用于燃气涡轮空气进气的过滤系统和方法_3

文档序号:9457372阅读:来源:国知局
结构56中的过滤介质并然后被引入出口罩32的室42。干净的已过滤的空气然后流过出口结构34的出口流面36,然后空气被引向燃气涡轮系统用于燃烧。
[0108]在引导空气通过出口罩32的步骤中,出口流面36相对于入口流面28成角度45-135°。在许多通常的结构中,该角度会是800-100°,大致90°。出口罩32无第一和第二级54,56,这增强了系统10的灵活性。
B.图6-10的示例系统
[0109]系统10被设置成使得它变得足够灵活以便容纳不仅仅是第一和第二级54,56。在图6中,系统100除了具有第一级101和第二级102外,还具有可操作地密封在外壳104内的第三级的过滤元件结构103。系统100的构造类似于系统10,但被改造成在外壳16的同一原水平占用空间内包括第三级103。也就是说,外壳104可通过改造外壳16以包括对裙缘18额外的高度以便容纳多个额外的过滤元件级而构造。在图6中,示出了第三级103,但应当理解,可以具有多于三个级,其中各额外的级在外壳104中位于其它级的上游或下游。在图6的示例中,示出第三级103位于第一级101和第二级102之间。在不延伸到外壳104(或外壳16,如图1-5所示)的水平占用空间之外的情况下,额外的级会被容纳在外壳104内ο
[0110]在图6中,各级内的元件可以是各种类型的过滤元件,取决于使用的环境和具体的目的。
[0111]图7示出了另一系统110。在图7中,在外壳113内,在111处示出了第一级,而在112处示出了第二级。同样,系统110类似于系统10,并且对系统10的描述在此被援引加入此处。系统10和系统110之间的一个不同点在于在本实施例中第二级112被示出为具有板式过滤器115。出口罩116延伸一距离以覆盖第二级112,但并不延伸前面板117和后面板118之间的外壳113的全长。
[0112]在图7中,第二管板120大体上居中于前面板117和后面板118之间。也就是说,不同于使过滤元件直到前边缘121 (如图1的系统中所示),在图7中,由于第二管板120居中,因此板式过滤元件115与前边缘121相间隔。
[0113]尽管在之前的实施例中,已示出管板大体是平面的,但它们并不必然要如此。例如,图8示出了具有第一和第二管板131,132的系统130,其中第二管板132是非平面的。在所示的实施例中,第二管板132具有一系列的台阶134,135,136,呈锯齿形。每个台阶134,135,136可操作地容纳过滤元件138。第一管板131容纳元件139,所述元件139可以是许多不同类型的元件包括圆柱形褶状元件,例如结合图1所示的。由第二管板132容纳的元件138可以是许多不同类型的元件,包括例如板式元件、袋式过滤器、V形包、波形的,等等。除了第二管板132的形状外,系统130类似于图1-5的系统10,并且对于系统10的描述被援引加入此处。系统130包括出口罩133。
[0114]图9示出了另一实施例的系统140。系统140类似于系统10,在于它在外壳143中具有第一和第二级141,142。出口罩144引导来自外壳143的已过滤的空气。
[0115]在图9的实施例中,至少第一和第二级141、142的一个包括位于入口结构146处或邻近入口结构146的预过滤器结构145。在图9所示的具体示例中,第一级141还是预过滤器结构145。
[0116]预过滤器结构145可以是许多不同类型的过滤器,包括多孔筛147。筛147可以就位例如以阻止鸟类、树枝、叶子和大的碎肩被吸入外壳143。
[0117]在空气通过预过滤器结构145之后,空气然后通过第二级142。从那里,在所示的实施例中,空气被引导通过罩144并离开系统140。在预过滤器结构145的下游可以有至少一个或一个以上的级,但在图9的实施例中,示出了在预过滤器结构145的下游仅有一个级。
[0118]图10示出了另一实施例的空气进气过滤系统150。系统150类似于系统10,并且系统10的描述被援引加入此处。系统150包括外壳151、出口罩152、和多个过滤器结构级。在图10的实施例中,示出了存在三个级,第一级153、第二级154和第三级155。
[0119]在系统150中,第三级155被容纳在罩152内。第三级155中的元件可以是许多不同类型的过滤元件,包括板式过滤器,由褶状介质、深度介质或Z-介质制成;波形元件,袋式过滤器,V形包,或圆柱形元件,等等。应当理解,图10所示的实施例在第三级155的上游仅示出了第一和第二级153,154,但在其它实施例中,可以不止有第一和第二级153,154。
C-图11-16的示例实施例1.图11的系统
[0120]图11示出了另一进气过滤器系统160的示例实施例。系统160示出了在外壳163内的单个级(第一级)162,但应当理解,类似于图1的第二级56的第二级可以是本实施例在外壳163内的一部分,即使并未在图11中示出。示出本实施例以说明用于有利的进行过滤的结构,尤其是当与反向脉冲清洁一起使用时。
[0121]系统160包括管板164,所述管板164可被定向成大体水平,以便将外壳163的内部空间167分成位于管板164之上的出口罩168中的已过滤空气空间166和位于管板164之下的未过滤空气空间170。出口罩168无第一级162,并且如果示出,无第二级的过滤元件结构。外壳163具有入口结构165,用于吸入脏的或未过滤的空气。在通过至少第一级过滤元件结构162之后,净化的或已过滤的空气通过出口罩168离开。
[0122]第一级过滤元件结构162包括过滤元件172,所述过滤元件172通过非多孔的/无孔的、非穿孔的管或脉冲收集器174的结构连接至管板164。进入未过滤的空气空间170的未过滤的空气在进入管板164之上的已过滤的空气空间166之前通过过滤元件172和脉冲收集器174。管板164包括孔176,脉冲收集器171连接在孔176上,使得从脉冲收集器174通过的空气在从脉冲收集器174向已过滤的空气空间166移动时通过管板164中的孔176。
[0123]系统160还包括脉冲发生器178,所述脉冲发生器178位于已过滤的空气空间166中并且被设置成引导脉冲通过管板164中的孔176进入脉冲收集器174。来自每个脉冲发生器178的脉冲进入脉冲收集器174,脉冲发生器178对准在脉冲收集器174上,并且脉冲进入过滤元件172的内部空间以从该过滤元件172除去颗粒物质,如本文所述。
[0124]如上文所述,当与脉冲发生器178 —起使用时,图11实施例被设置成用于有利的进行过滤。在许多现有系统中,存在脉冲收集器174,例如在已过滤的空气空间166中在管板174下游的文氏管元件(或部件)。脉冲收集器174 —般(文氏管元件作为示例)增大了用于反向清洁过滤元件172的脉冲的速率。
[0125]为了改进脉冲清洁,脉冲发生器178和元件172之间的距离需要增大,因为脉冲在开始逐渐变弱之前只能以某一速率扩展。尽管文氏管可以增大脉冲的速率,但在管板174的下游存在文氏管或其它类型的脉冲收集器174导致压降,因为它们处于已过滤的空气空间166中。
[0126]因此,业已发现,为了通过增大脉冲发生器178和在现有系统占用空间中的过滤元件172之间的距离来改进脉冲清洁,元件172在上游与管板164间隔更远,并且无孔的、非穿孔的管或脉冲收集器174(其也可以是文氏管元件的形式)被设置在元件172和管板164之间。将脉冲收集器174放在未过滤的空气空间170中的管板164的上游侧对压降几乎没有影响,因为在未过滤的空气空间170中已存在障碍物(例如,过滤元件172)。将文氏管从已过滤的空气空间166移除消除了障碍物和由于湍流的压力/压强损失。
[0127]在图11中,管板164具有脏空气侧180和相对的干净空气侧182。干净空气侧182没有脉冲收集器(包括没有文氏管元件),并且它基本上是无结构的。事实上,已过滤的空气空间166几乎完全是无结构的,仅存在有少许框架件或脉冲发生器178的部分,导致在压力损失/压强损失上的改进。
[0128]当将下述系统进行比较时:(A)具有文氏管元件或其它脉冲收集器位于管板164的下游侧的现有技术系统和(B)系统160,具有:(i)位于管板164上游的脉冲收集器174,和(ii)在管板164的下游无脉冲收集器和无文氏管并基本上无其它障碍物或若存在文氏管、脉冲收集器和其它障碍物则在下游侧至少部分无文氏管、脉冲收集器和其它障碍物,则在系统B中存在增大的截面积用于主要空气流。例如,在系统B中可至少有两倍的截面积用于主要空气流,并且在许多实施例中,3倍以上的截面积用于主要空气流。在一些实施例中,存在4倍以上的截面积用于空气流,并且事实上在至少一个实施例中,可以存在5倍以上的截面积用于空气流。用于主空气流的截面积的增加与系统A相比增大了空气流达至少100%,并且在许多实施例中达至少150% ;事实上,在一些系统中达至少200%。在至少一个实施例中,超过系统A的空气流的增量是250%。
[0129]图18和19示出了脉冲收集器174相对于管板164的位置的变化。在理想的情况,脉冲收集器174被100%位于为未过滤的空气空间170的一部分的管板164的一侧。在一些替换的实施例中,至少一部分的脉冲收集器174位于已过滤的空气空间166,而其余部分位于未过滤的空气空间170中。图19示出了脉冲收集器174的长度lp。在优选的系统中,伸入已过滤的空气空间166的Ip的部分小于或等于50%。事实上,在许多实施例中,伸入已过滤的空气空间166的Ip的部分会小于40%,并且许多会小于25 %。在另外其它的实施例中,伸入已过滤的空气空间166的Ip的部分会小于10%,并且理想地,伸入已过滤的空气空间166的Ip的部分会是0% —也就是说,100%的脉冲收集器174会位于未过滤的空气空间170中。
2.改装
[0130]可以按照本文的原理实施改装燃气涡轮机进气系统的方法。现有的系统通常会包括外壳(例如外壳163),具有未过滤的空气入口结构165、在出口罩168的已过滤的空气出口、和内部空间167 ;管板164被设置在外壳空间167中,管板164将空间167分成未过滤的空气空间170和已过滤的空气空间166 ;管板164具有孔176 ;和,多个脉冲收集器(其可以是文氏管元件(未示出)的形式),被安装成与已过滤的空气空间166的管板164中的孔176相通。方法可包括将脉冲收集器(其可以是文氏管元件的形式)从管板164移除;在未过滤的空气空间170中安装多个脉冲收集器例如收集器174,与管板164中的孔176相通;和,在未过滤的空气空间170中安装多个过滤元件172,与脉冲收集器174相通,使得脉冲收集器174轴向位于过滤元件172与管板164之间。
3.示例有利的结构,图12和13
[0131]在本文所述的空气过滤系统的示例实施例中,可以选定脉冲发生器和过滤元件之间的距离,以便在使用空气过滤系统期间改进从过滤元件清除或去除颗粒物质。参见例如图12,以简化结构的形式示出了脉冲发生器250、管板222、脉冲收集器230和过滤元件240之间的结构的一个说明性实施例,以便更加清楚地示出和描述该特征。
[0132]具体地说,脉冲收集器230包括在连接有过滤器240的脉冲收集器元件的一端的过滤器端部开口 231。过滤元件240包括过滤元件开口 245,在脉冲收集器230的过滤器端部开口 231和过滤元件240之间的接合处
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