刘 保

（福建晋江天然气发电有限公司，福建泉州 362251）

0 引言

某厂装有美国GE 公司生产的MS109FA 燃气—蒸汽单轴联合循环机组，机组容量为390 MW，由18 级压气机、DLN2.6+燃烧系统、三级燃机透平等组成。压气机运行时，空气依次进入防雪除雾网、进气滤芯、消音器、IBH 加热器等进行处理，后被压气机吸入并压缩至1.54 MPa，供给燃烧系统以及燃机透平使用。该厂两台机组分别装不同厂商生产的两套进气滤芯，安装时间均在2019年5 月，至2020年11 月已运行约3000 h。对两套进气滤芯进行在线监测，得出进气滤芯的压差几乎没有增加，甚至在某些工况下同比有所降低，分别进行取样检查，发现两套进气滤芯表面的纤维层均有不同程度破损，导致压差上升不明显，但过滤效率下降较明显。

1 进气滤芯介绍

该厂S109FA 燃气轮机（以下简称“燃机”）进气系统采用SCAF-35200 空气过滤系统，内部安装有700 套圆锥形和圆柱形进气滤芯，进气过滤器设计性能参数见表1。

1.1 进气滤芯作用

进气滤芯的主要作用是阻挡灰尘、异物等进入压气机：①阻止粒径小于2 μm 颗粒进入，它们在压气机叶片和IGV（Inlet Guide Vanes，进口导流叶片）导叶上的结垢，会导致压气机运行效率降低及喘振曲线漂移等；②防止空气中的浮着盐、烃类等颗粒进入造成叶片腐蚀或在高温下发生化学反应等；③阻止粒径大于5 μm 颗粒进入压气机，防止颗粒对叶片及通道造成冲击和磨损，降低金属表面光滑度及疲劳强度，导致燃机效率降低或叶片损坏。

1.2 进气滤芯结构

每套滤芯均由两个滤芯组成，其圆锥形进气滤芯长度为660 mm、粗端外圆直径466 mm、细端外径324 mm，圆柱形滤芯长660 mm、直径324 mm（图1）：滤材主要采用V 形折纸结构，保证足够的有效过滤面积；滤纸褶皱采用间断型注胶固定，较小的空气阻力及抗水性能；圆锥和圆柱型滤筒间密封主要是橡胶软密封，防止空气不经滤材而进入压气机；滤纸内部采用骨架结构，滤纸表面附着纳米纤维层，保证足够的容尘量及过滤等级。

2 进气滤芯性能分析

2.1 使用参数

这两台机组均为2019年5 月更换的两家不同品牌的进气滤芯，且均能达到欧洲标准EN 779—2012 F9 级标准的进气滤芯。目前两台机组运行小时数均为3000 h 左右，具体使用参数见表2。

表2 两套进气滤芯使用参数统计

从表2 数据分析得出以下结论：

（1）两套进气滤芯均使用3000 h，滤网压差均有增加但增加不明显。

（2）从取样滤芯2500 m3/h 流量阻力试验，阻力增加不明显可以侧面说明滤网压差确实增加但不明显。

（3）两厂家的滤网过滤0.4 μm 粒径效率均有下降趋势。

（4）从取样测试耐破度看两套滤芯均在安全值范围内。

（5）电镜图上观察滤网，发现两套进气滤芯表面纳米纤维层均有不同程度的破损，进气滤芯2 破损程度较进气滤芯1 严重。

2.2 性能下降原因分析

2.2.1 环境因素

进气滤芯效率下降、压差轻微增加的情况与其地理位置息息相关。该厂坐落于北纬24°30′44′′～24°54′21′′、东经118°24′56′～118°41′10′′，并处福建东南沿海一带。根据气象站多年统计给出的环境数据，该区域全年部分气候平均值见表3。

表3 某厂平均全年部分气候数据统计表

从表3 可以看出，厂区空气的相对湿度较大，全年降水量较多，空气相对湿度均在70%以上，同时海风较大且含盐分较高，由于降水量大原因空气中的含尘量较小。

综合分析认为，空气中含盐分较高，造成腐蚀性较大，但其灰尘含量较低，进气滤芯过滤下来的尘量较少，这是导致进气滤芯压差不增或轻微增加的主要原因。

2.2.2 运行方式

由于空气相对湿度较大，这就要求进气滤芯具有良好的抗湿性能。运行中进气滤芯上的灰尘和空气中的水分混合形成糊状，堵塞进气滤芯的进气通道，所以该厂的进气反吹系统投运较频繁，每周进行一次脉冲式进气滤芯反吹，加之滤芯表面纳米纤维层本就较薄相对较脆弱，在含尘量较低的情况下，反吹频率越高，越容易导致纳米纤维层破损，造成空气旁路纳米纤维层进入进气道（图2、图3）。这也是进气效率降低、压差轻微增加的另一个主要原因。

图2 进气滤芯1 放大1000 倍电镜图

图3 进气滤芯2 放大1000 倍电镜图

3 防范措施

（1）改善运行方式。适当将进气滤芯的反吹频率降低，保护滤芯表面纳米纤维层，在压差可接受范围内优化运行方式，提高过滤效率，增加滤芯的使用寿命。

（2）提升滤材性能。在保持进气系统同样清洁度的前提下，提升进气滤芯表面纳米纤维层的韧性，使进气滤芯能接受一周一次的脉冲式反吹而不破损，保证较高的过滤效率。

4 结论

通过调研其他同类型电厂的数据并进行取样分析，发现一般情况下，随着使用时间的增长，进气滤芯过滤效率升高、进气压差增加；这是由于过滤的灰尘进入滤纸层或在表面纳米纤维层附着，导致气阻增加，过滤效果改善的效果。但是各电厂的环境、运行和保养状态不同，加之材料使用上各厂商都有所差异，个别燃气机组的进气滤芯有轻微降低。建议燃气机组进气滤芯使用3000 h 后进行一次抽样检查，根据环境和使用状态，选择合适进气滤芯以及制定合理的运行保养方式。