某廠MS109FA 燃機(jī)進(jìn)氣濾芯使用淺析

劉 保

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建泉州 362251）

0 引言

某廠裝有美國GE 公司生產(chǎn)的MS109FA 燃?xì)狻羝麊屋S聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，機(jī)組容量為390 MW，由18 級(jí)壓氣機(jī)、DLN2.6+燃燒系統(tǒng)、三級(jí)燃機(jī)透平等組成。壓氣機(jī)運(yùn)行時(shí)，空氣依次進(jìn)入防雪除霧網(wǎng)、進(jìn)氣濾芯、消音器、IBH 加熱器等進(jìn)行處理，后被壓氣機(jī)吸入并壓縮至1.54 MPa，供給燃燒系統(tǒng)以及燃機(jī)透平使用。該廠兩臺(tái)機(jī)組分別裝不同廠商生產(chǎn)的兩套進(jìn)氣濾芯，安裝時(shí)間均在2019年5 月，至2020年11 月已運(yùn)行約3000 h。對(duì)兩套進(jìn)氣濾芯進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，得出進(jìn)氣濾芯的壓差幾乎沒有增加，甚至在某些工況下同比有所降低，分別進(jìn)行取樣檢查，發(fā)現(xiàn)兩套進(jìn)氣濾芯表面的纖維層均有不同程度破損，導(dǎo)致壓差上升不明顯，但過濾效率下降較明顯。

1 進(jìn)氣濾芯介紹

該廠S109FA 燃?xì)廨啓C(jī)（以下簡稱“燃機(jī)”）進(jìn)氣系統(tǒng)采用SCAF-35200 空氣過濾系統(tǒng)，內(nèi)部安裝有700 套圓錐形和圓柱形進(jìn)氣濾芯，進(jìn)氣過濾器設(shè)計(jì)性能參數(shù)見表1。

1.1 進(jìn)氣濾芯作用

進(jìn)氣濾芯的主要作用是阻擋灰塵、異物等進(jìn)入壓氣機(jī)：①阻止粒徑小于2 μm 顆粒進(jìn)入，它們?cè)趬簹鈾C(jī)葉片和IGV（Inlet Guide Vanes，進(jìn)口導(dǎo)流葉片）導(dǎo)葉上的結(jié)垢，會(huì)導(dǎo)致壓氣機(jī)運(yùn)行效率降低及喘振曲線漂移等；②防止空氣中的浮著鹽、烴類等顆粒進(jìn)入造成葉片腐蝕或在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等；③阻止粒徑大于5 μm 顆粒進(jìn)入壓氣機(jī)，防止顆粒對(duì)葉片及通道造成沖擊和磨損，降低金屬表面光滑度及疲勞強(qiáng)度，導(dǎo)致燃機(jī)效率降低或葉片損壞。

1.2 進(jìn)氣濾芯結(jié)構(gòu)

每套濾芯均由兩個(gè)濾芯組成，其圓錐形進(jìn)氣濾芯長度為660 mm、粗端外圓直徑466 mm、細(xì)端外徑324 mm，圓柱形濾芯長660 mm、直徑324 mm（圖1）：濾材主要采用V 形折紙結(jié)構(gòu)，保證足夠的有效過濾面積；濾紙褶皺采用間斷型注膠固定，較小的空氣阻力及抗水性能；圓錐和圓柱型濾筒間密封主要是橡膠軟密封，防止空氣不經(jīng)濾材而進(jìn)入壓氣機(jī)；濾紙內(nèi)部采用骨架結(jié)構(gòu)，濾紙表面附著納米纖維層，保證足夠的容塵量及過濾等級(jí)。

2 進(jìn)氣濾芯性能分析

2.1 使用參數(shù)

這兩臺(tái)機(jī)組均為2019年5 月更換的兩家不同品牌的進(jìn)氣濾芯，且均能達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 779—2012 F9 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)氣濾芯。目前兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)均為3000 h 左右，具體使用參數(shù)見表2。

表2 兩套進(jìn)氣濾芯使用參數(shù)統(tǒng)計(jì)

從表2 數(shù)據(jù)分析得出以下結(jié)論：

（1）兩套進(jìn)氣濾芯均使用3000 h，濾網(wǎng)壓差均有增加但增加不明顯。

（2）從取樣濾芯2500 m3/h 流量阻力試驗(yàn)，阻力增加不明顯可以側(cè)面說明濾網(wǎng)壓差確實(shí)增加但不明顯。

（3）兩廠家的濾網(wǎng)過濾0.4 μm 粒徑效率均有下降趨勢(shì)。

（4）從取樣測(cè)試耐破度看兩套濾芯均在安全值范圍內(nèi)。

（5）電鏡圖上觀察濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)兩套進(jìn)氣濾芯表面納米纖維層均有不同程度的破損，進(jìn)氣濾芯2 破損程度較進(jìn)氣濾芯1 嚴(yán)重。

2.2 性能下降原因分析

2.2.1 環(huán)境因素

進(jìn)氣濾芯效率下降、壓差輕微增加的情況與其地理位置息息相關(guān)。該廠坐落于北緯24°30′44′′～24°54′21′′、東經(jīng)118°24′56′～118°41′10′′，并處福建東南沿海一帶。根據(jù)氣象站多年統(tǒng)計(jì)給出的環(huán)境數(shù)據(jù)，該區(qū)域全年部分氣候平均值見表3。

表3 某廠平均全年部分氣候數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

從表3 可以看出，廠區(qū)空氣的相對(duì)濕度較大，全年降水量較多，空氣相對(duì)濕度均在70%以上，同時(shí)海風(fēng)較大且含鹽分較高，由于降水量大原因空氣中的含塵量較小。

綜合分析認(rèn)為，空氣中含鹽分較高，造成腐蝕性較大，但其灰塵含量較低，進(jìn)氣濾芯過濾下來的塵量較少，這是導(dǎo)致進(jìn)氣濾芯壓差不增或輕微增加的主要原因。

2.2.2 運(yùn)行方式

由于空氣相對(duì)濕度較大，這就要求進(jìn)氣濾芯具有良好的抗?jié)裥阅堋＿\(yùn)行中進(jìn)氣濾芯上的灰塵和空氣中的水分混合形成糊狀，堵塞進(jìn)氣濾芯的進(jìn)氣通道，所以該廠的進(jìn)氣反吹系統(tǒng)投運(yùn)較頻繁，每周進(jìn)行一次脈沖式進(jìn)氣濾芯反吹，加之濾芯表面納米纖維層本就較薄相對(duì)較脆弱，在含塵量較低的情況下，反吹頻率越高，越容易導(dǎo)致納米纖維層破損，造成空氣旁路納米纖維層進(jìn)入進(jìn)氣道（圖2、圖3）。這也是進(jìn)氣效率降低、壓差輕微增加的另一個(gè)主要原因。

圖2 進(jìn)氣濾芯1 放大1000 倍電鏡圖

圖3 進(jìn)氣濾芯2 放大1000 倍電鏡圖

3 防范措施

（1）改善運(yùn)行方式。適當(dāng)將進(jìn)氣濾芯的反吹頻率降低，保護(hù)濾芯表面納米纖維層，在壓差可接受范圍內(nèi)優(yōu)化運(yùn)行方式，提高過濾效率，增加濾芯的使用壽命。

（2）提升濾材性能。在保持進(jìn)氣系統(tǒng)同樣清潔度的前提下，提升進(jìn)氣濾芯表面納米纖維層的韌性，使進(jìn)氣濾芯能接受一周一次的脈沖式反吹而不破損，保證較高的過濾效率。

4 結(jié)論

通過調(diào)研其他同類型電廠的數(shù)據(jù)并進(jìn)行取樣分析，發(fā)現(xiàn)一般情況下，隨著使用時(shí)間的增長，進(jìn)氣濾芯過濾效率升高、進(jìn)氣壓差增加；這是由于過濾的灰塵進(jìn)入濾紙層或在表面納米纖維層附著，導(dǎo)致氣阻增加，過濾效果改善的效果。但是各電廠的環(huán)境、運(yùn)行和保養(yǎng)狀態(tài)不同，加之材料使用上各廠商都有所差異，個(gè)別燃?xì)鈾C(jī)組的進(jìn)氣濾芯有輕微降低。建議燃?xì)鈾C(jī)組進(jìn)氣濾芯使用3000 h 后進(jìn)行一次抽樣檢查，根據(jù)環(huán)境和使用狀態(tài)，選擇合適進(jìn)氣濾芯以及制定合理的運(yùn)行保養(yǎng)方式。