燃機進氣系統的運行與維護

肖健

（江蘇華電吳江熱電有限公司，江蘇 蘇州 215221）

燃機進氣系統的運行與維護

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燃機典型進氣系統構成。

燃氣輪機；進氣系統；運維經驗

江蘇華電吳江熱電有限公司配置了兩臺美國通用PG9171E燃氣－蒸汽聯合循環發熱電聯產機組。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、灰塵和細顆粒等懸浮物質，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葉片的氣動性能，使壓氣機的壓比、效率和流量下降，最終導致機組出力、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，壓氣機進氣濾網壓差將逐漸增大，當達到限值時需要及時更換。長期以來，有關壓氣機進氣濾網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，詳述燃機進氣濾網系統，基于現有系統配置，探討燃機進氣系統運維要點，以期為國內相似電廠提供節能減排新思路。

1 9E燃氣輪機進氣系統簡介

1.1 進氣系統的組成

9E燃機進氣系統由一個封閉的進氣室和進氣通道組成。進氣道中有消音設備。進氣道下游與壓氣機進氣道相連接。該系統的作用是對空氣吸收、過濾、消音和引導到壓氣機進氣機匣。其結構如圖1所示。組成為進氣防雨霧篩網（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、進氣導流罩、膨脹節、消音器、壓氣機入口連結彎管。

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

圖1 燃機進氣系統示意圖

圖2 過濾筒結構圖

1.2 脈沖清洗系統

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燃機設置了濾網脈沖清吹系統，其原理如圖3所示。對積聚在濾網進氣側的雜質灰塵進行反吹，防止雜質灰塵在濾網表面聚成餅狀而難以清除，在停機后反清洗能吹掉濾網表面的積灰，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提供。

2 進氣系統運維經驗

對燃氣輪機而言，進氣濾網壓差的增加代表著進氣壓損的增加，壓氣機入口壓力相應的降低。假設燃氣輪機熱力循環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，進氣質量流量降低，燃機有效輸出功率降低。通過實踐運行數據分析表明，9E燃氣輪機壓氣機進氣濾網壓差每提高1kPa，燃機熱效率增加約為0．45%，相應的燃氣輪機有效輸出功率降低約1．42%。因此，進氣濾網壓差的變化對燃氣輪機電廠運行的經濟效益有著重要的影響。

基于燃氣輪機進氣系統結構組成與實踐操作，歸納運維經驗如下。

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

國內燃氣電廠分布廣，地域條件各異，例如東部沿海地區，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；西部地區晝夜溫差大，氣候干燥，多風沙；而北方地區，夏季濕度大，冬季降雪，空氣中顆粒物成分多而復雜，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，不同燃氣電廠配備的空氣過濾系統和進氣過濾器，應該具有針對性的設計和濾材選型。

2.2 根據燃機運行特點與區域氣候條件確定濾芯關鍵性能參數

過濾系統的核心是空氣過濾器（濾筒），一般工業用通風過濾器檢測標準有歐標EN779-2002/2012，美標ASHRAES2．2和國標GB14295。而燃氣電廠用空氣過濾器還沒有制定專門的配套標準。因此僅以一般通風過濾器的檢測標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。目前國內許多企業都具備了制作條件，燃氣輪機空氣過濾器的國產化也已經相當成熟，而且性價比較高。

2.4 脈沖方式靈活搭配

機組停運后，進氣系統環境空氣停止流動，積存在濾網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表面清潔程度。對于濾芯本身而言并不是要到發現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 調整濾芯布置方式

一方面，停機后應對進氣小室內各層濾芯進行透光檢查，發現漏光點及時更換，避免異物通過風路短路進入壓氣機，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。靠近下層及中下層的濾芯容易污染，上層及中層比較清潔。綜合考慮設備安全及經濟性，上下層濾芯可交替使用。

2.6 運行加強日常監視工作

南方天氣潮濕，空氣灰塵粘度大，濾芯反吹幾無效果，如若濾網差壓超限，唯有更換濾芯，濾芯存在一定供貨周期，因此濾網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，預知濾網超壓，提前進行濾網備件采購。

3 結語

提高壓氣機進氣濾網的清潔度，能大幅改善空氣質量，減少粉塵及顆粒雜質對燃機葉片的腐蝕。燃機電廠需根據自身特點，尋找符合機組進氣系統的運維管理方案，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]．中國電機工程學會燃氣輪機發電專業委員會2012年年會．2012．

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

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1671-0711（2017）09（上）-0077-02