沈明亮 種苗奇

摘 要：燃?xì)廨啓C(jī)的工質(zhì)為空氣與燃?xì)?，提高燃機(jī)運(yùn)行性能以及可靠性的前提條件是進(jìn)口空氣的質(zhì)量與純凈度，當(dāng)因冬季結(jié)霜或者污垢堵塞了燃機(jī)的進(jìn)口空氣濾網(wǎng)時(shí)，便會(huì)在很大程度上增加了進(jìn)氣的壓力損失。降低了燃機(jī)的進(jìn)氣壓力后，當(dāng)確保燃機(jī)循環(huán)處于最高的壓力狀況不變時(shí)，便會(huì)隨之增加壓氣機(jī)的比功，在這個(gè)狀態(tài)下出力將會(huì)更多地消耗于帶動(dòng)壓氣機(jī)，最終便會(huì)在一定程度上降低燃機(jī)功率與效率。除此之外，進(jìn)口壓力的降低也會(huì)顯著地增加空氣比容，減少空氣質(zhì)量流量，最終降低機(jī)組的輸出功率。鑒于此，本文以9E燃?xì)廨啓C(jī)為例，簡(jiǎn)要闡述燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)組成部分，并對(duì)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的運(yùn)行故障進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上探討燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的維護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：燃機(jī)；進(jìn)氣系統(tǒng)；運(yùn)行狀況；維護(hù)措施

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）14-0078-02

某熱電廠配置了兩臺(tái)9E燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，在基本的負(fù)荷模式下，燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)口空氣流量在1500km3/h左右。同時(shí)在廠內(nèi)的空氣中彌漫著大量的灰塵、雜質(zhì)以及細(xì)顆粒等多種懸浮物質(zhì)，若無法有效地除去污物隨著燃機(jī)不斷增加的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)葉片的表面形成大量的污垢層。壓氣機(jī)的葉片在積垢后便會(huì)在一定程度上改變?nèi)~片氣動(dòng)性能，從而顯著地降低壓氣機(jī)效率、壓比以及流量，最終便會(huì)降低燃機(jī)機(jī)組運(yùn)行的效率、出力以及升負(fù)荷速率等性能。因此，通常情況下，燃機(jī)的壓氣機(jī)進(jìn)口處均裝有進(jìn)氣過濾裝置。當(dāng)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，便會(huì)租價(jià)的增加燃機(jī)的進(jìn)氣濾網(wǎng)壓差，一旦運(yùn)行到達(dá)限值便需要將進(jìn)氣濾網(wǎng)進(jìn)行及時(shí)更換。因此，本文以9E燃?xì)廨啓C(jī)為例，對(duì)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行分析，并在現(xiàn)有的系統(tǒng)配置基礎(chǔ)上探討燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)要點(diǎn)，旨在進(jìn)一步促進(jìn)電廠的節(jié)能減排。

1 燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)

1.1 組成部分

9E燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的組成部分主要包括一個(gè)封閉的進(jìn)氣室與進(jìn)氣通道，在進(jìn)氣通道中包括消音設(shè)備，且進(jìn)氣道的下游連接于壓氣機(jī)的進(jìn)氣道。燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的主要功能在于將空氣吸收、過濾、消音以及引導(dǎo)至進(jìn)氣機(jī)匣，進(jìn)氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。從結(jié)構(gòu)圖中我們可以看出，在燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)組成部分中包括過濾元件安裝架與隔板、過濾脈沖清吹管路、膨脹節(jié)、進(jìn)氣防雨霧篩網(wǎng)、消音器、組合式進(jìn)氣濾芯、進(jìn)氣導(dǎo)流罩、進(jìn)氣加熱裝置以及壓氣機(jī)入口連結(jié)彎管。

在燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中，主要的過濾元件為剛性過濾筒，過濾筒結(jié)構(gòu)如圖2所示。該過濾筒主要采用的是錐形與圓柱形過濾器組合而成的濾筒結(jié)構(gòu)，通過固定端部固定點(diǎn)及支架座，同時(shí)結(jié)合面設(shè)計(jì)彈性密封墊圈對(duì)風(fēng)路短路予以消除。除此之外，電廠在選擇濾網(wǎng)的過程中應(yīng)該結(jié)合周邊實(shí)際環(huán)境的大氣質(zhì)量及機(jī)組的運(yùn)行狀況，當(dāng)在濾網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，因聚集了大量的顆粒物質(zhì)導(dǎo)致進(jìn)出口超壓時(shí)，則需要及時(shí)地將濾網(wǎng)進(jìn)行更換，旨在防止燃機(jī)機(jī)組性能的降低。

1.2 脈沖清洗系統(tǒng)

為了能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)燃機(jī)進(jìn)氣過濾元件的使用壽命，并且盡可能地降低進(jìn)氣過濾與壓氣機(jī)進(jìn)氣道之間的壓差值，同時(shí)顯著地提高燃機(jī)運(yùn)行效率與出力，9E燃機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置了濾網(wǎng)脈沖清洗系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠反吹積聚在濾網(wǎng)進(jìn)氣側(cè)的雜質(zhì)及灰塵，從而能夠有效地避免在濾網(wǎng)的表面雜質(zhì)灰塵聚成餅狀而導(dǎo)致其難以清除。在燃機(jī)停機(jī)后通過反清洗功能能夠有效地將濾網(wǎng)表面的積灰予以吹掉，從而提高通透性，最終在一定程度上降低進(jìn)氣壓力損失，提高燃機(jī)機(jī)組的運(yùn)行效率。

一般來說，9E燃?xì)廨啓C(jī)反吹方式包括在線與離線反吹兩種，兩種方式的主要差別在于具有不同的反吹空氣氣源。其中在線反吹空氣氣源主要來自于9E燃機(jī)在運(yùn)行過程中壓氣機(jī)AD-3管道排氣，離線反吹的空氣氣源則主要來自于APU模塊中的壓縮空氣系統(tǒng)。

2 燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)運(yùn)行故障

2.1 壓氣機(jī)入口濾網(wǎng)污染

燃機(jī)入口濾網(wǎng)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加其污染的情況也會(huì)逐漸加重，尤其在梅雨季節(jié)與農(nóng)忙季節(jié)，入口濾網(wǎng)會(huì)逐漸增大其壓差，最終對(duì)燃機(jī)機(jī)組的發(fā)電功率及安全造成影響。入口濾網(wǎng)堵塞會(huì)在一定程度上減少進(jìn)入壓氣機(jī)的空氣量，同時(shí)便會(huì)相應(yīng)地降低參與燃燒做功的燃料量、排煙量以及余熱鍋爐的熱負(fù)荷等，最終便會(huì)降低整個(gè)燃?xì)庠羝?lián)合循環(huán)機(jī)組熱效率，從而增加熱耗，減少燃機(jī)機(jī)組的發(fā)電功率。

2.2 進(jìn)氣喇叭口及葉片污染

燃機(jī)入口濾網(wǎng)壓差不斷增加的過程中也會(huì)導(dǎo)致濾網(wǎng)后整個(gè)進(jìn)氣流道也存在污染，從而逐漸地增加壓氣機(jī)進(jìn)氣喇叭口、IGV及壓氣機(jī)各級(jí)葉片上污垢。壓氣機(jī)葉片結(jié)垢后便會(huì)逐漸地降低各級(jí)間壓縮比，從而緩慢地降低燃機(jī)的運(yùn)行效率。污染物也會(huì)在一定程度上加大對(duì)葉片的化學(xué)及機(jī)械腐蝕，對(duì)燃機(jī)葉片運(yùn)行的安全性造成影響。

2.3 熱通道部件高溫

燃機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)逐漸降低入口濾芯過濾雜質(zhì)與水分效果，從而降低進(jìn)入燃機(jī)入口的空氣品質(zhì)，造成壓氣機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)熱通道部件的局部堵塞，導(dǎo)致冷卻風(fēng)量不足，過渡段表面涂層燒蝕，火焰筒燒變形甚至燒穿及報(bào)廢等。甚至還會(huì)導(dǎo)致熱通道中部分冷卻風(fēng)孔堵塞，導(dǎo)致高溫部件表面冷卻風(fēng)量不足，長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行后動(dòng)葉與靜葉高溫材料表面涂層燒壞，導(dǎo)致葉片燒蝕現(xiàn)象，對(duì)燃機(jī)機(jī)組的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。如此便會(huì)使得對(duì)于一部分熱部件應(yīng)該被迫提前更換，同時(shí)還需要轉(zhuǎn)入檢修工作，影響到電廠的檢修周期，最終影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 燃機(jī)效率下降

燃機(jī)的熱通道部件具有一定使用壽命，且隨著運(yùn)行時(shí)限的增加會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)疲勞老化，與此同時(shí)還會(huì)不斷地降低燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率，造成壓氣機(jī)的重度污染，不斷地降低燃機(jī)機(jī)組的運(yùn)行效率。

3 維護(hù)措施

3.1 針對(duì)性選擇進(jìn)氣濾芯及品牌

我國(guó)燃機(jī)電廠具有地域條件各異及分布廣等特點(diǎn)，如我國(guó)東部的沿海地區(qū)，一年四季溫度變化不大，而濕度差異超大，空氣中相對(duì)沒有較多的顆粒物；而北方地區(qū)，四季分明，冬季降雪，夏季濕度較大，空氣環(huán)境中具有成分較多且復(fù)雜的顆粒物；西部地區(qū)具有較大的晝夜溫差，風(fēng)沙多且氣候干燥；南方一年四季的濕度較大，空氣較為清潔，在空氣環(huán)境中具有較少的灰塵等顆粒物。鑒于此，這就要求對(duì)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)選擇過濾系統(tǒng)及進(jìn)氣過濾器的過程中應(yīng)該須具有針對(duì)性，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牟煌貐^(qū)及氣候條件配置合理的濾材。

由于燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)具有較大的裝置，在從國(guó)外引進(jìn)的過程中不僅具有價(jià)格高、供貨周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，同時(shí)還具有使用壽命較短的缺陷?，F(xiàn)階段，我國(guó)國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)均具備了制作進(jìn)氣系統(tǒng)的條件，燃機(jī)空氣過濾器制造技術(shù)也已經(jīng)相當(dāng)成熟，同時(shí)具有較高的性價(jià)比。

3.2 運(yùn)行加強(qiáng)日常監(jiān)視工作

對(duì)于燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的運(yùn)行需要加強(qiáng)日常監(jiān)視工作，例如我國(guó)南方天氣較為潮濕，具有較大的空氣灰塵粘度，因而在采用濾芯反吹過程中幾乎起不到任何效果。如果在運(yùn)行過程中濾網(wǎng)差壓超過一定限度，便只能將濾芯進(jìn)行更換，由于濾芯具有一定供貨周期，因而對(duì)于濾網(wǎng)壓差便需要進(jìn)行詳細(xì)且全面的記錄。具體方式是定期查驗(yàn)進(jìn)氣濾芯壓差，通過觀察比較壓差的變化情況來預(yù)知濾網(wǎng)是否存在超壓狀況，最終提前進(jìn)行濾網(wǎng)備件的采購(gòu)工作。

3.3 調(diào)整濾芯布置方式

相關(guān)人員在燃機(jī)停機(jī)后應(yīng)該對(duì)進(jìn)氣小室內(nèi)的各層濾芯進(jìn)行一系列的透光檢查，若在檢查的過曾中發(fā)現(xiàn)漏光點(diǎn)則需要及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行更換，防止在壓氣機(jī)中通過風(fēng)路短路進(jìn)入異物通，從而對(duì)機(jī)組的運(yùn)行安全造成影響。除此之外，由于壓氣機(jī)濾芯包括五層，因而每層濾芯具有不同程度的污染，其中靠近濾芯的下層與中下層受到污染的可能性最大，而上層與中層則容易清潔。為了能夠確保燃機(jī)脊柱的運(yùn)行的安全性與機(jī)構(gòu)急性，可以交替使用上下層濾芯。

3.4 定期更換壓氣機(jī)濾芯

當(dāng)濾芯在進(jìn)入投產(chǎn)運(yùn)行2500h后便會(huì)因其壓差過大而對(duì)機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷造成影響，從而被迫地需要提前更換。通常情況下，當(dāng)燃機(jī)停機(jī)后相關(guān)人員需要檢查壓氣機(jī)入口小室的各層濾芯，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其中的破損點(diǎn)時(shí)便需要及時(shí)地將其進(jìn)行更換，防止在后面的空氣流道中進(jìn)入異物，最終對(duì)燃機(jī)機(jī)組的運(yùn)行安全造成影響。隨著不斷增加的運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)入口濾網(wǎng)的壓差大于1.5kPa時(shí)，則可以在停機(jī)后更換下層與中下層濾芯，在當(dāng)壓差再次大于1.5kPa時(shí)，相關(guān)人員則應(yīng)該將上層與中層濾芯予以更換。一般來說，當(dāng)濾芯的使用期限在3500h時(shí)，綜合考慮到燃機(jī)設(shè)備運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性則可以對(duì)其進(jìn)行更換。

3.5 脈沖方式靈活搭配

當(dāng)燃機(jī)機(jī)組停運(yùn)后便會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)的環(huán)境空氣流動(dòng)停止，而在反吹作用力及重力的共同作用下，便會(huì)使積存在濾網(wǎng)表面灰塵下落至收集器，從而便會(huì)顯著地緩解二次濾網(wǎng)吸附情況，具有較為明顯的反吹效果。鑒于此，則可以在每次啟停機(jī)時(shí)實(shí)行離線脈沖反吹方式，從而盡可能地提高濾網(wǎng)表面的清潔程度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)燃機(jī)進(jìn)氣濾網(wǎng)清潔，能夠顯著地改善廠內(nèi)的空氣質(zhì)量，同時(shí)也能在一定程度上減少粉塵與顆粒雜質(zhì)等對(duì)燃機(jī)葉片造成的腐蝕作用。這就要求燃機(jī)電廠應(yīng)該結(jié)合自身特點(diǎn)，制定一個(gè)符合機(jī)組進(jìn)氣系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的管理方案，以進(jìn)一步降低企業(yè)的運(yùn)維成本，提高機(jī)組運(yùn)行效率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]馬方磊.S109FA燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的清潔與維護(hù)[J].發(fā)電設(shè)備，2011，25（1）：49-52.

[2]趙源博，王宇飛.淺談燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的清潔與維護(hù)問題[J].科技致富向?qū)В?011，（6）：220.

[3]陳大兵.燃?xì)廨啓C(jī)自清式過濾系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2014，（2）：58-61.

[4]秦靜，張?zhí)┾暎嵋銖?qiáng)，等.Atkinson循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)匹配優(yōu)化模擬與試驗(yàn)[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，49（11）：1187-1194.

[5]周芬芬，李昕.淺談西門子9F型燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的優(yōu)化[J].科學(xué)與財(cái)富，2016，（10）：126-126，127.

[6]徐鑫，劉常青，孫勇，等.某型燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值分析[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2014，40（2）：51-55，75.

[7]肖健.燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017，（17）：77-78.

[8]李通，王琴，張永福，等.高爐煤氣燃機(jī)發(fā)電機(jī)組空氣進(jìn)氣系統(tǒng)對(duì)機(jī)組出力的影響[J].冶金動(dòng)力，2012，（4）：40-43，46.