燃机发电厂进气滤滤芯堵塞问题研究丘志辉

丘志辉

摘要：本文主要分析了某热电有限公司PG9171E燃气一蒸汽联合循环机组入口空滤器差压大导致跳机的原因，并结合实际情况提出了相应的解决对策，以供参考。

关键词：9E燃机；进气滤滤芯；堵塞

前言

某公司成套引进了GE公司生产的PG9171E燃气一蒸汽联合循环发电机组，整套机组于2010年4月9目正式移交生产，主要担负着供热及电网调峰的作用。燃气轮机发电机组具有系统简单、起停快、环境污染小、建设周期短、变负荷能力强等诸多优点。燃气轮机的性能和运行可靠性，与进入机组的空气质量和空气湿度有密切的关系，目前进气滤滤芯材质是采用的高效木桨纤维滤纸，当滤芯中的灰尘较多空气湿度较大时，空气中的灰尘和水分凝结，致使滤芯堵塞（因公司地理位置比较特殊，一址在江边上，空气湿度相当大；且江边种有很多杨柳，一到开春季节，柳絮漫天飞，在机组运行过程中，柳絮吸附到滤芯上，投反吹系统无法清除柳絮，这就加重了公司滤芯堵塞的严重程度）；当机组在升负荷的过程中，要求进气量增大，来混合天燃气进行掺配燃烧，但此时的进气滤由于滤芯堵塞，已无法进入更多的空气，致使进气滤室差压过高，导致燃机保护动作跳机。因此为了保证机组高效率地可靠运行，必须配置良好的进气系统，一个好的进气系统，应能在各种温度，湿度和污染的环境中，改善进入机组的空气质量，确保机组高效率可靠地运行。

1研究背景

2012年2月5日凌晨，天气大雾1：08按调度计划机组调峰低负荷50MW运行，#1燃机负荷33MW，汽机负荷16MW，7：08接中调令将#l机组负荷带满。升负荷过程中，7：15#1燃机负荷122MW，MARKV96CS-2为230mm水柱。集控室照明一闪，厂用电通过快切装置自动正常切换至启备变供电，集控室外#1燃机方向发出异响，燃机保护动作解列熄火。当值长命令各岗位值班员立即检查机组状态，#2汽机正常快速停机。7：19，#2机解列，7：29，#1机投入连续盘车，7：56，#2机投入连续盘车。经生产技术部就地检查分析，因实时大雾状况，压气机进气滤压差就地报警有2个压力开关，其中一个动作，与当前一直持续的变送器压差高报警同时动作，导致#1机遮断。

2进气系统系统简介

2.1布置与组成

PG9171E燃机进气系统由一个封闭的进气室和进气管道组成，进气管道中有消音设备，进气管道下游与压气机进气道相连接。进气系统的功能可概括为：对进入机组的空气进行过滤，消音，并将气源引到压气机的入口。其组成为：进气防雨雾筛网、圆筒型及圆锥型组合过滤器（440组）、滤器安装架及隔板、空滤反吹系统、进气导流罩、膨胀节、消音器、压气机入口连结弯管。

2.2部件作用

进口筛网：用来防止象小鸟、树枝、纸片之类的物体进入机组，同时，通过筛网中填充物料的弯曲布置形式，对湿度较大的空气（雨、雾天气）中的水蒸气能起到一定的凝结作用，凝结水直接排除保证进气一定的干燥性。圆筒型及圆锥型组合过滤器：能过滤掉空气中的杂质（直径大于5um），保证压气机运行的洁净度。滤器安装架及隔板：用来固定空气过滤器，同时隔离滤及滤后的气流。

空滤反吹系统：提供空滤的反清洗管路，对积聚在空滤进气侧的杂质灰尘进行反吹，机组运行时能防止杂质灰尘在滤表面聚成饼状而难以清除，在停机后反清洗能吹掉空滤表面的积灰，提高滤器的通透性，较低进气压力损失提高机组效率。进气导流罩：平顺地改变气流地方向，使得压损在近可能小的情况下导入消音器及压气机入口。膨胀节：膨胀接头是用螺栓连接到进气室和进气管道，用来补偿进气是和进气系统的热膨胀。消音器：消音器是几块竖直平行布置的隔板，隔板多孔吸音板做成，里面装着低密度的吸音材料。压气机入口连结弯管（90度）：它由一个经过声学处理的弯头组成，也起到一定的消音作用。此外，管道的内壁加装有用同样方式处理过的衬里。消音器专门设计成消除气机所产生的基调噪声，对其他频率的噪声也有消弱作用。

进气滤管道图：

2.3进气道保护说明

由于进气压力损失对机组的效率及出力影响较大：对于9E燃机，进气压力损失（压降）每增加1Kpa，燃机出力降下降1.54％，热耗增加0.56%，排气温度增加1.7℃；对于排气压力损失（压增）每增加1Kpa，燃机出力降下降0.56％，热耗增加0.56%，排气温度增加1.7℃；可见进气压力损失对燃机的性能影响是较明显的

为此在进气系统中设置了较多的压力或压差测量元件，如下：

空滤压差高开关PDSH010：设定动作压差值为1.1Kpa，该开关动作，控制系统发出“空滤压差高报警”；

进气道压差高开关PDSH011：设定动作压差值为2.34Kpa；动作后导致控制逻辑信号L63CS2AH为“1”；

进气道压差高开关PDSH012：设定动作压差值为2.34Kpa；动作后导致控制逻辑信号L63CS2BH为“1”；

进气道压差变送器PDT010（96CS-2）：变送至控制系统压差参数名为APCS.

当APCS>2.03Kpa（203mmH2O）时，触阀控制逻辑信号L63CS2CH为“1”.其反回值为APCS<1.91Kpa；当L63CS2CH为“1”时，控制系统会发出“压气机进气道压差高报警”

当APCS>2.24Kpa（224mmH2O）时，触阀控制逻辑信号L63CS2CHH为“1”.其反回值为APCS<2.1Kpa；

在上述三个逻辑信号L63CS2AH、L63CS2BH、L63CS2CHH中，若有两个信号同时为“1”即2/3表决，则燃机保护动作跳闸

3原因分析

经检查，燃机进气滤已经运行4000多小时，长期在湿度较大、空气粉尘密度较大的恶劣环境运行，进气滤的滤芯已经不能很好的使用。燃机在之前满负荷运行时，进气滤压差一直在140～150mm水柱的高位运行，说明进气滤脏污情况严重。当天凌晨大雾天气，空气湿度大。从历史曲线看燃机在加负荷时压气机进口导叶（IGV）逐渐开大，进入压气机的空气量逐渐增加，造成进气滤压差有陡增的迹象，达到了230mm水柱，以致触发了压力开关L63CS2AH和变送器96CS-2动作，燃机自动发跳机指令，燃机跳机。

4应对策略

（1）针对这种情况，公司和检修项目部积极商讨应对措施，即：组建临时烘房，采用大功率空调机对滤芯进行烘干（大约在12h左右），然后采用压缩空气对滤芯进行吹扫，最后再将滤芯回装至进气滤室。此处烘干、吹扫的主要是针对进气滤室第一、二层的200组滤芯（进气滤室分为5层，共440组滤芯），因为在机组运行过程中，70％的空气是由第一、二层滤芯进入压气机，清理过后，进气滤的差压得到明显的改观，且连续运行了500h都没有发差压搞报警。采取这种应急办法的原因是：当因空气湿度大导致滤芯堵塞时，反吹和振打是没有一点效果的；反吹和振打是要在滤芯干燥的情况下，因空气中的灰尘导致滤芯堵塞时才有效果，当然这只是临时的应急措施，想要真正解决滤芯堵塞的问题还是要更换滤芯。公司的燃机机组是在2010年4月9日正式移交生产，在2011年3月份小修时，就因为滤芯堵塞的问题将滤芯全部更换，但在2012年2月5日就因进气滤差压高导致跳机，换新滤芯后机组的运行时间不到4000h（GE公司的标准是滤芯运行8000～l0000h更换），说明公司所处地区的环境因素是GE公司没有考虑到的，公司必须要结合自身情况，拿出应对措施。现在又面临着更换滤芯，这样频繁更换滤芯是任何一个燃机电厂都无法接受的，既费人力也伤财力，且GE公司的滤芯价格昂贵，单独一个滤芯价格在1000元左右，整个滤芯换下来要100万元。现在公司大胆的走出了第一步：采用国产的滤芯。

①从经济角度来分析：国产滤室的价格是进口滤芯的一半以下，大概在40万元左右，且国产滤芯厂家多，可选择性可大些；另外国产滤芯的到货时间短，不像进口滤芯的周期那么长。

②运行角度来分析：从换国产滤芯到今天为止，共运行了400多小时，没有任何不良影响，进气滤的差压问题得到有效的控制。另外，关于该电厂江边柳絮吸附在滤芯上的问题，目前也得到了很好的解决办法，就是在开春季节柳絮飞舞的时候，在滤芯的外面包一层棉质的过滤防护罩，等柳絮完的时候再把防护罩拆除，这样很好的保护了滤芯，延长了滤芯的使用寿命，从而节约了成本。

（2）为了防止在空气湿度较大的时候造成滤芯堵塞，我们正在考虑对进气滤进行改造，即：在进气虑的入口处加装一套除湿装置，采用电加热的方式对进口的空气进行加热，从而降低空气的湿度，保护滤芯。此装置可以在天气晴朗的时候停运，在空气湿度大时投入运行，可以降低厂用电率。

（3）从运行维护方面考虑，加强进气滤的检查，联系厂家定期抽检滤芯，评估滤芯的使用寿命。运行时当滤芯容尘达到基本饱和时要密切关注进气滤压差值，特别是在大雾的极端天气下，燃机升负荷期间要严密监视进气滤压差的变化情况，当出现突升时立即停止升负荷，防止出现跳机的情况发生。燃机停机后增加空滤反吹的投运时间。对于两班制的调峰电厂，停机后投入燃机的空滤反吹，到第二天启机前停运，能有效的去除滤芯的表面灰尘，延长滤芯的使用寿命。

（4）近年来已有用静电除尘作为纤维过滤器的替代方式，使进气空气中的微粒带电，并利用2个电极间形成的静电场清除微粒。也就是火电厂常用的电除尘技术应用到燃气轮机的进气过滤系统。目前这个技术还不太成熟，但可能是以后燃机进气过滤系统的一个发展方向。

参考文献：

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