燃气透平静电除盐雾装置的研发及应用

2016-08-23吴长虎中海油能源发展装备技术有限公司天津300452

中国科技纵横 2016年12期

吴长虎（中海油能源发展装备技术有限公司，天津 300452）

燃气透平静电除盐雾装置的研发及应用

吴长虎
（中海油能源发展装备技术有限公司，天津 300452）

了解海上燃气透平机组进气环境，以及进气盐雾对机组内部各种精密零部件的腐蚀情况，分析盐雾的存在形式。了解静电原理在除尘、脱硫、脱硝上的应用情况，大胆的尝试并验证了静电原理除盐雾的可靠性，解决了盐雾对机组零部件的腐蚀，提高机组的使用寿命，稳定平台的正常生产。该装置的成功研制，对海上恶力环境下进气除盐起到较好的推广作用，填补了国内采用静电除盐的空白。

燃气透平集电极管电晕线蜂窝管束

燃气透平发电机组是海上采油平台非常关键和重要的设施，要保证平台的正常生产，透平的稳定运行则是重中之重。近几年来透平机组不断地发生故障，其中由于涡轮叶片等精密零部件的腐蚀断裂而引起透平出现故障的频率最高。而这些精密零部件的进货周期长，价格昂贵，并且维修成本每年高达上千万元，给海上平台生产带来了直接的影响。因此如何有效去除透平进气中的盐雾，实现涡轮叶片不受高温盐雾腐蚀，成为当前生产中的一个迫切课题。为此我们研制静电除盐雾装置，解决海上燃气透平进气质量问题。

1　大气盐雾的形成

海洋中海水激烈扰动，风浪破碎，海浪拍岸等情况产生大量泡沫、气泡，这些气泡破裂后会变成微小的水滴。部分处于同涡动扩散分布于海面上，它们随气流升入空中，经裂解、蒸发、混并等过程弥散成大气盐雾，这些盐雾可上升至2000多米的高空。

2　大气盐雾的危害

大气盐雾中含有大量的氯离子，这些氯离子含有一定的水合能，易被吸附在金属表面的空隙、裂缝等处。而氯离子可以穿透金属表面的氧化层和防护层，与内部金属发生电化学反应，排挤并取代氯化层中的氧，把不溶性的氧化物变成可溶性的氯化物，使钝化态表面变成活泼态表面，造成对金属零部件的严重腐蚀。

3　海上燃气透平等设备进气除盐的常规方法

目前海上燃气透平等设备除盐都是采用物理的过滤法，物理过滤法是采用滤纸和滤布制作的过滤器对空气进行过滤，而盐雾在空气中是以气溶胶状存在的，因此要求过滤纸的精度很高。而使用高精度的过滤纸去除盐雾时，会因空气的流量不足而影响燃气透平的供气，于是就导致了在很短的时间内产生高压报警。

因此这种物理除盐法在满足气量的前提下是根本无法完全去除盐雾的。这导致了海上使用的燃气轮机经常出现叶片腐蚀断裂的现象。

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

4　静电除盐原理

为了使燃气透平既能除盐除尘又能保证气量要求，我们对此展开了研究，大胆提出设想：采用静电除盐的方法进行海上除盐和除尘。

静电除盐的原理：在集电极和电晕线之间产生一个非均匀电场，电晕线周围电场最大，改变直流高压电源的电压值，就可以改变电晕线周围的电场强度。当实际电场强度与空气的击穿电场相近时气体发生电离，形成大量的正离子和自由电子。自由电子随电场向正极漂移，在漂移的过程中和盐雾中性分子或颗粒发生碰撞，这些盐雾和颗粒吸附电子以后就成了荷电粒子，这样就使原来中性的盐雾和尘埃带上了负电。在电场的作用下，这些带负电的盐雾和尘埃颗粒继续向正极运动，并最后附着在集电极上。（图1）集电极管和电晕线；（图2）电晕线形成电场；（图3）集电极上吸附盐雾颗粒。

5　静电除盐雾试验

通过静电原理的了解，我们立即展开试验，尽快完成静电除盐的试验装置制作。通过大力推进管理创新和技术创新，挖潜增效、提升实力、增添动力、迸发活力，大家顶住压力迎接挑战，加班加点，经过多次试验，终于完成了制作静电除盐的试验装置（见图4、图5）。该试验装置试验效果良好，其除盐效率可达到95%以上。

6　静电除盐雾制造

为更进一步成功实现静电除盐的愿望，我们决定做一台与现有透平进气口能连接在一起的静电除盐装置送到海上进行实际的效果验证，这样静电除盐装置方能大量的在海上推广。受海上各个因素的影响，静电除盐装置的设计进行了多个版本的更改。该设备重量必须要满足平台的承重；体积必须满足现有的安装位置。为保证除盐效果，集电极管采用正六边形的管子组装成蜂窝管束，中心的电晕线上均布布置五角星片来增大电场。图6为海上燃气轮机所设计的静电除盐雾装置。