肖健

（江蘇華電吳江熱電有限公司，江蘇 蘇州 215221）

燃機進氣系統(tǒng)的運行與維護

肖健

（江蘇華電吳江熱電有限公司，江蘇 蘇州 215221）

燃氣輪機進氣系統(tǒng)清潔程度對機組運行的影響日益凸顯。介紹了9E燃機典型進氣系統(tǒng)構(gòu)成。

燃氣輪機；進氣系統(tǒng)；運維經(jīng)驗

江蘇華電吳江熱電有限公司配置了兩臺美國通用PG9171E燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)熱電聯(lián)產(chǎn)機組。在燃機基本負荷模式下，壓氣機進口空氣流量約為1500km3/h。空氣中存在著大量的雜質(zhì)、灰塵和細顆粒等懸浮物質(zhì)，這些污物若不能有效的除去，隨著燃機運行時長的增加，大量污濁空氣的進入將會在壓氣機葉片表面形成污垢層，并迅速增長。壓氣機葉片積垢后將改變?nèi)~片的氣動性能，使壓氣機的壓比、效率和流量下降，最終導(dǎo)致機組出力、效率及升負荷速率等運行性能降低。

為此，燃機的壓氣機進口處裝均裝有進氣過濾裝置。隨著運行時間的延長，壓氣機進氣濾網(wǎng)壓差將逐漸增大，當(dāng)達到限值時需要及時更換。長期以來，有關(guān)壓氣機進氣濾網(wǎng)壓差對燃機運行影響的研究較少。本文以9E燃氣輪機為研究對象，詳述燃機進氣濾網(wǎng)系統(tǒng)，基于現(xiàn)有系統(tǒng)配置，探討燃機進氣系統(tǒng)運維要點，以期為國內(nèi)相似電廠提供節(jié)能減排新思路。

1 9E燃氣輪機進氣系統(tǒng)簡介

1.1 進氣系統(tǒng)的組成

9E燃機進氣系統(tǒng)由一個封閉的進氣室和進氣通道組成。進氣道中有消音設(shè)備。進氣道下游與壓氣機進氣道相連接。該系統(tǒng)的作用是對空氣吸收、過濾、消音和引導(dǎo)到壓氣機進氣機匣。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。組成為進氣防雨霧篩網(wǎng)（慣性分離器）、組合式進氣濾芯、過濾元件安裝架及隔板、過濾脈沖清吹管路（APU）、進氣加熱裝置、進氣導(dǎo)流罩、膨脹節(jié)、消音器、壓氣機入口連結(jié)彎管。

剛性過濾筒作為主要過濾元件結(jié)構(gòu)安裝于進氣系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。采用圓柱形過濾器與錐形過濾器組合濾筒結(jié)構(gòu)，通過端部固定點與支架座固定，結(jié)合面設(shè)計彈性密封墊圈消除風(fēng)路短路。電廠需結(jié)合周邊環(huán)境大氣質(zhì)量與機組運行情況合理選擇濾網(wǎng)。當(dāng)濾網(wǎng)運行過程中由于顆粒大量聚集引起進出口超壓時，需及時更換濾網(wǎng)避免機組性能下降。

圖1 燃機進氣系統(tǒng)示意圖

圖2 過濾筒結(jié)構(gòu)圖

1.2 脈沖清洗系統(tǒng)

為增加進氣過濾元件的使用壽命，降低進氣過濾及壓氣機進氣道的壓差值，提高燃機的出力及效率，9E燃機設(shè)置了濾網(wǎng)脈沖清吹系統(tǒng)，其原理如圖3所示。對積聚在濾網(wǎng)進氣側(cè)的雜質(zhì)灰塵進行反吹，防止雜質(zhì)灰塵在濾網(wǎng)表面聚成餅狀而難以清除，在停機后反清洗能吹掉濾網(wǎng)表面的積灰，提高其通透性，降低進氣壓力損失從而提高機組效率。

9E燃氣輪機有兩種反吹方式：在線反吹和離線反吹。這兩種反吹方式主要是反吹空氣氣源的不同。在線反吹的空氣氣源來自9E燃氣輪機運行時壓氣機AD-3管道的排氣，而離線反吹的氣源則由APU模塊的壓縮空氣系統(tǒng)提供。

2 進氣系統(tǒng)運維經(jīng)驗

對燃氣輪機而言，進氣濾網(wǎng)壓差的增加代表著進氣壓損的增加，壓氣機入口壓力相應(yīng)的降低。假設(shè)燃氣輪機熱力循環(huán)過程中壓氣機出口壓力為定值時，降低了入口壓力引起壓氣機壓比的增加，壓氣機耗功因此增加，即燃機透平有效輸出功率和效率降低。另一方面，較低的入口壓力意味著入口空氣比容的增加，相同進氣體積情況下，進氣質(zhì)量流量降低，燃機有效輸出功率降低。通過實踐運行數(shù)據(jù)分析表明，9E燃氣輪機壓氣機進氣濾網(wǎng)壓差每提高1kPa，燃機熱效率增加約為0．45%，相應(yīng)的燃氣輪機有效輸出功率降低約1．42%。因此，進氣濾網(wǎng)壓差的變化對燃氣輪機電廠運行的經(jīng)濟效益有著重要的影響。

基于燃氣輪機進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與實踐操作，歸納運維經(jīng)驗如下。

圖3 燃機進氣脈沖清洗原理圖

2.1 進氣濾芯選型具有針對性

國內(nèi)燃氣電廠分布廣，地域條件各異，例如東部沿海地區(qū)，一年四季溫度變化范圍較窄，濕度較大，空氣中顆粒物相對較少；西部地區(qū)晝夜溫差大，氣候干燥，多風(fēng)沙；而北方地區(qū)，夏季濕度大，冬季降雪，空氣中顆粒物成分多而復(fù)雜，南方四季濕度大，空氣相對清潔，灰塵等顆粒物比較少。針對不同氣候條件的地區(qū)，不同燃氣電廠配備的空氣過濾系統(tǒng)和進氣過濾器，應(yīng)該具有針對性的設(shè)計和濾材選型。

2.2 根據(jù)燃機運行特點與區(qū)域氣候條件確定濾芯關(guān)鍵性能參數(shù)

過濾系統(tǒng)的核心是空氣過濾器（濾筒），一般工業(yè)用通風(fēng)過濾器檢測標(biāo)準有歐標(biāo)EN779-2002/2012，美標(biāo)ASHRAES2．2和國標(biāo)GB14295。而燃氣電廠用空氣過濾器還沒有制定專門的配套標(biāo)準。因此僅以一般通風(fēng)過濾器的檢測標(biāo)準來衡量電廠用過濾器的性能，就無法保證機組的安全可靠運行。

2.3 合理選用進氣濾芯品牌

燃氣輪機進氣系統(tǒng)裝置龐大，從國外引進選用進口品牌不僅供貨周期長，進口價格又較高，使用壽命較短。目前國內(nèi)許多企業(yè)都具備了制作條件，燃氣輪機空氣過濾器的國產(chǎn)化也已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且性價比較高。

2.4 脈沖方式靈活搭配

機組停運后，進氣系統(tǒng)環(huán)境空氣停止流動，積存在濾網(wǎng)表面的灰塵在反吹作用力與重力作用下落至收集器，二次濾網(wǎng)吸附情況大大減緩，反吹效果明顯。因此，建議每次啟停機時進行離線脈沖反吹提高濾網(wǎng)表面清潔程度。對于濾芯本身而言并不是要到發(fā)現(xiàn)壓差比較大的時候反吹，才有效果。在開始投入使用后有機會就進行離線反吹，既能保持濾芯的清潔又能爭取更多的反吹機會，還能延長濾芯的使用時限。

2.5 調(diào)整濾芯布置方式

一方面，停機后應(yīng)對進氣小室內(nèi)各層濾芯進行透光檢查，發(fā)現(xiàn)漏光點及時更換，避免異物通過風(fēng)路短路進入壓氣機，影響機組安全。另一方面，壓氣機濾芯分五層，每層濾芯的污染程度不同?？拷聦蛹爸邢聦拥臑V芯容易污染，上層及中層比較清潔。綜合考慮設(shè)備安全及經(jīng)濟性，上下層濾芯可交替使用。

2.6 運行加強日常監(jiān)視工作

南方天氣潮濕，空氣灰塵粘度大，濾芯反吹幾無效果，如若濾網(wǎng)差壓超限，唯有更換濾芯，濾芯存在一定供貨周期，因此濾網(wǎng)壓差記錄工作尤為重要。將進氣濾芯壓差定期查驗，通過壓差變化趨勢，預(yù)知濾網(wǎng)超壓，提前進行濾網(wǎng)備件采購。

3 結(jié)語

提高壓氣機進氣濾網(wǎng)的清潔度，能大幅改善空氣質(zhì)量，減少粉塵及顆粒雜質(zhì)對燃機葉片的腐蝕。燃機電廠需根據(jù)自身特點，尋找符合機組進氣系統(tǒng)的運維管理方案，降低運維成本，有效提高機組運行的效率，為企業(yè)帶來更多的收益。

[1]王海翔，孫沿濤．9E燃氣輪機空氣濾清器的清潔與維護[C]．中國電機工程學(xué)會燃氣輪機發(fā)電專業(yè)委員會2012年年會．2012．

[2]穆利洪，黃紀新，龍雙喜等．進氣濾網(wǎng)壓差對M701F聯(lián)合循環(huán)機組性能影響研究[J]．機械工程與自動化，2015(6)：31-33．

[3]俞立凡，方煒．9FA燃氣輪機進氣過濾系統(tǒng)的運行及改進[J]．浙江電力，2007，26(6)：36-38．

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