ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Настоящая полезная модель относится к области турбо-машиностроения, и может быть использована в энергетике, газовой и нефтяной промышленности в качестве газоочистительного устройства для очистки забираемого из атмосферы воздуха и подготовке его к подаче в осевой компрессор газотурбинных установок (ГТУ).
Известно комплексное воздухоочистительное устройство шахтного типа для очистки циклового воздуха ГТУ, содержащее последовательно установленные по ходу всасывания воздушного потока погодозащитный козырек, систему предупреждения обледенения, блок фильтров и блок шумоглушения. Между погодозащитный козырьком блоком фильтров установлен блок мультициклонов (патент на изобретение №86667 04.05.2009).
Известно комплексное воздухоочистительное устройство для очистки циклового воздуха ГТУ, содержащее последовательно установленное по ходу всаса воздушного потока погодозащитный козырек, двухсекционное воздухоподогревающее устройство, блок инерционной очистки, вентиляторы отсоса пыли, блок тонкой очистки, содержащий воздушные фильтры, блок шумоглушения, соединенный через переходной воздуховод с входным патрубком осевого компрессора ГТУ. (патент на изобретение №2344302 09.01.2007).
Известно воздухоочистительное устройство, содержащее сгруппированные в блоке и закрепленные на внешних гранях корпуса фильтры первой ступени, состоящее из мультициклонов, размещенные внутри корпуса блоки воздушных фильтров второй ступени, систему предупреждения обледенения, средство защиты фильтров от прямого попадания атмосферных осадков, выполненного в виде защитного колпака шатрового типа. Несущий корпус выполнен в виде усеченной пирамиды, (патент на изобретение №2263806 10.03.2004).
Конструкции вышеприведенных комплексных воздухоочистительных устройств характеризуются следующими недостатками:
- Установленные перед блоком фильтров блоки мультициклонов или блоки инерционно-жалюзийных сепараторов с вентиляторами отсоса пыли обладают повышенным аэродинамическим сопротивлением при низких показателях по очистке воздуха и громоздкой конструкцией, что в конечном итоге снижают к.п.д. ГТУ и усложняет конструкцию комплексного воздухоочистительного устройства, а применение вентиляторов отсоса пыли в сочетании с инерционным жалюзийными сепараторами к дополнительному расходу электроэнергии.
- Используемые в комплексном воздухоочистительном устройстве погоднозащитные козырьки шатрового типа и несущий корпус в виде усеченной пирамиды имеют повышенную «парусность» конструкции и плоскую крышу, что способствует скоплению снега, увеличению ветровой нагрузки и тем самым приводит к снижению безопасности эксплуатации и увеличению металлоемкости конструкции.
- Используемые в комплексном воздухоочистительном устройстве погодозащитные козырьки не обеспечивают защиту элементов блока мультициклонов или инерционно-жалюзийных сепараторов от заноса снегом при метелях и тем самым снижают надежность эксплуатации комплексного воздухоочистительного устройства в зимнее время.
Заявляемая полезная модель направлена на решение технических задач по уменьшению гидравлических и аэродинамических потерь в комплексном воздухоочистительном устройстве, снижению аэродинамических нагрузок на конструкцию комплексного воздухоочистительного устройства от внешних ветровых нагрузок, повышению акустической эффективности шумоглушителя.
Технический результат полезной модели состоит в снижении расхода топливного газа ГТУ за счет повышения КПД ГТУ при обеспечении высокой степени очистки циклового воздуха классом не ниже F7, повышению надежности работы и безопасности эксплуатации комплексного воздухоочистительного устройства при одновременном упрощении конструкции.
Поставленная задача решается созданием комплексного воздухоочистительного устройства, предназначенного для работы с газотурбинными установками мощностью от 6 до 32 МВт.
Предлагаемое комплексное воздухоочистительное устройство содержит по ходу всасывания воздушного потока погодозащитные козырьки с наружной поверхностью цилиндрической формы и установленными выше нижней его кромки в горизонтальной плоскости инерционно-сепарирующих устройствами и системой предупреждения обледенения, блок фильтров с фильтрами накопительного типа кассетного исполнения, состоящими из фильтров предварительной очистки класса G4 с каплеуловителем, фильтров тонкой очистки класса F7-F9 и шахту с шумоглушителем пластинчато-щелевого типа.
Применение блока фильтров с фильтрами накопительного типа кассетного исполнения и погодозащитных козырьков с наружной цилиндрической формой и встроенными инерционно-сепарирующими устройствами позволяет получить блоки полной заводской готовности, минимизировать количество транспортных мест и снизить затраты выполнения монтажных работ на объектах заказчика.
Предпочтительно, что параллельно расположенные лопатки инерционно-сепарирующего устройства установлены с углом наклона 45° к вертикали в сторону противоположную плоскости установки фильтров накопительного типа.
Предпочтительно, что инерционно-сепарирующее устройство выполнено в виде набора плоских секций (кассет), закрепленных в каркасе погодозащитных козырьков.
Предпочтительно, что звукопоглащающие пластины шумоглушителя оборудованы на входе воздушного потока обтекателями цилиндрической формы и на выходе потока воздуха - обтекателями клиновой формы с наружными перфорированными «акустически прозрачными» поверхностями.
Предложенное устройство представлено на чертежах, где на фиг. 1 показан общий вид комплексного воздухоочистительного устройства, на фиг. 2 - показаны секции (кассеты) инерционного сепарирующего устройства, на фиг. 3 - фрагмент звукопоглащающей пластины шумоглушителя с клиновым обтекателем на выходе потока воздуха из каналов шумоглушителя, на фиг. 4 - вид на перфорированную поверхность клинового обтекателя звукопоглащающих пластин шумоглушителя.
Предложенное комплексное воздухоочистительное устройство содержит блок фильтров 1 с фильтрами накопительного типа предварительной очистки 2 с каплеуловителями и фильтрами тонкой очистки 3 и два погоднозащитных козырька 4 и 5 с наружной поверхностью цилиндрической формы и встроенными в них инерционными сепарационными устройствами 6 и 7 с параллельно установленными лопатками 8 и выполненными в виде отдельных плоских секций (кассет) 9. Погодозащитные козырьки 6 и 7 оборудованы системой предупреждения обледенения. 10.
Установленные на блоке фильтров 1 погодозащитные козырьки 4 и 5 образуют замкнутую пространственную конструкцию, обеспечивающую забор атмосферного воздуха, фильтрацию с классом очистки F7-F9 и подачу его в шахту 11 с шумоглушителем 12 с параллельно установленными звукопоглощающими пластинами 13, образующими между собой параллельные каналы 14 для прохождения очищенного воздуха и оборудованными на входе воздуха обтекателями 15 цилиндрической формы и на выходе воздуха-обтекателями 16 клиновой формы с перфорированной поверхностью 17 и отношением h:b=2,5:1.
Комплексное воздухоочистительное устройство работает следующим образом.
Атмосферный воздух, необходимый для горения природного газа в камере сгорания ГТУ, поступает на вход погоднозащитных козырьков 4, 5 и проходя инерционные сепарационные устройства 6, 7 предварительно очищается от крупных частиц пыли, капель дождя, снега. При этом поток воздуха изменяет направление в сторону боковых цилиндрических поверхностей погодозащитных козырьков и тем самым обеспечивается равномерный по скорости вход потока воздуха в фильтры предварительной очистки 2.
Пройдя через фильтры предварительной очистки 2 и фильтры тонкой очистки 3 блока фильтров 1 отфильтрованный воздух по каналам 13 шумоглушителя 12 подается через всасывающий канал в входной патрубок осевого компрессора ГТУ.
Аэродинамический шум, излучаемый компрессором ГТУ, распространяется по всасывающему каналу против потока всасываемого воздуха и проходя через каналы 14 шумоглушителя 12 теряет часть своей звуковой энергии за счет звукопоглащения в звукопоглащающих пластинах 13. Обтекатели клиновой формы 16 звукопоглащающих пластин 13 имеют минимальное волновое сопротивление по сравнению с другими формами обтекателей, снижают звуковую мощность отраженных волн на входе в шумоглушитель 12 и как следствие повышают акустическую эффективность шумоглушения.