王才文

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

表1 精濾運行時間統(tǒng)計

0 引言

燃氣輪機運行時所需要的空氣量是其所需燃氣的40～50倍，空氣質量對燃氣輪機的安全和經濟運行有非常重要的影響?？諝庵械碾s質顆粒，如灰塵、沙子、無機鹽、油氣、雨水滴、霧滴等進入燃氣輪機，會引起壓氣機葉片的磨蝕、腐蝕和結垢，因此，需在壓氣機的入口加裝進氣過濾系統(tǒng)來改善燃氣輪機進口空氣質量，保障壓氣機正常、安全工作[1]。當壓氣機進口濾網(wǎng)被污染堵塞時，進氣壓損將顯著增大，使壓氣機進氣壓力降低，在保持燃氣輪機循環(huán)最高壓力不變時，壓氣機的耗功增加，透平的出力將更多地消耗于帶動壓氣機，導致燃氣輪機的出力和效率降低，因此壓氣機進氣過濾系統(tǒng)的運行維護對燃氣輪機電廠的經濟性有較大影響。

1 進氣過濾系統(tǒng)運行中存在的問題

某電廠M701DA燃氣輪機壓氣機自清潔進氣過濾系統(tǒng)由防雨罩、入口空氣處理裝置、進氣過濾室、反吹裝置、旁開門以及過渡段組成。防雨罩安裝于進氣過濾室前方，用于防雨雪和遮陽。入口空氣處理裝置安裝在防雨罩下方，主要作用是除霧、除濕。進氣過濾室由96片褶形凝聚式粗濾和528套筒式精濾組成。每套筒式精濾模塊上都設有反吹裝置，利用反吹噴射氣流來脈沖清潔過濾器表面，噴射氣源來自儀用壓縮空氣。在粗濾進氣下方、過渡段的左右側各安裝有旁開門，粗濾前后壓差超限時，粗濾旁開門自開，外面的空氣直接流入過濾室，當濾室的壓差達到極限時，過渡段的旁開門自開，外面未過濾的空氣直接進入壓氣機，會給壓氣機的運行帶來嚴重危害。

雖然壓氣機的過濾進氣系統(tǒng)結構并不復雜，但該電廠2臺M701DA燃氣輪機從2011年投產以來也出現(xiàn)了不少問題。

1.1 壓氣機進口精濾更換頻繁

M701DA燃氣輪機壓氣機精濾的等級為(EN779)F9，按濾芯制造廠家說明，每套精濾使用壽命一般可達3 500～5 000 h。近幾年壓氣機精濾實際使用壽命見表1，機組平均運行2 436 h就需更換一套精濾，精濾使用時間與設計壽命相差偏大，主要原因如下。

(1)每種品牌的木漿纖維材質質量及刷膜制造工藝不同。

(2)受環(huán)境因素影響。如春季的柳絮、初夏的梅雨、秋冬季的霧霾使精濾運行時間大幅下降，這也是每種品牌的最短使用時間與最長使用時間相差1倍的主要原因。

(3)受機組運行及維護方式影響。該電廠M701DA燃氣輪機為供熱機組，一般連續(xù)運行1個月左右才會申請停機消缺，機組運行中精濾反吹效果差，無法將精濾表面的積灰及時吹掃干凈，導致濾芯表面灰塵不斷積聚，濾芯堵塞壓差增大，是影響精濾使用壽命的主要因素。另外，壓氣機的粗濾與精濾使用壽命不同，粗濾使用時間一般只有1 000 h左右，當粗濾壓差增大到一定限值時粗濾旁通門會自動打開，運行中有大量未經過濾的空氣進入進氣過濾室，嚴重影響精濾的使用壽命。

1.2 壓氣機濾芯過濾效果差

M701DA燃氣輪機壓氣機原配套使用的濾芯是美國生產的唐納森，濾芯質量雖然較好，但價格比國內品牌高1倍。考慮到運行成本，該電廠開始使用國產過濾器濾芯，但由于目前尚沒有入庫檢測手段，無法保證每批次濾芯質量，因此當采購到過濾效果無法達到規(guī)定的濾芯時，精濾前后壓差會長時間維持在較小值，但進入壓氣機的空氣質量差，使壓氣機葉片發(fā)生結垢，通流面積減小，壓氣機效率下降，導致機組輸出功率下降。

1.3 環(huán)境濕度大時壓氣機濾芯壓差快速上升

每批次壓氣機濾芯壓差主要與壓氣機運行時間、進氣量有關，但當濾芯壓差增大至某一區(qū)間時，環(huán)境濕度對濾芯壓差也有較大的影響。如遇初夏的梅雨或者秋冬的大霧天氣，環(huán)境濕度>95%且持續(xù)時間較長時，濾芯和濾芯表面灰塵受潮后形成糊狀，使精濾壓差急劇上升(如圖1所示)，壓氣機效率大幅下降。特別是當濾芯已運行時間較長，濾芯中的積灰較多時，精濾壓差會增大至最高限值，為維持精濾壓差在限值以下，燃氣輪機只能被迫降負荷，壓氣機進口可轉導葉(IGV)自動關小，通過減少壓氣機的進氣量來確保壓氣機的安全運行，防止精濾過渡段旁開門自動打開，使未經過濾空氣直接進入壓氣機。

圖1 環(huán)境濕度與濾芯壓差曲線

2 壓氣機進行過濾系統(tǒng)維護措施

2.1 選用品質較好的壓氣機進口濾芯

壓氣機濾芯品質應從以下幾方面判定。

(1)濾紙的過濾精度符合要求，平均使用壽命長。

(2)濾芯面積大，濾芯初始壓差小。

(3)濾紙的塑性強度合格，端蓋密封條的韌性好。

(4)濾紙的防水性能好，環(huán)境濕度在96%以上時2～4 h內濾芯壓差應基本維持不變。

集中采購壓氣機濾芯時應從濾芯品質、濾芯價格兩方面綜合考慮，結合實際使用情況選取性價比合適的濾芯，并對每批濾芯強制抽取一定比例的樣品送至第三方機構進行檢測，確保每批次濾芯的品質。更換濾芯時若發(fā)現(xiàn)濾芯內側已被污染，則說明此濾芯過濾效果差，不建議使用此品牌。

2.2 預判濾芯更換時間

濾芯運行時間統(tǒng)計與壓差監(jiān)視是壓氣機濾芯維護的重要項目。壓氣機精、粗濾初始壓差一般都在0.16 kPa左右，隨著運行時間的增加，濾芯內部會逐漸積灰導致壓差增大，監(jiān)視濾芯的壓差是判定濾芯是否需更換的重要依據(jù)。統(tǒng)計濾芯運行時間也是預判濾芯使用時間的一種方法，當粗濾壓差至0.25 kPa以上、粗濾旁開門已微開或濾芯已運行1 000 h時應考慮更換壓氣機的粗濾，特別是當粗濾的旁開門已開啟較大時應及時安排機組停運對粗濾進行更換，以免影響精濾的使用壽命。當精濾壓差逐漸增大至0.40 kPa或濾芯運行2 300 h以上時，應根據(jù)機組運行方式來確定更換濾芯的具體時間。但遇到機組需保持較長時間連續(xù)運行、下階段天氣有可能是連續(xù)陰雨天氣、且濾芯壓差達0.35 kPa以上時，應綜合考慮是否需提前更換濾芯，防止濾芯壓差因濕度大而快速上升，影響機組的安全和經濟運行。另外，若運行中精濾壓差長時間基本保持不變，但壓氣機效率在大幅下降，應申請停機檢查濾芯質量及進氣系統(tǒng)密封性。若是濾芯質量問題應更換濾芯品牌，防止因濾芯過濾效果差而影響壓氣機的安全運行。

2.3 選擇濾芯反吹的時機和方式

壓氣機濾芯反吹分在線反吹與離線反吹，機組運行時為在線反吹，機組停運為離線反吹。由于壓氣機濾芯前端處于負壓區(qū)，雖然進氣流速較低，但粒徑較小的灰塵仍能被吸附在濾芯的表面，當在線反吹時，上部濾芯吹出來的灰塵會使下部濾芯產生二次污染，減弱反吹效果，因此離線反吹比在線反吹的效果好。為延長濾芯使用壽命和在雨量豐沛的環(huán)境下保持良好過濾效果，壓氣機反吹應采用以下運行維護措施。

(1)機組每天啟停時，不管是精濾剛更換還是已運行一段時間，停機后需投入反吹2 h，盡量吹掉吸附在濾芯表面的灰塵，當濾芯壓差增大后才開始反吹則效果會大大降低。

(2)機組保持連續(xù)運行時，在中班低負荷時每日定期投入反吹2 h，減小機組進氣流速對反吹的影響。

(3)備用機組啟動前需提前反吹1次，防止因機組停機較久，積累的灰塵結塊。

(4)遇濕度大天氣時，提前投入精濾反吹，用干燥的壓縮空氣吹干受潮的濾芯，減緩濾芯壓差上升的速率。

(5)降低儀用壓縮空氣的含油量，確認反吹裝置的進口濾芯正常，防止因儀用壓縮含油、含塵過多而對精濾造成二次污染。

(6)對進氣過濾器周圍地面加強清掃和沖洗，減少地面雜物、灰塵顆粒被吸入過濾器。及時清理進氣過濾系統(tǒng)反吹灰斗排出的灰塵，防止再次吸入。

2.4 定期開展壓氣機水洗工作

隨著機組運行時間的增加，壓氣機葉片必然會堆積較多的垃圾，在壓氣機效率下降到一定值時應開展壓氣機的離線水洗工作，可以及時清洗掉葉片上的臟物，保持壓氣機效率，同時還可防止因壓氣機出口溫度高而導致燃氣輪機運行提前進入溫控模式。因冬季環(huán)境溫度低于7 ℃時無法進行離線、在線水洗，建議在初冬時擇機提前進行一次離線水洗，將壓氣機葉片上的臟物清洗干凈，維持壓氣機效率在較好范圍內。

3 結論

采取以上措施后，壓氣機精濾平均運行時間已增加至2 700 h，因加強對濾芯壓差的預判，未因濾芯壓差突升而影響機組帶負荷?，F(xiàn)階段，各燃氣輪機電廠開始著手對壓氣機過濾系統(tǒng)進行改造，如將褶形凝聚式粗濾改造成布袋式粗濾，提高了除塵效果，并能降低進氣系統(tǒng)的阻力，也是延長濾芯使用壽命的有效手段。