[发明专利]用于清洁燃气涡轮机的进气的过滤系统及方法

说明书

在尤其用于清洁燃气涡轮机的进气的过滤系统中，其包括：具有流入开口和流出开口的壁围绕的流道；在脏侧与干净侧之间具有至少两个开口的分隔壁，所述分隔壁定位在流入开口与流出开口之间并且由流道的壁限定；以及至少两个过滤器，其用于净化流动的流体。至少一个过滤器安装在分隔壁的脏侧上的第一开口处，并且至少一个过滤器安装在分隔壁的干净侧上的第二开口处。

技术领域

本发明大体涉及过滤，以及尤其涉及一种用于清洁将在燃气涡轮机中使用的进气的改进设备和方法。

背景技术

燃气涡轮机通常需要大量的进气用于燃料的燃烧。周围空气的自然污染导致涡轮机性能相当大的损害。例如，来自空气的颗粒沉积在燃气涡轮机的压缩机叶片上，并且引起不平衡或者影响压缩机叶片的流动剖面中的变化。空气中含有的盐晶或者盐气溶胶导致燃气涡轮机中（尤其涡轮机叶片上）的腐蚀。这些和其它机制导致涡轮机性能和能量效率的严重降低。为此，对进气进行过滤，以移除尽可能多的不希望的污染物。通常，这通过位于过滤器室中的大量的过滤器来完成。过滤器室经由流道连接到燃气涡轮机，已净化的空气通过该流道供给到燃气涡轮机。

过滤器附接到至少一个过滤器壁，该过滤器壁在过滤器室内构成与各过滤器壁相关的相对原料气体区域和相对干净气体区域的分隔。过滤器也能够称为基质。过滤器壁密封地连接到过滤器室的壁，并且关于其高度和宽度由这些壁限制。过滤器壁具有开口，通过该开口能够发生原料气体与干净气体侧之间的空气交换。过滤器安装在这些开口的前部或其中。

过滤器能够具有不同的设计。例如，在所有不同实施例中使用滤筒、袋状过滤器和筒式过滤器。也并不少见的是，若干过滤器壁以串联连接定位成彼此紧挨着，由此，通常以此方式选择过滤器的过滤级别和分离效率，使得其从第一过滤器壁增加至最后过滤器壁。定位在入口侧上的过滤器壁由此用作对于后续的过滤阶段的空气的预过滤。

所有现有的过滤系统的共同之处在于，各个过滤器仅安装在分隔壁的一侧上。通常，这是过滤器壁的相应的原料气体或脏侧。通常认为有利的是，在燃气涡轮机停止时，也从原料气体侧卸掉所装载的过滤器，使得来自过滤器所丧失的任何污染物均不能渗透至干净气体区域。然而，在流动方向上最后过滤阶段的过滤器总是安装在过滤器壁的干净气体侧。

燃气涡轮机也用使用在离岸石油和天然气生产平台上。它们用于产生电力以便运行平台或者分别泵送和压缩所生产出来的石油和天然气。由于平台结构的有限空间和重量限制，与离岸设施相比，过滤器室建造得比平常更小且更紧凑。由于过滤器室的尺寸更小，过滤器壁的尺寸也因此更小，并且通常，明显较小的过滤器以与陆上相同涡轮机模型通常将采用的方式来安装。相反，由于总体积流量由燃气涡轮机确定，所以这意味着采用比在陆上高出许多的体积流量的待过滤空气来运行过滤器。因此，离岸运行的燃气涡轮机通常具有每个过滤器接近7000到超过8000 m3/h的体积流量，而陆上运行的燃气涡轮机通常具有3400到4300 m3/h的体积流量。

至于离岸运行的燃气涡轮机，近年来已经趋向于更高值的过滤。尤其，根据EN1822:2009的EPA或HEPA过滤器的使用已经证明是有利的，这是因为对在过滤器使用寿命期间的燃气涡轮机的能量效率的影响是非常积极的。然而，过滤介质的过滤效率的提高通常也会增加其压差。因此，新过滤器的压差尤其是过滤介质和所应用的体积流量的函数。由于限制了过滤器室或者燃气涡轮机本身的最大压差，所安装的预定数量的过滤器导致过滤级别的限制。由于离岸燃气涡轮机的大体积流量，几乎仅使用根据EN779:2012的过滤器或等效物。根据EN1822:2009的更高值的过滤器或者等效物尚未变得普遍，尽管它们对涡轮机效率的积极影响会是所希望的。在基于陆地的燃气涡轮机的情况下，可以通过扩大过滤器室并由此增加过滤器的数量来减少每个过滤器的体积流量。然而，在离岸设施的情况下，在大多数情况下这是不可能的。安装空间完全被限制，尤其是相对于现有平台。例如，离岸平台上每个甲板的高度是固定的，并且过滤器室不能扩展越过若干甲板。将多个工艺紧密地设在一起，其中管道和电缆导管填充中间大部分空间。因此，增加过滤器室的空间将需要对多个工艺进行完全的重新设计和重新布置，即便并非不可能，但也会是一项较大的任务。