燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣過濾系統(tǒng)的改造

謝亞軍

(北京國際電氣工程有限責(zé)任公司，北京 100067)

0 引言

2013年2月初，正值冬季供暖高峰時(shí)，北京市出現(xiàn)長時(shí)間霧霾、雨雪等惡劣天氣，造成北京市多臺(tái)燃?xì)夤釞C(jī)組進(jìn)氣系統(tǒng)過濾器壓差大，被迫下調(diào)負(fù)荷或停機(jī)，導(dǎo)致北京市出現(xiàn)供熱緊張。為避免再次發(fā)生類似事件，各電力企業(yè)均成立了專門的攻關(guān)小組，致力于燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的改造，以減小進(jìn)氣系統(tǒng)過濾器壓差，避免其對機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生影響。

1 燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣過濾系統(tǒng)概況

北京某電廠建設(shè)1套700 MW級(jí)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)抽汽供熱發(fā)電機(jī)組，機(jī)組配置2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)+2臺(tái)余熱鍋爐+1臺(tái)蒸汽輪機(jī)+3臺(tái)發(fā)電機(jī)，布置類型為多軸布置，燃?xì)廨啓C(jī)采用了德國西門子公司的技術(shù)，由上海汽輪機(jī)廠制造，型號(hào)SGT5－4000F(4)，最大發(fā)電出力299 MW。按照西門子公司9F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)典型布置，其燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)布置在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)房屋頂，其作用是過濾空氣中塵土、初步分離空氣中液滴，并將過濾后的潔凈空氣供應(yīng)至燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)，以保證燃?xì)廨啓C(jī)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。該套進(jìn)氣系統(tǒng)由德國康菲爾公司設(shè)計(jì)制造，進(jìn)氣過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)為2級(jí)多層，第1級(jí)為防凍倉，由外至內(nèi)依次為風(fēng)雨防護(hù)罩、防柳絮網(wǎng)、防冰凍系統(tǒng)和風(fēng)雨百葉窗除濕器;第2級(jí)為過濾器倉，含粗濾層和精濾層，其中粗濾為聚結(jié)式玻璃纖維結(jié)構(gòu)，共640塊;精濾為2個(gè)直筒的組裝式濾芯，共768套，精濾帶脈沖反吹自清潔系統(tǒng);粗濾和精濾均分4層布置。

2 問題分析

2013年2月初，北京市出現(xiàn)長時(shí)間霧霾、雨雪天氣，#1，#2燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣過濾系統(tǒng)濾網(wǎng)壓差在短時(shí)間內(nèi)增大并報(bào)警。停機(jī)后進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣過濾系統(tǒng)粗濾的內(nèi)部吸附有大量的灰塵并在表面形成板結(jié)，從而導(dǎo)致粗濾壓差高并超過最大允許值。綜合分析了壓差形成的原因，筆者認(rèn)為燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在問題。

(1)由于北京市空氣含塵量偏高且近年頻繁出現(xiàn)霧霾、沙塵暴等惡劣天氣，短時(shí)間內(nèi)空氣中的灰塵、濕度大增，而粗濾的原始設(shè)計(jì)片狀結(jié)構(gòu)吸塵量有限，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣粗濾堵塞過快，壓差增高，影響燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷。

(2)進(jìn)氣過濾系統(tǒng)粗濾布置在過濾倉層，在運(yùn)行期間由于進(jìn)氣壓差的存在，無法進(jìn)入過濾倉進(jìn)行粗濾的更換，若運(yùn)行期間粗濾壓差過大，則必須停機(jī)進(jìn)行處理。而北方燃?xì)夤釞C(jī)組不同于南方的燃?xì)庹{(diào)峰機(jī)組，冬季運(yùn)行時(shí)機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，被迫停機(jī)不但會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，而且影響民生。

(3)由于進(jìn)氣過濾系統(tǒng)粗濾為一次性濾芯，不可水洗，而更換粗濾的周期短，進(jìn)口粗濾的價(jià)格較貴且供貨周期長，機(jī)組的運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用相對較高。

3 進(jìn)氣過濾系統(tǒng)改造方案

由于機(jī)組進(jìn)氣過濾系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型，故進(jìn)氣過濾系統(tǒng)必須根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，根據(jù)分析的原因和現(xiàn)場實(shí)際測量，進(jìn)氣過濾系統(tǒng)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改造。

(1)對過濾倉層的粗濾進(jìn)行改造，將原設(shè)計(jì)的片狀結(jié)構(gòu)更改為折疊的板式結(jié)構(gòu)，增加粗濾的容塵量。

原過濾倉粗濾設(shè)計(jì)參數(shù):單片規(guī)格，596 mm×596 mm×75 mm(長×寬×高)，有效過濾面積0.35 m2，單片容塵量570 g，設(shè)計(jì)初始?jí)航?6 Pa，最大壓降250 Pa，對空氣中6 μm以上粒徑的灰塵吸附率100%，對3～4 μm液滴的吸附率100%，粗濾采用密封玻璃纖維無紡布制作，為一次性濾芯，不可水洗。改造后的粗濾為折疊式框架結(jié)構(gòu)，將2 400 mm×600 mm×40 mm(長×寬×高)的玻璃纖維無紡布折疊好并用金屬骨架固定在1個(gè)不銹鋼框架內(nèi)，這樣，不但增加了進(jìn)風(fēng)過濾面積，而且初始?jí)航祪H50 Pa，同時(shí)單個(gè)粗濾框的容塵量約為單片粗濾的2倍，延長了粗濾的更換周期。

(2)由于防凍倉運(yùn)行期間可以自由進(jìn)出，故在防凍倉內(nèi)新增1層粗濾，以實(shí)現(xiàn)粗濾在線拆卸更換之目的，保證其在冬季供暖季連續(xù)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

由于進(jìn)氣過濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)固化定型，故新增粗濾的改造必須根據(jù)現(xiàn)有框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量綜合考慮，將新增的粗濾層布置在防鳥網(wǎng)后風(fēng)雨百葉窗除濕器前，利用百葉窗的鋼框架，在其內(nèi)部安裝1個(gè)固定粗濾的網(wǎng)格框，網(wǎng)格框尺寸為950 mm×670 mm×65 mm(長×寬×高)，框架采用304不銹方鋼，其規(guī)格為30mm×15mm;固定網(wǎng)格采用50 mm×50 mm不銹鋼絲網(wǎng)，將直徑為2 mm的不銹鋼絲折成90°并豎起約60 mm高作為支撐粗濾的骨架，然后根據(jù)網(wǎng)格框的尺寸定制片狀粗濾，固定好粗濾后再在其外層安裝現(xiàn)有的防鳥網(wǎng)。防凍倉粗濾的安裝不但可以實(shí)現(xiàn)粗濾的在線拆卸更換，同時(shí)由于過濾倉粗濾層的存在，在線更換時(shí)可以吸收防凍倉粗濾拆卸時(shí)落下的灰塵，起到保護(hù)精濾的作用。由于新增的粗濾層材質(zhì)、厚度和通流面積均與原粗濾層一致，故初始?jí)航禐?6 Pa，僅占進(jìn)氣過濾系統(tǒng)壓差報(bào)警值1.2 kPa的7.2%。

因該層粗濾布置在靠近防凍管的后側(cè)，遇見霧霾、濕度大的惡劣天氣時(shí)，強(qiáng)制開啟防凍管可以起到干燥該層粗濾的作用并有效防止粗濾表面板結(jié)，延長粗濾的使用壽命。

(3)防雨罩底部增加迷宮式填料，防止小液滴濕潤新增粗濾層。由于新增的粗濾層布置在防凍倉的風(fēng)雨百葉窗前，故風(fēng)雨天氣時(shí)會(huì)有細(xì)小的液滴通過防雨罩進(jìn)入粗濾，特別是在雨季時(shí)，容易導(dǎo)致粗濾潮濕形成泥狀物板結(jié)，故還需考慮新增粗濾層的防雨措施。經(jīng)考察同類型燃?xì)怆姀S并借鑒其經(jīng)驗(yàn)，在防雨罩的底部進(jìn)風(fēng)口處增加蜂窩式防雨填料，用防雨罩阻擋大粒徑的雨珠，蜂窩式防雨填料利用交錯(cuò)式通道既保證進(jìn)氣通暢，還可除去空氣中的細(xì)小液粒，可很好地起到保護(hù)粗濾的作用。

(4)防凍倉粗濾采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，降低機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。由于粗濾為一次性濾芯，不可水洗，且更換粗濾的周期短，若采用進(jìn)口粗濾，不但價(jià)格昂貴，且供貨周期長，機(jī)組的運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較高。借鑒國內(nèi)同類型機(jī)組的成功經(jīng)驗(yàn)，新增粗濾采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，不但價(jià)格低廉，運(yùn)輸成本低，而且按尺寸定制加工的周期短，能很好地滿足機(jī)組維護(hù)的時(shí)間要求。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行特性，燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)壓差將直接影響機(jī)組的負(fù)荷，根據(jù)西門子公司提供的數(shù)據(jù)，500 Pa的壓差就會(huì)導(dǎo)致機(jī)組2 MW功率的損失，按機(jī)組年發(fā)電小時(shí)數(shù)4 500 h計(jì)算，由于運(yùn)行期間粗濾無法更換，預(yù)計(jì)導(dǎo)致壓差增高的運(yùn)行小時(shí)數(shù)將占總運(yùn)行時(shí)間的50%，若將增大的壓差按500 Pa進(jìn)行計(jì)算，其損失的發(fā)電量約4 500 MW·h(單臺(tái)機(jī))，上網(wǎng)電價(jià)按0.70元/(kW·h)核算，則直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)315萬元。

(2)將過濾倉片狀粗濾改造為折疊式板式粗濾，數(shù)量640個(gè)，單價(jià)為350元/個(gè)(含人工費(fèi)及材料費(fèi))，減去原單套粗濾的材料費(fèi)120元/塊，增加費(fèi)用為14.7 萬元。

(3)在防凍倉改造中，增加的固定粗濾網(wǎng)格框數(shù)量256個(gè)，單價(jià)為230元/個(gè)，安裝粗濾的人工費(fèi)按300元/d，需用工時(shí)32個(gè)人工，增加費(fèi)用為約6.8萬元。

(4)防雨罩底部增加迷宮式填料，其增加費(fèi)用約20萬元。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)得出，通過進(jìn)氣系統(tǒng)改造單臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)組年收益增加約273.5萬元。

5 結(jié)論

對機(jī)組進(jìn)氣過濾系統(tǒng)的改造，既延長了過濾倉粗濾的更換周期，減少了日常維護(hù)工作量，又實(shí)現(xiàn)了粗濾的在線更換，改善了機(jī)組抗惡劣天氣干擾的能力，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)也大大降低了機(jī)組的發(fā)電成本，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，可為國內(nèi)同類型機(jī)組進(jìn)氣系統(tǒng)的改造提供參考。

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