Фильтрационная система и способ очистки входящего воздуха газовой турбины

Фильтрационная система и способ очистки входящего воздуха газовой турбины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится в основном к фильтрации, а в частности - к усовершенствованному устройству и способу очистки входящего воздуха, подлежащего использованию в газовой турбине.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В типичном случае газовой турбине требуются большие количества входящего воздуха для сгорания топлива. Результатом естественного загрязнения окружающего воздуха является значительное ухудшение рабочих характеристик турбины. Например, частицы из воздуха оседают на лопатках компрессора газовой турбины и приводят к дисбалансу или эффекту изменения в профиле потока лопаток компрессора. Кристаллы солей или аэрозоли солей, содержащиеся в воздухе, приводят кошка к коррозии в газовой турбине, в частности, на лопатках турбины. Эти и другие механизмы приводят к резкому снижению рабочих характеристик и энергетического кпд. По этой причине, всасываемый воздух фильтруют, чтобы удалить как можно больше загрязняющих веществ. Обычно это делают с помощью большого количества фильтров, которые находятся в фильтровальном отделении. Фильтровальное отделение соединено с газовой турбиной посредством проточного канала, по которому чистый воздух подается в газовую турбину.

Фильтры крепятся, по меньшей мере, к одной фильтрационной стенке, которая образует внутри фильтровального отделения перегородку области относительно неочищенного газа и области относительно чистого газа, определяемых по отношению к соответствующей фильтрационной стенке. Фильтрационную стенку можно также назвать матрицей. Фильтрационная стенка герметично соединена со стенками фильтровального отделения и ограничена ими по ее высоте и ширине. Фильтрационная стенка имеет отверстия, через которые может происходить воздухообмен между сторонами неочищенного газа и чистого газа. Фильтры устанавливают перед этими отверстиями или в них.

Фильтры могут иметь разные конструкции. Например, во всех разных вариантах осуществления используются фильтровальные патроны, карманные фильтры и патронные фильтры. Нетривиальным является также расположение нескольких фильтрационных стенок друг за другом в последовательном соединении, за счет чего класс фильтров и эффективность разделения фильтров обычно выбирают таким образом, что происходит увеличение этого параметра от первой фильтрационной стенки к последней. Таким образом, фильтрационная стенка, расположенная на впускной стороне, функционирует как ступень предварительной фильтрации воздуха для последующих ступеней фильтрации.

Все современные фильтрационные системы в общем таковы, что отдельные фильтры установлены только на одной стороне разделительной стенки. Обычно это сторона соответствующего неочищенного газа или грязная сторона фильтрационных стенок. В общем случае, рассматривается как преимущество также возможность демонтажа загруженных фильтров в бездействующей газовой турбине со стороны неочищенного газа, так что любые загрязняющие вещества, высвобождающиеся из фильтров, не могут проникнуть в область чистого газа. Вместе с тем, фильтры последней - в направлении потока - ступени фильтрации всегда устанавливают на стороне чистого газа фильтрационной стенки.

Газовые турбины также используются на морских платформах для добычи нефти и газа. Они используются для генерирования электрического тока с целью эксплуатации платформы или перекачки и сжатия, соответственно, добываемых нефти и газа. Из-за ограниченного пространства и ограничений по весу конструкций платформ, фильтровальные отделения строят меньшими и более компактными, чем обычно, по сравнению с наземными установками. Из-за меньших размеров фильтровальных отделений, размеры фильтрационных стенок вследствие этого также становятся меньше, и в типичном случае устанавливают значительно меньше фильтров, чем обычно в случае такой же модели турбины на суше. И наоборот, это означает, что фильтры эксплуатируются с объемным расходом воздуха, подлежащего фильтрации, значительно более высоким, чем на суше, поскольку суммарный объемный расход определяется газовой турбиной. Соответственно, газовые турбины, эксплуатируемые в море, обычно имеют объемный расход приблизительно от 7000 до более 8000 м³/ч на фильтр, тогда как газовые турбины, эксплуатируемые на суше, обычно имеют объемный расход приблизительно от 3400 до 4300 м³/ч.

В отношении газовых турбин, эксплуатируемых на суше, следует отметить, что в последние годы имеет место тенденция к фильтрации более высокого качества. В частности, использование ЕРА-фильтров или НЕРА-фильтров, соответствующих стандарту EN1822:2009, доказало свою выгоду, поскольку эффект энергетического кпд газовой турбины на протяжении срока службы весьма положителен. Вместе с тем, повышение эффективности фильтрации через фильтрующий материал, в общем случае также увеличивает перепад давления на нем. Таким образом, перепад давления на новом фильтре, между прочим, зависит от фильтрующего материала и применяемого объемного расхода. Поскольку максимальный перепад давления на фильтровальном отделении или самой газовой турбине ограничен, результатом некоторого заданного количества фильтров является ограничение класса фильтров. Благодаря высокому объемному расходу газовых турбин на морских платформах, используются почти исключительно фильтры, соответствующие стандарту EN77 9:2012 или эквивалентные. Фильтры более высокого качества, соответствующие стандарту EN1822:2009 или эквивалентные, еще не стали преобладающими, хотя их положительный эффект, сказывающийся на кпд турбины, был бы желателен. В случае газовых турбин наземного базирования, объемный расход на фильтр можно сократить путем укрупнения фильтровального отделения и вытекающего отсюда увеличения количества фильтров. Однако в случае морских установок это в большинстве ситуаций невозможно. Пространство, занимаемое установкой, в частности, если речь идет о существующих платформах, просто ограничено. Например, высота каждой палубы на морской платформе фиксирована, а фильтровальное отделение не может простираться по нескольким палубам. С плотно упакованными трубопроводами и кабелепроводами, занимающими большинство пространства между палубами, связаны многочисленные процессы. Следовательно, увеличение пространства фильтровального отделения потребовало бы, по большому счету, предпринять полную модернизацию и реорганизацию - если они вообще возможны - этих многочисленных процессов. Еще одной проблемой является срок службы фильтров. Он тоже зависит от объемного расхода в связи с суммарной площадью развернутого фильтрующего материала конкретного сорта внутри фильтровального отделения. Больший срок службы желателен потому, что он продлевает интервалы, по истечении которых приходится заменять фильтры, и тем самым повышает готовность турбины к эксплуатации. В ранней фазе срока службы фильтра, перепад давления фильтра незначительно изменяется в ответ на быстро изменяющиеся условия эксплуатации, а к концу срока службы фильтра результатом относительно малого изменения, например, влажности будет большое и быстрое увеличение перепада давления на фильтре, которое может вызвать подачу сигнала тревоги или ограничение хода турбины, приводя к неожиданному отключению всей системы. Поэтому желательно менять фильтры прежде, чем они окажутся в неустойчивом состоянии, и избегать неожиданных отключений. Более длительный срок службы фильтра не только снижает соотношение между неустойчивым и устойчивым состояниями, но и позволяет заменять фильтры прежде, чем они войдут в фазу неустойчивости. Таким образом, фильтрационная система будет придавать повышенную технологическую надежность за счет увеличения площади развернутого фильтрующего материала. С этой целью, изобретение позволяет увеличивать количество фильтров в параллельном порядке на разделительной стенке внутри проточного канала без необходимости увеличивать размеры или поперечное сечение проточного канала или разделительной стенки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение представляет собой систему фильтрации, в частности, для очистки входящего воздуха газовой турбины, включающую в себя проточный канал, окруженный стенками, со входным отверстием и выходным отверстием, разделительную стенку, по меньшей мере, с двумя отверстиями, которая расположена между входным отверстием и выходным отверстием и ограничена стенками проточного канала, и, по меньшей мере, два фильтра или фильтрующих элемента для очистки текучей среды, протекающей по каналу текучей среды, вследствие чего, по меньшей мере, один фильтр установлен в первом отверстии на грязной или впускной стороне разделительной стенки и, по меньшей мере, один фильтр - во втором отверстии на чистой или выпускной стороне разделительной стенки.

Назначением проточного канала является направление потока текучей среды, в частности, потока газа или воздуха, включающего в себя крошечные частицы, такие, как пыль, порошок или солевой туман, от входного отверстия к выходному отверстию. Он имеет стенки, которые отделяют поток текучей среды от окружающей среды снаружи проточного канала, обычно - окружающего воздуха, и предотвращают смешивание с последним. Текучая среда, подлежащая очистке, попадает в проточный канал через входное отверстие под давлением и покидает этот канал через выходное отверстие. Выходное отверстие проточного канала обычно соединено с потребителем, в частности, газовой турбиной, в которую и подают поток текучей среды. Внутри проточного канала разделительная стенка расположена главным образом поперек потока текучей среды и полностью герметично соединена со стенками проточного канала, тем самым обеспечивая плоскость разделения внутри проточного канала, проходящую поперечно направлению потока текучей среды. За счет этого расположения, поток текучей среды направляется через отверстия в разделительной стенке и прикрепленные к ней фильтры, соответственно. Поэтому поток текучей среды очищается. Таким образом, разделительная стенка представляет собой переборку между относительно грязной стороной и относительно чистой стороной проточного канала, поскольку фильтры сокращают количество частиц, содержащихся в потоке текучей среды. Согласно принципам этого изобретения, в упомянутой разделительной стенке крепятся фильтры первого сорта или типа, каждый из которых представляет собой одиночный монтажный блок, находящийся в основном на грязной стороне проточного канала. Кроме того, в упомянутой разделительной стенке крепятся фильтры второго сорта или типа, каждый из которых опять представляет собой одиночный монтажный блок, находящийся в основном на чистой стороне проточного канала.

Изобретение основано на осознании того, что, в результате установки фильтров на одной-единственной стороне фильтрационной стенки, эти фильтры можно размещать бок о бок. Таким образом, наружные размеры фильтров, в частности, их ширина и высота, определяют максимальное количество фильтров, которые можно установить на фильтрационной стенке, имеющей определенную ширину и высоту. Такое ограничение устраняется с помощью решения, соответствующего изобретению. В случае первого фильтра, монтаж фильтров можно проводить с грязной или впускной стороны, а в случае второго фильтра - с чистой или выпускной стороны проточного канала. В качестве альтернативы в случае первого фильтра, монтаж фильтров можно проводить с грязной или впускной стороны, а в случае второго фильтра - тоже с грязной или впускной стороны проточного канала. Во время такого альтернативного процесса монтажа, второй фильтр приходится просто перемещать с грязной или впускной стороны проточного канала через второе отверстие на чистую или выпускную сторону проточного канала. Посредством этого решения, для монтажа второго фильтра не обязательно иметь доступ к чистой или выпускной стороне проточного канала или проводить этот этап на ней. Фильтры предпочтительно имеют раму, с помощью которой они крепятся к разделительной стенке. Рама фильтра является непроницаемой для текучей среды и придает фильтру механическую устойчивость. Кроме того, она удерживает на месте фильтрующий материал. Поток текучей среды подается в фильтрующий материал и из него через отверстия в раме. Часть рамы фильтра предпочтительно полностью окружает отверстие в разделительной стенке. Каждый фильтр предпочтительно крепится к разделительной стенке герметично. Рамы первого и второго фильтров предпочтительно перекрываются, по меньшей мере - частично, в одном направлении, главным образом - перпендикулярном разделительной стенке. Поэтому оба фильтра вместе требуют меньшего пространства на разделительной стенке. Таким образом, пространство между отверстиями в разделительной стенке оказывается меньшим. Вследствие этого, количество отверстий в разделительной стенке предпочтительно можно увеличивать, а в результате этого можно устанавливать больше фильтров. Поэтому при постоянном суммарном объемном расходе текучей среды, объемный расход на фильтр уменьшается. Результатом меньшего объемного расхода на фильтр является больший срок службы фильтров и меньший перепад давления. Площадь, на которой рамы первого и второго фильтров перекрываются в одном направлении, главным образом - перпендикулярном разделительной стенке, предпочтительно составляет, по меньшей мере, 2% общей расчетной площади фильтрации в плоскости перегородки, образованной разделительной стенкой. Еще более предпочтительно, площадь, на которой рамы первого и второго фильтров перекрываются, составляет, по меньшей мере, 5%, 10%, 15%, а наиболее предпочтительно - 20% общей расчетной площади фильтрации в плоскости перегородки. Фильтры предпочтительно расположены, по меньшей мере, в одном ряду. Еще более предпочтительно, фильтры расположены в нескольких параллельных рядах. Фильтры, по меньшей мере, одного ряда предпочтительно закреплены попеременно с грязной стороны и с чистой стороны, или, соответственно, фильтры, по меньшей мере, одного ряда попеременно простираются в основном на грязную сторону и чистую сторону. Фильтрующие элементы предпочтительно расположены в нескольких параллельных первых рядах и проходящих под наклоном к ним вторых рядах. Фильтры первых параллельных рядов, а также проходящих под наклоном к ним вторых рядов, предпочтительно крепятся попеременно с грязной стороны и с чистой стороны, или, соответственно, фильтры первых параллельных рядов, а также проходящих под наклоном к ним вторых рядов, попеременно простираются в основном на грязную сторону и чистую сторону. Проходящие под наклоном вторые ряды предпочтительно расположены перпендикулярно первым рядам. Фильтры предпочтительно имеют в основном круглое, овальное, прямоугольное, квадратное или многоугольное поперечное сечение. Фильтры предпочтительно содержат фальцованные или тисненые фильтрующие материалы. Фильтры предпочтительно имеют один из классов G, М или F фильтров по стандарту EN77 9:2009 или один классов EPA1, НЕРА2 или ULPA3 фильтров по стандарту EN1822:2012. При этом, ЕРА-Фильтр - это «эффективный фильтр очистки воздуха», НЕРА-Фильтр - это высокоэффективный фильтр очистки воздуха, а ULPA-Фильтр - это «фильтр очистки воздуха с ультранизким проскоком частиц». Текучей средой предпочтительно является газ, воздух или жидкость. Выходное отверстие соединено с потребителем текучей среды, которым предпочтительно является компрессор, газовая турбина, насос или здание, автомобильная или производственная вентиляционная система. Фильтрующие материалы в фильтрах предпочтительно имеют асимметричную структуру в направлении потока. Фильтрующие материалы предпочтительно включают в себя, по меньшей мере, один мембранный слой. Более предпочтительно, фильтрующие материалы имеют многослойную структуру.

Кроме того, изобретение представляет собой способ, в частности - очистки входящего воздуха газовой турбины посредством проточного канала, окруженного стенками, имеющего входное отверстие и выходное отверстие, разделительную стенку, по меньшей мере, с двумя отверстиями, которая расположена между входным отверстием и выходным отверстием и ограничена стенками проточного канала, и, по меньшей мере, два фильтра для очистки протекающей текучей среды, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один фильтр установлен или смонтирован в первом отверстии разделительной стенки на грязной или впускной стороне и, по меньшей мере, один фильтр - во втором отверстии в разделительной стенке на чистой или выпускной стороне.

Изобретение также относится к держателю фильтров для крепления, по меньшей мере, двух фильтров или фильтрующих элементов, каждый из которых представляет собой одиночный монтажный блок, к узлу фильтров, в частности, турбины. Узел фильтров позволяет текучей среде течь через упомянутые, по меньшей мере, два фильтра с грязной стороны на чистую сторону. Согласно изобретению, конструкция держателя фильтров обеспечивает монтаж, по меньшей мере, одного фильтра или фильтрующего элемента на грязной стороне и, по меньшей мере, одного фильтра или фильтрующего элемента на чистой стороне.

Держатель фильтров согласно изобретению предпочтительно выполнен в виде одой или нескольких вертикальных или горизонтальных опорных стоек. Более предпочтительно, связанные опорные стойки расположены в плоскости и - вместе с фильтрами - образуют фильтрационную стенку. Держатель фильтров предпочтительно выполнен с несколькими опорными стойками, две из которых поддерживают фильтр на его противоположных краях, соответственно. Держатель фильтров предпочтительно удерживает несколько фильтров на грязной стороне и на чистой стороне, соответственно, так что эти фильтры расположены в ряд. Фильтр предпочтительно имеет раму, подлежащую креплению к держателю фильтров и содержащую вставленный в нее пакет фильтрующего материала. Фильтр, в частности, рама предпочтительно соединяется планарно с держателем фильтров в секциях. Фильтр предпочтительно выступает над держателем фильтров на грязной стороне и на чистой стороне. Фильтр предпочтительно имеет фильтрующий элемент, являющийся V-образным в поперечном сечении.

Изобретение также посвящено применению держателя фильтров для крепления, по меньшей мере, одного первого фильтра к грязной стороне и, по меньшей мере, одного второго фильтра к чистой стороне фильтрационной стенки, в частности, газовой турбины.

Помимо этого, изобретение касается способа крепления, по меньшей мере, одного первого фильтра и, по меньшей мере, одного второго фильтра к фильтрационной стенке, в частности, газовой турбины, в силу чего упомянутый, по меньшей мере, один первый фильтр монтируют на чистой стороне фильтрационной стенке, а упомянутый, по меньшей мере, один второй фильтр монтируют на грязной стороне фильтрационной стенки.

Кроме того, изобретение посвящено комплекту фильтров, по меньшей мере, с одним первым фильтрующим элементом, приспособленным для установки в первом отверстии на грязной стороне разделительной стенки фильтрационной системы, в частности - соответствующей изобретению, и, по меньшей мере, с одним вторым фильтрующим элементом, приспособленным для установки во втором отверстии на чистой стороне разделительной стенки фильтрационной системы. Второй фильтрующий элемент выполнен с рамой фильтра, соответствующий фильтрующий материал которой установлен противоположно по сравнению с первым фильтрующим элементом, если смотреть в направлении потока текучей среды, протекающей сквозь разделительную стенку. Изобретение решает проблему увеличения количества фильтрующих элементов, в частности, выполненных в параллельной компоновке на фильтрационной стенке в фильтровальном отделении или проточном канале, чтобы таким образом увеличить класс фильтра или срок службы фильтра без необходимости увеличения размеров или поперечного сечения фильтровального отделения или проточного канала и фильтрационной стенки, соответственно.

Фильтрующие элементы, фильтрующий материал которых заключен в раме фильтра, обычно имеют область рамы фильтра, посредством которой он крепится к разделительной стенке. Эту область называют фланцевым участком или тычком. В фильтровальном отделении разделительная стенка разделяет относительно грязную сторону и относительно чистую сторону. В общем случае, фланцевый участок фильтра крепится к разделительной стенке таким образом, что оказывается непроницаемым для среды, подлежащей фильтрации, и поэтому среда, подлежащая фильтрации, может войти или выйти лишь через остающиеся отверстия в раме фильтра. Фланцевый участок фильтрующего элемента окружает отверстия в раме фильтра, в общем случае герметично прикрепленной к фильтрационной стенке, и обычно окружает одно отверстие фильтрационной стенки. Соответственно, грязная сторона и чистая сторона разделены, в частности, уплотнениями рамы фильтра на разделительной стенке.

Размер фланцевого участка фильтра определяется различными факторами. С одной стороны, по причинам устойчивости, требуется некоторая минимальная поверхность фланцевого участка, соединяющаяся с фильтрационной стенкой. С другой стороны, уплотнение, крепящееся к раме фильтра или фильтрационной стенке, занимает пространство и тоже должно находиться в пределах фланцевого участка.

Общеизвестно, что компактные патронные фильтры пропускают сквозь отверстие в фильтрационной стенке. В таком случае, наружные размеры фильтра должны быть больше, чем размеры отверстия в фильтрационной стенке, чтобы предотвратить выпадение фильтра на другую сторону фильтрационной стенки. Таким образом, фланцевый участок фильтрующего элемента устанавливает неподвижное соединение с фильтрационной стенкой.

Фильтрующий материал обычно соединен с рамой фильтра или заправлен в нее в области фланцевого участка или непосредственно рядом с ним. В этой области, рама фильтра непроницаема для среды, подлежащей фильтрации. В частности, в случае фальцованных (складчатых) фильтрующих материалов, эта область зависит от глубины складки. В случае фильтрующих элементов, которые, как правило, используются для газовых турбин или компрессоров воздушных компрессоров, глубина складки обычно находится в диапазоне от 4 мм до 100 мм, в случае компактных патронных фильтров и фильтрационных свеч она обычно находится в диапазоне от 20 мм до 50 мм, а в случае фильтрующих элементов с двумя пакетами фальцованных материалов, которым придана V-образная форма, глубина складки обычно находится в диапазоне от 50 мм до 100 мм. Следовательно, наряду с фланцевым участком, краевая область фильтрующего элемента, которая непроницаема для среды, подлежащей фильтрации, может быть больше 100 мм, а впускные или выпускные отверстия для среды, подлежащей фильтрации, могут быть расположены на расстоянии более 100 мм от края фильтра, соответственно.

Если два соседних фильтрующих элемента расположены в фильтрационной стенке так, что один фильтрующий элемент крепится к грязной стороне (стороне необработанного газа), а соседний фильтрующий элемент - к чистой стороне (стороне чистого газа), области соответствующих рам первого и второго фильтрующих элементов, крепящиеся таким образом, что оказываются непроницаемыми для среды, подлежащей фильтрации, могут быть в одном направлении расположены друг за другом так, что они частично перекрываются, и это происходит в основном перпендикулярно фильтрационной стенке. За счет этой компоновки, этим фильтрам нужно меньшее пространство на фильтрационной стенке, а расстояние между соответствующими отверстиями фильтрационной стенки соответственно уменьшается. Вместе с тем, впускные и выпускные отверстия фильтрующих элементов в идеальном случае не накрыты. При постоянном объемном расходе, эта конфигурация имеет приблизительно такой же перепад давления на фильтрационной стенке, как при компоновке фильтрующих элементов на одной стороне.

Фильтрующие элементы в общем случае расположены рядами на фильтрационной стенке. В идеальном случае, соседние фильтрующие элементы расположены попеременно на грязной стороне (стороне неочищенного газа) и чистой стороне (стороне чистого газа). В зависимости от размеров соответствующей фильтрационной стенки и размеров соответствующих фильтров, ряд фильтров может содержать больше фильтрующих элементов при этой двухсторонней компоновке, чем при односторонней компоновке тех же самых фильтрующих элементов. Таким образом, фильтрационная стенка в целом может содержать больше фильтрующих элементов и - при определенном суммарном объемном расходе - последний соответственно распределяется на большем количестве фильтрующих элементов, чем в случае обычной односторонней установки фильтрующих элементов.

Меньший объемный расход на фильтрующем элементе выгоден по многим причинам. С одной стороны, срок службы фильтрующих элементов увеличивается, поскольку количество фильтруемых частиц в единицу времени уменьшается пропорционально. С другой стороны, уменьшается перепад давления на всей фильтрационной стенке ступени фильтрации (фильтрационной стенке и фильтрующих элементах), поскольку он зависит от объемного расхода на фильтрующий элемент. Меньший перепад давления, в свою очередь, имеет несколько преимуществ. Например, можно устанавливать фильтрующие элементы с более высокой эффективностью разделения или более высоким классом фильтрации, которые обычно создают также гораздо больший перепад давления на фильтрационной стенке ступени фильтрации (фильтрационной стенке и фильтрующих элементах) из-за более высокого сопротивления потоку. Например, газовые турбины, которые применяются на морских платформах для добычи нефти и газа, оснащены главным образом карманными фильтрами, класс фильтрации которых соответствует стандарту EN77 9:2009 и которые эксплуатируются при очень высоких объемных расходах в диапазоне приблизительно от 7000 м³/час до более 8000 м³/час. При таких высоких объемных расходах на фильтрующий элемент, фильтрация более высокого качества с помощью ЕРА-, НЕРА- или ULPA-фильтров, соответствующих стандарту EN1822:2012, нецелесообразна. Предел максимального перепада давления либо был бы достигнут по истечении очень короткого времени нагрузки, либо уже был бы слишком высоким для новых фильтров или фильтровального отделения (поперечного сечения проточного канала), и пришлось бы придать фильтрационной стенке значительно большие размеры, чтобы уменьшить объемный расход на фильтрующий элемент. Однако это невозможно из-за ограниченного пространства и максимальной допустимой нагрузочной способности платформ.

Еще одно преимущество меньшего перепада давления на ступени фильтрации (фильтрационной стенке и фильтрующих элементах) заключается в том, что энергетический кпд газовой турбины выше по сравнению со ступенью фильтрации, где перепад давления выше.

Меньший исходный перепад давления вновь устанавливаемых фильтров также означает, что фильтры можно эксплуатировать дольше перед тем, как перепад давления достигает максимального допустимого перепада давления из-за загрузки частицами. Таким образом, диапазон перепада давления оказывается выше по сравнению со ступенью фильтрации (фильтрационной стенкой и фильтрующими элементами) с более высоким исходным перепадом давления. В дополнение к этому, фильтры можно заменять до того, как они достигают своей неустойчивой фазы, в которой перепад давления фильтра весьма чувствителен к изменению условий эксплуатации. Таким образом, количество неожиданных отключений уменьшается, а надежность всей системы увеличивается. Двумерную компоновку фильтрующих элементов на фильтрационной стенке часто воплощают в виде параллельных рядов. В большинстве случаев, фильтры расположены во вторых рядах, которые, как правило, перпендикулярны первым рядам. Эти перпендикулярные ряды также параллельны дну другу. Вместе с тем, возможно также расположение вторых рядов под некоторым углом наклона к первым рядам. Таким образом, фильтрующие элементы образуют матрицу на фильтрационной стенке. Как уже описано выше, выгодно располагать соседние фильтрующие элементы в ряд попеременно на обеих сторонах фильтрационной стенки.

Есть два варианта двумерной компоновки фильтрующих элементов на фильтрационной стенке. Эти два варианта похожи тем, что фильтрующие элементы в первых рядах (параллельных друг другу) попеременно расположены на грязной стороне (стороне неочищенного газа) и чистой стороне (стороне чистого газа) фильтрационной стенки. В первом варианте, фильтры во вторых рядах, которые проходят под наклоном к первым рядам, крепятся только к одной стороне фильтрационной стенки. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что эта компоновка совместима с большинством обычных фильтрующих элементов и при этом уже достигнута довольно высокая степень перекрытия между отдельными фильтрующими элементами. В частности, прямоугольные патронные фильтры или V-образные фильтрующие элементы имеют главную часть своей краевой области у герметичной рамы только на двух противоположных сторонах фланцевого участка рамы. Это является следствием того, что фальцованные (складчатые) пакеты фильтров в этой области герметично соединены с рамой фильтра по всей глубине складки. В направлении под углом 90 градусов к ней, область пакетов фальцованного (складчатого) фильтрующего материала, подлежащая герметизации, относительно мала.

Во втором варианте двумерной компоновки фильтрующих элементов на фильтрационной стенке, каждый фильтр, соседствующий с первым фильтром, крепится к стороне фильтрационной стенки, противоположной первому фильтру. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что возможно максимальное перекрытие фланцевых участков первого фильтра. В некоторых случаях, эффективность фильтрации, присущая фильтрующим материалам, зависит от направления. Иными словами, эффективность фильтрации, определяемая такими параметрами, как класс фильтрации или срок службы, зависит от направления, в котором текучая среда протекает сквозь фильтрующий материал. Причиной этого может быть градиентная структура или многослойная структура фильтрующего материала, в которой отдельные слои имеют разные особенности. В частности, такую многослойную структуру часто имеют фильтрующие материалы с микропористой мембраной (ЕР1674144).

Если фильтрующие элементы расположены на грязной стороне (стороне неочищенного газа), а также на чистой стороне (стороне чистого газа) фильтрационной стенки согласно изобретению, направление потока, в частности - по отношению к рамам фильтров, идентичным в других отношениях, зависит от того, на какой стороне фильтрационной стенки они установлены. Когда применяют фильтрующие материалы, зависимые от направления, а в частности - многослойные фильтрующие материалы, фильтрующий элемент вследствие этого приходится устанавливать так, чтобы направление потока, определяемое расположением фильтрующего элемента на фильтрационной стенке, было идентичным направлению потока фильтрующего материала.

Пример: Тип фильтра, который в типичном случае применяется для фильтрации входящего воздуха газовых турбин, является так называемым «ASC4 фильтром». Он может иметь простую V-образную конструкцию или тоже двухкомпонентную форму. Этот фильтр крепится к фильтрационной стенке и герметизируется. Обычная компоновка предусматривает установку фильтрующих элементов на стороне неочищенного газа фильтрационной стенки. Количество фильтрующих элементов определяется шириной рам фильтров и размером фильтрационной стенки. Ширина выпускного отверстия фильтра этого типа составляет приблизительно 40% общей ширины фильтра. Таким образом, перекрытие фланцевого участка по отношению к соседнему фильтру доходит до приблизительно 30% общей ширины фильтрующего элемента. В этом конкретном случае, двухсторонняя компоновка согласно изобретению обеспечивает установку, по меньшей мере, восьми фильтрующих элементов на той фильтрационной стенке, где первоначально можно было смонтировать бок о бок только шесть фильтрующих элементов в один ряд без ограничения входного или выходного отверстий фильтрующих элементов.

Объектом изобретения также является средство уменьшения общей сетчатой объемной геометрии и связанного с ней веса системы, удовлетворяя при этом существующей технологической спецификации или превышая ее требования. Следовательно, в рамках углубленного изучения технологии достигаются важные в будущем полезные результаты для промышленных рынков. По геометрическому объему, отсек традиционной фильтрационной системы, в котором заключены фильтрующие элементы, представляет собой самый большой одиночный узел, поставляемый в качестве комплектующего для газовой турбины. В самом деле, для всех систем очистки воздуха и среди всех секторов (турбинное оборудование, устройства для борьбы с загрязнением, средства отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ), дизельные двигатели, компрессор) возникает существенная проблема из-за физического размера и геометрии, а также доставки техники в пункт назначения и из-за завершающего встраивания конструкции в установку. На морских судах, таких, как плавучие заводы сжиженного природного газа (плавучие СПГ-заводы), танкеры СПГ, скоростные паромы и пассажирские круизные лайнеры, газовые турбины и дизельные двигатели используются для выработки тяговой мощности, когда двигатель осуществляет привод вала гребного винта. Таким образом, пространство машинного отделения зависит от габаритов комплектной турбинной установки и - соответственно - фильтровального отделения на стороне всасывания. Поэтому изобретение обеспечивает меньший размер фильтровального отделения, а являющееся следствием этого меньшее использование полости машинного отделения может привести к дополнительной пассажировместимости при тех же самых размерах или увеличению грузоподъемности на танкере СПГ или грузовом судне. Для меньших судов, таких, как скоростные паромы-катамараны (типичной длиной 71,63 м (325 футов)), меньшая и более легкая коробчатая фильтрационная система обеспечит конструкторам гибкость для встраивания системы в эту весьма компактную структуру без ущерба качеству воздуха. Благодаря глобальному характеру соответствующих рынков, типична ситуация, в которой требуется международная транспортировка фильтровальных отделений из пункта изготовления в пункт назначения. Общеизвестно, что при этом придется иметь дело с неоднократными межконтинентальными перевозками. Поскольку систему почти во всех случаях транспортируют как готовые изделия, большое количество оборудования вынуждает нести значительные расходы на перевозку и связанные с ней сбои. Поэтому изобретение обеспечивает значительные рыночные рентабельности для многих тысяч ежегодно перевозимых систем.

В некоторых случаях может быть желательно воспользоваться преимуществами изобретения, сохраняя при этом исходную планировку фильтровального отделения и изменяя ее перегородку. Это мог бы быть случай, когда потребителю нужно сначала удостовериться в преимуществах изобретения, сохраняя возможность возврата к исходной планировке с исходными фильтрующими элементами. Для тех случаев предлагается устанавливать промежуточные пластины, чтобы накрыть существующие отверстия перегородки. Промежуточные пластины предпочтительно имеют размеры, аналогичные раме фильтра, которую монтируют на перегородку. Они даже могут иметь аналогичные фланцевые области, да еще и иметь крепящуюся к ним прокладку - совсем как исходный фильтрующий элемент. В том случае, можно использовать исходные приспособления для крепления промежуточной пластины к перегородке и гарантии воздухонепроницаемого уплотнения между ними. Хотя промежуточные пластины представляют собой решение, обуславливающее возможность их снятия, возможна также установка путем неподвижного крепления их к перегородке, например, посредством сварки, пайки или склейки. Опять же, промежуточные пластины сами имеют отверстия, которые обеспечивают крепление соседних фильтрующих элементов попеременно с чистой стороны и с грязной стороны. Соседни