降低燃气发电厂燃机临时滤网堵塞次数

降低燃气发电厂

燃机临时滤网堵塞次数浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司机务QC小组发布人：徐耀利小组简介姓名职务性别职称受QC教育时数分工

刘建生主任助理男高工组长组织协调

徐耀利机务点检长男工程师副组长技术指导

程朝辉机务高级点检员男工程师副组长组织协调

姚东机务点检员男工程师组员方案策划

晏海涛机务班长男工程师组员数据分析段国武主任工程师男高工组员组织协调周宝柱主任工程师男高工组员组织协调成立时间2016年1月人员组成本次课题类型本次课题名称降低燃气发电厂燃机临时滤网堵塞次数注册时间2016年1月现场型选题理由

天然气发电厂采用重型燃机作为发电主设备，燃烧系统是燃机的重要组成部分，是将天然气充分燃烧，生成高温烟气的设备，高温烟气用于推动透平旋转，带动发电机发电。重型燃机所配备的燃烧器具有燃烧效率高、预混效果好，低氮环保等特点，燃烧器内部配气结构复杂，喷嘴端部布满直径仅1mm的小孔，因此对天然气的清洁品质也有更高的要求。为保证天然气的清洁品质，达到燃机运行要求，燃机系统均配置多级过滤装置，其中位于前置系统的终端过滤器过滤精度较高，采用一用一备冗余配置，保证燃机系统的连续运行，过滤器形式为Y型，过滤精度为200目，设计使用温度200摄氏度，设计流量67500kg/h，约90000立方/小时。选题理由

绍兴江滨热电公司安装两台M701F4型452MW级燃机发电设备，在2014、2015年度的外接天然气管线清理期间，燃机的值班、顶环、主A、主B临时滤网堵塞严重，差压达到报警值，导致天然气流量无法达到设计值要求，由于临时滤网安装于相应的天然气管道内，无法实现在线清理，所以机组只能被迫降负荷运行甚至停机，给该公司正常对外发供电和可持续发展带来严重严重影响。图1临时滤网堵塞情况提供人：徐耀利提供日期：2015.12.15选题理由图2天然气系统图提供人：徐耀利提供日期：2016.03.18选题理由标准现状课题确定临时滤网堵塞次数为0次临时滤网年平均堵塞15次以上降低临时滤网堵塞次数2014-2015年两年期间因临时滤网堵塞造成机组非计划停运5次，降负荷运行30余次，造成巨大的电量损失，影响的费用达数百万元选题理由临时滤网堵塞后燃机无法正常运行，甚至出现机组非停事故，如果临时滤网堵塞后差压过大还会导致临时滤网破损，滤网中的杂质会堵塞燃机喷嘴，进而导致燃机燃烧不稳，最终导致燃烧器烧损事故。图3燃烧不稳可能导致燃烧热部件烧损情况提供人：徐耀利提供日期：2016.03.20现状调查一、系统分析：临时滤网的主要作用是过滤终端过滤器后燃气管道在施工期间残留的杂质，避免燃机试运行期间燃烧器喷嘴堵塞，机组正常投运后将此滤网拆除。滤终端过滤器后燃气管道为0Cr18Ni9不锈钢管道，到燃机燃烧器处的总长度只有50米，按设计临时滤网不会产生频繁堵塞的事故。临时滤网堵塞的原因则来自上游天然气系统。现状调查二、上游原因分析：小组成员对临时滤网堵塞的原因进行统计，统计如表1所示

：制表人：徐耀利制表日期：2016.02表1：统计表序号临时滤网堵塞可能原因原因分析1终端过滤器后不锈钢管道内部杂质多如果管道内杂质较多则会导致临时滤网频繁堵塞2终端过滤器过滤精度低终端过滤器滤网目数是否低于临时滤网，低于时会导致临时滤网堵塞。3终端过滤器存在短路终端过滤器起不到过滤效果，上游杂质堵塞临时滤网。3管网天然气所含杂质多机组长期运行时会导致临时滤网逐步受到污染，进而堵塞。现状调查三、实际调查：

2016年03月利用停机机会QC小组对终端过滤器后不锈钢管道内部进行了全面检查，管道内未发现有杂质、油污，管道也无锈蚀情况。图4不锈钢管道内部清洁情况提供人：徐耀利提供日期：2016.03.15现状调查三、实际调查：

2016年04月QC小组对终端过滤器的过滤精度进行了检查，确认了终端过滤器滤网由四层滤网组成，分别为20目×80目×200目×100目，与燃机临时滤网组成相同。图5滤网目数检查情况提供人：徐耀利提供日期：2016.04.10现状调查三、实际调查：

2016年05月QC小组对终端过滤器的结构进行了全面分析，对安装过程中可能造成终端过滤器滤芯短路的各可能性进行了研究。QC小组共发现如下问题：1、终端过滤器结构存在问题，经现场测量终端过滤器滤芯根部金属缠绕垫片几乎没有压缩量，过滤器滤芯根部密封不严，易导致上游杂质通过终端过滤器根部泄露至下游临时滤网处。2、终端过滤器为Y型过滤器，滤芯安装时端部密封面与壳体内部密封面配合难以控制，滤芯安装后无法判断滤芯端部密封面与壳体密封面的密封性，易造成装配偏斜、密封面存有间隙等问题。现状调查图6Y型过滤器现场检查情况提供人：徐耀利提供日期：2016.05.10现状调查三、实际调查：

2016年05月QC小组对系统天然气进行了排污测试，排污点设定在天然气调压站旋风分离器底部进行排污，结果在旋风分离器底部排出了大量的灰尘等杂质。排污完毕后间隔5天再次进行排污时仍能排出大量的杂质，说明天然气气源本身携带有大量杂质。图7天然气排污情况提供人：程朝辉提供日期：2016.05.12现状调查三、实际调查：

2016年05月QC小组对系统天然气各流程参数变化情况进行了分析，天然气在FGH（天然气加热器）前为常温，在FGH后天然气被加热到了200℃，存在一个温度变化过程，天然气在加热的过程中杂质直径会有所膨胀，造成杂质可以通过终端过滤器但逐渐膨胀后通不过临时滤网（两者过滤精度相同）。现状调查三、实际调查：

2016年05月QC小组同时对浙江省天然气管网的接入情况进行调查，整个管网由西气东输一号线、西气东输二号线、川气东送、东海油气田、宁波LNG共同组成，管网的气源为混合气源，各种气源输送过程中相互影响，确保天然气不含杂质较难实现，且浙江逐年有新管道投产，加上每年定期有管道进行吹扫作业，导致气源含有杂质的情况较多。现状调查图8天然气管网布置情况提供人：程朝辉提供日期：2016.05.12现状调查三、实际调查：同时QC小组对日本天然气发电企业使用的天然气气源也进行了分析，发下日本天然气发电厂基本上使用进口LNG作为燃机的气源，气源品质非常洁净，不含有杂质。日本是是世界上最大的LNG消费国，据统计2016年日本共消费了8504.6万吨LNG图9日本天然气使用情况提供人：姚东提供日期：2016.05.12目标设定平均15次/年1次/年

目标图提供人：晏海涛提供日期：2016.05.16目标:燃机临时滤网堵塞次数降至1次/年原因分析人机法环料终端过滤器滤网清理不干净垫片压缩量小终端过滤器短路滤网不对中天然气杂质多终端过滤器为Y型精度不高运行使用条件差终端过滤器堵塞终端过滤器结构问题根部密封不严终端过滤器精度过低天然气有温升杂质变大表2：要因确认表制表人：程朝辉制表时间：2016.06序号末端原因确认内容确认方法标准负责人完成时间1滤芯清理不干净是否清理干净对清理结果进行检查滤芯透光良好晏海涛2016.62滤网不对中查看皮带胶接头测量偏差偏差小于规定值徐耀利2016.63滤芯根部金属缠绕垫片压缩量非常小对金属缠绕垫片压缩量进行测量垫片四等分分别进行测量压缩量大于2mm徐耀利2016.64天然气在加热的过程中杂质膨胀设计是否有缺陷观察实际清扫效果清扫效果达到100%徐耀利2016.65运行使用条件差运行环境是否达标定期检查温度＝-10～40（℃）粉尘浓度≤6（mg/m3）噪音≤90dB徐耀利2016.6要因确认确认一：滤芯清理不干净确认方法：2016年6月，QC小组查看了清理完毕后的终端过滤器滤网，滤网洁净、透光性良好。临时滤网采用高压水枪进行清洗，清洗完成后用仪用压缩空气进行干燥处理，可以看出滤网清理非常干净。图10清理完成的滤网提供人：晏海涛日期：2016.06要因确认确认二：滤网不对中确认方法：现场对终端过滤器内外两个平面法兰平行度及中心同心度进行测量检查，检查结果如下，同时发现终端过滤器滤内径比滤芯外径大4mm。表3统计表制表人：徐耀利制表日期：2016.06

平行度及中心同心度偏差会导致滤网安装过程中不对中，会产生短路，终端过滤器滤内径比滤芯外径大4mm会导致滤芯安装时垂向一端，导致滤芯不对中

。法兰平行度同心度标准11mm4mm＜0.5mm要因确认确认三：滤芯根部金属缠绕垫片压缩量非常小确认方法：终端过滤器滤芯拆除后对其根部滤芯金属缠绕垫片进行测量，数据如下表表4统计表制表人：徐耀利制表日期：2016.06序号1234垫片压缩量0.5mm0.3mm0.2m0mm合格>2mm>2mm>2mm>2mm

从表中可以看出，金属缠绕垫片压缩量满足不了要求，易造成短路、泄露。事后QC小组在终端过滤器滤芯根部增加了蝶形弹簧，以增加滤芯根部垫片的压缩量同时减少由于其温度变化导致的膨胀及收缩变化，但加装蝶形弹簧后垫片的压缩量仍与上述数据偏差不大。要因确认确认四：天然气在加热的过程中杂质膨胀确认方法：测量终端过滤器滤网与燃机临时滤网中杂质的直径。

对终端过滤器内杂质及燃机临时滤网内杂质进行测量，杂质直径均大于200目，尤其是燃机临时滤网内杂质规律性较强，直径较为均匀，且成黑色粉末状，未发现较大颗粒物，表明天然气所含杂质可能经高温加热后有所膨胀。图11临时滤网杂质情况提提供人：徐耀利提供日期：2015.06要因确认确认五：运行使用条件差

2016年6月份对天然气系统进行多次排污，每次均能排出较多灰尘等杂质，排污间隔及时间如下由上表看出，天然气每间隔5天均能排出较多灰尘杂质，说明上游管网天然气本身含有较多的杂质。图5：天然气排污情况提供人：徐耀利日期：2016.06天然气排污2016.06.102016.06.152016.06.202016.06.25排污时长10分钟7分钟12分钟15分钟描述较多灰尘较多灰尘较多灰尘较多灰尘制定对策针对上述要因，我们制定了相应的目标、对策和措施，并将任务分配给各成员，具体如下：

表6：对策表

制表人：徐耀利制表时间：2016.06

序号要因对策目标措施地点责任人完成时间1滤网不对中，滤芯根部垫片压缩量小工艺改进对中0.5mm以内，完全密封不存在短路改进过滤形式，确保滤芯对中现场姚东程朝辉2016.062天然气含有杂质较多、天然气在加热的过程中杂质膨胀工艺改进增加终端过滤器滤网过滤精度，杂质膨胀后直径小于200目将终端过滤器滤芯提高至300目现场徐耀利晏海涛2016.06对策实施实施一、将终端过滤器由Y型过滤器改成立式过滤器1、现场实施由于原Y型过滤器滤芯安装时易产生下垂，根部密封得不到保证，滤芯长度较长，压紧时易产生弹性变形，导致根部金属缠绕垫片压缩较小甚至无压缩量，难以保证其严密性，易发生杂质泄露事故。QC小组决定对过滤器的形式进行更改，由Y型过滤器改造为立式过滤器，立式过滤器滤芯依靠上部进行密封，密封依靠机加工精度保证，不使用金属缠绕垫片，立式过滤器检修维护方便，满足在线更换滤芯的要求。对策实施图12立式过滤器密封形式提提供人：徐耀利提供日期：2015.06对策实施图13立式过滤器与Y型过滤器流向对比提提供人：徐耀利提供日期：2015.06对策实施

由Y型滤器的设计结构可以看出天然气滤网后部壁面为迎风面，将有大量的天然气通过；其他部位为侧风面，流过的天然气较少，尤其是滤筒前部和下部区域为背风面，天然气会在该处淤积，形成一个死区。由此可以看出，运行中绝大部分天然气会从滤筒直径前部流出，靠近中间部位通流最大，流速也最快，在滤网正前部分所受的力最大，滤芯的上中部产生向外凸起，滤芯易轴向产生弹性弯曲变形。

立式过滤器天然气由顶部进入，进入的天然气在过滤器下部汇集，然后向上到达滤网圆周各个部分，通过滤芯过滤面到达内部后向下流出过滤器。该种过滤器滤芯四面同时出气，有效的利用了滤网通流面积，对滤网壁面的冲击较小。滤芯立式固定，气流通过时不会产生偏斜。为了达到更好的过滤效果，

对策实施

2、调查统计，我们测量了立式过滤器滤芯上部的配合间隙，如下表：配合间隙测量1234数值0.025mm0.025mm0.025mm0.025mm结果0.05-0.1mm0.05-0.1mm0.05-0.1mm0.05-0.1mm表7：统计表制表人：徐耀利制表时间：2016.073、效果检查

立式过滤器滤芯与立式过滤器壳体配合间隙为0.05mm，满足设计值0.05-0.1mm要求，能满足滤芯热态运行时的膨胀间隙及密封要求，运行过程中不会造成短路。对策实施实施二：将过滤器滤芯目数由200目提高至300目，解决天然气所含杂质加热后直径膨胀堵塞燃机临时滤网问题。立式过滤器滤芯分别由20目×80目×300目×100目四层滤网组成，滤芯过滤面积重新进行设计，确保天然气流量满足机组满负荷时的最大流量并充分考虑裕度。图14立式过滤器滤芯精度提供人：姚东2016年7月对策实施1、现场实施

将Y型过滤器改造成立式过滤器并将过滤器滤芯精度由200目提高至300目，对新立式过滤器在原系统上安装后进行整体试运。图15现场改进图提供人：晏海涛日期：2016.7对策实施2、调查统计抽查时间2016.7.152016.7.162016.7.17滤网差压0.034Mpa0.042Mpa0.05Mpa制表人：程朝辉制表时间：2016.07表8：统计表3、效果检查

立式终端过滤器改造完成后在线运行3天滤芯前后压差达到设计值0.05MPa，对立式终端过滤器进行在线切换清理，拆除滤芯检查天然气杂质阻拦效果良好。效果检查1、调查统计对策实施后，在2016年7～12月，我们对终端过滤器清理次数及临时滤网堵塞次数进行了统计，下面是我们的统计表：表9：统计表制表人：徐耀利制表时间：2016.12效果检查：临时滤网差压无上升，未出现堵塞事故时间7月17日7月25日8月07日8月23日9月08日9月28日10月15日11月02日11月20日12月18日合计终端过滤器滤网清理A侧B侧A侧B侧A侧B侧A侧B侧A侧B侧2016年7～12月终端过滤器共清理了10次，燃机各临时滤网差压稳定不变，未出现堵塞情况。主A临时滤网差压0.21MPa0.21MPa0.21MPa0.21MPa0.21MPa0.21MPa0.21MPa0.21MPa0.21MPa0.21MPa主B临时滤网差压0.23MPa0.23MPa0.23MPa0.23MPa0.23MPa0.23MPa0.23MPa0.23MPa0.23MPa0.23MPa顶环临时滤网差压0.18MPa0.18MPa0.18MPa0.18MPa0.18MPa0.18MPa0.18MPa0.18MPa0.18MPa0.18MPa值班临时滤网差压0.09MPa0.09MPa0.09MPa0.09MPa0.09MPa0.09MPa0.09MPa0.09MPa0.09MPa0.09MPa1、目标值进行前后对比：效果检查

活动前目标活动后平均15次/年1次/年0次/年燃机临时滤网堵塞次数

经过几个月的努力，解决了燃机临时滤网堵塞问题，提高了燃机运行的可靠性，确保了燃机天然气系统的洁净品质，降低了检修维护人员的劳动强度，提高了天然气系统滤芯清理的效率，达到了我们的预期要求

。

图16目标图提供人：姚东提供日期：2016.12效果检查3、效益原Y型过滤器过滤效果无法满足过滤要求，导致每年平均有15次的被迫降负荷运行、2次非计划停运事故，机组限负荷会降低机组运行效率，经测算燃机降负荷运行每次会造成20多万的经济损失，非计划停运每次会造成200万元损失，总计损失为：15x20+2x200=700万元。立式过滤器改造完成后，彻底解决了临时滤网堵塞问题，确保了燃机的安全稳定运行，完全避免了因临时滤网堵塞导致的燃机降负荷运行及非计划停运事故，年降低发电成本700万元以上，避免了因临时滤网差压高破损导致的燃机燃烧器堵塞而导致的燃烧不稳，最终造成燃烧热通道部件烧损事故，避免了上亿元的经济损失。巩固措施1、将此QC成果记录台帐，以备查询。(编号JWQC2016—2)。

2、将此QC成果编入作业指导书，并按作业指导书进行生产。

3、严格执行临时滤网清理检查制度，差压达到0.05Mpa时进行清理，并记录台帐备案。

4、定期对天然气系统进行排污，减少天然气系统滤网清理次数。巩固措施表10：统计表制表人：晏海涛