F级燃气轮机进气过滤系统的布置特点与运行维护

2022-02-10吴寅琛

中国科技纵横 2022年23期

吴寅琛

（江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏常州 213011）

0.引言

通过过滤器可以提高燃气轮机的进气质量，燃气轮机能够稳定工作，防止进气中存在较多的杂质。过滤系统运行控制过程中，需要对系统进行稳定控制，确保系统能够易于进行维护，对过滤效果进行把控。过滤器的性能状态需要严格把关，对性能进行严格分析和测试，提高性能指标的维护效果，使过滤器能够得到有效的维护，避免过滤器出现无法控制情况。

1.燃气轮机进气过滤系统的布置特点

F级燃气轮机为一个密闭空间，在空间布置上具有较高要求，需要对空间布置的特点进行分析，对空间布置方法进行严格探讨，使布置方法能够符合实际环境。环境空气是驱动燃气机运行的流体，需要确保布置方法的合理性，结合典型布置方式进行分析，对过滤系统采用多级过滤。过滤系统所需空气量是燃料的40～50倍，空气中含有灰尘、油气等物质，需要采取过滤措施，降低对燃气轮机运行的影响，保障运行维护过程能够易于执行。

1.1 高位进气布置

高位进气布置采用三级过滤的方式，需要合理对厂房结构进行布置，提高对液体杂质的过滤效果，保障高位进气的过滤状态。高位进气布置构成如下：第一，过滤段。采用除湿结构进行设计，使液体杂质得到有效过滤，降低对装置的腐蚀作用，同时起到防堵塞的作用，将除湿与过滤结合起来。第二，消声段。进气道前端空气流速较快，伴随着较大的声响，需要采取防噪声措施，提高对噪声区域的抑制作用，使噪声能够得到及时消除。第三，进气道。连接进气室的管道，具有导流、整流等作用，对气流的流动进行控制，构建完善的进气控制条件。第四，进气室。进气室是气流处理的关键，需要对循环机组进行构建。进气过滤实高度为11m～13m，便于对差压进行控制，确保对杂质的过滤比重，将杂质滤除出燃气轮机体系。若采用多台机组并列布置，则需要考虑到温度的提升作用，一般会提升1℃～3℃，为了降低温度的作用需要采取导流控制方式，保证热量能够及时得到散失[1]。

1.2 低位进气布置

低位进气布置对厂房结构具有较高的要求，一般采用联合厂房结构，降低差压对系统的影响，而且可以延长滤芯使用寿命。低位进气布置的隔音效果较好，便于维护措施的执行，提高过滤布置的有效性。采用立式余热锅炉展开设计，烟道处于锅炉的上方，进气过滤室高度为1m～8m，能够提高灰尘杂质的过滤效率，确保对锅炉空间的利用率。同时，为了降低锅炉余热的影响，采用三面进风结构进行设计，适当地延长过滤段，对过滤效果进行优化。低位进气布置的隔音效果较好且易于进行维护，需要展开合理的布置方式使燃气的工作效率达到最大化，保障燃机能够更好地投入使用。

2.燃气轮机进气过滤系统运行维护措施

2.1 过滤器性能评定

过滤器是实现进气过滤的重要结构，需要确保进气过滤方法的有效性，使过滤器具有良好的工作状态。过滤器性能评定具有必要性，需要对性能指标进行分析，提高过滤器的运行优势，保障过滤器运行的稳定性。滤纸是过滤器的核心，一般采用植物纤维复合滤纸，性能指标上应具备耐湿性、耐腐蚀性、耐热性等，对透气孔与孔径进行严格设定，降低过滤器结构阻力的影响，防止纤维中产生结块颗粒，使过滤器具有优越的性能。以纳米纤维滤膜为例，具有表面积大、空隙率高的特点，纤维直径为0.2μm～0.3μm，对颗粒具有明显的捕捉作用。过滤器形式方面，分为矩形板式、圆柱筒式、袋式等，需要采用深层过滤方式，并且提高对滤膜的固定作用，保障滤膜能够承受住反吹脉冲，提高对容尘问题的解决效果，提高容尘控制的稳定性。

过滤器选择应遵循以下原则：第一，在多雨雪地区应选择防雨罩，同时为了防止进气携带水汽较多，还应配置聚结过滤器和水滴分离器。第二，在多昆虫或多悬浮杂物环境应选择防虫网。第三，在严寒地区应设置加热装置，防止进气系统结冰堵塞。第四，在干燥多沙尘地区，宜选用自清洁过滤器，减少过滤器更换频率，若机组需配置进气冷却装置保证出力，则应考虑设聚结过滤器或水滴分离器。第五，在沿海或海洋环境应着重考虑增强配置除湿装置，适当增加在线水洗频次以防止盐分沉积。第六，在多细尘工业区或空气相对湿度较大环境，宜选择静态过滤器，防止细尘在过滤器内板结。第七，在满足进气压力损失的条件下可增加过滤器级数，一般不多于3级，进而提高过滤控制效果。

过滤器性能评定指标如下。

2.1.1 迎面风速

迎面风速是风力评测的重要参数，可以对风量指标进行确定，通过风速控制来增强过滤作用，保障风速控制能够顺利进行。迎面风速会影响到大颗粒杂质的惯性，使过滤效果能够显著增强。需要注重的是，迎面风速具有一定的限制，需要控制在3m/s以下，并且对迎面风速进行分级控制，使过滤器性能指标满足要求[2]。

2.1.2 压力损失

随着压力损失的增大，燃气轮机的工作效率将会降低，需要做好压力损失的控制工作，保证压力控制的稳定性。压力损失与过滤效率具有相关性，压力损失后，空气质量流量将会降低。为此，需要对损失的压力进行补足，采用增加压气机压比的方式，将压力维持在恒定状态，使压力损失控制能够发挥作用。

2.1.3 容尘量

随着过滤时间的推移，过滤器的容尘量将会增加，导致过滤器堵塞程度增加，需要对纤维滤纸进行更换。容尘量判断滤纸更换的重要参数，当容尘量达到2/3后，应立即做好更换准备，避免对过滤效果造成影响。过滤器容尘主要容尘方式如下：第一，内部容尘。灰尘嵌入到滤纸纤维层中，对滤纸空隙造成堵塞，导致滤纸的过滤性能变差。第二，表面容尘。随着滤纸纤维层被堵满，灰尘将会集聚在滤纸表面，使得过滤器堵塞加剧，需要增加过滤器的更换的频次。

2.1.4 过滤效率

通过过滤效率可以对过滤器的过滤效果进行评定，使其具有良好的过滤效率，避免过滤器的运行状态受到影响。过滤效率计算公式如下：

式中，η为过滤效率；Xin为粒子原始量；Xout为过滤粒子数。通过过滤效率可以为过滤器的选择提供依据，使过滤器能够更好地投入使用，同时确保过滤器的耐用性，使过滤器的维护更加的灵活，对过滤效果进行优化。

2.2 压气机运维控制

2.2.1 进口滤芯更换

滤芯是实现过滤控制的核心，需要避免对滤芯频繁更换，对滤芯的使用寿命进行控制。通常情况下，滤芯的过滤等级应达到（EN779）F9，使用寿命在4000h以上，以此来延长滤芯的更换频率。影响滤芯状态因素较多，如潮湿、压差等，而且最短使用时间与最长使用时间应控制在一倍以内，保障滤芯更换控制的严谨性。滤芯需要避免频繁地进行更换，否则将会增加维护的成本，甚至影响机组的正常运行。机组运行控制具有一定的难度，需要合理对滤芯进行选择，确保滤纸的过滤精度符合要求，并且确保滤纸的塑性强度，使滤纸的平均寿命得到延长。而且，滤纸选择需要考虑到防水性，提高对湿度环境的适应性，降低潮湿环境对滤纸表面的影响，使滤纸能够更好地进行使用，避免灰尘受潮变成浆糊状态，延长滤芯的使用寿命[3]。

2.2.2 滤芯压差上升

滤芯容易受到压差变化的影响，需要对滤芯进行严格控制，做好耐压差能力的检测工作，保障滤芯过滤的稳定性。随着滤芯工作时间的延长，滤芯将会发生堵塞现象，影响气流的流通性，导致压差无法得到稳定控制。滤芯压差控制需要围绕以下两个方面进行展开：第一，需要及时对滤芯进行更换，对滤芯的堵塞现象进行控制，使滤芯能够更好地投入使用，提高滤芯运行状态的稳定性。第二，需要对环境湿度进行控制，降低灰尘受潮形成糊状的概率，保障滤芯能够长时间投入使用。滤芯积灰将会形成负荷作用，使得气压无法维持稳定，需要做好滤芯的防湿工作。在湿度较大环境下，采用压缩空气将滤芯吹干，降低滤芯的压升速度，确保滤芯压升的调节效果。

2.2.3 反吹时间控制

灰尘对滤芯具有阻碍作用，需要对滤芯进行反吹维护，使灰尘能够从滤芯中排出，提高滤芯的通透性。在反吹控制作用下，能够降低滤芯的污染效率，使滤芯能够进行反复使用，保证对滤芯的清洁效果。机组利用启停时间进行反吹，停机后反吹2h，降低灰尘对过滤效果的影响。而且，需要做好备用机组反吹工作，提高机组控制的有效性，保证备用机组能够投入使用，提高备用机组的运用效果。反吹是清理滤芯的重要手段，需要合理对反吹方法进行使用，避免滤芯含尘过多，对滤芯的工作状态造成影响。反吹过程中应注重周边环境的控制，防止灰尘被再次吸入，对灰尘的过滤效果进行巩固，使反吹操作能够发挥作用。

2.2.4 定期进行水洗

为了确保进气过滤系统能够正常运行，需要定期对压气机进行水洗，防止物质大量沉积，影响水洗的控制效果。当压力机效率下降到80%以下后，应采取离线水洗操作对叶片上的污渍进行清洗，保障压气机能够正常运作。压力机具有水洗温度控制要求，在温度低于7℃时不能进行水洗，否则容易对设备造成损伤，应做好水洗温度控制。压气机采用离线水洗方式可以对污渍进行彻底侵袭，保证压气机运行的稳定性。压气机是实现进气控制的关键，对其进行清洗具有必要性，保障压气机的运维效果[4]。

2.3 进气阻力异常处理

对于进气阻力系统而言，需要对阻力异常情况引起重视，确保系统问题得到及时发现，降低异常问题对系统的影响。进气阻力受到灰尘等因素影响，通常由压差展开控制，需要关注系统压差的变化，借助压差变化采取修正手段。在通常情况下，进气系统压差每增加100Pa，燃气轮机热耗率增加0.06%，功率降低0.16%。因此，对阻力异常进行处理非常重要，需要提高阻力处理的效率，将进气阻力的影响控制在较低水平，提高阻力控制方法的有效性。阻力异常处理需要以预防为主，提高对阻力的抑制效果，对阻力异常进行针对性测试。

2.3.1 抗湿性测试

为了降低潮湿环境的影响，需要对过滤器采取抗湿性测试，使过滤器能够处于相对干燥条件，提高过滤器控制的稳定性。抗湿测试是降低湿度现象的关键，需要对抗湿测试方法进行合理使用，使过滤器的阻力变化能够相对不变。通过抗湿性测试可以防止阻力变化发生突变，降低阻力变化的具体影响，对抗湿性能展开针对控制，提高抗湿测试方法有效性。在测试过程中，需要对过滤器的抗湿性能进行对比，对过滤器的压力变化进行分析，使过滤器能够更好地投入使用。同时，需要注重过滤器的选择，选择抗湿性良好的过滤器，保证抗湿测试能够有序开展。

2.3.2 消静电测试

静电对灰尘的过滤具有一定的影响，需要确保灰尘的过滤效果，降低静电在过滤器中的产生。对于带静电的过滤器，将会影响到气溶胶颗粒0.4μm颗粒的过滤，过滤效果将低于40%。消除静电后，过滤效果可达到85%以上，需要对过滤效果引起重视，满足静电消除的控制指标。消除静电能够提高过滤器的过滤性能，提高燃气轮机的进气质量，确保过滤器的运行效率[5]。

2.3.3 抽检失效分析

过滤器的种类较多，需要严格做好抽检工作，使过滤器能够达到合格标准，保障过滤器能够稳定工作。过滤器需要进行采购抽检，对过滤器进行定期测试，避免过滤器的性能存在较大的差异，保障过滤器具有良好的运行状态。通过性能测试能够确定过滤器的过滤效果，判断过滤器是否失效，对进气质量进行严格控制。进气控制具有一定的难度，需要对过滤器的性能指标进行精准判断，使过滤器具有稳定的性能，提高对进气阻力现象的抑制作用。过滤器具有性能指标要求，需要确保过滤器控制的严格性，定期做好性能方面的检查，保障过滤器具有良好的运行状态。