專利名稱：：用于過濾燃氣輪機進氣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的領(lǐng)域大體而言涉及用于從燃氣輪機進氣口移除顆粒物質(zhì)的過濾方法和系統(tǒng)，且更具體地，涉及用于從燃氣輪機進氣口移除微粒的過濾方法和包括過濾元件和靜電電極的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：織物和紙過濾是從空氣流分離出顆粒物質(zhì)的常用技術(shù)。常在被稱作袋式除塵器的器件中實現(xiàn)織物和紙過濾。已知的袋式除塵器包括具有入口和出口的殼體，入口用于接收臟的含顆粒的空氣，潔凈空氣通過出口離開袋式除塵器。殼體的內(nèi)部被管板分成臟空氣或上游氣室和潔凈空氣或下游氣室，其中臟空氣氣室與入口流體連通且潔凈空氣氣室與出口流體連通。管板典型地包括多個孔口且支承多個過濾元件，其中各個過濾元件覆蓋這些孔口中的一個孔口。已知的過濾元件可包括支承結(jié)構(gòu)和織物或紙過濾介質(zhì)。也—皮稱作芯體的支承結(jié)構(gòu)典型地具有圓柱形形狀且為中空的。支承結(jié)構(gòu)的壁可類似于篩或籠，或者可筒單地包括多個穿孔，以使得流體可穿過該支承結(jié)構(gòu)。該支承結(jié)構(gòu)具有至少一個開口的端部且該端部能夠在孔口處聯(lián)接到管板。該支承結(jié)構(gòu)從管板延伸到臟空氣氣室中。存在幾種織物和紙過濾介質(zhì)。"袋式"過濾介質(zhì)是柔性的和/或柔韌的且被成形為類似袋子。筒式過濾介質(zhì)相對剛性且是打褶的。過濾介質(zhì)安裝于支承結(jié)構(gòu)的外面或外部部分周圍。在使用中，由于顆粒物質(zhì)在過濾器上積累或結(jié)塊，空氣的流動速率減小且過濾器上的壓力降增加。為了恢復(fù)所希望的流動速率，向過濾器施加反向壓力脈沖(reversepressurepulse)或其它機械能(例如，物理振動)或聲能，或者其它機械能。反向壓力脈沖使顆粒物質(zhì)與過濾介質(zhì)分離，顆粒物質(zhì)然后落到臟空氣氣室的下部。另外，在海洋環(huán)境中，水和/或鹽浮質(zhì)可造成過濾器上過量結(jié)塊積聚且還可能會不利地影響用于航海應(yīng)用一例如向船只提供動力一的燃氣輪機的操作。這些水和/或鹽浮質(zhì)可造成燃氣輪機的構(gòu)件部分的化學(xué)腐蝕。
發(fā)明內(nèi)容在一個方面，提供了一種用于燃氣輪機的進氣處理系統(tǒng)。該進氣處理系統(tǒng)包括空氣氣室、定位于空氣氣室內(nèi)的除濕系統(tǒng)和定位于空氣氣室內(nèi)并位于除濕系統(tǒng)下游的空氣過濾系統(tǒng)。除濕系統(tǒng)包括安裝于空氣氣室內(nèi)部的多個s形葉片和安裝于空氣氣室內(nèi)多個s形葉片下游的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。s形葉片限定了蜿蜒的流動路徑?？諝膺^濾系統(tǒng)包括安裝于空氣氣室內(nèi)的多個過濾元件，其中各個過濾元件包括支承結(jié)構(gòu)?？諝膺^濾系統(tǒng)還包括定位成鄰近該多個過濾元件的多個電極，其中電極聯(lián)接到向其提供電壓的電源。該電壓足以在電極與過濾元件之間建立靜電場，且同時預(yù)定電壓足以由電極產(chǎn)生電暈放電。在另一實施例中，提供了一種燃氣輪機裝置，其包括壓縮機、聯(lián)接到壓縮機的空氣入口、聯(lián)接到壓縮機的燃燒器、聯(lián)接到燃燒器的渦輪、聯(lián)接到渦輪的排氣導(dǎo)管、聯(lián)接到空氣入口的空氣氣室以及定位于所述空氣氣室中的空氣處理系統(tǒng)，該空氣處理系統(tǒng)包括定位于空氣氣室內(nèi)的除濕系統(tǒng)和定位于空氣氣室內(nèi)并位于除濕系統(tǒng)下游的空氣過濾系統(tǒng)。除濕系統(tǒng)包括安裝于空氣氣室內(nèi)的多個s形葉片，和安裝于所述空氣氣室內(nèi)多個s形葉片下游的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。s形葉片限定了蜿蜒的流動路徑?？諝膺^濾系統(tǒng)包括安裝于空氣氣室內(nèi)的多個過濾元件，其中各個過濾元件包括支承結(jié)構(gòu)?？諝膺^濾系統(tǒng)還包括定位成鄰近該多個過濾元件的多個電^^，其中電核J關(guān)4矣到向其提供電壓的電源。該電壓足以在電極與過濾元件之間建立靜電場，且同時該電壓足以由電極產(chǎn)生電暈放電。圖1是示范性燃氣輪機發(fā)動機組件的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例在圖1中示出的氣室的示意圖。圖3是在圖2中示出的葉片的頂部示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例在圖1中示出的氣室的示意圖。圖5是說明了在施加電場和不施加電場的情況下所測得的微粒移除效率的圖表。圖6是壓力降vs所施加的電場的電流密度的圖表。部件列表10發(fā)動機12渦輪發(fā)動機14殼體16入口部分18發(fā)動機部分20排氣部分22壓縮機24燃燒器26高壓渦輪28低壓渦輪30空氣入口32排氣噴嘴34第一軸36凈皮驅(qū)動的負載38第二軸40空氣氣室41進氣處理系統(tǒng)42除濕系統(tǒng)44空氣過濾系統(tǒng)6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具體實施例方式圖1是示范性燃氣輪機發(fā)動機組件10的示意圖，該燃氣輪機發(fā)動機組件10包括安裝于殼體14中的渦輪發(fā)動機12。渦輪發(fā)動機12包括入口部分16、發(fā)動機部分18和排氣部分20。發(fā)動機部分18包括串聯(lián)地連接的至少一個壓縮機22、燃燒器24、高壓渦輪26和j氐壓渦輪28。入口部分16包括入口30，且排氣部分20包括排氣噴嘴32。燃氣輪機發(fā)動機12可為任何已知的渦輪發(fā)動機，例如，在一個實施例中，發(fā)動機10為可自GeneralElectricCompany,Cincinnati,Ohio獲得的LM2500發(fā)動機。當(dāng)然，發(fā)動機10可為任何合適的渦輪發(fā)動機。壓縮機22和高壓渦輪26由第一軸34聯(lián)接，且低壓渦輪28和被驅(qū)動的負載36(例如，發(fā)電機)由第二軸38聯(lián)接。在操作中，空氣流到發(fā)動機入口16中穿過壓縮機22并被壓縮。然后，壓縮空氣被導(dǎo)入到燃燒器24,在燃燒器24中壓縮空氣與燃料混合并被點燃。來自燃燒器24的空氣流驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的渦輪26和28并通過排氣噴嘴32而離開燃氣輪機發(fā)動機12。還參看圖2，進氣氣室40可操作地聯(lián)接到發(fā)動機入口部分16的空氣入口30?？諝鈿馐?0包含有包括除濕系統(tǒng)42和空氣過濾系統(tǒng)44的空氣處理系統(tǒng)41。除濕系統(tǒng)42在空氣氣室40中位于空氣過濾系統(tǒng)44的上游。除濕系統(tǒng)42具有第一級46和第二級48。第一級46包括定位于氣室40中的多個S形葉片50以限定蜿^4的流動路徑52。葉片50包括延伸穿過其中的多個開口54(在圖3中示出)，以允許所收集的水分向下流動并收集于定位于多個葉片50下方的第一收集腔室56中。第二級48包括纖維或不銹鋼網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)58以進一步從空氣流中移除水分液滴。第二收集腔室60定位于纖維或不銹鋼網(wǎng)狀物58的下方以收集從經(jīng)過除濕系統(tǒng)42的第二級48的空氣流中移除的水分液滴?？諝膺^濾系統(tǒng)44包括安裝于發(fā)動機入口部分16的空氣入口30上游的空氣氣室40內(nèi)的多個過濾元件72。各個過濾元件72安裝于管板74上。管板74將氣室40的臟空氣側(cè)76與空氣氣室40的潔凈空氣側(cè)77分開。各個過濾元件72包括定位于過濾元件72內(nèi)的接地的導(dǎo)電支承元件78。過濾元件72可為任何合適的過濾器類型，例如筒式過濾器(包括打褶的筒式過濾器)、袋式過濾器等。多個力i:電電極80一皮定位成基本上平行于過濾元件72且散布于過濾元件72之間。在圖4中示出的備選實施例中，；故電電極80定位成基本上垂直于過濾元件72并在過濾元件72上游。電極80電聯(lián)接到電源82使得當(dāng)電極80通電時在電極80與支承元件78之間建立電場。施加到電極80上的電壓足以產(chǎn)生電場，并足以乂人電極80產(chǎn)生電暈^:電。在一個實施例中，電壓為大約15kV至大約50kV，且在另一實施例中，電壓為大約30kV至大約40kV。4吏用低電流密度來產(chǎn)生高效的過濾。在一個實施例中，電流密度為大約4.0^A/f一至大約15|nA/ft2,且在另一實施例中，電流密度為大約6.0)LiA/ft2至大約10pA/ft2。電極80利用負電荷使進來的灰塵在到達過濾元件72之前極化。當(dāng)相似-f及性的灰塵到達織物元件72時，形成孔隙4支多的灰塵結(jié)塊。這種增強的通透性是由于帶有相似電荷的微粒彼此排斥而造成的。以此方式，過濾元件72在以四比一的氣布比運行的已知的脈沖噴射式(pulsejet)收集器中所經(jīng)歷的大約四分之一到三分之一的系統(tǒng)壓力降下運行。第三收集腔室84位于過濾元件72下方以收集過濾元件72的清潔而造成的排污。與常規(guī)脈沖噴射式織物過濾器相比，向進來的灰塵施加電場還提供了提高的收集效率。在過濾元件72上的灰塵造成額外的灰塵在帶電荷的層上盤旋。這防止細微灰塵堵塞過濾元件72，過濾元件的堵塞是系統(tǒng)壓力降增加的常見原因。圖5示意了反映了在施加電場和不施加電場的情況下所測得的微粒移除效率的圖表。X軸反映微粒直徑為0.01微米至1.0微米而Y軸代表通透百分比(數(shù)字越小越好)。結(jié)果表明當(dāng)施加電場時，離開氣室40的灰塵量減少大約兩個數(shù)量級。這種質(zhì)量排放量的減小發(fā)生在所有微粒直徑上，但當(dāng)考慮細微灰塵時尤為明顯。為了獲得圖5所示的收集效率和壓力降益處，向織物過濾器施加電場。如圖6所示，在非常低的電流密度下得到這些益處。Y軸示出壓力降，K2,而X軸示出電流密度。一旦施加到總的過濾元件面積上的電流量達到高于6jiA/ft2的水平，壓力降的改進就變穩(wěn)定。因此，得到這些益處所必需的功率量相對較低。因此，由于上游電場，到達過濾元件72表面的灰塵量減小大約80%至大約90%，從而有助于更大的氣體流量。電極80維持在過濾元件72的織物屏障處所收集的灰塵層上的電荷。從而不依賴于減小的含塵量來實現(xiàn)高的氣布比。此外，到達過濾元件72的粒度分布代表入口分布的截面。上文所述的空氣過濾系統(tǒng)44的這兩個條件提供提高效率和長期操作。特定而言，上文所述的空氣過濾系統(tǒng)符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ARAMCO的200小時空氣過濾系統(tǒng)測試的要求。這個200小時測試方法在2005年10月26日頒布的名稱為"INLETAIRFILTRATIONSYSTEMSFORCOMBUSTIONGASTURBINES"的SaudiAramco材料系統(tǒng)規(guī)范32-SAMSS-008(SaudiAramcoMaterialsSystemSpecification32-SAMSS-008),附錄II,第2部分中有描述除濕系統(tǒng)42移除水和/或鹽浮質(zhì)，這防止了在過濾元件72上過量結(jié)塊積聚，從而提高了空氣過濾系統(tǒng)44的效率。此外，水和/學(xué)腐蝕。在上文中詳細地描述了空氣處理系統(tǒng)41的示范性實施例。但空氣處理系統(tǒng)41并不限于本文所描述的具體實施例，而是該系統(tǒng)的構(gòu)件可單獨地且獨立于本文所述的其它構(gòu)件來利用。而且，上文所述的系統(tǒng)可與除了燃氣輪機之外的許多其它裝置組合地實施和利用。雖然已關(guān)于各種具體實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到可通過處于所附權(quán)利要求書的精神和范疇內(nèi)的修改來實踐本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種進氣處理系統(tǒng)(41)，所述進氣處理系統(tǒng)包括空氣氣室(40)；定位于所述空氣氣室內(nèi)的除濕系統(tǒng)(42)；以及定位于所述空氣氣室內(nèi)且位于所述除濕系統(tǒng)下游的空氣過濾系統(tǒng)(44)；所述除濕系統(tǒng)包括安裝于所述空氣氣室內(nèi)的多個S形葉片(50)，所述S形葉片限定了蜿蜒的流動路徑(52)；以及安裝于所述空氣氣室內(nèi)、所述多個S形葉片下游的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(58)；所述空氣過濾系統(tǒng)包括安裝于所述空氣氣室內(nèi)的多個過濾元件(72)，各個所述過濾元件包括支承結(jié)構(gòu)(78)；以及定位成鄰近所述多個過濾元件的多個電極(80)，各個所述電極聯(lián)接到向所述電極提供電壓的電源(82)，所述預(yù)定電壓足以在所述電極與所述過濾元件之間建立靜電場，且所述電壓足以由所述電極產(chǎn)生電暈放電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41)，其特征在于，各個所述S形葉片(50)包括延伸穿過其中的多個開口(54)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41)，其特征在于，所述電壓為大約15kV至大約50kV。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41),其特征在于，所述電壓為大約30kV至大約35kV。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41)，其特征在于，施加到所述過濾元件(72)上的電流量為大約4.0^A/ff至大約15^A/ft2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41)，其特征在于，施加到所述過濾元件(72)上的電流量為大約6.0fiA/f^至大約10^A/ft2。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41)，其特征在于，所述多個過濾元件(72)包括多個袋式過濾元件。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41),其特征在于，所迷多個過濾元件(72)包括多個管式過濾元件。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41),其特征在于，所述多個電極(80)一皮定位成基本上平行于所述多個過濾元件(72)且散布于所述多個過濾元件(72)之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進氣處理系統(tǒng)(41),其特征在于，所述多個電極(80)被定位成基本上垂直于所述多個過濾元件(72)且在所述多個過濾元件(72)上游。全文摘要本發(fā)明涉及用于過濾燃氣輪機進氣的裝置。提供了一種進氣處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括空氣氣室、定位于該空氣氣室內(nèi)的除濕系統(tǒng)和定位于該空氣氣室內(nèi)且位于該除濕系統(tǒng)下游的空氣過濾系統(tǒng)。該除濕系統(tǒng)包括多個S形葉片和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該多個S形葉片安裝于該空氣氣室內(nèi)且限定了蜿蜒的流動路徑，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)安裝于該空氣氣室內(nèi)該多個S形葉片下游。該空氣過濾系統(tǒng)包括安裝于空氣氣室內(nèi)的多個過濾元件，各個過濾元件包括支承結(jié)構(gòu)和定位成鄰近該多個過濾元件的多個電極，這些電極中的各個電極聯(lián)接到向電極提供電壓的電源，預(yù)定電壓足以在該電極與過濾元件之間形成靜電場，且該電壓足以由所述電極產(chǎn)生電暈放電。文檔編號F02C7/05GK101532434SQ20091012753公開日2009年9月16日申請日期2009年3月12日優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日發(fā)明者B·S·羅杰斯,J·E·羅伯茨,J·W·賈納維奇,T·S·?？嘶舴蛏暾埲?Bha控股公司