燃?xì)廨啓C(jī)自清式過(guò)濾系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)

陳大兵

(新疆克拉瑪依電廠，新疆克拉瑪依 834008)

環(huán)境大氣作為燃?xì)廨啓C(jī)的工質(zhì)，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有非常重要的影響?？諝庵械碾s質(zhì)顆粒如灰塵、無(wú)機(jī)鹽、油氣都會(huì)使壓氣機(jī)和透平葉片結(jié)垢、磨蝕、腐蝕，影響燃?xì)廨啓C(jī)出力和效率;進(jìn)氣阻力高還直接影響燃?xì)廨啓C(jī)出力和效率。因此，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，是燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)濟(jì)和安全運(yùn)行的首要保障。

進(jìn)氣系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在機(jī)組吸入空氣的質(zhì)量對(duì)機(jī)組的影響。實(shí)驗(yàn)表明20 μm的顆粒能引起葉片的明顯磨蝕，空氣中的油氣、工業(yè)廢氣、滑油系統(tǒng)中的油氣等會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)葉片結(jié)垢。

壓氣機(jī)、透平葉片磨蝕、腐蝕、結(jié)垢所造成的危害表現(xiàn)在以下方面［1］:

1)壓氣機(jī)、透平葉片的磨蝕、腐蝕一方面會(huì)使葉片產(chǎn)生凹痕，增加表面粗糙度，產(chǎn)生疲勞裂紋，造成葉片斷裂;另一方面會(huì)使葉片表面耐高溫涂層脫落，在高溫條件下加速葉片的高溫蠕變，導(dǎo)致葉片強(qiáng)度降低或不到期斷裂。

2)壓氣機(jī)、透平葉片粗糙度增大以及葉片結(jié)垢還將會(huì)造成壓氣機(jī)空氣流量的降低，使得壓氣機(jī)效率下降，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的出力減低。實(shí)驗(yàn)表明壓氣機(jī)空氣流量降低5%將會(huì)使機(jī)組功率下降13%，熱耗增加5.5%。

3)壓氣機(jī)葉片頂端的磨損，將導(dǎo)致葉片頂端與壓氣機(jī)殼體間隙增大，造成漏氣，導(dǎo)致機(jī)組功率下降，可以說(shuō)這種性能衰退是不可修復(fù)的，也是不可避免的。要想延緩這種故障的出現(xiàn)，必須確保進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的空氣質(zhì)量，使用優(yōu)質(zhì)的空氣濾芯。

1 進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)介紹

某電廠4臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)使用的都是帶有脈沖反吹系統(tǒng)的自清式過(guò)濾器，過(guò)濾元件為剛性濾筒，都是一級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)。過(guò)濾元件材料有100%的聚酯纖維，也有木漿纖維和聚酯纖維混合的。其中#1燃?xì)廨啓C(jī)(PG6531B)、#2燃?xì)廨啓C(jī)(PG6551B)過(guò)濾器的布置采用立式懸吊安裝，每臺(tái)機(jī)組有416套過(guò)濾元件。立式懸吊安裝的進(jìn)氣系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)清灰效果好，但是占地面積大。

圖1 立式安裝的進(jìn)氣系統(tǒng)圖

#3燃?xì)廨啓C(jī)(PG6581B)、#4燃?xì)廨啓C(jī)(PG6111FA)過(guò)濾器的布置采用臥式安裝，#3燃?xì)廨啓C(jī)有144套過(guò)濾元件，#4燃?xì)廨啓C(jī)有216套過(guò)濾元件。臥式安裝的進(jìn)氣系統(tǒng)(見(jiàn)圖2)結(jié)構(gòu)緊湊，但是上部濾芯吹出的灰塵會(huì)使下部濾芯二次污染，脈沖清灰效果減弱。

圖2 臥式安裝的進(jìn)氣系統(tǒng)圖

脈沖反吹系統(tǒng)以壓氣機(jī)排氣為氣源，經(jīng)過(guò)空氣處理單元的降溫和干燥處理，通過(guò)微處理器控制，根據(jù)壓差設(shè)定輪流反吹過(guò)濾器，吹掉積在過(guò)濾器表面的灰塵，減少過(guò)濾器阻力。此外由于壓氣機(jī)排氣溫度較高，在雨季還可以烘干濾芯，起到保護(hù)作用。自清式過(guò)濾器適用于沙漠、顆粒塵埃較多的地區(qū)，是一種比較理想的過(guò)濾裝置。

2 自清式過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理

2.1 空氣過(guò)濾機(jī)理［2］

空氣中的塵埃粒子，或隨氣流作慣性運(yùn)動(dòng)，或作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，或受某種場(chǎng)力的作用而移動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)中的粒子撞到障礙物時(shí)，粒子與障礙物表面間的引力使它粘在障礙物上。過(guò)濾材料應(yīng)能既有效地?cái)r截塵埃粒子，又不對(duì)氣流形成過(guò)大的阻力。雜亂交織的纖維形成對(duì)粒子的無(wú)數(shù)道屏障，纖維間寬闊的空間允許氣流順利通過(guò)。圖3是過(guò)濾器內(nèi)粉塵與過(guò)濾介質(zhì)的電子顯微鏡照片，空氣中的粉塵就是靠范德華力粘在橫七豎八排列的過(guò)濾介質(zhì)纖維上。纖維間的空隙就是空氣的流通空間。

圖3 粉塵與過(guò)濾介質(zhì)的電子顯微鏡照片

2.2 自清式過(guò)濾器的工作過(guò)程

自清式過(guò)濾器的過(guò)濾筒上方的反吹噴頭為一個(gè)文氏管結(jié)構(gòu)的元件，壓縮空氣的噴嘴位于文氏管的喉部，噴頭的型線和它的安裝位置經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使壓縮空氣通過(guò)文氏管擴(kuò)壓后均勻的吹到濾筒的內(nèi)壁，氣流繼續(xù)向外吹向過(guò)濾器表層。當(dāng)濾材為強(qiáng)度高、密實(shí)的濾材時(shí)，大量粉塵在過(guò)濾器表面結(jié)痂，這種痂狀物俗稱“濾餅”。清吹的反向氣流將這些結(jié)成塊狀或片狀的粉塵在重力的作用下下落(結(jié)塊的灰塵有部分會(huì)被吹散，重新隨空氣進(jìn)入)，進(jìn)氣阻力就不會(huì)過(guò)快上升，過(guò)濾元件可以維持較長(zhǎng)的使用壽命。

尤其是有些過(guò)濾器廠家在過(guò)濾元件外面有一層致密的表面層(見(jiàn)圖4)，把灰塵擋在表面層的效果更好，自清式反吹的效果也就更好。

圖4 自清式過(guò)濾器的工作過(guò)程示意圖

3 進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)的運(yùn)行

3.1 脈沖清洗系統(tǒng)的運(yùn)行模式

采用進(jìn)氣過(guò)濾器的脈沖清潔系統(tǒng)，當(dāng)大氣中的空氣進(jìn)入壓氣機(jī)進(jìn)氣濾網(wǎng)時(shí)，顆粒集聚在過(guò)濾器介質(zhì)外層，濾芯兩側(cè)的差壓增加。當(dāng)達(dá)到最大差壓設(shè)定點(diǎn)時(shí)，差壓開(kāi)關(guān)激活脈沖清潔系統(tǒng)運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)選擇開(kāi)關(guān)可以選擇3種運(yùn)行模式:

(1)手動(dòng)模式，即當(dāng)脈沖控制器處于這個(gè)位置時(shí)，脈沖控制器會(huì)激活閥門(mén)，連續(xù)吹掃。

(2)關(guān)斷模式，由于脈沖控制會(huì)禁用過(guò)濾器的自動(dòng)清吹，可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)出安全報(bào)警，甚至燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)，在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)不推薦使用該模式。

(3)自動(dòng)模式，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)推薦的正常位置。在這一模式下，只要位于控制屏上的差壓開(kāi)關(guān)發(fā)出請(qǐng)求，過(guò)濾器可以自動(dòng)清潔。在自動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)，當(dāng)進(jìn)氣過(guò)濾裝置兩側(cè)的總差壓達(dá)到預(yù)設(shè)定的高值時(shí)，即啟動(dòng)自動(dòng)脈沖反吹。

3.2 自清式過(guò)濾系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)

由于燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)，從濾芯表面吹掉的灰塵會(huì)有一部分重新隨空氣進(jìn)入濾芯，使自清吹的效果打折扣。因此，燃?xì)廨啓C(jī)在停機(jī)狀態(tài)下，將自清吹系統(tǒng)投到手動(dòng)方式，清吹效果很好。因?yàn)樵谕C(jī)狀態(tài)下，空氣不流動(dòng)，進(jìn)氣系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生壓差，自清吹在自動(dòng)方式不起作用，必須打到手動(dòng)方式清吹。

在比較特殊的大氣環(huán)境下，例如大風(fēng)、暴雨、重霧或雨(雪)凇時(shí)要注意運(yùn)行巡檢，及時(shí)清除粗濾網(wǎng)上的霜雪等。惡劣天氣結(jié)束后要仔細(xì)目視檢查濾芯的損壞或滲水情況，并及時(shí)予以更換。

對(duì)進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)的監(jiān)控主要是根據(jù)進(jìn)氣過(guò)濾器的壓差、壓氣機(jī)排氣壓力和燃?xì)廨啓C(jī)的帶負(fù)荷能力綜合判斷。進(jìn)氣過(guò)濾器的壓差上升表示過(guò)濾元件臟了，到了一定程度就要更換。但是有時(shí)候進(jìn)氣過(guò)濾器質(zhì)量差，擋不住灰塵，壓差并不上升，壓氣機(jī)排氣壓力和燃?xì)廨啓C(jī)的帶負(fù)荷能力明顯下降，這時(shí)候不但要對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行水洗，還要更換進(jìn)氣過(guò)濾器。

4 進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)的維護(hù)

在燃?xì)廨啓C(jī)檢修期間，將運(yùn)行濾芯拆下，用壓縮空氣進(jìn)行濾芯的人工吹掃，能明顯的延長(zhǎng)濾芯的運(yùn)行壽命。需要注意的是，進(jìn)行人工吹掃時(shí)要防止損壞濾芯，并保證濾芯內(nèi)部不被污染，尤其要保證不能有大的顆粒在濾芯內(nèi)部，以保證機(jī)組的運(yùn)行安全。

燃?xì)廨啓C(jī)潤(rùn)滑油箱的排油煙管線排放口(尤其是不帶油霧分離器的機(jī)組)要遠(yuǎn)離燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣口。如果油霧顆粒附著在空氣濾芯表面，隨著設(shè)備的運(yùn)行，空氣中大量的塵埃就被粘在濾芯表面，堵塞著進(jìn)氣孔，它造成機(jī)組的進(jìn)氣阻力是不可逆的，即使反吹掃也無(wú)濟(jì)于事，影響比較大。某電廠的#2燃?xì)廨啓C(jī)就曾出現(xiàn)過(guò)該種情況，將排煙口改造后狀況明顯改善。

過(guò)濾器濾芯的清吹氣源有多種，可以利用電廠的壓縮空氣系統(tǒng)或是機(jī)組本身壓氣機(jī)的抽氣。許多機(jī)組用的是從壓氣機(jī)抽出的壓縮空氣，清吹空氣的壓力一般為0.6 MPa左右，其空氣量大約是燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口空氣量的千分之一，因此使用壓氣機(jī)的抽氣對(duì)壓氣機(jī)沒(méi)有太大影響，只是要在清吹系統(tǒng)上加裝一個(gè)穩(wěn)壓罐。由于該空氣已經(jīng)在壓氣機(jī)進(jìn)氣口經(jīng)高效過(guò)濾器過(guò)濾，潔凈程度很高，只需要降溫和干燥處理即可;而普通的壓縮空氣系統(tǒng)的潔凈程度要差一些，因此建議使用壓氣機(jī)的抽氣做清吹氣源。某電廠#3燃?xì)廨啓C(jī)的清吹氣源，原廠家采用的是螺桿壓縮機(jī)供氣方案。螺桿壓縮機(jī)供氣單元(進(jìn)口設(shè)備)存在檢修維護(hù)費(fèi)用高、油氣分離效果不好、夏天時(shí)經(jīng)常排氣超溫跳機(jī)等缺點(diǎn)。改造為使用壓氣機(jī)的抽氣后，徹底消除了上述缺點(diǎn)，效果很好。

5 進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)注意事項(xiàng)

1)自清式過(guò)濾元件有一圈螺旋型的膠珠(見(jiàn)圖5)，用于內(nèi)側(cè)和外側(cè)篩孔與濾料之間的連接。需要將膠珠壓入到濾芯的篩孔中，這樣它可以與濾料進(jìn)行有效地粘連。一些濾芯供應(yīng)商沒(méi)有很好地執(zhí)行這一工藝要求，螺旋型的膠珠沒(méi)有與濾料進(jìn)行有效地粘接，一旦脫落進(jìn)入進(jìn)氣道，將有被吸入燃?xì)廨啓C(jī)的危險(xiǎn)。采購(gòu)時(shí)需要特別注意，安裝和維護(hù)時(shí)也要防止損壞。

圖5 自潔式過(guò)濾元件的螺旋型膠珠

2)一些濾芯元件供應(yīng)商不提供最后一級(jí)濾芯用的墊圈，或提供墊圈但該墊圈材料無(wú)法保證氣密性。最后一級(jí)濾芯和濾芯殼架之間如果沒(méi)有墊圈，或墊圈不嚴(yán)密都將導(dǎo)致空氣走旁路直接進(jìn)入進(jìn)氣道。

3)自清式過(guò)濾器的濾筒與其相配合的噴嘴和文氏管是單個(gè)成套件，壓縮空氣的噴嘴位于文氏管的喉部，噴頭的型線和它的安裝位置經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使壓縮空氣通過(guò)文氏管擴(kuò)壓后均勻地吹到濾筒的全部?jī)?nèi)壁，從而將積存在過(guò)濾器外部的灰塵吹掉。安裝時(shí)要嚴(yán)格保證他們的相對(duì)位置，不同型號(hào)的部件組合也不能隨便互換，選用過(guò)濾器要特別注意。

6 結(jié)語(yǔ)

燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)經(jīng)過(guò)精心和科學(xué)地運(yùn)行維護(hù)，在保證進(jìn)氣質(zhì)量的前提下，取得了比較長(zhǎng)的運(yùn)行壽命。進(jìn)口的濾芯壽命一般在3年左右(24 000運(yùn)行小時(shí))，最長(zhǎng)的達(dá)4年左右(32 000運(yùn)行小時(shí))，而一般燃?xì)廨啓C(jī)電廠的濾芯運(yùn)行壽命1～2年;既保證了安全生產(chǎn)，又取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］楊順虎.燃?xì)?蒸氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備及運(yùn)行［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2003:313-315.

［2］蔡杰.空氣過(guò)濾ABC［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002:1-3.