[发明专利]燃气多层过滤器及其设计工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤器，尤其涉及一种用于重型燃气轮机中输送燃气管道内的燃气过滤器。

本发明还涉及一种燃气多层过滤器的设计工艺。

背景技术

燃气轮机装置是一种以空气及燃气为工质的内燃式发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，具有效率高、功率大、体积小、建设周期短、运行成本低和寿命周期较长等优点。其效率可高达58％，远远高于常规的火力发电设备，而且联合循环电站污染极低，具有良好的环保效益，是国家鼓励和支持发展的高新技术产业，符合国家的可持续发展战略和新型工业化道路。

燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机，轻型燃气轮机为航空发动机的转型。重型燃气轮机为工业型燃机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。目前重型燃气轮机燃气轮机已逐步成为21世纪世界主要发电设备和重要军工动力设备，是全世界公认的具有发电效率高、调峰能力强、回收投资快、建设周期短、占地面积小、污染程度低的新一代发电设备。

重型燃气轮机装置的燃气供应系统输送的燃气介质，必须经过燃气过滤器过滤，以保护设备的正常工作。常用的燃气介质为天然气，该气体中常含有大尺寸固体颗粒、小固体颗粒、微小液滴。大尺寸固体颗粒进入燃烧室，将直接引起燃烧器喷咀堵塞，情况严重者甚至引起燃气轮机叶片损伤；小固体颗粒也会对燃气轮机的系统设备造成磨损，刮伤管道上的阀门密封面，造成泄漏；天然气中参杂的微小液滴会引起燃烧不稳定，损坏设备等。为了去除这些杂质，燃气管道系统中的上游过滤装置一般设置有旋风分离器，它可以过滤掉燃气中99.99%的大于10μm的固体颗粒和液滴。但将天然气中大于等于5μm的固体颗粒全部过滤掉，必须在燃气管道系统的终端设置过滤器。

为了更好的保护燃烧器，过滤器必须满足燃气供应系统对过滤器精度、过滤能力以及具有一定机械强度的要求。

过滤器的过滤精度是指燃气通过过滤器时，能够滤除的最小杂质颗粒度的大小，其直径的公称尺寸以μm为单位表示。颗粒度越小，过滤器的精度要求越高。过滤器的过滤能力是指在一定的压差下，允许通过过滤器的最大流量。通常最大流量是由燃气轮机主机特性设计给定，再根据滤网的层数和目数计算出复合网的开通率，从而计算出滤网的有效面积系数和阻力系数。压差，是指介质通过过滤器后的压力损失。在保证滿足流量要求的前提下，压损越小越好，通常情况下根据工艺要求，由设计给定。设计还同时给定了滤芯被阻塞后必须清洗的压降值。

但过滤器的过滤精度和过滤能力是一对矛盾体，保证过滤精度，难免降低过滤能力，一旦压降太大，无法保证燃烧室里面的单位燃气供应量，发电量不足。但保证过滤能力，过滤精度又可能无法达到要求，造成燃气里面的杂质多。

此外，目前的过滤器的筛网的设计常采用经验进行设计。设计完毕后再通过试验进行测试。该方法存在较大的不确定性。容易造成设计性能难以满足设计要求，同时造成设计返工量大，从而增加了设计成本。

发明内容

本发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种燃气多层过滤器。以及上述燃气多层过滤器的设计工艺。

本发明技术方案如下：所述燃气过滤器由六层网组成的复合网，其中从外至内依次包括第一层不锈钢冲孔网、第一层筛网、第二层筛网、第三层筛网、第四层筛网、第二层不锈钢冲孔网；

所述燃气多层过滤器结构优选为底部开口的圆锥筒形结构。

根据过滤器的型号规格，其中第一层不锈钢冲孔网、第二层不锈钢冲孔网的开通率均为0.52（根据孔径和间距的不同，或均为0.53、或均为0.62等）；第一层筛网、第二层筛网、第三层筛网、第四层筛网的目数依次为：20目，80目，200目，100目，其开通率依次对应为：0.64、0.462、0.41、0.36；

上述技术方案的设计工艺包括如下步骤：

（a）计算多层网组成的复合网的开通率：由各层网的开通率相乘即得。

上述由不锈钢冲孔网和筛网组成的复合网，不同规格型号对应的开通率分别为

0.52*0.64*0.462*0.41*0.36*0.52=0.011801

0.53*0.64*0.462*0.41*0.36*0.53=0.012259141

0.62*0.64*0.462*0.41*0.36*0.62=0.011800896

（b）由复合网开通率确定有效面积系数

（c）对上述复合网按照以下公式计算压降：

压降ΔP=ξ*ρ*W*W/2