我國北方地區(qū)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀分析及改造建議

【摘?要】進(jìn)氣系統(tǒng)是燃?xì)廨啓C(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。近年來，我國北方地區(qū)由于大氣環(huán)境污染情況惡化，燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)面臨極大的考驗(yàn)。本文介紹了北方幾個(gè)典型燃機(jī)電廠進(jìn)氣系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，并對其普遍存在的精濾壽命較短，濾網(wǎng)壓差較大等問題進(jìn)行了分析。同時(shí)結(jié)合上述問題的分析和國外設(shè)計(jì)案例，本文提出了一套綜合治理優(yōu)化思路。

【關(guān)鍵詞】燃?xì)廨啓C(jī);進(jìn)氣系統(tǒng);濾網(wǎng)壓差;系統(tǒng)改造

前言

燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)是燃?xì)廨啓C(jī)必不可少的輔助系統(tǒng)之一。隨著燃機(jī)燃?xì)鈪?shù)的不斷提高、材料的不斷升級，燃機(jī)設(shè)計(jì)、制造向大型化、精細(xì)化、高效化發(fā)展，燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)和要求也越來越高。北方地區(qū)是我國空氣污染較為嚴(yán)重的地區(qū)之一。由于氣候條件、空氣品質(zhì)對燃機(jī)電廠進(jìn)氣濾芯壽命的影響很顯著，北方地區(qū)燃機(jī)濾芯的使用壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壽命，一般每年都需更換，有的甚至半年時(shí)間就需更換部分濾芯。同時(shí)，由于北方地區(qū)燃機(jī)電廠大部分都負(fù)擔(dān)著城市供熱任務(wù)，在供熱季節(jié)，燃機(jī)濾芯壓差上升時(shí)電廠往往不能及時(shí)更換，只能在較高的濾網(wǎng)壓差及較低負(fù)荷下保持機(jī)組的運(yùn)行。以上問題的產(chǎn)生給電廠機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性帶來極大影響，同時(shí)也對進(jìn)氣系統(tǒng)改造提出了迫切要求。

1 常用進(jìn)氣系統(tǒng)

目前，燃機(jī)電廠進(jìn)氣過濾系統(tǒng)主要有靜態(tài)式過濾系統(tǒng)和自潔式過濾系統(tǒng)兩種形式。靜態(tài)過濾系統(tǒng)目前在南方燃機(jī)電廠采用較多，主要用在GE的6F機(jī)組和西門子機(jī)組中。它主要由預(yù)過濾器、中效過濾器和高效過濾器等多種靜態(tài)過濾器組合在一起，通過各級過濾器的共同作用達(dá)到潔凈空氣的效果。

北方燃機(jī)電廠使用較多的進(jìn)氣過濾系統(tǒng)形式主要是動(dòng)態(tài)自潔式過濾器。該系統(tǒng)最早由美國Donaldson公司設(shè)計(jì)開發(fā)，圖1所示為我國北方燃機(jī)電廠采用較多的進(jìn)氣過濾系統(tǒng)布置形式?？諝饨?jīng)過進(jìn)氣系統(tǒng)前部的防雨罩進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)，防雨罩后部布置有700對左右（以9F燃機(jī)為例）的脈沖反吹式自清潔濾芯?？諝饨?jīng)過這些濾芯的過濾清潔后進(jìn)入到壓氣機(jī)內(nèi)壓縮，而空氣中的灰塵等顆粒物則留在了濾芯上。在濾芯上的顆粒物不斷聚集的過程中，濾芯的前后壓差不斷上升。當(dāng)濾芯壓差達(dá)到一定程度，脈沖反吹系統(tǒng)開始工作。它將清潔的壓縮空氣（一般為6到8個(gè)大氣壓力）以一定的壓力周期性地從濾芯潔凈空氣出口處噴射進(jìn)濾芯內(nèi)筒，將附著在濾筒表面的灰塵吹落，使濾芯恢復(fù)一定的過濾性能。

2 進(jìn)氣系統(tǒng)運(yùn)行情況及存在問題

目前，北方燃機(jī)電廠由于其一般需要承擔(dān)城市供熱任務(wù)，冬季需要連續(xù)運(yùn)行而不能停機(jī)檢修或更換濾芯，因此一般采用圖1所示的自潔式進(jìn)氣過濾系統(tǒng)。筆者通過對北方地區(qū)幾家燃機(jī)電廠的走訪調(diào)研，發(fā)現(xiàn)其普遍存在一些問題。

（1）進(jìn)氣濾芯布置方式弊端

如前文所述，北方地區(qū)燃機(jī)電廠普遍采用圖1所示動(dòng)態(tài)自潔式過濾系統(tǒng)。由于電廠承擔(dān)著城市供熱任務(wù)，因此其位置一般處于城市的中心地帶或是居民區(qū)。這就大大限制了燃機(jī)電廠的場地大小，因此這些電廠的自潔式過濾系統(tǒng)都采用了濾芯臥式布置。自潔式濾芯臥式布置的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)省系統(tǒng)布置的空間，但是這樣布置會導(dǎo)致反吹效果的大大降低。濾芯臥式布置時(shí)上部褶皺內(nèi)的灰塵等物質(zhì)在反吹時(shí)無法被清除掉，同時(shí)上部排列濾芯反吹出的灰塵會堆積在下部濾芯表面，導(dǎo)致反吹后濾芯阻力無法恢復(fù)，大大縮短了濾芯的使用壽命。

（2）環(huán)境因素對燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的影響

北方燃機(jī)電廠大部分靠近城市及居民區(qū)，因此其進(jìn)氣系統(tǒng)受到周邊環(huán)境的影響較南方燃機(jī)電廠要大。

北方電廠由于位置的關(guān)系，因此普遍占地面積相對較小。這對廠區(qū)內(nèi)部建筑設(shè)施的規(guī)劃增加了難度，因此出現(xiàn)了某些不合理設(shè)計(jì)。例如，北京某電廠由于可利用場地的限制造成了燃機(jī)進(jìn)氣平臺與機(jī)力冷卻塔的距離過于接近。當(dāng)電廠正常運(yùn)行時(shí)，燃機(jī)進(jìn)氣平臺會不同程度地受到機(jī)力冷卻塔處水蒸汽氣團(tuán)的影響，造成突發(fā)性進(jìn)氣濕度劇烈增大，造成進(jìn)氣濾芯“濕堵”、濾網(wǎng)壓差急劇上升，嚴(yán)重影響了燃機(jī)電廠的安全運(yùn)行。

（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)影響

北方燃機(jī)電廠機(jī)組進(jìn)氣過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本都由國外公司進(jìn)行，他們的設(shè)計(jì)依據(jù)一般為本國標(biāo)準(zhǔn)及公司內(nèi)部規(guī)范。而這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都是依照OEM廠商本土情況制定的，與中國實(shí)際情況大相徑庭。以GE的9FA機(jī)組為例，外方設(shè)計(jì)的進(jìn)氣濾芯為700對，同時(shí)沒有設(shè)置預(yù)過濾。經(jīng)過多年的運(yùn)行情況分析，700對濾芯的設(shè)計(jì)對于中國目前的空氣質(zhì)量來說并不能滿足需求。一些采用該設(shè)計(jì)的燃機(jī)電廠進(jìn)氣濾芯甚至使用不到2000小時(shí)就需要進(jìn)行更換。另外，這種設(shè)計(jì)也使得濾芯的壓損一直保持在較高的水平，不利于燃機(jī)電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

北方燃機(jī)電廠脈沖反吹式過濾系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初并沒有設(shè)置預(yù)過濾，空氣經(jīng)過防雨罩后就直接進(jìn)入進(jìn)氣濾芯。這種設(shè)計(jì)在空氣相對潔凈的沿海地區(qū)并沒有太大的問題，但是在我國北方地區(qū)，由于污染較為嚴(yán)重，不設(shè)置預(yù)過濾會導(dǎo)致進(jìn)氣濾的壽命大大減小。目前，北方燃機(jī)電廠濾芯基本都不能達(dá)到濾芯廠家宣稱的使用壽命。

3 改造建議

通過上述問題的調(diào)查和研究可知，我國北方地區(qū)燃機(jī)電廠進(jìn)氣過濾系統(tǒng)濾芯壽命短、阻力壓損大的問題主要是由于設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)沒有本土化。為了解決上述存在的問題，可以由以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1）增加進(jìn)氣濾芯數(shù)量。目前，燃機(jī)濾芯設(shè)計(jì)額定風(fēng)量為1250m/h，但是這個(gè)額定風(fēng)量是值得商榷的。適當(dāng)減小濾芯額定風(fēng)量，增加濾芯組數(shù)或者過濾模塊，可以有效降低進(jìn)氣阻力，延長濾芯使用壽命。

（2）增加預(yù)過濾。在脈沖反吹濾芯前面增加一級預(yù)過濾可以減輕反吹濾芯的工作負(fù)荷，達(dá)到延長濾芯壽命的目的。同時(shí)，由于北方地區(qū)燃機(jī)機(jī)組在供熱期內(nèi)必須保證連續(xù)運(yùn)行，在此情況下如果反吹濾芯發(fā)生濾網(wǎng)壓差高的問題將非常麻煩。而增加預(yù)過濾后，它可以在達(dá)到使用壽命后在線更換，大大提高了供熱燃機(jī)機(jī)組的運(yùn)行安全性。

（3）合理布局廠區(qū)。燃機(jī)電廠冷卻塔與燃機(jī)進(jìn)氣平臺應(yīng)當(dāng)保證一定的距離，同時(shí)要考慮風(fēng)向變化對燃機(jī)進(jìn)氣平臺小環(huán)境的影響，盡量減小水蒸氣云團(tuán)對燃機(jī)進(jìn)氣過濾系統(tǒng)的影響。

結(jié)語

燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)是燃機(jī)電廠設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中的重要部分，也關(guān)系著燃機(jī)電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。目前，進(jìn)氣過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)話語權(quán)基本還是壟斷在國外公司手中。國內(nèi)用戶應(yīng)該從自身需求出發(fā)，要求設(shè)計(jì)方提供更加適合中國地區(qū)情況的進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減小用戶的使用維護(hù)成本，保障燃機(jī)電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)和安全。

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（作者單位：國電環(huán)境保護(hù)研究院有限公司）