太阳宫电厂燃机进气系统过滤器失效分析研究

顾崇廉，房之栋，唐任宗，谈立春，张立秋，严志远，杨宝轩，王婷

(1.北京太阳宫燃气发电有限公司，北京 100028;2.国电科学技术研究院，江苏南京 210046)

太阳宫电厂燃机进气系统过滤器失效分析研究

顾崇廉1，房之栋1，唐任宗1，谈立春1，张立秋1，严志远2，杨宝轩1，王婷2

(1.北京太阳宫燃气发电有限公司，北京 100028;2.国电科学技术研究院，江苏南京 210046)

对太阳宫电厂燃机进气平台、过滤器前后的空气质量进行了检测，并分析了过滤器滤纸表面污染物，结果表明空气中含有较多的污染物和挥发性有机物，容易相互反应生成二次污染物。这些污染物粘结、积附在滤纸表面，降低反吹效果，由于不断的反吹，堵塞了空气流通通道，致使过滤器快速失效。

燃气轮机;进气系统;过滤器

0 引言

燃机进气系统是燃气轮机必不可少的辅助系统之一，进气系统通过过滤、除湿等措施为燃气轮机提供满足要求的清洁空气，对燃气轮机及整个电厂的安全可靠运行起着举足轻重的作用［1］。空气中的杂质过滤器颗粒如灰尘、无机盐、油气都会使压气机和透平叶片过滤器结垢、磨蚀、腐蚀，影响燃气轮机出力和效率［2］。北方地区是我国空气污染较为严重的地区之一，燃机过滤器的使用寿命远低于设计寿命。同时，由于北方地区燃机电厂大部分都负担着城市供热任务，在供热季节，过滤器压差上升时电厂往往不能及时更换，只能在较高的滤网压差及较低负荷下保持机组的运行。这给电厂机组安全经济性带来极大影响，对进气系统改造提出了迫切要求。

本文以太阳宫燃机电厂为例，对燃机进气平台以及燃机过滤器前后空气样本污染物成分进行分析，以期找到过滤器失效原因，并提出可行的进气系统改造建议。

1 太阳宫燃机电厂进气系统介绍

太阳宫电厂位于北京市朝阳区太阳宫地区，采用S209FA二拖一联合循环机组，燃机型号为GE公司PG9351FA，额定功率255.6MW，额定空气量为680.8kg/s。2台机组的进气系统由美国Donaldson公司设计开发，空气经过进气系统前部的防雨罩进入进气系统，防雨罩后部布置有700对脉冲反吹式自清洁过滤器。燃机进气系统迎风面过滤器纵向为五层，横向分为七个模块，其中模块1、7和模块2、6的两侧采用 P191177/78型号过滤器，其余为P191280/81型号过滤器。

2 空气质量检测

为研究太阳宫电厂燃机过滤器失效原因，委托第三方检测机构SGS公司对冬夏季节进气平台和过滤器前后空气质量进行了检测。

2.1 冬季空气质量检测

冬季空气质量检测共有两个测点，进气平台和粗滤后部，检测结果见表1。可以看出，进气平台的空气中颗粒物含量较高，达到0.38mg/m3，但是50%左右均被粗滤过滤;同时，空气中含有相当数量的氯化氢和硫酸雾成分，能够与灰尘中碱金属等物质反应生成粘性灰粒附着在过滤器表面。

2.2 夏季空气质量检测

为更有效地分析空气污染物成分，根据冬季的检测结果，对夏季检测项目进行微调，并增加了VOCs(挥发性有机物)检测，空气质量检测结果见表2，表3列出了VOCs中部分挥发性有机物成分的检测结果。从表2可以发现，硫酸雾和氯化氢依然存在，但颗粒物的含量明显低于冬季检测结果。VOCs检测从空气中检测出了较多的挥发性有机物，并且部分有机物含量(如甲苯、丙酮、乙醇等)随着空气流动方向在逐渐增加，可以推测出部分有机物在过滤器表面相互反应生成二次污染物。

表1 冬季空气质量检测结果 mg/m3

3 表面污染物分析

唐纳森的P191177和P191178型号过滤器采用纳米纤维材质滤纸作为基材，并在基材表面覆盖了多层蛛网结构的膜，使得过滤精度达到F9级。太宫电厂在采用该型号过滤器运行1900多小时后，进气系统滤网压差就达到了报警值。在1250m3/h的风量下，过滤器阻力已经超过了3000Pa，这表明过滤器的流通通道被灰分堵塞已经十分严重。

从过滤器滤材背面和内部的显微图像可以发现，在滤材背面和内部，均没有明显的污染痕迹，但通过滤纸界面显微图像可以发现，污染物绝大部分都附着在滤纸表面，没有深入滤材内部。由于太阳宫电厂采用动态自洁式过滤器进气系统，对过滤器不断的反吹，使各种污染物充分混合、反应，堵塞了流通通道，致使过滤器快速失效。

表3 VOCs检测结果 mg/m3

4 结语

太阳宫电厂使用P191177/78和P191280/81的F9级过滤器，将大部分污染物阻挡在过滤器表面，内部并没有起到过滤作用，变相减小了过滤器的容尘量。同时，电厂所处地区的空气中，含有较多的污染物和挥发性有机物，并相互反应生成二次污染物，这些污染物粘结、积附在滤纸表面，降低了反吹效果，由于不断的反吹，使各种污染物堵塞了空气流通通道，致使过滤器快速失效。建议:在原有进气系统内部增加一级预过滤系统，对燃机进气中的颗粒物及有机污染物进行预过滤，延长后部进气精滤的寿命;为了排除对外来油雾对过滤器的影响，将燃机房顶的密封油、润滑油排烟风机排烟口移至锅炉侧房顶，可以有效的避免油雾对过滤器的影响。

［1］张楹，王文霖.西门子SGT5-4000F型燃气轮机进气系统简介［J］.热力透平，2009，38(2):122-125.

［2］陈大兵.燃气轮机自清式过滤系统的运行和维护［J］.燃气轮机技术，2014，27(2):58-61.

［3］张晓杰.大型燃气电厂噪声综合治理技术探讨［J］.电力科技与环保，2013，29(4):52-53.

Filter failure analysis of taiyanggong thermal Power Plant gas turbine inlet air system

The air quality of gas turbine air inlet platform、air filter front and rear part are detected，and the surface contamination of filter is measured.The results show that the ambient air contains diverse pollutants and volatile organic compounds which can be interacted producting secondary pollutants.These contaminants are bonded to the surface of the filter paper，reducing the effect of pulse back cleaning and blocking the air passage which is the reason of filter rapid failure.

gas turbine;inlet air system;air filter

TK477

:B

:1674-8069(2017)01-061-02

2016-09-22;

:2016-10-17

顾崇廉(1982-)，男，河南周口人，硕士研究生，主要从事燃气热电联合循环机组运行维护和管理工作。E-mail:gucl@ bjsunhouse.com