專利名稱：清潔燃?xì)廨啓C(jī)吸入空氣的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分的方法，用于清潔發(fā)電設(shè)備中燃?xì)廨啓C(jī)的吸入空氣。
此方法還涉及一種適于實(shí)施此方法的設(shè)備。
一種燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)部分的吸入空氣，即燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒空氣是借助于一些機(jī)械式纖維濾清器予以清潔的。吸入空氣濾清的目的是阻止磨蝕性和污染性顆粒進(jìn)入壓縮機(jī)和渦輪機(jī)，從而防止設(shè)備磨損和減少清潔與維護(hù)需求。因?yàn)橛糜诎l(fā)電的一些大型燃?xì)廨啓C(jī)還要求極為大量的燃燒空氣，所以濃度很小的污染微粒都會(huì)造成在運(yùn)轉(zhuǎn)期間設(shè)備中嚴(yán)重的內(nèi)部污物積累，這意味著，燃燒空氣的濾清應(yīng)當(dāng)盡可能地有效。另一方面，由于這種濾清在進(jìn)氣道中所造成的壓力損失會(huì)降低設(shè)備的效率，所以，濾清效率的設(shè)計(jì)值將總是由各種當(dāng)?shù)氐那闆r所決定的一種折衷結(jié)果。
當(dāng)今，不同種類的機(jī)械式濾清器照例用作壓縮機(jī)的吸入空氣濾清器。在這些濾清器中，分離介質(zhì)是一種編織物，以致各種雜質(zhì)容易粘附在上面。濾清器的濾清效率取決于濾清介質(zhì)的各種性質(zhì)和介質(zhì)的封裝密度。對(duì)于一種給定類型的濾清介質(zhì)，濾清效率可以依靠加厚濾清織物，或者另外，壓縮濾清介質(zhì)使之成為更為緊密的形式。這兩種辦法都會(huì)造成通過(guò)濾清器之后的壓力損失急劇增大，其次，機(jī)械式濾清器的分離效率也只能提高到這樣的程度，即事實(shí)上，常規(guī)各種織物濾清器完全濾清的顆粒尺寸界限一直局限于2-5微米。尺寸極小的顆粒因而總是能夠通過(guò)當(dāng)前使用的空氣濾清器。
盡管尚未認(rèn)為必需采用多部和有效的濾清裝置，但關(guān)于渦輪設(shè)備效率的最新研究已經(jīng)查明，包含尺寸最小的各種污染顆粒的那部分顆粒會(huì)影響設(shè)備的效率和使用壽命。事實(shí)上，由于由最小顆粒所構(gòu)成的部分是燃?xì)廨啓C(jī)與壓縮設(shè)備中污物積累的主要原因，這一部分就應(yīng)當(dāng)仔細(xì)地從吸入空氣中分離出來(lái)。雖然微小顆粒的比例低到只不過(guò)是全部污染固態(tài)物質(zhì)的大約1％，但是它們隨時(shí)積累，并且由于燃?xì)廨啓C(jī)吸入空氣的巨大容積，可能加起來(lái)每年達(dá)到幾十公斤的總量。污物積累會(huì)降低渦輪的效率并減少其輸出功率容量。這種輸出功率減小現(xiàn)象是由許多不同的因素造成的，包括因顆粒造成的磨損、用于設(shè)備內(nèi)部清潔的方法無(wú)效而導(dǎo)致污物逐漸積累和因這種清潔造成的額外磨損，以及密封的余隙增大而造成較高的泄漏率。在設(shè)備使用壽命期間即使輸出功率的最小降低也會(huì)造成顯著的經(jīng)濟(jì)損失。渦輪機(jī)的效率也隨內(nèi)部污物積累而降低，這就使壓縮機(jī)和渦輪機(jī)的定期清洗成為必需之舉。清潔是通過(guò)使用添加有不同種類的已粉碎材料的水來(lái)進(jìn)行沖洗而實(shí)現(xiàn)的。這種水洗特別受到在低溫情況下的冰凍的妨礙。與設(shè)備中污物積累相關(guān)的額外操作費(fèi)用歸因于燃油消耗增大、輸出功率容量損失和壓縮機(jī)清潔費(fèi)用。污物積累的程度和影響自然取決于操作環(huán)境和吸入空氣中的污染程度。因?yàn)?，盡管設(shè)備經(jīng)過(guò)沖洗，粘附的污物也不能完全除掉，所以，設(shè)備中的污物的逐漸積累將仍然是各種導(dǎo)致輸出功率在幾年之內(nèi)降低總共達(dá)百分之幾十之多的因素之一。
濾清器中的污物積累會(huì)因?yàn)V清器堵塞而造成壓力損失，使得必需定期更換濾清器。濾清器越細(xì)，就越需要經(jīng)常更換濾清器，而更換濾清器則把成本提高到取決于濾清器價(jià)格和停車持續(xù)時(shí)間的水平上。通常，企圖通過(guò)為細(xì)和粗濾清器尋求更佳材料而不是通過(guò)把不同濾清方法加以組合來(lái)探究提高濾清效率。靜電方法被認(rèn)為是如此地不可靠，以致已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與把它們用作僅有的濾清器相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)變得不可容忍。靜電方法的一項(xiàng)缺點(diǎn)始終與濕度有關(guān)，尤其是由此造成的短路。
本發(fā)明的目的是，提供一種方法，能夠在用于發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)吸入空氣的濾清方面超過(guò)先前技術(shù)的性能和達(dá)到較高的成本效益以及引起較低的壓力損失。
本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)為吸入空氣的機(jī)械式濾清補(bǔ)加至少一個(gè)靜電式濾清階段而達(dá)到的，在此階段中懸浮在空氣中的顆粒的電氣特性以電氣方式或化學(xué)方式予以改進(jìn)。
更為具體地說(shuō)，符合本發(fā)明的方法的特征如權(quán)利要求1的特征部分所述。
其次，符合本發(fā)明的設(shè)備的特征如權(quán)利要求8的特征部分所述。
本發(fā)明提供許多明顯的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明最為重要的一些優(yōu)點(diǎn)在于，操作效率穩(wěn)定和輸出功率降低速度較慢。靜電除塵法在先前技術(shù)中未曾用于清潔大容積氣流，原因是，常規(guī)的濾清需要消耗很大的電力來(lái)使懸浮顆粒帶電，以致會(huì)損失濾清的成本效益。不過(guò)，與預(yù)過(guò)濾和通常也與細(xì)過(guò)濾相結(jié)合之后，靜電除塵就可以有利地予以使用，因?yàn)?，這時(shí)在這種組合之中可以采用相當(dāng)?shù)偷某潆婋妷憾粫?huì)犧牲良好的分離效果。濾清的壓力損失可以減小，并可以采用一種較低分離效果的濾清器從事機(jī)械式濾清，從而通過(guò)濾清器之后的壓降較小，而且在使用中濾清器的污堵速度得以降低，這樣允許減小濾清器的更換次數(shù)。結(jié)果，濾清器的操作停車和更換成本也降低了。濾清設(shè)備也可以設(shè)計(jì)得使此系統(tǒng)包括一部分或整體重復(fù)配置的并聯(lián)濾清系統(tǒng)，從而可以脫機(jī)獨(dú)立地從事濾清系統(tǒng)的維護(hù)，而發(fā)電系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行。靜電階段可以從吸入空氣中分離出比使用通常的濾清方法所能分離出的更小的顆粒，從而通過(guò)濾清器的污染顆粒的總量大為減少。濾清效率的這種提高確實(shí)相當(dāng)之大，好比通過(guò)一機(jī)械式細(xì)濾器的顆?？偭康南鄬?duì)值確定為1000時(shí)，則依靠和機(jī)械式粗濾與兩級(jí)基于靜電方法的濾清相結(jié)合可使相對(duì)值達(dá)到高至50。由于一部燃?xì)廨啓C(jī)的吸入空氣耗量可以很容易地高至120米3/秒，所以明顯的是，吸入氣流攜帶著必須予以清除的大量污染顆粒。通過(guò)采用符合本發(fā)明的方法改進(jìn)吸入空氣的濾清，污物積累速度從根本上得到降低而導(dǎo)致費(fèi)用節(jié)省，從而靜電值的額外能耗易于被接受，因?yàn)榕c收益相比，費(fèi)用極少。
設(shè)備維護(hù)會(huì)較為容易，維修費(fèi)用也會(huì)降低，因?yàn)樨?fù)擔(dān)最為嚴(yán)重的起初各級(jí)濾清的濾清器元件可以以低成本予以更換或沖洗。靜電除塵器的短路問(wèn)題可以借助于采用兩種不同類型的靜電除塵或者加熱濾清裝置中的隔層而予以克服。
以下本發(fā)明將參照附圖
較為詳細(xì)地予以描述，附圖表明符合本發(fā)明的濾清裝置的一項(xiàng)實(shí)施例。
在下文中使用以下各種定義。靜電除塵器是一種包括連接于一電壓源的各平面平行板件的裝置。一種類型的靜電纖維濾清器是一種包括具有永久電極性的許多充電纖維的濾清器。在另一類型的靜電纖維濾清器中，纖維或一種多孔濾清介質(zhì)不是永久充電的，而是用一種活性電場(chǎng)激活濾清器。所有這些類型的裝置都共同稱作電氣濾清器。
參看附圖，其中所示濾清設(shè)備包括一機(jī)械式濾清器1，以及一靜電除塵器3，此除塵器有在裝置前部的各電暈導(dǎo)線2并后隨一靜電纖維濾清器4。通常，此濾清設(shè)備還裝有一框架5，各濾清單元均裝接其上?？蚣茉诖酥皇疽庑缘禺嫵?。機(jī)械式濾清器1包括一纖維層，其中纖維可以制成一種織物。此纖維層可透過(guò)氣流，并且氣流通過(guò)期間有一部分通過(guò)纖維層的懸浮顆粒會(huì)粘附在此層上。由于機(jī)械式濾清器1后面隨著還有兩級(jí)濾清，所以其濾清分離能力不必要向下擴(kuò)展到最小的顆粒，從而可以使用一部具有較低分離能力和較高氣體透過(guò)性的濾清器1。因而，濾清器1的功能是分離污染顆?？偭恐械闹饕糠郑瑥亩Ｗo(hù)接續(xù)的各級(jí)濾清器。
在濾清設(shè)備中機(jī)械式濾清器1的后面配置電暈電線2。這些導(dǎo)線2被接上直流電壓，以致圍繞導(dǎo)線生成一電場(chǎng)。電暈導(dǎo)線2的用途是使經(jīng)過(guò)的顆粒帶電。電暈導(dǎo)線后隨一靜電除塵器3，包括彼此以較短距離設(shè)置的各平面的平行取向的板件。這些板件也被接上一高壓直流電壓，從而在各板件之間生成一電場(chǎng)。當(dāng)通過(guò)機(jī)械式濾清器1的固態(tài)顆粒到達(dá)電暈導(dǎo)線2時(shí)，顆粒觸發(fā)一種電暈放電，將電荷賦予顆粒。帶電的顆粒在向靜電除塵器3行進(jìn)的同時(shí)保持其電荷，在除塵器3處通過(guò)各個(gè)充過(guò)電的板件之間的間隙。在各個(gè)板件之間的電場(chǎng)中，懸浮在氣流中的顆粒被吸向板件的表面，在由電力造成的吸力作用下粘附其上。正確操作時(shí)，這樣一種濾清器能夠分離至少大約80％，在順利條件下甚至大于90％的尺寸在0.1-1微米范圍內(nèi)的懸浮顆粒。對(duì)于更大尺寸的顆粒，可以達(dá)到更大的分離度。這樣一種除塵器的各個(gè)主要操作參數(shù)是電暈導(dǎo)線電流、施于各個(gè)板件的集合電流、以及特別是氣流速度，這一氣流速度可以不是很高，以致微粒對(duì)于各個(gè)板件的粘附不會(huì)受到妨害。
靜電除塵器3后隨一靜電纖維濾清器4。這樣一種濾清器4是由許多纖維構(gòu)成的，它們經(jīng)過(guò)充電而保持永久電荷，以至這些纖維都是具有極性的。因而，這類纖維不需要外部電源并具有極其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。在此所述的示范實(shí)施例中，靜電纖維濾清器被賦予一種皺褶形式，使各皺褶的張口取向?yàn)閷?duì)著入射氣流。靜電纖維濾清器4作為沿著氣流路徑的最后一個(gè)濾清器件而被安置，因?yàn)?，由于這樣一種濾清器的較高價(jià)格，其更換費(fèi)用代表相當(dāng)大的一筆投資，而且另一方面，在不利的操作條件下，靜電纖維濾清器的效率可能會(huì)非常急速地下降。因此，這一濾清器類型的最佳作用在于分離代表少量染污物質(zhì)的最小微粒。
除了上述一些之外，本發(fā)明可以有另外各項(xiàng)實(shí)施例。在所有這些實(shí)施例中，首先使吸入氣流通過(guò)一種能夠從空氣中分離微粒主要部分的濾清器，從而保護(hù)接續(xù)的、目的是要分離較小尺寸微粒的各級(jí)濾清，使之不受越載或過(guò)早堵塞的損害。第一級(jí)濾清最好是一機(jī)械式粗濾器或一靜電除塵器。用于第一級(jí)或接續(xù)一級(jí)濾清器的一種替換的濾清器是靜電纖維濾清器，它依靠的是一種既可極化顆粒又能極化由纖維或多孔材料構(gòu)成的濾清介質(zhì)的活性電場(chǎng)。這樣一種濾清器必須配置電暈導(dǎo)線或類似器件，諸如化學(xué)裝置或充電板件，以便在空氣中的懸浮顆粒通向?qū)嶋H的濾清器件之前得以充電。電暈導(dǎo)線充電與這樣一種靜電纖維濾清器相結(jié)合在最佳條件下可最終幾乎完全分離0.1-1微米范圍之內(nèi)的微粒。在極為必要的情況下，比如當(dāng)空氣中含有大量砂粒時(shí)，一旋風(fēng)分離器可以與按照本發(fā)明的設(shè)備相結(jié)合。旋風(fēng)分離器設(shè)置在機(jī)械式濾清階段之前，而如果某種電氣濾清裝置在機(jī)械濾清之前，則旋風(fēng)分離器也設(shè)置在此裝置之前。濾清器單元的數(shù)量及其相互順序可以變動(dòng)，只要濾清裝置包括至少一部機(jī)械式濾清器和一部安裝在機(jī)械式濾清器之后、能夠分離已經(jīng)通過(guò)機(jī)械式濾清器的微小懸浮顆粒的電氣濾清器。如果使用一部電氣纖維濾清器，由于它易受損害，必須要放作最后的單元。不過(guò)，按照上述實(shí)施例的設(shè)備已經(jīng)發(fā)現(xiàn)是實(shí)踐中最為有利的組合。在所有情況下，濾清設(shè)備的尺寸必須定得致使經(jīng)過(guò)濾清設(shè)備之后的壓力損失不會(huì)超過(guò)通常的各種濾清設(shè)備的壓力損失。在大多數(shù)情況下，甚至可能把壓力損失降至通常的數(shù)值以下。其次，各種濾清器和整個(gè)濾清設(shè)備的設(shè)計(jì)可以靈活地予以改變。濾清系統(tǒng)中重要的輔助裝置包括不同的清洗裝置，其中最為重要的是靜電除塵器的沖洗裝置。這種裝置使得有可能延長(zhǎng)濾清裝置的維修間隔。通過(guò)配置加熱器件以加熱靜電除塵器的濾清隔層和通過(guò)部分重復(fù)設(shè)置濾清系統(tǒng)，可以更加提高操作可靠性。為此目標(biāo)，比方一個(gè)靜電階段可以接受選定通過(guò)兩部并列機(jī)械式粗濾器之一的空氣，從而機(jī)械濾清器的更換會(huì)容易一些。如果此系統(tǒng)配有一板式靜電除塵器，則濾清系統(tǒng)由于除塵器各板件的沖洗可易于自動(dòng)化而取得高度的使用性。此系統(tǒng)還可以包括兩部并聯(lián)的機(jī)械式濾清器、兩部并聯(lián)的靜電除塵器和一部共用的靜電纖維濾清器。
權(quán)利要求
1.一種用于清潔發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)吸入空氣的方法，在此方法中，空氣至少在一個(gè)階段中用機(jī)械式濾清器(1)予以清潔，特征在于，在機(jī)械濾清階段之后處理空氣，目的在調(diào)節(jié)懸浮微粒的電氣特性并接著用一種電氣濾清器(3)在至少一個(gè)階段中清潔空氣，此濾清器(3)適合于從氣流中分離已經(jīng)通過(guò)機(jī)械式濾清器(1)的微粒。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種方法，特征在于，用電暈放電處理空氣以使懸浮在空氣中的微粒帶電。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種方法，特征在于，以化學(xué)方式處理空氣以調(diào)節(jié)懸浮微粒的電氣特性。
4.按照前述權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述的一種方法，特征在于，首先用機(jī)械式濾清器(1)濾清空氣，接著用靜電除塵器(3)和最后用靜電纖維濾清器(4)濾清空氣。
5.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種方法，特征在于，在機(jī)械濾清階段之前用靜電除塵器濾清空氣。
6.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種方法，用一種電氣濾清器(3)在至少兩個(gè)階段中濾清空氣，還在于，這些濾清階段中的至少一個(gè)包括一種以靜電方式工作的纖維介質(zhì)濾清器。
7.按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種方法，其特征在于，借助于一種電熱器件加熱靜電濾清器的隔層，以防止由于濕氣的凝結(jié)而造成的冰凍。
8.一種用于清潔發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)吸入空氣的設(shè)備，所述設(shè)備包括一機(jī)架(5)，用于把空氣傳向壓縮機(jī)的進(jìn)氣口，以及至少一部機(jī)械式濾清器(1)，其特征在于，至少一部裝置用于調(diào)節(jié)懸浮在空氣中的微粒的電氣特性，還在于，至少一部電氣濾清器(3)設(shè)置在氣流流動(dòng)方向上的所述機(jī)械式濾清器(1)之后，所述電氣濾清器對(duì)于懸浮在空氣中的微小顆粒所具有的分離能力大于機(jī)械式分離器。
9.按照權(quán)利要求8所述的一種設(shè)備，其特征在于，電暈導(dǎo)線(2)用于使懸浮在空氣中的微粒帶電。
10.按照權(quán)利要求8所述的一種設(shè)備，特征在于，一種以化學(xué)方式處理空氣的設(shè)備，用于調(diào)節(jié)懸浮在空氣中的微粒的電氣特性。
11.按照前述權(quán)利要求8-11中任何一項(xiàng)所述的一種設(shè)備，特征在于，所述設(shè)備在空氣流動(dòng)方向上首先包括一部機(jī)械式濾清器(1)，然后是一部靜電除塵器(3)和最后是一部靜電纖維濾清器(4)。
12.按照前述權(quán)利要求8-11中任何一項(xiàng)所述的一種設(shè)備，其特征在于，一部所述機(jī)械式濾清器(1)前置于靜電除塵器。
13.按照前述權(quán)利要求8-12中任何一項(xiàng)所述的一種設(shè)備，其特征在于至少兩部靜電濾清器(3)，其中至少一部是以電氣方式工作的纖維介質(zhì)濾清器。
14.按照前述權(quán)利要求8-13中任何一項(xiàng)所述的一種設(shè)備，其特征在于一種電熱器件，裝于所述靜電濾清器的隔層，用于加熱所述隔層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法和一種設(shè)備,用于清潔發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)吸入空氣。通常,一些機(jī)械式濾清器用作燃?xì)廨啓C(jī)的吸入空氣濾清器。已知,一些織物濾清器只能夠從空氣中分離較大尺寸的微粒,從而懸浮在空氣中的一部分污染顆粒可能進(jìn)入設(shè)備而造成其中的污物積累。根據(jù)本發(fā)明,使用一種方法能夠以很高效率清潔吸入空氣,按照這種方法,吸入空氣的機(jī)械濾清階段與至少一個(gè)靜電濾清階段和一個(gè)補(bǔ)充階段相結(jié)合,在此補(bǔ)充階段中,懸浮在空氣中的微粒的電氣特性以電氣方式或化學(xué)方法予以改進(jìn)。
文檔編號(hào)B03C3/04GK1173908SQ96191843
公開日1998年2月18日 申請(qǐng)日期1996年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月9日
發(fā)明者M·拉塔仁 申請(qǐng)人:伊馬特蘭福伊馬股份公司