論北方燃機電廠進氣系統(tǒng)升級改造及維護

□李海龍

一、燃氣輪機進氣系統(tǒng)空氣過濾裝置改造研究意義及背景

燃氣輪機的性能和運行可靠性，與進入機組的空氣質(zhì)量和清潔程度密切相關(guān)，為了保證燃氣機組高效穩(wěn)定運行，必須配置良好的進氣系統(tǒng)。燃氣輪機對空氣的潔凈度要求非常高，作為外界空氣進入燃機唯一一道防線，進氣系統(tǒng)通過過濾、除濕等措施為燃氣機組提供滿足要求的潔凈空氣，保證燃機的正常運行。

隨著近幾年北方地區(qū)出現(xiàn)的惡劣天氣環(huán)境日益加重，燃機電廠進氣系統(tǒng)每年都要面臨春季的柳絮、夏季的暴雨、冬季的降雪以及高發(fā)的霧霾，致使燃氣機組壓氣機進氣濾網(wǎng)面臨著嚴峻的考驗。在既有霧又有霾、柳絮橫飛的北方地區(qū)是無法保證濾網(wǎng)的長期使用與可靠運行，不但大幅降低精濾使用壽命，增加維護成本，而且運行期間，導(dǎo)致濾網(wǎng)一再出現(xiàn)壓差超限，令北方燃機電廠頻繁發(fā)生限制機組出力，甚至被迫停機的不安全事件。嚴重影響機組的安全與經(jīng)濟性，同時，這些客觀因素也大幅增加了維護成本以及維護工作量。

本文結(jié)合以往運行維護經(jīng)驗，借鑒開發(fā)新的措施，針對目前壓氣機進氣濾網(wǎng)壓差頻繁超限問題進行充分研討，望通過一些技術(shù)手段及改造使得壓氣機進氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性以及效率有所提高。

二、燃氣輪機進氣系統(tǒng)空氣過濾裝置簡介

(一)燃氣輪進氣系統(tǒng)空氣過濾裝置組成。燃機進氣系統(tǒng)是由一個封閉的進氣室和進氣管道組成。進氣管道中有消音設(shè)備。進氣管道下游與壓氣機進氣道相連接。進氣系統(tǒng)的功能為：對進入燃機的空氣進行過濾，消音，并將氣源引至壓氣機的入口。主要部件有：進氣防雨霧篩網(wǎng)、圓筒形幾圓錐形組合過濾器、濾網(wǎng)安裝架及隔板、空氣反清洗管路、進氣導(dǎo)流罩、膨脹節(jié)、消音器、壓氣機入口連接管。

(二)空氣過濾器類型?？諝膺^濾器主要用于進氣凈化，除去其中的塵粒?？諝膺^濾器(Air Filter)是指空氣過濾裝置。主要有粗效過濾器、中效過濾器、高效過濾器及亞高效過濾器等型號。各種型號有不同的標準和使用效能。

三、燃氣輪機進氣系統(tǒng)空氣過濾裝置改造方案

(一)改造背景。近些年，隨著對燃機運行維護經(jīng)驗不斷積累，技術(shù)掌握程度不斷深入，發(fā)現(xiàn)目前困擾燃機安全、經(jīng)濟、長周期運行的一大主要難題就是燃機壓氣機進氣系統(tǒng)。在北京地區(qū)，燃機壓氣機進氣系統(tǒng)每年都要面臨春季的柳絮、沙塵暴、夏季的暴雨、冬季的降雪以及高發(fā)的霧霾，致使燃氣機組壓氣機進氣濾網(wǎng)面臨著嚴重的考驗，不但大幅降低精濾使用壽命，增加維護成本，而且導(dǎo)致運行期間濾網(wǎng)一再出現(xiàn)壓差超限，令在北方燃機電廠頻發(fā)機組出力受阻，甚至被迫停機的不安全事件，嚴重影響機組的安全與經(jīng)濟性。為扭轉(zhuǎn)壓氣機進氣系統(tǒng)的不完善而導(dǎo)致的不利局面，并極大增加機組維護工作量。針對目前壓氣機進氣濾網(wǎng)壓差頻繁超限問題，對其進行充分研討，望通過一些技術(shù)手段及改造使得壓氣機進氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性以及效率有所提高。

(二)改造方案。

1.沙塵、柳絮的防治。北京地區(qū)春季的柳絮期是對燃機進氣系統(tǒng)的一個重大考驗，加裝全封閉、可水洗、易拆卸式不銹鋼防柳絮網(wǎng)(后簡稱“防塵網(wǎng)”)，在過濾柳絮的同時，亦可除到較大顆粒的灰塵。在燃機壓氣機入口周圍進行防塵網(wǎng)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)立，鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)土建工作易于開展，不會影響附近其他設(shè)備的安全運行，技術(shù)方案的設(shè)計與現(xiàn)場實際相符合，完全可以在不影響機組穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上進行工作。在燃機壓氣機罩殼外圍設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)支撐，用于放置模塊化的濾網(wǎng)；并在鋼結(jié)構(gòu)頂層處，用不銹鋼板制作擋水沿，防止雨水沿濾網(wǎng)流入壓氣機吸氣口。

目前，北京某電廠防塵網(wǎng)已投入實際使用，通過運行維護效果來看，其帶來的收益是巨大的，結(jié)合檢修人員每天三次的濾網(wǎng)清理，對壓氣機粗濾、精濾的保護顯而易見，初步估計加裝防塵網(wǎng)后，節(jié)約掉的大量濾網(wǎng)成本，加上其使得濾網(wǎng)壓差能夠得到有效保障，確保機組處于良好出力狀態(tài)給機組帶來的收益。

2.雨、雪、霧霾天氣的應(yīng)對。由于霧霾的治理難度較大，那么應(yīng)對季節(jié)變化帶來的對燃機壓氣機的影響的治理將尤為重要；除加裝頂部擋水棚、防水檐及引水槽外，將利用原防柳絮網(wǎng)框架安裝除霧器，進一步減少雨雪吸入量，降低過濾器內(nèi)部濕度，延緩精濾壓差增長速率。

壓氣機進氣過濾器四周采用封閉式結(jié)構(gòu)，原料空氣從頂部進入，由于四周封閉，氣流流速較緩慢，特別是雨雪天氣，水汽含量較多的空氣被過濾器吸入，造成精濾濾筒壓差上升較快，影響過濾效果，降低機組出力，經(jīng)實際檢查發(fā)現(xiàn)，空氣中水分較多，會使灰塵在精濾濾筒上的附著能力加強，壓氣機反吹掃效果下降，即使濾筒重新干燥后，仍會使精濾差壓形成不可恢復(fù)的升高，減少精濾的使用壽命。

利用壓氣機原有的防塵網(wǎng)鋼架結(jié)構(gòu)，并依據(jù)其尺寸，在壓氣機進氣過濾器前設(shè)計安裝水氣分離器，水氣分離器在雨雪天氣帶來的效果，尤其是大到暴雨天氣會很明顯，空氣中的大部分水分可以通過水氣分離器分離排走，減少進入到精濾的水分，從而保證精濾的過濾效果，延長精濾濾筒的使用壽命，以達到節(jié)約維護成本并保障機組長周期穩(wěn)定運行的目的。

因為每年氣候的變化與降水量的變化不定，而水氣分離器在雨雪天氣才能發(fā)揮效應(yīng)，故很難準確其帶來的經(jīng)濟效益，但保守估算每年雨季，水氣分離器至少能發(fā)揮兩次明顯效益，從直觀來看，降雨時其對機組出力起到了保障作用，從長遠來看，其減小了降雨對精濾帶來的幾乎不可恢復(fù)的一次性污染，間接延長了精濾使用壽命。

3.暴雪、嚴寒天氣。北方地區(qū)時常出現(xiàn)大雪、大幅降溫天氣，燃機進氣系統(tǒng)壓氣機抽取大量外部空氣，造成燃機進氣濾網(wǎng)外部臨時濾網(wǎng)短時產(chǎn)生較多積雪，人員頻繁清掃，另外，隨著降雪融化，空氣濕度不斷加大，燃機精濾壓差也會呈現(xiàn)不斷惡化趨勢，燃機壓氣機濾網(wǎng)壓差大會導(dǎo)致機組正常運行負荷無法得到保障。

改造中在壓氣機周圍附近加裝暖風機，將暖風機出口方向與自然風向順向，使得暖風機熱風更有助于混入壓氣機入口空氣，提高使用效率。暖風機熱媒進出口管路設(shè)置閥門，用于調(diào)整不同環(huán)境條件下，不同位置暖風機熱媒介質(zhì)的分配，為暖風機制作正式固定底座，保障風機放置平穩(wěn)，電動機設(shè)置防護罩，用于防雨雪及防誤碰，并做好防護隔離措施。

加裝暖風機可以抑制潮濕天氣精濾壓差的惡化，燃機壓氣機濾網(wǎng)使用效果切實得到顯著提高，極端天氣下燃機安全穩(wěn)定運行得到有效保障，減少了因天氣原因?qū)е聶C組出力不足帶來的大量效益損失。

(三)效益分析。壓氣機進氣系統(tǒng)優(yōu)化后，第一，增強燃機進氣系統(tǒng)對惡劣天氣的抵抗能力，使機組運行更加安全、可靠；第二，帶來最直觀的效益時提高進氣質(zhì)量，延緩粗、精濾芯壓差增長速度，延長了粗濾、精濾的使用壽命，也間接減少了壓氣機在線維護的難度，減少了維護人員的工作量，這都將帶來一些隱形的維護費用的節(jié)省，減少維護成本；第三，進氣系統(tǒng)的完善也將提高燃機的空氣質(zhì)量，對燃機的高溫熱部件也間接起到了保護作用，減輕壓氣機葉片臟污程度，降低壓氣機的耗功，維持機組高效運行，同時也節(jié)省葉片清洗的開支。

四、結(jié)語

本文通過對燃機電廠進氣系統(tǒng)空氣過濾裝置的介紹以及進一步優(yōu)化升級改造與維護帶來的經(jīng)濟性效果，壓氣機進氣系統(tǒng)的優(yōu)化將會降低燃機因壓氣機濾網(wǎng)差壓問題出力受阻的幾率，減少季節(jié)與氣候的變化對燃機機組運行帶來的影響，保障了機組的運行出力，保障機組效率最大化，達到了保障機組長周期安全穩(wěn)定運行的目的，能夠更好、更穩(wěn)定地為社會提供電力保障，更加便于檢修和維護，這也將為電廠帶來更多的經(jīng)濟效益以及正面的社會影響。