张铭益 范黎黎
中国船舶集团有限公司第七〇三研究所 黑龙江 哈尔滨 150070
摘要：众所周知，燃气轮机进气过滤系统是保护压气机叶片和燃气透平的重要设备，但其设计和运行过程中的重要性常常被忽略。分析了空气污染物对燃气轮机的危害以及进气过滤系统对燃气轮机运行安全的影响，介绍了进气过滤器和滤材特性对进气过滤系统性能的决定性作用。
关键词：燃气轮机；进气过滤系统；问题分析；应对
引言
燃气轮机是以空气和燃气作为工作介质的涡轮机械，空气质量和特性对燃气轮机运行的安全性和经济性有着直接的影响。为了避免因粉尘、油雾、气溶胶颗粒物质和碳氢化合物、硫氧化物等随空气吸入后造成压气机及高温部件的侵蚀、结垢、腐蚀和阻塞冷却通道等危害，燃气轮机对进入的空气中颗粒物粒径和污染物成分有着严格的要求。燃气电厂广泛分布在内陆、沿海、城市和郊区等各地。作为外界空气进入燃气轮机的唯一防线，进气过滤系统面临着复杂各异的自然气候环境和局部运行环境。为了保证燃气轮机进气过滤系统的功能和性能，过滤系统需要根据燃气轮机的运行条件进行个性化设计。当前在全球范围内，燃气轮机进气过滤系统普遍在雨水、雾霾和高湿的气候下运行时容易发生压差急剧升高的现象，该现象定义为燃气轮机进气系统“湿堵”。湿堵不仅大大降低了进气过滤系统的可靠性，而且危及旋转机械动力设备的安全运行。近十几年来，国内外研究学者关注到湿堵现象并进行了一定的研究工作。
1进气过滤系统存在的问题
①过滤效率等级问题。深圳某电厂所处的现场环境属于工业地区和海岸地区环境，空气中飞灰、工业烟雾、金属颗粒等较多。部分颗粒粒径较小，原滤网组合难以将其滤除。因此原配套进气滤网过滤效率等级应根据新的现场环境而有所提高。②滤网受潮问题。海岸地区空气中的盐粒除常规的固态颗粒外，还有一种溶于水的液滴，这种液态形式的盐粒较难滤除。另外进气滤网表面的灰尘遇潮湿天气变潮后将严重堵塞进气滤网，进气压差快速升高，导致机组降负荷运行，被迫更换滤网，甚至在线更换初滤网。③初滤网与铁框的密封问题。原初滤网是由四片弹簧片固定安装在铁框内的，滤网外框架为纸质框架，与铁框之间无任何密封措施。且初滤网与精滤网之间贴合紧力由弹簧片决定，紧力不够，从此间隙漏入精滤网的空气流量不容小视，这部分未经初滤的空气进入精滤网内将影响精滤网的使用寿命。
2燃气轮机进气过滤系统管理措施
2.1选择合适滤芯和品牌
我国燃机发电厂地理位置分布广泛，所处条件不同，比如在东部沿海地区，环境温度变化幅度不大，大气相对湿度大，空气含沉量整体较低；西部地区环境温度变化较大，曰间和夜晚变化明显，相对湿度小，风沙情况较多；北方地区，冬季寒冷存在降雪和结冰现象，夏季空气相对湿度较大，颗粒物种类多；而南方地区，降水较大，空气湿度较大,空气含沉量较少，相对洁净。因此,各个燃机发电厂应根据所处地理位置，气候环境不同，以及所配的进气过滤系统，综合考虑，有针对性地合理选择滤芯。针对进口的滤芯品牌，不仅价格昂贵，而且供货时间相对较久，运行使用寿命短。目前我国有多家企业也具备制作工艺，国产化也趋于成熟，同时性价比也很高。
2.2采购抽检及失效分析
国内过滤器产品众多,为了保证采购的产品满足合同要求,切实保障燃气轮机运行的安全性和经济性，应加强采购抽检。通过采购抽检，用户可以充分了解过滤器真实性能，避免以次充好和高价买低能产品，从而选择优质过滤器，而且抽检会迫使供货商提高生产质量，促进公平竞争，规范行业健康发展。对在运行的过滤器开展阻力、效率以及抗湿性能的定期测试，分析其当前性能，可以判定过滤器是否失效。通过抽检和失效分析，可有效避免过滤器使用时发生性能差异，出现进气阻力异常等问题。
2.3过滤器的运行维护
系统选型设计对过滤器运行效果的影响最为关键，但是良好的进气系统运行维护工作也同样需要引起重视。标准化的进气系统运行维护规范目前尚未建立，国内电厂大都根据自身情况在摸索如何与本体检修结合起来，例如小修前进行检测评估是否更换滤芯，定期对进气压差进行检查记录，并根据压差变化趋势预判滤芯寿命或其他评估决定更换哪一级。对于低位布置的燃气轮机进气系统，需要在进气口的周围保持干净，以免粗过滤器负荷过重。对于配置自清洁过滤器的进气系统，要充分利用机组停机的时机进行过滤器清理反吹，此时进气系统空气停滞不存在滤网二次吸附的影响，灰尘收集系统可将反吹掉的灰尘充分排出进气系统，增强反吹清洁效果。若当地有飞絮时节，要注意及时清理防虫网上积累的飞絮，以免堵塞进气。在某些空气湿度相对较大且粉尘较多的时期，为了防止灰尘聚结，可以优化进气加热系统和反吹系统的控制逻辑，增加投入使用频率，降低空气相对湿度以减轻过滤器内灰尘结垢情况，延长滤芯寿命。当采取措施提升了过滤器的过滤等级后，压气机通流部分的洁净度会大大改善，基荷机组可以适当减少在线水洗的频次。过滤器拆卸检修期间，人工吹扫过滤器时要防止损坏滤芯，尤其注意滤芯内部不要受颗粒物沾污，保证燃气轮机安全运行。所有滤筒必须同时更换，如果混用新旧滤芯，气流会自动通过阻力最小的路径并绕新滤筒循环，这会迫使压气机将粉尘颗粒吸入新滤材的深处，导致这些沉积粉尘最终无法通过脉冲清灰进行清理，而且这些滤筒容尘会很快饱和，最终需要比原计划提前更换。
2.4调整滤芯布置方式
为了保证机组的安全运行，应在停机后给各层滤芯做透光检查，如果存在漏光点应进行更换，以防有污染物污染压气机。压气机的滤芯有多层，根据分布位置不同，滤芯所产生的污染也不同，一般中下层的滤芯污染较重，中上层的滤芯相对来说较干净，因此，综合经济安全考虑，可将上下层滤芯交替使用。
2.5抗湿性测试
同等试验条件下，对燃气轮机进气过滤器进行抗湿性测试，其余过滤器阻力变化不大;120-180皿n内，#4、#5过滤器阻力变化较明显，阻力呈现急剧或阶跃式增长，过滤器阻力以较小幅度缓慢升高,其余过滤器阻力基本保持不变。随运行时间增长呈现正常的上升曲线。但是，目前许多燃气电厂存在进气过滤系统阻力偏高和长期不变的异常情况。燃气轮机的压气机功耗占到透平出力的三分之二,进气过滤系统压损的增加会使压气机功耗显著增大，因此进气过滤系统压降对燃气轮机的出力和热耗影响很大。采用Thermoflex软件探索进气压差对燃气轮机出力和效率的影响，模拟计算结果及性能修正曲线见。
结语
燃气轮机进气过滤系统的配置选型需要综合考虑当地气象条件、现场空气环境和运行维护经济便捷等因素，过滤效果主要取决于进气系统的过滤级数和滤材特性。当前采用静电纺丝工艺生产的纳米纤维复合滤纸能够满足进气高效净化、延长滤芯寿命并显著节约成本的要求，但仍需解决效率和压力损失的矛盾，提高静电纺丝纳米纤维滤材的容尘性能。
参考文献
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