專利名稱：凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)入口的空氣的方法和設(shè)備，更具體講，本發(fā)明涉及減少進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)入口的空氣中存在的雜質(zhì)的方法和設(shè)備。
燃?xì)鉁u輪機(jī)的操作已眾所周知。在燃?xì)鉁u輪機(jī)的一個(gè)操作過程的開始階段中，空氣壓縮機(jī)裝置大約消耗動(dòng)力渦輪機(jī)所作功的60%。因此在壓縮階段的效率將對(duì)整個(gè)操作過程的效率產(chǎn)生巨大影響。為了保持最高效率，壓縮機(jī)必須保持極端清潔，而且其葉片必須保持其原來的設(shè)計(jì)外形和表面光滑性。然而，當(dāng)這些壓縮機(jī)在充滿粒狀物的大氣中和周圍有些腐蝕性揮發(fā)物的情況下運(yùn)行時(shí)，便不能保持最高效率。壓縮機(jī)葉片受到較大粒狀物的沖蝕。較小的粒狀物附著在葉片上改變了葉片的形狀和光滑性。這種現(xiàn)象稱為“結(jié)污”。小粒狀物和腐蝕性的揮發(fā)物都起著腐蝕葉片表面的作用。因此燃?xì)鉁u輪機(jī)要求“清潔”的空氣，以防止燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)部構(gòu)件，例如壓縮機(jī)葉片的結(jié)污、腐蝕和沖蝕。
凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)空氣的現(xiàn)代方法是使用組合過濾器除去空氣中的粒狀物。但是，僅僅使用空氣過濾器還不能成功地消除對(duì)壓縮機(jī)的結(jié)污、沖蝕和腐蝕損害。由此產(chǎn)生的結(jié)果是損失效率和損害昂貴的壓縮機(jī)葉片裝置?？諝庵械碾s質(zhì)不管是粒狀形式還是氣態(tài)形式甚至都能穿過市場(chǎng)上最好的過濾器，進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)部分。進(jìn)入壓縮機(jī)的粒狀物將沖蝕壓縮機(jī)的葉片，或附著在葉片上，引起結(jié)污，產(chǎn)生通常的腐蝕和銹痕。腐蝕會(huì)使葉片變?nèi)踔潦c(diǎn)，或者最低限度會(huì)降低葉翼面的操作性能。另外，隨空氣進(jìn)入壓縮機(jī)的固態(tài)和氣態(tài)雜質(zhì)都會(huì)進(jìn)入渦輪機(jī)部分，導(dǎo)致雜質(zhì)物的結(jié)垢，這將降低機(jī)器的操作性能和引起熱端部件的熱腐蝕。對(duì)于燃?xì)鉁u輪機(jī)操作者來說，因?yàn)檫M(jìn)入的空氣不純致使操作性能降低和替換受損耗或受腐蝕的部件而損失的費(fèi)用每年每臺(tái)渦輪機(jī)可能超過上百萬美元。
因此，希望在燃?xì)鉁u輪機(jī)的粒狀物過濾器的正下游側(cè)安裝一種凈化進(jìn)入空氣的設(shè)備。更具體講，是希望提供一種空氣洗滌器，這種洗滌器能夠除去進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣中的引起燃?xì)鉁u輪機(jī)部件腐蝕的氣態(tài)和固態(tài)雜質(zhì)。還希望提供一種能在渦輪機(jī)中減少固體物結(jié)垢的洗滌空氣的設(shè)備。
還希望提供一種空氣凈化設(shè)備，這種凈化設(shè)備具有在燃?xì)鉁u輪機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的任何蒸發(fā)冷卻器中還沒有的強(qiáng)力空氣洗滌作用。另外，還希望提供一種空氣凈化設(shè)備，這種設(shè)備能夠除去可以通過現(xiàn)在市場(chǎng)出售的干燥過濾系統(tǒng)的粒狀和氣態(tài)雜質(zhì)。還希望提供一種運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)?shù)偷目諝鈨艋O(shè)備。
本發(fā)明的一個(gè)方面的目的在于凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣的方法，該方法包括使通入燃?xì)鉁u輪機(jī)入口的空氣與具有足以減少空氣中雜質(zhì)的速率和噴霧形狀的水流接觸。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣的方法，該方法包括使通入燃?xì)鉁u輪機(jī)入口的空氣與具有足以減少空氣中雜質(zhì)的速率和噴霧形狀的水流接觸，使空氣中的細(xì)水滴形成較大的水滴并使空氣與較大的水滴分離。
本發(fā)明的再一個(gè)方面是凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣的設(shè)備，該設(shè)備包括接觸空氣的裝置，用以減小空氣中的雜質(zhì)。
本發(fā)明的又一個(gè)方面是凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣的設(shè)備，該設(shè)備包括使空氣與具有足以減少空氣中雜質(zhì)的速率和噴霧形狀的水流進(jìn)行接觸的裝置、使空氣中的細(xì)水滴變成較大水滴的裝置和使空氣與上述較大水滴分離的裝置。
附圖
是一個(gè)端視示意圖，示出了本發(fā)明的空氣洗滌器設(shè)備。
本發(fā)明最廣的目標(biāo)在于凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)進(jìn)口的空氣的方法和設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)目的是采用使空氣同水流或其它流體接觸進(jìn)行“洗滌”作用，即除去雜質(zhì)的方法來除去或減少進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)入口的空氣中的雜質(zhì)量。這里所指的“雜質(zhì)”是指粒狀物和揮發(fā)性物。揮發(fā)性物例如可以是腐蝕性氣體。
參照附圖，在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，示出了總的用編號(hào)10表示的空氣凈化設(shè)備?？諝鈨艋O(shè)備10在其中稱之為空氣洗滌器10。它包括第一部分，整流葉片11;第二部分，水的噴霧流12;第三部分，聚合介質(zhì)13和第四部分，水分分離器，所有這些部分最好封閉在外殼15中。
空氣洗滌器10增強(qiáng)了常規(guī)入口空氣過濾器的作用，根據(jù)需要，入口空氣過濾器可以安裝在空氣洗滌器10的前面或后面，以利于進(jìn)一步除去流向燃?xì)廨啓C(jī)入口的空氣中的雜質(zhì)?？諝庀礈炱?0最好具有在常規(guī)過濾器中沒有的水洗滌裝置。例如，如果空氣洗滌器10放在過濾器的下游，則它可被用來洗去空氣中通過過濾的或從由過濾介質(zhì)本身脫下來的粒狀物?？諝庀礈炱?0還洗去空氣中的未由常規(guī)粒狀物過濾器收集或捕獲的腐蝕性揮發(fā)物。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例中，為了保證均勻的流速，使其中含有粒狀雜質(zhì)和揮發(fā)性雜質(zhì)的空氣流穿過整流葉片11。為了保證在下面要敘述的水洗滌部分12中最大的水洗滌作用。需要均勻的流速?？諝獯┻^整流葉片11的平均速度例如可以在800英尺(240米)-1500英尺(450米)/分的范圍內(nèi)。但是，在葉片下游任何一點(diǎn)測(cè)得的速度應(yīng)在穿過葉片的空氣平均速度的10%以內(nèi)。對(duì)于本申請(qǐng)的整流葉片11可以從工業(yè)用空氣濕潤器企業(yè)方面的許多賣主那里買到，例如，可從紐約州錫拉丘茲市的Carrier公司買到。
在不純的空氣流過整形葉片11以后，不純的空氣流便緊密地同足以能溶解其中雜質(zhì)、吸收其中揮發(fā)物，或捕獲其中粒狀物的水相接觸。采用使空氣流通過一個(gè)或多個(gè)洗滌部分12的方法使空氣流同水接觸。洗滌部分12最好由一股或多股水流組成，該水流由精細(xì)的霧化噴霧噴咀噴出的霧化得很細(xì)的水噴射流構(gòu)成。霧化噴射流最好包括形成許多由細(xì)水粒構(gòu)成的平坦壁的霧化噴射水流。例如，水的平坦壁可利用成對(duì)配置的噴咀系統(tǒng)形成，使一對(duì)噴咀中的每個(gè)噴咀與那對(duì)噴咀中的另一噴咀正好相對(duì)，即如鏡一般的方式相向配置，使兩股水流在頭端碰撞。由此產(chǎn)生的結(jié)果發(fā)生了形成細(xì)水霧平壁的展開效應(yīng)。用來形成水壁并可以用在本發(fā)明中的噴咀由例如北卡羅來納州夏洛特市的Pneumafil公司生產(chǎn)并可從該公司買到。在這個(gè)裝置中水的噴射密度是在1-30加侖/分/平方英尺橫切面積(40-1200升/分/米2)之間。在要求的于10-50磅/英寸2表壓(70-350千帕表壓)之間的噴咀壓力下，抽水需要的功率是在0.1-1.0馬力/英尺2(800-8000瓦/米2)之間。
水壁洗滌空氣，同時(shí)也蒸發(fā)冷卻空氣?？諝庵械碾s質(zhì)被水除去或被水提取。例如，雜質(zhì)可以溶解在水中，揮發(fā)物可被吸收進(jìn)水中，或者粒狀雜質(zhì)可以由水捕獲，從而減少空氣中的雜質(zhì)。包含雜質(zhì)的水落到空氣洗滌器10的底部，進(jìn)入水池?；旧纤械幕虿糠值乃伎梢杂醚h(huán)泵16使其再循環(huán)通過這個(gè)裝置。水中的化學(xué)成分可以采用例如常規(guī)導(dǎo)電探示器來進(jìn)行仔細(xì)監(jiān)測(cè)。為保證水的最佳化學(xué)性質(zhì)，可以根據(jù)導(dǎo)電探示器的信號(hào)控制閥門進(jìn)行自排排污。最好這樣來保持這種水的化學(xué)性質(zhì)，使得不會(huì)有任何雜質(zhì)再被吸收到空氣中，或者被帶進(jìn)渦輪機(jī)，引起結(jié)污。可以預(yù)料，從空氣中進(jìn)入水中的有機(jī)和懸浮夾雜物將需要根據(jù)水質(zhì)測(cè)試進(jìn)行額外的排污。另外，還可以預(yù)料，水可能會(huì)受到生物污染，因此為了除去或減少這種污染，還必須對(duì)水進(jìn)行處理，例如采用臭氧或紫外線對(duì)水進(jìn)行處理。
空氣流穿過洗滌部分12之后，它將穿過聚結(jié)裝置13，在這個(gè)裝置中，空氣中的細(xì)水滴聚結(jié)成較大的水滴，從而促使在下面要敘述的分離器裝置14中，使其以更高的效率被除去。聚合墊可以從空氣過濾器企業(yè)方面的許多賣主那里買到，例如可以從加里福利亞州洛杉磯市的Farr公司買到。
從聚結(jié)部分13出來，空氣流接著通過包括葉片水份分離器14的第四部分。水份分離器14被設(shè)計(jì)來除去空氣中的游離水分，使空氣中的水滴不會(huì)帶入渦輪機(jī)。在聚結(jié)部分13和分離部分14的壓降應(yīng)當(dāng)減到最小，使得空氣通過洗滌器10的總壓降不會(huì)顯著降低渦輪機(jī)的輸出，而同時(shí)除去了小到大約小于20微米的臨界水滴尺寸的水分。葉片型水份分離器可以從工業(yè)用空氣濕潤器企業(yè)方面的許多賣主那里買到，例如可以從佛羅里達(dá)州邁爾斯堡市的Munters公司購買。空氣通過洗滌器10的入口壓降一般小于2英寸水柱(50毫米水柱)，并且渦輪機(jī)的功率損失應(yīng)小于1%。
根據(jù)進(jìn)入空氣中雜質(zhì)的組成和尺寸以及設(shè)備的運(yùn)行，本發(fā)明的設(shè)備減少進(jìn)入空氣中的雜質(zhì)10-100%。這些雜質(zhì)采用例如常規(guī)的準(zhǔn)確到0.19微米的高級(jí)激光型粒子計(jì)數(shù)器在設(shè)備的上游和下游計(jì)數(shù)。另外，測(cè)量一個(gè)水柱中起泡的空氣樣品的導(dǎo)電率又以確定雜質(zhì)被除去的情況。采用本發(fā)明的設(shè)備可典型地從空氣中除去的離子包括氯根、硝酸根、硫酸根，鈉、氨、鉀、鎂和鈣離子，但并不限于這些離子。
盡管本發(fā)明的設(shè)備是針對(duì)進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣中雜質(zhì)的除去進(jìn)行說明的，但是應(yīng)當(dāng)預(yù)料到，本設(shè)備也能應(yīng)用于燃燒爐、使用空氣的反應(yīng)室、空氣洗提分離器和其它需要從空氣或氣體中除去雜質(zhì)的設(shè)備。另外，還可以用選擇的溶劑代替水，用于凈化空氣或其它的氣體，或者用于回收各種過程氣流中的粒狀物。
權(quán)利要求
1.一種凈化進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣的方法，該方法包括使空氣與具有足以減少空氣中雜質(zhì)的速率和噴霧形狀的水流相接觸。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括下列步驟使空氣中的細(xì)水滴形成較大的水滴和使空氣與包含較大水滴的游離水份相分離。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣是同時(shí)冷卻和濕潤的。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中水的噴霧密度是1-30加侖/分/英尺2(40-1200升/分/米2)。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中噴霧形狀至少由一個(gè)精密的霧化水的噴射噴咀形成。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中水的主要部分可以再循環(huán)。
7.在包括使空氣進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)入口的操作燃?xì)鉁u輪機(jī)的過程中，改進(jìn)包括利用使空氣與具有足以減少空氣中雜質(zhì)的速率和噴霧形狀的水流相接觸的方法減少空氣中的雜質(zhì)。
8.一種凈化進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣的設(shè)備，該設(shè)備包括使空氣與具有足以減少空氣中雜質(zhì)的速率和噴霧形狀的水流相接觸的裝置。
9.按照權(quán)利要求8所述的設(shè)備，該設(shè)備還包括使空氣中的細(xì)水滴形成較大水滴的裝置和將空氣與包含較大水滴的游離水份分離的裝置。
10.設(shè)備包括第一部分，整流葉片;第二部分，水的噴霧流;第三部分，聚結(jié)介質(zhì)和第四部分，水份分離器。
全文摘要
本發(fā)明涉及清除進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣中雜質(zhì)的方法，該方法包括使空氣與具有足以減少空氣中雜質(zhì)的速率和噴霧形狀的水流接觸。本發(fā)明還涉及空氣凈化設(shè)備(10)，該設(shè)備包括第一部分整流葉片(11)、第二部分噴霧水流(12)、第三部分聚結(jié)介質(zhì)(13)和第四部分水分分離器(14)。方法和設(shè)備中的水洗滌作用除去了能使渦輪機(jī)部件受到腐蝕和沖蝕和在渦輪機(jī)中形成固體物結(jié)垢的氣態(tài)和固態(tài)雜質(zhì)。
文檔編號(hào)B01D51/02GK1039641SQ8910462
公開日1990年2月14日 申請(qǐng)日期1989年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月8日
發(fā)明者大衛(wèi)德·道勒 申請(qǐng)人:陶氏化學(xué)公司