[发明专利]一种燃气轮机进气过滤装置与方法

权利要求书

1.一种燃气轮机进气过滤装置，其特征在于：包括预分离装置、滤芯以及集气和引射装置；所述预分离装置设置在所述滤芯的底部，所述集气和引射装置设置在所述滤芯的顶部；

所述滤芯包括滤芯筒体和设置在该滤芯筒体内的一套过滤管；所述过滤管呈环状布设在所述滤芯筒体内，且所述过滤管构成的截面呈三角波形状，三角形的底端为进气口或出气口；与所述预分离装置连接的所述滤芯筒体一端为进气口，另一端为出气口，进气口区域的三角形形成含液气体区，出气口区域的三角形形成洁净气体区，所述含液气体区与所述洁净气体区交替设置；

所述集气和引射装置包括装置外壳及设置在该装置外壳内若干截面为上窄下宽、渐阔的喇叭状通道，所述喇叭状通道呈环状布设在所述装置外壳内；位于相邻的两所述喇叭状通道之间沿轴向设置有若干环形通道；所述喇叭状通道的下端与所述滤芯出气口连通，所述喇叭状通道的上端为洁净气体出口或反吹气体进口；

所述预分离装置包括筒体和直流式导叶；所述直流式导叶设置在所述筒体内，所述直流式导叶包括支撑体和叶片，所述叶片设置在所述支撑体上；所述叶片沿所述支撑体底端延伸至顶端，所述叶片由垂直段和螺旋段构成：位于所述支撑体底端和顶端的所述叶片均为所述垂直段，位于两所述垂直段之间设置为所述螺旋段，所述垂直段与所述螺旋段之间为平滑过渡；所述垂直段和螺旋段的外端均与所述筒体内壁相切；

所述支撑体的中部为圆柱状结构，两端为圆锥状结构；

所述筒体壁上，沿圆周方向间隔设置有若干用于排液滴的矩形槽缝；

所述筒体一端为含液气流进口端，另一端为出口端，所述出口端截面设置为上宽下窄的倒梯形状，所述出口端内部空间为气流均布空间；

所述预分离装置还包括设置在所述筒体外部的外壳；所述外壳与所述筒体外壁之间形成环形排液空间。

2.如权利要求1所述过滤装置，其特征在于：所述叶片的个数设置为5～9个；所述叶片的旋转角度范围为120°～150°；所述叶片的宽度比为0.4～0.8。

3.一种基于如权利要求1或2所述过滤装置的燃气轮机进气过滤方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、含液气流由预分离装置底部进入，通过预分离装置实现对液滴颗粒的部分分离；

S11、气流进入预分离器，在底部垂直段叶片a-b的导流下轴向进入预分离装置的叶片流道中，经过b点时，叶片结构变为逆时针或顺时针的螺旋状，轴向气流运动方向改变，沿着螺旋线方向向上运动，旋转力度增加，使得运动的气流产生切向的向心力；

S12、气流进入叶片螺旋段的b-c起始段，叶片流道的面积逐渐减小，气流速度增加，离心力增大；

S13、气流经b-c起始段进入螺旋段c-d中段，该端为稳定段和过渡段，气流维持较高的速度向上运动，当快到达d点时，在叶片的导向作用和加速作用下，含液气流的速度已足够大，液滴颗粒物在离心力的作用下被甩到叶片的最外端，经过d点时，叶片流道面积逐渐扩大，气流的速度减小，气流的流动状态突然改变，在惯性力和离心力共同的作用下，液滴由位于d点附近的矩形槽缝向外甩出，然后进入位于筒体与外壳之间的环形排液空间，实现对气流中的液滴颗粒的部分预分离；

S14、气流经c-d中段进入叶片螺旋段的d-e末段，流道面积逐渐增加，气流速度减小，分离一部分液滴后的气流在垂直段叶片e-f段的导流作用下，从叶片的末端出来后的气体已经不再旋转，进入到气流均布空间；

S2、含液气流经预分离后，液滴颗粒含量降低，由气流均布空间进入滤芯进行过滤：

含液气体在压差的作用下由滤芯的进气口区域通过过滤管上的孔隙后进入滤芯的洁净气体区，气体中的液滴被截留在滤芯的含液气体区的过滤管外壁上，洁净的气体通过位于滤芯顶部的集气和引射装置进入后续工艺；

S3、在过滤一段时间后，滤芯进气口区域多孔材料壁面上的液滴颗粒的聚积使过滤芯的流通阻力增大，过滤速度降低，利用反吹系统实现滤芯的循环再生；反吹气体由集气和引射装置顶部的反吹气体进口进入，通过喇叭状通道实现气体增压，向对应的滤芯内部喷射高压气体，高压气体穿过过滤管壁向外流动，与过滤气流方向相反，将滞留在进气侧过滤管壁上的液滴层剥离，达到滤芯的性能循环再生的目的；

所述步骤S3中，当反吹结束时，滤芯的进气侧外壁附近的气体出现回流，当回流的气体通过喇叭状通道时，由于环形通道的存在，各喇叭状通道的压力保持平衡，对高速的回流气流形成“气膜”效应，增加回流气体的过流阻力，阻碍了气体的回流过程。