УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ВОЗДУХА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель предназначена для очистки воздуха от пыли и аэрозолей и может найти применение в воздухоочистных устройствах газотурбинных установок (ГТУ), компрессорных станциях, других технологических воздухозаборных устройствах, а также в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
Из уровня техники известны следующие устройства для очистки воздуха.
Так, из описания к патенту РФ №2333786 (опубликован 20.09.2008) известна фильтрующая система, которая содержит конструкцию фильтрующей среды, выполненной из гибкого проницаемого материала, имеющую противоположные первый и второй торцы и множество гофров, каждый из которых имеет первую торцевую часть, примыкающую к первому торцу конструкции, и вторую торцевую часть, примыкающую ко второму торцу конструкции, при этом одни гофры открыты у первой торцевой части и закрыты у второй торцевой части, а другие гофры закрыты у первой торцевой части и открыты у второй торцевой части, создавая поверхность входа потока и поверхность выхода потока, осуществляют подачу потока газа под давлением в конструкцию фильтрующей среды через поверхность выхода потока, причем поток газа поворачивают под углом менее 80 градусов, вводя поток в поверхность. Фильтрующий элемент содержит первую и вторую конструкции фильтрующей среды.
Также известен фильтрующий блок, который включает два фильтрующе-очищающих элемента, расположенных в корпусе блока в виде слоев, заполненных пылеулавливающим фильтрующим материалом, сорбентами, поглотителями. Блок выполнен разборным, состоящим из двух отдельных корпусов, каждый из которых состоит из газонепроницаемых боковых стенок, газопроницаемых входной и выходной стенок, фронтально расположенных по отношению к направлению движения потока очищаемого воздуха, из которых в первом по ходу движения воздушного потока корпусе блока размещен фильтрующий материал в виде гофрированной фильтровальной бумаги. Во втором корпусе блока размещено, по меньшей мере, два слоя, из которых один заполнен сорбентом из угля и/или его модификаций, а второй слой заполнен поглотителем из перманганата калия, и/или кальция, и/или бария. Между поглотителем, сорбентом и газопроницаемыми стенками размещен прокладочный материал. Фронтальные размеры стенок первого корпуса больше соответствующих размеров стенок второго корпуса. По боковым стенкам первого корпуса с противоположных сторон размещены выступы в виде пластин, выходящих навстречу потоку очищаемого воздуха для крепления первого корпуса к корпусу экосистемы и выступы стянуты между собой жесткой перемычкой, размещенной над фильтрующим материалом, а между корпусами размещена герметичная прокладка (патент РФ №2336929, опубликован 27.10.2008).
Наиболее близким аналогом к обоим вариантам патентуемого решения является комбинированная система фильтрации, которая включает фильтр финишной очистки с миниплиссированным пакетами и размещенным на нем дополнительном корпусе для установки 2-х предварительных фильтров: фильтра предварительной очистки карманного типа и влагоуловителя, который выполнен в виде плоской пластины (патент на полезную модель РФ №79802, опубликован 20.01.2009).
2
Недостатками известного устройства является низкая площадь фильтрующей поверхности фильтра предварительной очистки карманного типа, которая при общих габаритах корпуса 595×595×400 мм составляет около 2,5 м, а также требует для установки фильтра предварительной очистки карманного типа и влагоуловителя изготовления и установку на фильтр финишной очистки дополнительного корпуса.
Применение дополнительного корпуса для фильтра предварительной очистки приводит к увеличению стоимости системы фильтрации, а низкая фильтрующая поверхность фильтра предварительной очистки приводит к его замене через полгода, требуя также вынужденной остановки газотурбинной установки. При этом ресурс фильтра финишной очистки с миниплиссированными пакетами составляет не менее 1 года, что не требует остановки газотурбинной установки в течение этого года.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение ресурса устройства очистки воздуха за счет увеличения фильтрующей поверхности фильтра предварительной очистки, снижение аэродинамического сопротивления, снижение эксплуатационных затрат, связанных с покупкой и двухкратной заменой фильтров предварительной очистки в течение года и обеспечение бесперебойной работы газотурбинных установок, в которых применяются устройства очистки воздуха.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции устройства очистки воздуха, характеризующегося, согласно первому варианту, тем, что содержит фильтр финишной очистки, герметично соединенный с фильтром предварительной очистки, на который установлен ("одевается") влагоотделитель, при этом фильтр предварительной очистки и фильтр финишной очистки представляют собой фильтры с миниплиссированными пакетами и каналами для входа и выхода потока воздуха, причем конструкция и размер каналов для выхода воздуха из фильтра предварительной очистки совпадает с размерами и конструкцией каналов для входа воздуха в фильтр финишной очистки.
Влагоотделитель представляет собой чехол из вспененного пенополиуретана с открытыми порами или другого влагоулавливающего материала.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции устройства очистки воздуха, характеризующегося, согласно второму варианту исполнения, тем, что содержит фильтр финишной очистки, герметично соединенный с фильтром предварительной очистки, при этом фильтр предварительной очистки и фильтр финишной очистки представляют собой фильтры с миниплиссированными пакетами с каналами для входа и выхода потока воздуха, причем конструкция и размер каналов для выхода воздуха из фильтра предварительной очистки совпадает с размерами и конструкцией каналов для входа воздуха в фильтр финишной очистки.
В качестве фильтра финишной очистки в первом варианте могут использоваться фильтры классов F6-F9, а в качестве фильтра предварительной очистки фильтры класса G3-F5 (по ГОСТ-Р-779-ЕН-2007).
В качестве фильтра финишной очистки во втором варианте могут использоваться фильтры класса E10-H14, а в качестве фильтров предварительной очистки фильтры классов F6-F9.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых изображено следующее.
На фигуре 1 - общий вид устройства очистки воздуха в разобранном виде (первый вариант);
На фигуре 2 - схема устройства очистки воздуха (первый вариант);
На фигуре 3 - сечение устройства очистки воздуха (первый вариант);
На фигуре 4 - общий вид устройства очистки воздуха в разобранном виде (второй вариант);
На фигуре 5 - схема устройства очистки воздуха (второй вариант).
Устройство очистки воздуха содержит фильтр предварительной очистки 1, фильтр финишной очистки 2 и влагоотделитель 3, при этом фильтр предварительной очистки 1 и фильтр финишной очистки 2 представляют собой фильтры с миниплиссированными пакетами и каналами (фиг. 3) для входа 4 и выхода 5 потока воздуха из фильтра предварительной очистки, каналами 6 для входа потока воздуха из фильтра предварительной очистки в фильтр финишной очистки. Фильтр финишной очистки 2 герметично соединен с фильтром предварительной очистки 1, на который установлен влагоотделитель 3. Конструкция и размер каналов 5 для выхода воздуха из фильтра предварительной очистки совпадает с размерами и конструкцией каналов 4 для входа воздуха в фильтр финишной очистки 2.
В приведенном на фиг. 1-3 варианте исполнения устройства для очистки воздуха в качестве фильтра финишной очистки 2 предпочтительно использовать фильтр класса F6-F9, а в качестве фильтра предварительной очистки - фильтр класса G3-F5 (по ГОСТ-Р-779-ЕН-2007).
Фильтр финишной очистки 2 устанавливается в существующий проем конструкции воздухоочистного устройства газотурбинной установки (не показана). К нему без дополнительных опорных и несущих элементов, вплотную (герметично без зазора), крепится каким-либо известным способом (например, посредством прижимной пластины) фильтр предварительной очистки 1.
На фильтр предварительной очистки 1 одевается и фиксируется любым известным способом (например, с помощью хомута) влагоотделитель 3, в частности, из вспененного пенополиуретана с открытыми порами, сделанный в виде чехла. Влагоотделитель прижимается и дополнительно удерживается на корпусе фильтра предварительной очистки за счет набегающего и проходящего через него воздушного потока.
При этом размеры и конструкция каналов 5 (см. фиг. 3) для выхода воздуха из фильтра предварительной очистки должны быть такими же как каналы 4 для входа воздуха в фильтр финишной очистки, т.е. каналы 6 для входа воздуха в фильтр финишной очистки должны являться продолжением каналов выхода воздуха из фильтра предварительной очистки, обеспечивая тем самым вход воздуха в фильтр финишной очистки без дополнительного сопротивления связанного с аэродинамическим сопротивлением набегающего потока воздуха при раздельно установке или установке с зазором фильтра предварительной очистки и фильтра финишной очистки.
Испытания проведенные в лаборатории показали снижение сопротивления при использовании патентуемой конструкции устройства на 35-40 Па или около 40% от сопротивления фильтра предварительной очистки при установке фильтра финишной очистки и фильтра предварительной очистки вплотную по сравнении с их раздельной установкой.
2
Конструкция фильтра предварительной очистки с миниплиссированными пакетами исключает необходимость применения дополнительного корпуса для его размещения, а при габаритах меньших (592×592×292) мм, чем у рассматриваемого аналога, размер корпуса 595×595×400 мм в фильтре предварительной очистки размещается около 5 м фильтрующей поверхности.
Указанная поверхность при сопоставимых размерах позволяет снизить начальное аэродинамическое сопротивление. Двукратное увеличение фильтрующей поверхности позволяет увеличить ресурс работы фильтра предварительной очистки более чем в два раза, т.е., не менее года, что становится сопоставимым со сроком эксплуатации фильтра финишной очистки и позволит осуществлять безостановочную эксплуатацию системы очистки газотурбинной установки в течение года.
Размещение на корпусе фильтра предварительной очистки влагоуловителя в виде «чехла» позволяет увеличить площадь его фильтрующей поверхности на 30% по сравнению с аналогом при несколько меньших габаритных размерах по глубине(312 мм, а у аналога 400 мм) и снизить его аэродинамическое сопротивление.
При использовании конструкции согласно второму варианту исполнения устройства очистки воздуха в качестве фильтров финишной очистки предпочтительно применять фильтры класса от E10 до E14. При этом в фильтрах предварительной очистки используется фильтрующий материал классов от F6 до F9.
При указанной схеме по существующей практике очистки фильтры финишной очистки и фильтры предварительной очистки в воздухоочистных устройствах газотурбинных установок устанавливаются раздельно на отдельных опорных, установочных конструкциях, при этом аэродинамическое сопротивление такой системы очистки воздуха равно сумме аэродинамических сопротивлений каждой из ступеней.
Преимуществом предлагаемой системы очистки воздуха для фильтров финишной очистки (класса E10-E14) и фильтров предварительной очистки (класс F6-F9) является снижение сопротивления на 35-40 Па или около 40% от сопротивления фильтра предварительной очистки при их раздельной установке или установке с зазором.
Суммарное снижение сопротивления фильтров финишной очистки и предварительной очистки при установке вплотную (без зазора) обеспечивается тем, что воздух, очищенный в фильтре предварительной очистки, выходя из соответствующего канала, сразу попадает в канал такого же размера в фильтр финишной очистки, что исключает потери энергии(создание дополнительного аэродинамического сопротивления), связанных со входом набегающего на фильтр финишной очистки потока воздуха.
Экономический эффект предлагаемого технического решения заключается в снижении аэродинамического сопротивления системы очистки воздуха в воздухоочистных устройствах газотурбинных установок. Снижение сопротивления на 100 Па повышает мощность газовой турбины на 0,15%, а отсутствие необходимости замены фильтров предварительно очистки в течении года и необходимости остановки(для замены фильтра предварительной очистки) снижает эксплуатационные затраты при работе газотурбинных установок. Отсутствие корпуса для установки фильтра предварительной очистки снижет стоимость системы очистки воздуха по сравнению с аналогом.