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        某廠MS109FA 燃機(jī)進(jìn)氣濾芯使用淺析

        2021-09-05 13:05:50
        設(shè)備管理與維修 2021年13期
        關(guān)鍵詞:效率

        劉 保

        (福建晉江天然氣發(fā)電有限公司,福建泉州 362251)

        0 引言

        某廠裝有美國(guó)GE 公司生產(chǎn)的MS109FA 燃?xì)狻羝麊屋S聯(lián)合循環(huán)機(jī)組,機(jī)組容量為390 MW,由18 級(jí)壓氣機(jī)、DLN2.6+燃燒系統(tǒng)、三級(jí)燃機(jī)透平等組成。壓氣機(jī)運(yùn)行時(shí),空氣依次進(jìn)入防雪除霧網(wǎng)、進(jìn)氣濾芯、消音器、IBH 加熱器等進(jìn)行處理,后被壓氣機(jī)吸入并壓縮至1.54 MPa,供給燃燒系統(tǒng)以及燃機(jī)透平使用。該廠兩臺(tái)機(jī)組分別裝不同廠商生產(chǎn)的兩套進(jìn)氣濾芯,安裝時(shí)間均在2019年5 月,至2020年11 月已運(yùn)行約3000 h。對(duì)兩套進(jìn)氣濾芯進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),得出進(jìn)氣濾芯的壓差幾乎沒(méi)有增加,甚至在某些工況下同比有所降低,分別進(jìn)行取樣檢查,發(fā)現(xiàn)兩套進(jìn)氣濾芯表面的纖維層均有不同程度破損,導(dǎo)致壓差上升不明顯,但過(guò)濾效率下降較明顯。

        1 進(jìn)氣濾芯介紹

        該廠S109FA 燃?xì)廨啓C(jī)(以下簡(jiǎn)稱“燃機(jī)”)進(jìn)氣系統(tǒng)采用SCAF-35200 空氣過(guò)濾系統(tǒng),內(nèi)部安裝有700 套圓錐形和圓柱形進(jìn)氣濾芯,進(jìn)氣過(guò)濾器設(shè)計(jì)性能參數(shù)見(jiàn)表1。

        1.1 進(jìn)氣濾芯作用

        進(jìn)氣濾芯的主要作用是阻擋灰塵、異物等進(jìn)入壓氣機(jī):①阻止粒徑小于2 μm 顆粒進(jìn)入,它們?cè)趬簹鈾C(jī)葉片和IGV(Inlet Guide Vanes,進(jìn)口導(dǎo)流葉片)導(dǎo)葉上的結(jié)垢,會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)運(yùn)行效率降低及喘振曲線漂移等;②防止空氣中的浮著鹽、烴類等顆粒進(jìn)入造成葉片腐蝕或在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等;③阻止粒徑大于5 μm 顆粒進(jìn)入壓氣機(jī),防止顆粒對(duì)葉片及通道造成沖擊和磨損,降低金屬表面光滑度及疲勞強(qiáng)度,導(dǎo)致燃機(jī)效率降低或葉片損壞。

        1.2 進(jìn)氣濾芯結(jié)構(gòu)

        每套濾芯均由兩個(gè)濾芯組成,其圓錐形進(jìn)氣濾芯長(zhǎng)度為660 mm、粗端外圓直徑466 mm、細(xì)端外徑324 mm,圓柱形濾芯長(zhǎng)660 mm、直徑324 mm(圖1):濾材主要采用V 形折紙結(jié)構(gòu),保證足夠的有效過(guò)濾面積;濾紙褶皺采用間斷型注膠固定,較小的空氣阻力及抗水性能;圓錐和圓柱型濾筒間密封主要是橡膠軟密封,防止空氣不經(jīng)濾材而進(jìn)入壓氣機(jī);濾紙內(nèi)部采用骨架結(jié)構(gòu),濾紙表面附著納米纖維層,保證足夠的容塵量及過(guò)濾等級(jí)。

        2 進(jìn)氣濾芯性能分析

        2.1 使用參數(shù)

        這兩臺(tái)機(jī)組均為2019年5 月更換的兩家不同品牌的進(jìn)氣濾芯,且均能達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 779—2012 F9 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)氣濾芯。目前兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)均為3000 h 左右,具體使用參數(shù)見(jiàn)表2。

        表2 兩套進(jìn)氣濾芯使用參數(shù)統(tǒng)計(jì)

        從表2 數(shù)據(jù)分析得出以下結(jié)論:

        (1)兩套進(jìn)氣濾芯均使用3000 h,濾網(wǎng)壓差均有增加但增加不明顯。

        (2)從取樣濾芯2500 m3/h 流量阻力試驗(yàn),阻力增加不明顯可以側(cè)面說(shuō)明濾網(wǎng)壓差確實(shí)增加但不明顯。

        (3)兩廠家的濾網(wǎng)過(guò)濾0.4 μm 粒徑效率均有下降趨勢(shì)。

        (4)從取樣測(cè)試耐破度看兩套濾芯均在安全值范圍內(nèi)。

        (5)電鏡圖上觀察濾網(wǎng),發(fā)現(xiàn)兩套進(jìn)氣濾芯表面納米纖維層均有不同程度的破損,進(jìn)氣濾芯2 破損程度較進(jìn)氣濾芯1 嚴(yán)重。

        2.2 性能下降原因分析

        2.2.1 環(huán)境因素

        進(jìn)氣濾芯效率下降、壓差輕微增加的情況與其地理位置息息相關(guān)。該廠坐落于北緯24°30′44′′~24°54′21′′、東經(jīng)118°24′56′~118°41′10′′,并處福建東南沿海一帶。根據(jù)氣象站多年統(tǒng)計(jì)給出的環(huán)境數(shù)據(jù),該區(qū)域全年部分氣候平均值見(jiàn)表3。

        表3 某廠平均全年部分氣候數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

        從表3 可以看出,廠區(qū)空氣的相對(duì)濕度較大,全年降水量較多,空氣相對(duì)濕度均在70%以上,同時(shí)海風(fēng)較大且含鹽分較高,由于降水量大原因空氣中的含塵量較小。

        綜合分析認(rèn)為,空氣中含鹽分較高,造成腐蝕性較大,但其灰塵含量較低,進(jìn)氣濾芯過(guò)濾下來(lái)的塵量較少,這是導(dǎo)致進(jìn)氣濾芯壓差不增或輕微增加的主要原因。

        2.2.2 運(yùn)行方式

        由于空氣相對(duì)濕度較大,這就要求進(jìn)氣濾芯具有良好的抗?jié)裥阅?。運(yùn)行中進(jìn)氣濾芯上的灰塵和空氣中的水分混合形成糊狀,堵塞進(jìn)氣濾芯的進(jìn)氣通道,所以該廠的進(jìn)氣反吹系統(tǒng)投運(yùn)較頻繁,每周進(jìn)行一次脈沖式進(jìn)氣濾芯反吹,加之濾芯表面納米纖維層本就較薄相對(duì)較脆弱,在含塵量較低的情況下,反吹頻率越高,越容易導(dǎo)致納米纖維層破損,造成空氣旁路納米纖維層進(jìn)入進(jìn)氣道(圖2、圖3)。這也是進(jìn)氣效率降低、壓差輕微增加的另一個(gè)主要原因。

        圖2 進(jìn)氣濾芯1 放大1000 倍電鏡圖

        圖3 進(jìn)氣濾芯2 放大1000 倍電鏡圖

        3 防范措施

        (1)改善運(yùn)行方式。適當(dāng)將進(jìn)氣濾芯的反吹頻率降低,保護(hù)濾芯表面納米纖維層,在壓差可接受范圍內(nèi)優(yōu)化運(yùn)行方式,提高過(guò)濾效率,增加濾芯的使用壽命。

        (2)提升濾材性能。在保持進(jìn)氣系統(tǒng)同樣清潔度的前提下,提升進(jìn)氣濾芯表面納米纖維層的韌性,使進(jìn)氣濾芯能接受一周一次的脈沖式反吹而不破損,保證較高的過(guò)濾效率。

        4 結(jié)論

        通過(guò)調(diào)研其他同類型電廠的數(shù)據(jù)并進(jìn)行取樣分析,發(fā)現(xiàn)一般情況下,隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng),進(jìn)氣濾芯過(guò)濾效率升高、進(jìn)氣壓差增加;這是由于過(guò)濾的灰塵進(jìn)入濾紙層或在表面納米纖維層附著,導(dǎo)致氣阻增加,過(guò)濾效果改善的效果。但是各電廠的環(huán)境、運(yùn)行和保養(yǎng)狀態(tài)不同,加之材料使用上各廠商都有所差異,個(gè)別燃?xì)鈾C(jī)組的進(jìn)氣濾芯有輕微降低。建議燃?xì)鈾C(jī)組進(jìn)氣濾芯使用3000 h 后進(jìn)行一次抽樣檢查,根據(jù)環(huán)境和使用狀態(tài),選擇合適進(jìn)氣濾芯以及制定合理的運(yùn)行保養(yǎng)方式。

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