霧霾對壓氣機進氣過濾器壽命的影響

劉金良，劉志會

（北京京橋熱電有限責任公司，北京 100067）

霧霾對壓氣機進氣過濾器壽命的影響

劉金良，劉志會

（北京京橋熱電有限責任公司，北京 100067）

為了分析霧霾對燃氣輪機壓氣機進氣過濾器壽命的影響，通過對進氣過濾器實際運行壓差及PM2.5質(zhì)量濃度實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析及分類比較，總結(jié)出霧霾天氣與過濾器壓差變化的規(guī)律，有效預(yù)估過濾器的更換周期。

燃氣輪機；進氣過濾器；霧霾；PM2.5

0 引言

燃氣輪機壓氣機進氣裝置安裝有脈沖過濾器（又稱精濾）及2道凝絮過濾器（又稱粗濾）。粗濾初步過濾進入燃氣輪機進氣裝置的空氣中的柳絮、毛絮、灰塵等異物及水霧，濾芯材質(zhì)為密封玻璃纖維，屬于消耗性材料，不可重復(fù)使用，其過濾等級為G4級。精濾是外界空氣進入燃氣輪機的最后一道防線，濾芯材質(zhì)為木漿紙，也屬于消耗性材料。

PM2.5是造成霧霾天氣的元兇，故以PM2.5質(zhì)量濃度作為考量霧霾天氣的指標。通過統(tǒng)計、分析霧霾天氣情況與精濾、粗濾的更換時間，推測精濾、粗濾的更換頻率［1］。

1 霧霾天氣發(fā)生頻率

事實證明，當PM2.5質(zhì)量濃度＞100μg／m3時，空氣質(zhì)量嚴重下降。北京2014—2015年P(guān)M2.5質(zhì)量濃度＞100μg／m3的日期散點分布如圖1所示。

圖1 北京霧霾天氣散點分布

由圖1可知，2014年1—5月及10—12月為霧霾天氣頻發(fā)期，夏季整體情況良好。

2 霧霾對粗濾的影響［2］

由于粗濾布置在精濾的上游，直接參與對霧霾的過濾，所以霧霾天氣與粗濾的更換有著直接聯(lián)系。北京京橋熱電有限責任公司（以下簡稱京橋公司）粗濾更換情況如圖2所示，可反映出粗濾更換與霧霾天氣的直接關(guān)系。

圖2 粗濾更換情況分布

由圖2可知，粗濾的更換主要集中在霧霾頻發(fā)期?？諝赓|(zhì)量在無明顯改善的情況下，霧霾頻發(fā)期外層粗濾至少應(yīng)準備10套備件，里層粗濾至少應(yīng)準備6套備件，6—9月備件數(shù)量可以酌情減少。

3 霧霾對精濾的影響

因粗濾壓差變化周期短，且粗濾可以在機組運行期間進行更換，所以在霧霾頻發(fā)期可根據(jù)情況及時更換粗濾。而精濾的更換周期較長，且無法在機組運行期間進行更換，所以亟需掌握精濾壓差在全壽命周期內(nèi)的變化趨勢及精濾的更換周期，做好精濾大修計劃安排。

3.1 精濾壓差變化趨勢

京橋公司單臺燃氣輪機精濾壓差變化及2014—2015年P(guān)M 2.5質(zhì)量濃度統(tǒng)計如圖3所示。

圖3 2014年精濾壓差與PM2.5質(zhì)量濃度關(guān)系

京橋公司于2014年2月底完成燃氣輪機精濾大修更換，從圖3可以看出，自2月26日至11月初，精濾壓差無明顯增大趨勢，說明精濾累積吸塵量尚未達到飽和狀態(tài)；自2014年11月初開始，隨著霧霾程度加重，精濾壓差開始顯著增大。

3.2 精濾運行壽命分段分析［3］

為深入分析燃氣輪機精濾壓差在不同階段的變化趨勢，對精濾運行壽命進行分段分析。

3.2.1 運行壽命初期

圖4為2014年2月26日精濾更換完畢后至10月31日燃氣輪機精濾壓差變化曲線。由圖4可知，精濾在PM2.5質(zhì)量濃度＞100μg／m3時累計運行50 d，其壓差未見明顯增大，均小于0.18 kPa，對燃氣輪機正常運行無影響。

圖4 2014年精濾運行壽命初期壓差變化

3.2.2 運行壽命末期［4］

在2014年精濾運行壽命末期，精濾壓差開始顯著增大，精濾吸塵量趨于飽和。PM2.5質(zhì)量濃度＞100 μg／m3的天氣對精濾壓差影響較大，2014－11－01至2015－02－04，PM2.5質(zhì)量濃度＞100μg／m3的天數(shù)為28，PM2.5質(zhì)量濃度＞100μg／m3的累計天數(shù)與精濾壓差變化關(guān)系如圖5所示。

根據(jù)指數(shù)關(guān)系得出壓差y與PM2.5質(zhì)量濃度＞100μg／m3的累計天數(shù)x的函數(shù)關(guān)系為

y＝0.124e0.047x。 （1）

精濾壓差＋粗濾壓差（設(shè)初始值為0.2 kPa）報警值為1.3 kPa，即精濾壓差為1.1 kPa時達到報警值。將y＝1.1帶入式（1）得出x＝47。截至2014年2月4日，機組在PM2.5質(zhì)量濃度＞100μg／m3的霧霾天氣下已累計運行28 d，即在霧霾天氣下再累計運行19 d，精濾壓差將達到報警值。

圖5 2014年霧霾天氣與精濾運行壽命末期壓差關(guān)系

3.2.3 結(jié)合2013年相關(guān)數(shù)據(jù)進行同期比較

（1）經(jīng)過統(tǒng)計分析，機組在2013年11月之前精濾壓差同樣無明顯增勢，2013年11月至2014年2月，精濾壓差與PM2.5質(zhì)量濃度＞100μg／m3的霧霾天氣累計天數(shù)關(guān)系如圖6所示。通過圖6可知，精濾壓差與霧霾天氣關(guān)系與2014年類似。

圖6 2013年11月至2014年2月精濾壓差與霧霾天氣關(guān)系

（2）為直觀比較近兩年霧霾天氣對燃氣輪機精濾的影響，將2013年在PM2.5質(zhì)量濃度＞100 μg／m3的霧霾天氣下累計運行的前28 d的壓差數(shù)據(jù)與2014年同期數(shù)據(jù)進行比較，如圖7所示。

圖7 精濾壓差趨勢對比

從圖7可以看出，2013年精濾壓差變化更加明顯，出現(xiàn)這種差異主要有2方面原因：

1）京橋公司在2013年5—6月對燃氣輪機粗濾進行了升級改造，提高了粗濾的過濾效果，加強了對精濾的保護。

2）北京地區(qū)2014年重度污染天數(shù)較2013年減少，2014年P(guān)M2.5年均質(zhì)量濃度為85.9μg／m3，與2013年相比下降4%。

4 結(jié)束語

通過上述分析，能夠科學、合理掌握燃氣輪機精濾在霧霾天氣中的變化趨勢，得出燃氣輪機精濾壓差變化與累計運行天數(shù)的分析方法，依據(jù)此方法，可以對燃氣輪機精濾更換時間進行推測。

根據(jù)統(tǒng)計，在霧霾頻發(fā)期每3天約有1天發(fā)生霧霾天氣，自2015年2月4日算起，預(yù)計燃氣輪機再運行44 d，即2015年3月中旬將有可能需要更換精濾。

2015年3月中旬，京橋公司燃氣輪機進氣壓差達到1.3 kPa，機組已無法帶基本負荷。該廠利用機組調(diào)停機會，完成了2臺燃氣輪機精濾的更換工作。根據(jù)上述分析，該廠在1個月前已經(jīng)預(yù)測3月中旬將需要更換精濾，為工作實施留有充足的準備時間，保證精濾更換工作能在最短時間內(nèi)完成。

對于粗濾，可按年均8個月的霧霾頻發(fā)期計算，每臺燃氣輪機外層粗濾需要更換14套，里層粗濾需要更換6套。

［1］朱晉杰.燃氣輪機進氣系統(tǒng)防霧霾技術(shù)研究［J］.華電技術(shù)，2015，38（7）：67－69，72.

［2］李俊，龍濤.燃氣輪機高效空氣過濾器在極端天氣下的應(yīng)用對策［J］.燃氣輪機技術(shù)，2015（2）：73－77.

［3］徐楊鋒.燃氣輪機壓氣機濾網(wǎng)壓差高的原因及對策［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014（23）：86.

［4］陳堅紅，程元，盛德仁，等.燃氣輪機濾網(wǎng)更換周期優(yōu)化決策模型研究［J］.中國電機工程學報，2014（20）：54－59.

（本文責編：弋洋）

TK 471

B

1674－1951（2016）02－0072－02

劉金良（1986—），男，天津薊縣人，助理工程師，從事燃氣輪機運行、維護方面的工作（E-mail：286194851＠qq.com）。

2015－08－13；

2015－12－11