燃機電廠潤滑油排煙環境污染的解決方案

蔣繼黎，顏 欣

(華能重慶兩江燃機發電有限責任公司，重慶 400722)

0 引言

華能兩江燃機公司1，2號燃氣-蒸汽聯合循環機組采用單元制“一拖一單軸”配置，即每臺機組的燃氣輪機、蒸汽輪機、發電機同軸布置，1臺燃氣輪機和1臺蒸汽輪機共同拖動1臺發電機運行。

燃氣輪機采用下進氣方式，進氣系統位于燃機排氣系統正下方。進氣系統通過進氣過濾系統抽取外界空氣，清潔過濾后直接導入進氣系統。進氣系統含有兩級過濾器，即預過濾器和高效過濾器。高效過濾器可去除空氣中的微粒，使壓氣機結垢和腐蝕的情況降至最低。

每臺機組的燃氣輪機、蒸汽輪機和發電機共用1套潤滑油系統，包括供油、回油、排煙、凈化、冷卻等子系統，用于向燃氣輪機、蒸汽輪機和發電機的軸承、燃氣輪機排氣側支撐，以及發電機密封油系統和頂軸油系統提供規定溫度和壓力的潔凈油。潤滑油對所有旋轉機械的安全和正常運行是非常重要的。

潤滑油排煙系統配置2臺排煙風機，1臺工作，1臺備用。潤滑油主油箱內建立的微負壓使因吸熱而產生的潤滑油油煙被吸入潤滑油主油箱內，油煙經油煙分離器過濾后再通過排煙風機排到大氣中。潤滑油主油箱布置在主廠房內3 m層，排煙風機(2臺，100 %容量)和油煙分離器(1臺，100 %容量，聚結式濾芯)布置在主廠房外(C排外) 12 m層，排煙口位于壓氣機進氣系統進氣口的側上方。

排煙風機設計風量48 m3/min，設計吸入壓力-2.5 kPa，設計全壓9.5 kPa。

1 存在問題

2臺機組運行過程中，潤滑油排煙風機排出的油煙中油分較高，從排煙風機出風口排出滴落到地面，造成了一定的環境污染。2臺機組啟停調峰運行一段時間后，在機組停機惰走期間發生壓氣機振動加劇。檢查壓氣機入口導葉有明顯的油污，對其進行離線水洗及葉片擦洗后，振動顯著改善。

2 原因分析

2.1 潤滑油排煙出口帶油原因分析

現場潤滑油排煙系統如圖1所示。

圖1 現場潤滑油排煙系統

檢查發現大量潤滑油通過放油口排出，表明排煙風機和油煙分離器的放油管路并未將油煙中分離出來的油排至廢油坑中。原設計是在各軸承箱通過回油管路回到主油箱的油煙經過油煙分離器分離后，煙氣通過排煙風機的抽吸經排煙口排到大氣；而實際運行中，由于排煙風機的抽吸，油煙分離器和主油箱內的壓力低于大氣壓，即油煙分離器和主油箱內為負壓，而廢油坑是直接與大氣相通的，從而使油煙分離器無法將分離出來的油排放到廢油坑，油煙分離失效，排出的煙氣含油量大，在排煙管上升過程中分離出來的油從排煙口滴落到地面。

2.2 潤滑油排煙帶油對壓氣機的影響

兩江燃機公司配置的多級軸流式壓氣機，其特性曲線的左側，有條喘振邊界線。通常認為，喘振的發生總是與壓氣機通流部分出現了嚴重的氣流脫離現象有關。試驗表明，在葉片較長的壓氣機級中，氣流的脫離現象大多發生在沿葉高方向的局部范圍內(如葉片的頂部)，在低轉速工況下，壓氣機的前幾級極易進入喘振工況。壓氣機在發生振動加劇后，進行離線水洗后狀況明顯改善，表明壓氣機振動加劇與壓氣機入口導葉和前幾級葉片臟污存在關聯，正是這些臟污促成了壓氣機通流部分嚴重氣流脫離從而誘發喘振。

此外，在機組停機惰走階段，壓氣機實際工作轉速比設計轉速低時，壓氣機的壓比要下降，末幾級中的空氣壓力和密度要降低，而前幾級中的空氣壓力和密度反而有所提高，這是因為在大氣壓力恒定不變的前提下，隨著空氣流量減小，氣流在壓氣機進口收斂器中的降壓加速效應減弱了。兩方面的共同作用，導致停機惰走過程中壓氣機振動加劇。

潤滑油排煙口位于壓氣機進氣系統側上方，排出的油煙進入壓氣機附著在入口導葉上，并不斷吸附空氣中的微量粉塵，從而加劇了壓氣機入口導葉和前幾級葉片的臟污程度，當臟污累積到一定程度就會引起壓氣機喘振，影響壓氣機的運行安全。

3 技術改造

3.1 可行性分析

主機廠原設計潤滑油排煙系統如圖2所示。

圖2 原設計潤滑油排煙系統

對比現場潤滑油排煙系統與主機廠原設計，發現兩者不一致，現場未按照原設計圖紙施工。

主機廠原設計的排煙風機和油煙分離器的排油管是接入主油箱的，而不是排到廢油坑。按主機廠的設計，主油箱和油煙分離器同為排煙風機抽吸形成的負壓，由于主油箱安裝高度(3 m)遠低于油煙分離器和排煙風機的安裝高度(12 m)，油煙分離器分離出的潤滑油可以順利排入安裝位置較低的主油箱。

原設計的排煙風機排油與油煙分離器的排油管并接在一起，而排煙風機的排油為正壓，可能造成油煙分離器的排油不暢，甚至出現排煙風機排出的油倒流入油煙分離器內的情況。綜合考慮上述情況，保留原排煙風機排油排入廢油坑的方式，將油煙分離器排油改接到主油箱，且主油箱預留有接口，改造可行。

3.2 改造措施

在綜合分析潤滑油排煙對壓氣機運行安全的影響后，將油壓分離器的油排入潤滑油主油箱，將排煙風機、排煙風機出口管、出口分離器的油煙排入廢油坑。

(1) 為徹底解決潤滑油排煙對壓氣機運行安全的影響，對排煙系統做了進一步優化改造。在潤滑油排油風機后新增設了油煙分離器，采用旋風分離與物理過濾相結合的分離裝置，將排煙口延伸到主廠房房頂，并將排煙口改造為背離壓氣機進氣系統的方向。

(2) 為避免排煙風機的油煙直接通過放油管竄出來，在該路正壓放油管上設置U型油封，其高度要求大于0.68 m。由于油煙分離出的油量較少，不會形成虹吸，故不考慮虹吸問題。

(3) 現場安裝1 m高的油封，為保證積油能順利排出，油封頂高度低于排煙風機和出口油煙分離器排油0.5 m以上。

3.3 改造效果

改造后的潤滑油排煙系統如圖3所示。

圖3 改造后的潤滑油排煙系統

潤滑油排煙系統改造后，通過將負壓油煙分離器內的油排入負壓主油箱、在排煙風機出口新增油煙分離器、將排煙口改到更高位置且背離壓氣機進氣系統的方向等改造措施，壓氣機入口導葉和前幾級葉片油污問題得到有效解決，臟污速度顯著降低，有效降低了離線水洗頻次。

將排煙風機出口管、出口分離器的油排入廢油坑，解決了排煙風機出口管需要人工定期排放的問題。油煙通過排煙風機前后兩次分離過濾，排煙含油量顯著降低，不再滴油，避免了對環境的污染。

4 結束語

潤滑油排煙系統的優化改進降低了環境污染，改善了壓氣機進氣系統的進氣品質，避免了油煙中攜帶的潤滑油臟污壓氣機導葉和葉片的問題，在一定程度上提高了機組運行的安全可靠性，可供同類型機組參考。