filters are located in the mine by its height, b the silencing unit consists of plate-slot type modules installed in at least two tiers, the last upper tier module in the vertical section having a different cross-sectional shape in the direction of suction of the air flow, the fine cleaning unit and the noise suppression unit being installed ensuring leakage from the noise suppression unit, at least part of the air passing through the fine filters at an angle to the longitudinal axis of the gas turbine engine of the gas turbine installation is not more than 50 °. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the height of the fine filter block in the shaft is selected depending on the number of tiers of the noise suppression block. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the air filters of the fine block are located along the entire height of the shaft. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the air filters of the fine block are located at least 2/3 of the shaft height. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that the number of modules of the noise suppression unit of each subsequent tier is not less than the previous one, counting from the base of the mine. ! 6.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения для газотурбинных технологий и может быть использована при создании новых и реконструкции действующих установок и машинных комплексов, где в качестве силового привода применяются газотурбинные двигатели авиационного или другого типа, например, газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций на магистральных газопроводах, электростанций и других энергетических систем.The utility model relates to the field of mechanical engineering for gas turbine technologies and can be used to create new and reconstruct existing plants and machine complexes where gas turbine engines of an aviation or other type, for example, gas pumping units of compressor stations on main gas pipelines, power plants, and others, are used as a power drive. energy systems.

Полезная модель может быть использована для очистки и подготовки атмосферного воздуха перед подачей его в газотурбинную установку, работающую в различных климатических условиях.The utility model can be used to purify and prepare atmospheric air before supplying it to a gas turbine unit operating in various climatic conditions.

Известно воздухоочистительное устройство широко используемых газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-16 и ГПА - Ц-6,3, состоящее из устройства очистки воздуха и шумоглушителя пластинчато-щелевого типа, соединенных последовательно и пристыкованных к камере всасывания газотурбинного двигателя (А.И. Апанасенко и др., «Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении, Ленинград, Недра, 1991 г., рис.5, 6, 10, 11) - аналог.The air-cleaning device of the widely used gas pumping units GPA-Ts-16 and GPA-Ts-6.3 is known, consisting of an air purification device and a plate-slot type silencer, connected in series and docked to the suction chamber of a gas turbine engine (A.I. Apanasenko et al. ., “Installation, testing and operation of gas-pumping units in a block-container version, Leningrad, Nedra, 1991, Fig. 5, 6, 10, 11) - analogue.

Известное устройство имеет большие габариты, значительную металлоемкость и неудобно в обслуживании из-за значительной высоты воздухоочистительного устройства, практически сравнимой с высотой шахты выхлопной системы.The known device has large dimensions, considerable metal consumption and is inconvenient to maintain due to the significant height of the air-cleaning device, which is practically comparable to the height of the shaft of the exhaust system.

Известно комплексное воздухоочистительное устройство, содержащее последовательно установленные камеру с элементами воздухоочистки, шахту с элементами шумоглушения, камеру всасывания (патент РФ №2198719, В01D 45/00, опубл. 20.02.03 г.) - аналог.A complex air-cleaning device is known, containing a sequentially mounted chamber with air cleaning elements, a shaft with sound attenuation elements, a suction chamber (RF patent No. 2198719, B01D 45/00, published on 02.20.03) - an analogue.

Недостатком данного устройства является низкая степень очистки воздуха из-за попадания на вход воздухозаборника газотурбинной установки абразивных частиц с нижней части камеры всасывания из зоны, не охваченной фильтрами, а также повышенное гидравлическое сопротивление устройства, вызванное особенностями компоновки, что снижает надежность работы газотурбинной установки и ее к.п.д.The disadvantage of this device is the low degree of air purification due to the ingress of abrasive particles from the bottom of the suction chamber from the area not covered by filters at the air intake of the gas turbine unit, as well as the increased hydraulic resistance of the device caused by the layout features, which reduces the reliability of the gas turbine installation and its efficiency

Известно комплексное воздухоочистительное устройство для очистки циклового воздуха газотурбинной установки, содержащее последовательно установленные по ходу всасывания воздушного потока защитный козырек, блок тонкой очистки, содержащий воздушные фильтры и блок шумоглушения, связанный с газотурбинным двигателем и расположенный вне шахты комплексного воздухоочистительного устройства (патент РФ №2344302, F02С 7/052, опубл. 2008.07.20) - прототип.A complex air-purifying device for cleaning the cyclic air of a gas turbine installation is known, comprising a protective hood sequentially installed along the suction of the air flow, a fine-cleaning unit containing air filters and a noise suppression unit associated with the gas turbine engine and located outside the shaft of the complex air-cleaning device (RF patent No. 2344302, F02C 7/052, publ. 2008.07.20) - prototype.

Недостатком известного решения является то, что поворот воздуха в нижней части вертикальной шахты осуществляется под углом 90°, что приводит к повышению аэродинамического сопротивления потока, и как следствие, к снижению к.п.д. устройства и, кроме того, как следует из прототипа, для достижения технического результата известного решения, необходимо, чтобы блок шумоглушения располагался строго параллельно нижней части вертикальной шахты, что приводит к значительному усложнению конструкции комплексного воздухоочистительного устройства и всего агрегата в целом.A disadvantage of the known solution is that the rotation of the air in the lower part of the vertical shaft is carried out at an angle of 90 °, which leads to an increase in aerodynamic drag of the flow, and as a result, to a decrease in the efficiency devices and, in addition, as follows from the prototype, in order to achieve the technical result of the known solution, it is necessary that the noise suppression unit is located strictly parallel to the bottom of the vertical shaft, which leads to a significant complication of the design of a comprehensive air-cleaning device and the entire unit as a whole.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является снижение аэродинамических потерь повышение надежности работы газотурбинной установки и газоперекачивающего агрегата в целом, при одновременном упрощении конструкции комплексного воздухоочистительного устройства.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to reduce aerodynamic losses, increase the reliability of the gas turbine unit and the gas pumping unit as a whole, while simplifying the design of an integrated air-cleaning device.

Указанный технический результат достигается тем, что комплексное воздухоочистительное устройство шахтного типа для очистки циклового воздуха газотурбинной установки, содержит последовательно установленные по ходу всасывания воздушного потока защитный козырек, блок тонкой очистки, содержащий воздушные фильтры и, связанный с газотурбинным двигателем и расположенный вне шахты, блок шумоглушения, причем оно снабжено, расположенной перед блоком тонкой очистки ступенью очистки воздуха через блоки мультициклонов, воздушные фильтры расположены в шахте по ее высоте, что позволяет увеличить их количество и понизить скорость фильтрации, блок шумоглушения состоит из модулей пластинчато-щелевого типа, установленных, по меньшей мере, в два яруса, причем последний по ходу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса имеет в вертикальном сечении форму, отличную от прямоугольной, а блок тонкой очистки и блок шумоглушения установлены с возможностью обеспечения натекания из блока шумоглушения, по меньшей мере, части прошедшего через фильтры тонкой очистки воздуха под углом к продольной оси газотурбинного двигателя газотурбинной установки не более 50°.The specified technical result is achieved by the fact that the complex shaft-type air-cleaning device for cleaning the cycle air of a gas turbine installation contains a protective hood sequentially installed along the suction of the air flow, a fine-cleaning unit containing air filters and connected to the gas-turbine engine and located outside the shaft, a noise suppression unit moreover, it is equipped with an air purification stage located in front of the fine-purification unit through multicyclone units, the air filters are arranged laid in the mine by its height, which allows to increase their number and reduce the filtration rate, the noise suppression unit consists of plate-slot type modules installed in at least two tiers, with the last upper tier module in the direction of suction flow a cross-sectional shape that is different from a rectangular one, and the fine filtering unit and the noise attenuation unit are installed with the possibility of leakage from the noise attenuation unit, at least part of the air passing through the fine filters at an angle to the longitudinal axis of the gas turbine engine of the gas turbine installation, not more than 50 °.

В устройстве высота блоков фильтров тонкой очистки в шахте может выбираться в зависимости от количества ярусов блока шумоглушения.In the device, the height of the fine filter blocks in the mine can be selected depending on the number of tiers of the noise suppression unit.

В устройстве воздушные фильтры блока тонкой очистки могут быть расположены не менее чем на 2/3 высоты шахты.In the device, the air filters of the fine block can be located at least 2/3 of the shaft height.

В устройстве количество модулей блока шумоглушения каждого последующего яруса, может быть не меньше чем предыдущего, считая от основания шахты.In the device, the number of modules of the noise suppression unit of each subsequent tier can be no less than the previous one, counting from the base of the mine.

В устройстве последний по входу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса может иметь в вертикальном сечении форму треугольника.In the device, the last module of the upper tier at the intake of the air flow can have a triangle shape in vertical section.

Как известно, находящиеся в атмосферном воздухе частицы промышленной или природной пыли, попадая в проточную часть компрессора газотурбинного двигателя (газотурбинной установки), способствуют образованию отложений в газовоздушном тракте и, как следствие, эрозию проточной части двигателя. Вследствие этого происходит износ деталей двигателя, в частности рабочих лопаток, уменьшающий надежность работы энергоустановки (агрегата).As is known, particles of industrial or natural dust in atmospheric air, falling into the flow part of the compressor of a gas turbine engine (gas turbine installation), contribute to the formation of deposits in the gas-air path and, as a result, erosion of the engine flow part. As a result of this, wear of engine parts, in particular rotor blades, reduces the reliability of the power plant (unit).

Заявляемое устройство проиллюстрировано на фиг.1-3, где на фиг.1 показан продольный разрез комплексного воздухоочистительного устройства, на фиг.2 - сечение по А-А, а на фиг.3 - вариант размещения фильтров тонкой очистки.The inventive device is illustrated in figures 1-3, where figure 1 shows a longitudinal section of a comprehensive air-cleaning device, figure 2 is a section along aa, and figure 3 is a variant of the placement of fine filters.

Заявляемое устройство состоит из защитного козырька 1, воздухоприемного блока 2 шахты 3, с размещенными в ней блоками мультициклонов 4 и блоком тонкой очистки 5, состоящего из воздушных фильтров 6, байпасного устройства 7, блока шумоглушения, состоящего из моделей 8, 9, 10, камера смешения 11 проводного воздуховод, связанного с патрубком всасывающей камеры компрессора газотурбинной двигателя 12 и элементы обслуживания устройства 13.The inventive device consists of a protective visor 1, an air intake unit 2 of the shaft 3, with multicyclone units 4 and a fine-cleaning unit 5, consisting of air filters 6, a bypass device 7, a noise suppression unit, consisting of models 8, 9, 10, a camera mixing 11 wired duct associated with the pipe of the suction chamber of the compressor of the gas turbine engine 12 and the service elements of the device 13.

Как известно рациональная организация течения рабочих сред во входных и выходных элементах проточной части газотурбинного двигателя существенно влияет на его характеристики, в данном случае под рациональной организацией течения подразумевается организация течения, при котором уменьшается неравномерность потока (потери) на входе в двигатель и, следовательно, повышается его надежность при работе.As you know, the rational organization of the flow of working media in the inlet and outlet elements of the flowing part of a gas turbine engine significantly affects its characteristics, in this case, the rational organization of the flow means the organization of the flow, in which the uneven flow (loss) at the inlet of the engine decreases and, therefore, increases its reliability at work.

Из уровня техники известно, что поворот потока, т.е. изменение направления движения воздуха из вертикального в горизонтальное, т.е. на 90°, вблизи от входа в проточную часть газотурбинного двигателя, приводит к высокой степени неравномерности потока и возрастанию потерь полного давления в газотурбинном двигателе, что ведет к неустойчивой работе двигателя и снижению его надежности.It is known from the prior art that flow rotation, i.e. a change in the direction of air movement from vertical to horizontal, i.e. 90 °, close to the entrance to the flow part of the gas turbine engine, leads to a high degree of flow unevenness and an increase in the total pressure loss in the gas turbine engine, which leads to unstable operation of the engine and a decrease in its reliability.

Для решения данной задачи заявитель предлагает конструкцию, которая исключает поворот воздуха на 90° при выходе его из вертикальной шахты 3 комплексного воздухоочистительного устройства, как в известных воздухоочистительных устройствах и обеспечивает натекание воздуха, прошедшего через модули 8, 9, 10, образующие блок шумоглушения в камеру смешения проводного воздуховода 11 под углом, отличающимся от 90°, например, под максимальным углом не более 50° к продольной оси газотурбинного двигателя газотурбинной установки, т.е. как бы сглаживает углы натекания.To solve this problem, the applicant proposes a design that eliminates the rotation of the air by 90 ° when it leaves the vertical shaft 3 of a complex air-cleaning device, as in the known air-cleaning devices, and ensures the leakage of air passing through the modules 8, 9, 10, forming a silencing unit into the chamber mixing the duct 11 at an angle different from 90 °, for example, at a maximum angle of not more than 50 ° to the longitudinal axis of the gas turbine engine of the gas turbine installation, i.e. as it smooths the leaking angles.

Заявляемый технический результат обеспечивается в заявляемом устройстве, которое отличается от известных из уровня техники воздухоочистительных устройств, в том числе и от прототипа, следующим:The claimed technical result is provided in the inventive device, which differs from known from the prior art air cleaning devices, including the prototype, as follows:

- увеличением площади контакта фильтров тонкой очистки и, проходящего через шахту воздухозаборного устройства воздуха и как следствие уменьшением неравномерности потока и его закручивания (организация ламинарного потока), а, следовательно, и потерь;- an increase in the contact area of the fine filters and passing through the shaft of the air intake device and, as a result, a decrease in the unevenness of the flow and its swirling (organization of the laminar flow), and, consequently, losses;

- размещением шумоглушителя, выполненного в виде модуля (модулей) пластинчато-щелевого типа, вне шахты, по меньшей мере, в два яруса, причем последний по ходу всасывания воздушного потока модуль верхнего яруса имеет в вертикальном сечении форму, отличную от прямоугольника, что обеспечивает уменьшение углов натекания потока после прохождения блока шумоглушения, состоящего из двух и более ярусов, в камеру смешения, т.е. в результате формируется менее закрученный суммарный поток на входе в газотурбинный двигатель.- the location of the silencer, made in the form of a module (modules) of the plate-slot type, outside the shaft, at least two tiers, the last along the suction flow of the upper tier module in a vertical section having a shape different from a rectangle, which reduces the angles of leakage of the flow after passing through the block of noise reduction, consisting of two or more tiers, into the mixing chamber, i.e. as a result, a less swirling total flow is formed at the inlet to the gas turbine engine.

Оптимальный результат достигается при компоновке устройства, позволяющей, в частности, за счет конструктивного выполнения последнего по входу всасывания воздушного потока модуля верхнего яруса, который имеет в вертикальном сечении форму например, прямоугольного треугольника обеспечить оптимальный угол натекания потока к продольной оси двигателя до 50°.The optimal result is achieved by arranging the device, which allows, in particular, due to the constructive implementation of the latter at the suction inlet of the upper tier module, which has a vertical cross section in the shape of, for example, a right-angled triangle, to ensure an optimum angle of flow leakage to the longitudinal axis of the engine up to 50 °.

Нижний ярус модулей (модуля) блока шумоглушения 8 может размещаться известным образом, т.е. чтобы в вертикальном сечении его ось симметрии совпадала с продольной осью газотубинного двигателя А-А, как показано на фиг.1. Однако возможно и другое конструктивное выполнение, которое зависит от размеров модулей блока шумоглушения, от количества ярусов устройства, от высоты вертикальной шахты и т.д.The lower tier of the modules (module) of the noise suppression unit 8 can be placed in a known manner, i.e. so that in a vertical section its axis of symmetry coincides with the longitudinal axis of the gas turbine engine AA, as shown in figure 1. However, another design is also possible, which depends on the size of the modules of the noise suppression unit, on the number of tiers of the device, on the height of the vertical shaft, etc.

В каждом конкретном случае вопрос количества ярусов модулей блока шумоглушения, количества модулей и т.д. решается индивидуально и зависит от параметров двигателя и газотурбинной установки, однако, главными условиями, которые необходимы для достижения заявленного технического результата являются - использование заявляемой многоярусной конструкции блока шумоглушения, расположенного вне вертикальной шахты и дополнительная стабилизация потока воздуха на входе в блок шумоглушения, что обеспечивается размещением фильтров блока тонкой очистки в шахте по ее высоте. В данном случае высота размещения фильтров тонкой очистки также определяется для каждого конкретного агрегата, так как это связано с высотой шахты, количеством модулей блока шумоглушения, климатическими условиями, в которых работает устройство, загрязненностью воздуха, и т.д.In each case, the issue of the number of tiers of the modules of the noise suppression unit, the number of modules, etc. it is solved individually and depends on the parameters of the engine and gas turbine installation, however, the main conditions that are necessary to achieve the claimed technical result are the use of the inventive multi-tiered design of the noise reduction unit located outside the vertical shaft and additional stabilization of the air flow at the inlet to the noise reduction unit, which is ensured by the placement fine block filters in the mine by its height. In this case, the height of the fine filters is also determined for each specific unit, since this is due to the height of the mine, the number of modules of the noise reduction unit, the climatic conditions in which the device operates, air pollution, etc.

Еще одним преимуществом заявляемого устройства является возможность большего разнесения по высоте шахты воздухоочистительного и трубы выхлопного устройств, что также стало возможным благодаря возможности расположения фильтров блока тонкой очистки на большей высоте вертикальной шахты, а не в ее отдельном отсеке как в известных решениях. Это позволяет в необходимых случаях, уменьшить высоту шахты воздухоочистительного устройства и исключить возможность попадания на его вход воздуха, выбрасываемого из выхлопного устройства.Another advantage of the claimed device is the possibility of a greater separation in height of the shaft of the air-cleaning and exhaust pipes, which is also made possible by the possibility of arranging the filters of the fine cleaning unit at a higher height of the vertical shaft, and not in its separate compartment as in the known solutions. This allows, if necessary, to reduce the height of the shaft of the air-cleaning device and to exclude the possibility of air entering the inlet from the exhaust device.

В части относящейся к фильтрам циклонного блока очистки и блока тонкой очистки, то варианты их использования напрямую зависят от условий, в которых эксплуатируется агрегат, однако предпочтительно использовать фильтры, обеспечивающие очистку по классу Евростандарта EN-779-94-F7-F-9 с эффективностью работы 99,7%.As far as the filters of the cyclone cleaning unit and the fine cleaning unit are concerned, the options for their use directly depend on the conditions in which the unit is operated, however it is preferable to use filters that ensure cleaning according to the European standard EN-779-94-F7-F-9 with efficiency 99.7% work.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Атмосферный воздух с находящимися в нем примесями поступает на погодозащитный козырек 1, затем воздух попадает на блок мультициклонов 4, далее воздух поступает в шахту 3 и проходит через блок тонкой очистки 5. Далее воздух попадает на модули блока шумоглушения 8, 9 и 10 проходит их с формированием потока на его выходе с заданными параметрами, который через проводной воздуховод под заданным углом попадает на вход газотурбинного двигателя 12.Atmospheric air with impurities in it enters the weather protection hood 1, then the air enters the multicyclone unit 4, then the air enters the shaft 3 and passes through the fine cleaning unit 5. Next, the air enters the modules of the noise suppression unit 8, 9 and 10 passes through them the formation of a stream at its outlet with the given parameters, which through the wire duct at a given angle enters the inlet of the gas turbine engine 12.

Claims

1. An integrated mine-type air-purifying device for cleaning the cyclic air of a gas turbine installation, containing a weather protection hood, a fine filter block, which contains air filters and is connected to the gas turbine engine and is located outside the shaft and has a noise suppression unit, characterized in that it is equipped with an air purification stage located in front of the fine cleaning unit through multicyclone blocks, air filters are located in the mine by its height, b the silencing unit consists of plate-slot type modules installed in at least two tiers, the last upper tier module in the vertical section having a different cross-sectional shape in the direction of suction of the air flow, the fine cleaning unit and the noise suppression unit being installed ensuring leakage from the noise suppression unit, at least part of the air passing through the fine filters at an angle to the longitudinal axis of the gas turbine engine of the gas turbine installation is not more than 50 °.

2. The device according to claim 1, characterized in that the height of the fine filter block in the shaft is selected depending on the number of tiers of the noise suppression block.

3. The device according to claim 1, characterized in that the air filters of the fine block are located along the entire height of the shaft.

4. The device according to claim 1, characterized in that the air filters of the fine block are located at least 2/3 of the shaft height.

5. The device according to claim 1, characterized in that the number of modules of the noise suppression unit of each subsequent tier is not less than the previous one, counting from the base of the mine.

6. The device according to claim 1, characterized in that the last module of the upper tier at the intake of the air stream has a triangle shape in vertical section.