燃机进气系统的运行和维护

沈明亮 种苗奇

摘 要：燃气轮机的工质为空气与燃气，提高燃机运行性能以及可靠性的前提条件是进口空气的质量与纯净度，当因冬季结霜或者污垢堵塞了燃机的进口空气滤网时，便会在很大程度上增加了进气的压力损失。降低了燃机的进气压力后，当确保燃机循环处于最高的压力状况不变时，便会随之增加压气机的比功，在这个状态下出力将会更多地消耗于带动压气机，最终便会在一定程度上降低燃机功率与效率。除此之外，进口压力的降低也会显著地增加空气比容，减少空气质量流量，最终降低机组的输出功率。鉴于此，本文以9E燃气轮机为例，简要阐述燃机的进气系统组成部分，并对燃机进气系统的运行故障进行分析，在此基础上探讨燃机进气系统的维护措施。

关键词：燃机；进气系统；运行状况；维护措施

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）14-0078-02

某热电厂配置了两台9E燃气-蒸汽联合循环发热电联产机组，在基本的负荷模式下，燃机进气系统的进口空气流量在1500km3/h左右。同时在厂内的空气中弥漫着大量的灰尘、杂质以及细颗粒等多种悬浮物质，若无法有效地除去污物随着燃机不断增加的运行时长，会导致压气机叶片的表面形成大量的污垢层。压气机的叶片在积垢后便会在一定程度上改变叶片气动性能，从而显著地降低压气机效率、压比以及流量，最终便会降低燃机机组运行的效率、出力以及升负荷速率等性能。因此，通常情况下，燃机的压气机进口处均装有进气过滤装置。當燃机运行时间的进一步延长，便会租价的增加燃机的进气滤网压差，一旦运行到达限值便需要将进气滤网进行及时更换。因此，本文以9E燃气轮机为例，对燃机进气系统进行分析，并在现有的系统配置基础上探讨燃机进气系统运行及维护要点，旨在进一步促进电厂的节能减排。

1 燃机进气系统

1.1 组成部分

9E燃机进气系统的组成部分主要包括一个封闭的进气室与进气通道，在进气通道中包括消音设备，且进气道的下游连接于压气机的进气道。燃机进气系统的主要功能在于将空气吸收、过滤、消音以及引导至进气机匣，进气系统的结构如图1所示。从结构图中我们可以看出，在燃机进气系统组成部分中包括过滤元件安装架与隔板、过滤脉冲清吹管路、膨胀节、进气防雨雾筛网、消音器、组合式进气滤芯、进气导流罩、进气加热装置以及压气机入口连结弯管。

在燃机进气系统中，主要的过滤元件为刚性过滤筒，过滤筒结构如图2所示。该过滤筒主要采用的是锥形与圆柱形过滤器组合而成的滤筒结构，通过固定端部固定点及支架座，同时结合面设计弹性密封垫圈对风路短路予以消除。除此之外，电厂在选择滤网的过程中应该结合周边实际环境的大气质量及机组的运行状况，当在滤网实际运行的过程中，因聚集了大量的颗粒物质导致进出口超压时，则需要及时地将滤网进行更换，旨在防止燃机机组性能的降低。

1.2 脉冲清洗系统

为了能够进一步延长燃机进气过滤元件的使用寿命，并且尽可能地降低进气过滤与压气机进气道之间的压差值，同时显著地提高燃机运行效率与出力，9E燃机系统中设置了滤网脉冲清洗系统。该系统的应用能够反吹积聚在滤网进气侧的杂质及灰尘，从而能够有效地避免在滤网的表面杂质灰尘聚成饼状而导致其难以清除。在燃机停机后通过反清洗功能能够有效地将滤网表面的积灰予以吹掉，从而提高通透性，最终在一定程度上降低进气压力损失，提高燃机机组的运行效率。

一般来说，9E燃气轮机反吹方式包括在线与离线反吹两种，两种方式的主要差别在于具有不同的反吹空气气源。其中在线反吹空气气源主要来自于9E燃机在运行过程中压气机AD-3管道排气，离线反吹的空气气源则主要来自于APU模块中的压缩空气系统。

2 燃机进气系统运行故障

2.1 压气机入口滤网污染

燃机入口滤网随着运行时间的增加其污染的情况也会逐渐加重，尤其在梅雨季节与农忙季节，入口滤网会逐渐增大其压差，最终对燃机机组的发电功率及安全造成影响。入口滤网堵塞会在一定程度上减少进入压气机的空气量，同时便会相应地降低参与燃烧做功的燃料量、排烟量以及余热锅炉的热负荷等，最终便会降低整个燃气原蒸汽联合循环机组热效率，从而增加热耗，减少燃机机组的发电功率。

2.2 进气喇叭口及叶片污染

燃机入口滤网压差不断增加的过程中也会导致滤网后整个进气流道也存在污染，从而逐渐地增加压气机进气喇叭口、IGV及压气机各级叶片上污垢。压气机叶片结垢后便会逐渐地降低各级间压缩比，从而缓慢地降低燃机的运行效率。污染物也会在一定程度上加大对叶片的化学及机械腐蚀，对燃机叶片运行的安全性造成影响。

2.3 热通道部件高温

燃机运行时间的增长会逐渐降低入口滤芯过滤杂质与水分效果，从而降低进入燃机入口的空气品质，造成压气机与燃气轮机热通道部件的局部堵塞，导致冷却风量不足，过渡段表面涂层烧蚀，火焰筒烧变形甚至烧穿及报废等。甚至还会导致热通道中部分冷却风孔堵塞，导致高温部件表面冷却风量不足，长时间高温运行后动叶与静叶高温材料表面涂层烧坏，导致叶片烧蚀现象，对燃机机组的安全运行造成严重影响。如此便会使得对于一部分热部件应该被迫提前更换，同时还需要转入检修工作，影响到电厂的检修周期，最终影响企业的经济效益。

2.4 燃机效率下降

燃机的热通道部件具有一定使用寿命，且随着运行时限的增加会导致设备出现疲劳老化，与此同时还会不断地降低燃气轮机输出功率，造成压气机的重度污染，不断地降低燃机机组的运行效率。

3 维护措施

3.1 针对性选择进气滤芯及品牌

我国燃机电厂具有地域条件各异及分布广等特点，如我国东部的沿海地区，一年四季温度变化不大，而湿度差异超大，空气中相对没有较多的颗粒物；而北方地区，四季分明，冬季降雪，夏季湿度较大，空气环境中具有成分较多且复杂的颗粒物；西部地区具有较大的昼夜温差，风沙多且气候干燥；南方一年四季的湿度较大，空气较为清洁，在空气环境中具有较少的灰尘等颗粒物。鉴于此，这就要求对燃机进气系统选择过滤系统及进气过滤器的过程中应该须具有针对性，结合当地的不同地区及气候条件配置合理的滤材。

由于燃机的进气系统具有较大的装置，在从国外引进的过程中不仅具有价格高、供货周期长等缺点，同时还具有使用寿命较短的缺陷。现阶段，我国国内大部分企业均具备了制作进气系统的条件，燃机空气过滤器制造技术也已经相当成熟，同时具有较高的性价比。

3.2 运行加强日常监视工作

对于燃机进气系统的运行需要加强日常监视工作，例如我国南方天气较为潮湿，具有较大的空气灰尘粘度，因而在采用滤芯反吹过程中几乎起不到任何效果。如果在运行过程中滤网差压超过一定限度，便只能将滤芯进行更换，由于滤芯具有一定供货周期，因而对于滤网压差便需要进行详细且全面的记录。具体方式是定期查验进气滤芯压差，通过观察比较压差的变化情况来预知滤网是否存在超压状况，最终提前进行滤网备件的采购工作。

3.3 调整滤芯布置方式

相关人员在燃机停机后应该对进气小室内的各层滤芯进行一系列的透光检查，若在检查的过曾中发现漏光点则需要及时地对其进行更换，防止在压气机中通过风路短路进入异物通，从而对机组的运行安全造成影响。除此之外，由于压气机滤芯包括五层，因而每层滤芯具有不同程度的污染，其中靠近滤芯的下层与中下层受到污染的可能性最大，而上层与中层则容易清洁。为了能够确保燃机脊柱的运行的安全性与机构急性，可以交替使用上下层滤芯。

3.4 定期更换压气机滤芯

当滤芯在进入投产运行2500h后便会因其压差过大而对机组运行负荷造成影响，从而被迫地需要提前更换。通常情况下，当燃机停机后相关人员需要检查压气机入口小室的各层滤芯，当发现其中的破损点时便需要及时地将其进行更换，防止在后面的空气流道中进入异物，最终对燃机机组的运行安全造成影响。随着不断增加的运行时间，当入口滤网的压差大于1.5kPa时，则可以在停机后更换下层与中下层滤芯，在当压差再次大于1.5kPa时，相关人员则应该将上层与中层滤芯予以更换。一般来说，当滤芯的使用期限在3500h时，综合考虑到燃机设备运行的安全性与经济性则可以对其进行更换。

3.5 脉冲方式灵活搭配

当燃机机组停运后便会导致进气系统的环境空气流动停止，而在反吹作用力及重力的共同作用下，便会使积存在滤网表面灰尘下落至收集器，从而便会显著地缓解二次滤网吸附情况，具有较为明显的反吹效果。鉴于此，则可以在每次启停机时实行离线脉冲反吹方式，从而尽可能地提高滤网表面的清洁程度。

4 结语

綜上所述，进一步加强对燃机进气滤网清洁，能够显著地改善厂内的空气质量，同时也能在一定程度上减少粉尘与颗粒杂质等对燃机叶片造成的腐蚀作用。这就要求燃机电厂应该结合自身特点，制定一个符合机组进气系统运行维护的管理方案，以进一步降低企业的运维成本，提高机组运行效率，提高企业的经济效益。

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