Filtro colector de polvo, dispositivo colector de polvo y dispositivo de aspiración de turbina de gas.

Un filtro colector de polvo (10) que tiene un medio de filtro laminar (12; 20) formado en conjunto por una primera tela no tejida

(12a) que tiene una eficacia de eliminación de partículas relativamente baja y una segunda tela no tejida (12b) que tiene una eficacia de eliminación de partículas relativamente alta, en el que la primera tela no tejida (12a) se forma al mezclar una primera fibra con un diámetro de fibra relativamente más grande y una segunda fibra con un diámetro de fibra relativamente más pequeño;

la segunda tela no tejida (12b) se forma al mezclar una tercera fibra que tiene un diámetro de fibra relativamente más grande y una cuarta fibra que tiene un diámetro de fibra relativamente más pequeño; y

una primera proporción de fibras (UR) es más pequeña que una segunda proporción de fibras (DR) bajo la condición de que la primera proporción de fibras (UR) se define como un cociente del diámetro de la segunda fibra dividido por el diámetro de la primera fibra, y la segunda proporción de fibras (DR) se define como un cociente del diámetro de la cuarta fibra dividido por el diámetro de la tercera fibra.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2001/010157.

Solicitante: MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES, LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 5-1, MARUNOUCHI 2-CHOME, CHIYODA-KU TOKYO 100-8315 JAPON.

Inventor/es: KATAYAMA,HIROYUKI, DOI,YOSHIYUKI, AOTA,TOYOSEI, ADACHI,TATSUO, HARA,SATOSHI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Filtros o procedimientos especialmente modificados... > B01D46/10 (Separadores de partículas que utilizan placas, hojas o tampones filtrantes dotados de superficies planas, p. ej. aparatos para la precipitación de polvos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Filtros o procedimientos especialmente modificados... > B01D46/52 (Separadores de partículas que utilizan filtros dotados de un material plegado, p. ej. aparatos de precipitación de polvos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Sustancia filtrante para fluidos líquidos o gaseosos > B01D39/20 (de sustancia mineral, p. ej. papel de amianto, sustancia filtrante metálica hecha de hilos metálicos no tejidos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D46/00 (Filtros o procedimientos especialmente modificados para la separación de partículas dispersas en gases o vapores (elementos filtrantes B01D 24/00 - B01D 35/00; sustancia filtrante B01D 39/00; su regeneración en el exterior de los filtros B01D 41/00))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Sustancia filtrante para fluidos líquidos o gaseosos > B01D39/14 (Otras sustancias filtrantes autoportantes)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Sustancia filtrante para fluidos líquidos o gaseosos > B01D39/16 (de sustancia orgánica, p. ej. fibras sintéticas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE... > Características, partes constitutivas, detalles... > F02C7/052 (con dispositivos de separación de polvo)

PDF original: ES-2457076_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Filtro colector de polvo, dispositivo colector de polvo y dispositivo de aspiración de turbina de gas

Campo de la invención La presente invención se refiere, por ejemplo, a un dispositivo de aspiración de aire para suministrar un aire absorbido a un dispositivo de compresión de aire en una turbina de gas, un dispositivo colector de polvo que se proporciona a un dispositivo de aspiración de aire para retirar litometeoros contenidos en el aire absorbido y un filtro colector de polvo que se proporciona en el dispositivo colector de polvo. Se describe un dispositivo de filtrado en el documento US-A-5 672 399.

Antecedentes de la técnica Una turbina de gas absorbe una atmósfera. En condiciones normales, una atmósfera contiene litometeoros que tienen un diámetro de partícula de 1 !m a 10 !m. Cuando tal litometeoro se absorbe en una turbina de gas y se adhiere al aspa de un rotor en un dispositivo de compresión de aire, aumenta una resistencia de fluido; de esta manera, aumenta una pérdida de potencia de salida. Como resultado, existe el problema de que disminuye una potencia de salida de generación de electricidad. Para evitar tal problema, como se muestra en la Figura 10, un dispositivo colector de polvo 1 (unidad de filtro) está dispuesto en el dispositivo de aspiración de aire en la turbina de gas para retirar los litometeoros para limpiar el aire absorbido en el dispositivo de compresión de aire.

Un dispositivo colector de polvo 1 que se muestra en la Figura 10 y que tiene dos fases comprende una cubierta 2 que se conecta con el dispositivo de compresión de aire (no se muestra en el dibujo) , un filtro grueso 3 (prefiltro) que está dispuesto en lo más alto de la corriente en la cubierta 2 y un filtro de eficacia media 4 para retirar principalmente litometeoros que tienen un diámetro de partícula que es más pequeño que el filtro grueso 3.

Mediante el dispositivo colector de polvo 1 antes mencionado, se eliminan aproximadamente el 30 % de los litometeoros que tienen aproximadamente 1 !m de diámetro de partícula en el aire absorbido que se absorbe en la cubierta 2 al pasar a través del filtro grueso 3. Además, aproximadamente el 70 % de los litometeoros que tienen aproximadamente 1 !m de diámetro de partícula en el aire absorbido se eliminan al pasar a través del filtro de eficacia media 4.

Tal como se ha explicado anteriormente, desde un punto de vista de eficacia en la generación de energía, en una turbina de gas, es preferible que se minimicen los litometeoros que se absorben en una atmósfera. Por tanto, se requiere más eficacia al recoger y retirar el polvo. En tal caso, se usa un dispositivo de colector de polvo 5 que tiene una estructura de tres fases, tal como se muestra en la Figura 11.

Además del filtro grueso 3 y del filtro de eficacia media 4 que forman el dispositivo colector de polvo 1, el dispositivo colector de polvo 5 comprende además un filtro de alta eficacia (Filtro de Aire Particulado de Alta Eficacia, en lo sucesivo llamado filtro HEPA) corriente abajo. El filtro HEPA 7 puede retirar el 99, 97 % o más de litometeoros que tienen aproximadamente 0, 3 !m de diámetro de partícula. Es posible retirar aproximadamente todos los litometeoros contenidos en una atmósfera mediante estos filtros 3, 4, y 7.

Tal como se ha explicado anteriormente, aunque el dispositivo colector de polvo 5 que tiene una estructura de tres fases puede lograr una alta eficacia al recoger polvo, un tamaño del dispositivo colector de polvo se agranda para ubicar el filtro HEPA en su interior. Si el dispositivo se agranda, un espacio para la instalación necesita ser más grande; de esta manera, la instalación del dispositivo a menudo se vuelve difícil. De acuerdo con tal condición, se solicita que el tamaño del dispositivo se disminuya.

Para el objetivo tal de fabricar un dispositivo pequeño, se desarrolló un dispositivo de filtro laminar que tiene un filtro de eficacia media y un filtro HEPA en conjunto. Un ejemplo de un dispositivo de filtro convencional laminar se muestra en la Figura 12. Un dispositivo de filtro laminar 8, que se muestra en la Figura 12, comprende un armazón 8a que tiene una forma rectangular, un filtro laminar 8b que se dobla para su contención en el armazón 8a y un muro 55 de separación 8c que separa secciones de pared contiguas entre sí en el filtro laminar 8b. Un filtro laminar 8b se forma simplemente poniendo capas y doblando el filtro de eficacia media 8b1 y el filtro HEPA 8b2. El filtro de eficacia media 8b1 y el filtro HEPA 8b2 están dispuestos para estar separados entre sí.

En tal dispositivo convencional de filtro laminar 8, el tamaño del dispositivo se reduce al formar conjuntamente el filtro de eficacia media 8b1 y el filtro HEPA 8b2. Sin embargo, desde un punto de vista de la eficacia en la recogida de polvo, existe el caso en el que el rendimiento requerido no puede alcanzarse necesariamente solo doblando el filtro laminar 8b para aumentar el área de filtrado. Esto significa que la capacidad para recoger polvo es pequeña en tal filtro doblado laminar; de esta manera, la vida del producto en tal filtro se acorta; por lo tanto, es necesario cambiar los filtros en un corto período de tiempo.

En general, en una turbina de gas, es preferible que sea posible operar una turbina de gas de manera continua durante un año (8.760 horas de tiempo de funcionamiento) sin cambiar el filtro. Sin embargo, la vida del producto en el dispositivo de filtro convencional laminar 8 antes mencionado fue tan corta que el dispositivo solo pudo operarse durante medio año.

Para conseguir una vida del producto más larga que en un filtro en el dispositivo de filtro laminar 8 capas antes mencionado, una idea es aumentar el área de filtrado formando pequeños huecos en el dispositivo de filtro laminar

8. Sin embargo, como se explica más arriba, el filtro laminar 8b se forma uniendo y doblando el filtro de eficacia media 8b1 y el filtro HEPA 8b2 simplemente de manera que el filtro de eficacia media 8b1 y el filtro HEPA 8b2 están dispuestos para estar separados entre sí. Por lo tanto, no es posible formar pequeños huecos mientras que se mantiene la condición bajo la que el filtro de eficacia media 8b1 y el filtro HEPA 8b2 no deberían extraerse entre sí.

La presente invención se hizo considerando los problemas antes mencionados. Un objetivo de la presente invención es proporcionar un filtro colector de polvo, un dispositivo colector de polvo y un dispositivo de aspiración de aire para una turbina de gas que se proporcionan con un medio de filtro laminar que puede aumentar el área de filtrado para mantener una alta eficacia en la recogida polvo durante más horas bajo la condición de un tamaño pequeño.

Divulgación de la invención Un filtro colector de polvo de acuerdo con la presente invención tiene las características de la reivindicación 1.

Se definen realizaciones preferentes en las reivindicaciones dependientes.

En tal filtro colector de polvo se forman de 5 a 7 formas de V en un pequeño armazón del filtro. Por tanto, es posible conseguir un área de filtrado tan grande como 30 m2 a 60 m2. Si hay 4 formas de V o menos bajo tal condición, no es posible conseguir un área de filtrado tan grande como 30 m2 a 60 m2. Si hay 8 formas de V o más bajo tal condición para aumentar el área de filtrado para reducir una resistencia de filtrado, se estrecha una dimensión de la pendiente en un espacio entre los medios de filtrado que forman las formas de V. Por tanto, aumenta una resistencia en el camino del flujo; de esta manera, un flujo de aire apenas fluye. Desde este punto de vista, es preferible que haya de5 a 7 formas de V.

Además, de acuerdo con la presente invención, puede ser preferible que la tela no tejida corriente arriba... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un filtro colector de polvo (10) que tiene un medio de filtro laminar (12; 20) formado en conjunto por una primera tela no tejida (12a) que tiene una eficacia de eliminación de partículas relativamente baja y una segunda tela no tejida (12b) que tiene una eficacia de eliminación de partículas relativamente alta, en el que la primera tela no tejida (12a) se forma al mezclar una primera fibra con un diámetro de fibra relativamente más grande y una segunda fibra con un diámetro de fibra relativamente más pequeño; la segunda tela no tejida (12b) se forma al mezclar una tercera fibra que tiene un diámetro de fibra relativamente más grande y una cuarta fibra que tiene un diámetro de fibra relativamente más pequeño; y una primera proporción de fibras (UR) es más pequeña que una segunda proporción de fibras (DR) bajo la condición de que la primera proporción de fibras (UR) se define como un cociente del diámetro de la segunda fibra dividido por el diámetro de la primera fibra, y la segunda proporción de fibras (DR) se define como un cociente del diámetro de la cuarta fibra dividido por el diámetro de la tercera fibra.

2. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la primera fibra y la tercera fibra son fibras de poliéster y la segunda fibra y la cuarta fibra son fibras de vidrio.

3. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2 en el que la primera tela no tejida (12a) está formada por fibras que tienen un diámetro de fibra de 0, 3 a 15 !m; y la segunda tela no tejida (12b) está formada por fibras que tienen un diámetro de fibra de 0, 1 a 2 !m.

4. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que la primera tela no tejida (12a) está adaptada para retirar del 70 al 90 % de partículas de 0, 3 !m; y la segunda tela no tejida (12b) está adaptada para retirar el 99, 9 % de partículas de 0, 3 !m o más.

5. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que tiene una estructura de dos capas de la primera tela no tejida (12a) y la segunda tela no tejida (12b) .

6. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que el espesor de la primera tela no tejida (12a) y el espesor de la segunda tela no tejida (12b) están en un intervalo de 0, 1 mm y 0, 3 mm.

7. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en el que una forma

del medio de filtro laminar (12; 20) es una forma de minipliegue en una dirección del espesor. 35

8. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con la reivindicación 7 en el que una anchura (B) de la forma de minipliegue es de 10 mm a 30 mm y la dimensión de la pendiente (P2) de la forma del minipliegue es de 1, 7 mm a 3, 2 mm.

9. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8 en el que una forma completa del medio de filtro laminar (12; 20) en la dirección del espesor es una pluralidad de V continuas.

10. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con la reivindicación 9 en el que se forma una sección de rectificación de flujo (30) para introducir un flujo de aire que alcanza una sección angular corriente arriba hacia un espacio que se

forma entre las secciones de pared (Vw) , contiguas entre sí y que tienen forma de V, del medio de filtro laminar (12) en una sección angular corriente arriba con forma de V formada por el medio de filtro laminar (12) .

11. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con la reivindicación 9 en el que un miembro de separación (41) para separar un flujo de aire bajo la condición de pasar por un espacio entre las secciones de pared (Vw) , contiguas entre sí y que tienen forma de V, del medio de filtro laminar (12) está dispuesto en un espacio corriente abajo (40) que tiene forma de V y está formado por el medio de filtro laminar (12) .

12. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 en el que el medio

de filtro laminar (12; 20) se aloja en un armazón del filtro (11) que tiene una proporción dimensional tal como altura: 55 anchura: longitud que es de 2: 2: 1.

13. Un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con la reivindicación 12 en el que se forman de 5 a 7 secciones de pared (Vw) , que tienen forma de V, en el medio de filtro laminar (12; 20) .

14. Un dispositivo colector de polvo que está provisto de un filtro colector de polvo (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

15. Un dispositivo colector de polvo de acuerdo con la reivindicación 14 que está dispuesto en una boca de

aspiración de aire de una turbina de gas para retirar litometeoros contenidos en un aire que es absorbido por la boca 65 de aspiración de aire.

16. Un dispositivo de aspiración de aire para una turbina de gas en el que se proporciona un dispositivo colector de polvo de acuerdo con las reivindicaciones 14 o 15.