Конструктивное исполнение современных комплексных воздухоочистительных устройств (КВОУ) для газоперекачивающих агрегатов
В статье описываются современные конструкции КВОУ для газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций, подобные решения применяются также на КВОУ для высокотехнологичных энергетических установок, для компрессорных станций металлургических предприятий, для систем промышленной вентиляции.
Для транспортировки природного газа по магистральным трубопроводам широко применяются газоперекачивающие агрегаты, состоящие из компрессора и газотурбинного двигателя. Комплексное воздухоочистительное устройство (КВОУ) входит в состав воздухозаборного тракта газотурбинного двигателя. КВОУ обеспечивает: очистку атмосферного воздуха от пыли; защиту от птиц и насекомых; влагоотделение; подогрев воздуха зимой; охлаждение воздуха летом; шумоглушение [1].
Со трудники ЗАО «Мультифильтр» имеют опыт разработки и производства КВОУ различных компоновочных схем и конструктивного исполнения. ЗАО «Мультифильтр» создано в 2008 году на территории ОАО «ВНИИтрансмаш», основанного в 1949 году и в настоящее время являющегося ведущим научно-исследовательским, конструкторским, испытательным и производственным центром транспортного машиностроения. В 1990-е годы наши инженерно-технические специалисты по заказу участвовали в создании КВОУ для газоперекачивающего агрегата ГПА-16 «Нева» (заказчик - ОАО «Газпром», головной исполнитель - ОАО «Кировский завод», разработчик КВОУ - ОАО «ВНИИтрансмаш»). КВОУ выполнено по прогрессивной для своего времени схеме с многоступенчатой очисткой воздуха: первая ступень грубой очистки - мультициклоны с системой отсоса уловленной пыли вентиляторами, вторая ступень тонкой очистки - сменные карманные (рукавные) фильтры. Мультициклон разработан на основе прямоточного осевого циклона собственной конструкции ПКЦ-250 (название расшифровывается как «прямоточный комбинированный циклон диаметром 250 мм»), прошедшего этапы расчётного моделирования и экспериментальной отработки. При разработке КВОУ выполнен большой объем испытаний на специальном пылевом стенде для натурного моделирования и исследований элементов и систем пылеуловителей на расходах воздуха до 20 000 м3/ч, это позволяет методом инструментальных измерений заранее достоверно оценивать эффективность создаваемого КВОУ любой производительности.
В настоящее время применение циклонов в конструкции КВОУ по своим техническим характеристикам не может быть рекомендовано для новых разработок, т.к. в последние десятилетия появились более совершенные технологии очистки воздуха. Более современные конструкцией КВОУ создаются на базе статических и импульсных круглых (цилиндрических и/или конических) фильтрующих элементов тонкой очистки. Самыми же прогрессивными с точки зрения технико-экономических характеристик являются конструктивные исполнения с плоскими панельными (компактными) фильтрующими элементами [2].
Выбор рационального конструктивного исполнения КВОУ во многом определяется условиями эксплуатации. КВОУ могут быть статическими (при этом фильтрующие элементы не очищаются от уловленной пыли) или импульсными (в которых фильтры очищаются от пыли кратковременными обратными импульсами сжатого воздуха). Статические КВОУ более дешевые и их используют наиболее часто, импульсные - более дорогие и применяют при экстремальных почвенно-климатических условиях:
· - в регионах с высокой пылевой нагрузкой;
· - в регионах с низкой температурой при опасности забивания поверхности фильтров снегом и инеем.
Отдельно стоит отметить КВОУ морского применения, устанавливаемые на стационарных морских платформах на шельфе и на плавучих объектах. Стандарты для контроля воздушных фильтрующих элементов вентиляции общепромышленного исполнения EN779 и EN1822 не оговаривают воздействие брызг соленой морской воды и/или продуктов неполного сгорания углеводородов (сажа/копоть), которое в обязательном порядке следует учитывать для работающих в морских условиях фильтров. Поэтому изготовители фильтров для КВОУ морского применения создают специальные испытательные стенды для имитации морских условий эксплуатации. Фильтрующие элементы для морского применения имеют оригинальную конструкцию, а компоновка КВОУ может быть выполнена по низкоскоростной или высокоскоростной схемам фильтрации [3].
Статическое КВОУ (Рис.1) содержит: Воздухозаборные козырьки; Влагоотделители; Ступень предварительной фильтрации; Ступень фильтров тонкой очистки; Ступень (высоко)эффективных (H)EPA фильтров.
Рис. 1. Статическое КВОУ компании AAF.
Ступень предварительной фильтрации состоит из фильтров класса G4 (EN 779:2002) и применяется для уменьшения пылевой нагрузки на фильтры тонкой очистки F7-F9 (EN 779:2002). Фильтры тонкой очистки конструктивно могут быть выполнены в виде круглых картриджей (Рис.2) или в виде компактных элементов (Рис.3). Фильтры тонкой очистки могут быть статическими или импульсными.