摘要：为了考察国内燃机进气系统几款主流的反吹式滤筒的过滤性能，为燃机用户在过滤器选择方面提供更加专业的技术指导。本文以科德宝在内的三家国外品牌的反吹滤筒为样品，从外观和过滤性能测试两方面进行对比分析，结果发现科德宝GTS滤筒采用MiniPleat折纸工艺，有效过滤面积大于其他两家滤筒，滤纸使用后不变形，防并褶效果显著。另外，发现目前主流的滤筒仍不能达到EN779 2012标准的F9要求。
关键词：进气系统；反吹滤筒；GTS；燃机
1 前言
空气中的颗粒物来源主要有自然界和人为活动两个方面。自然界主要有沙尘、道路灰尘、植物花粉等形式的颗粒物存在于空气中。人类从事的各式各样的生产活动会产生大量的颗粒污染物，如化石燃料产生的废气。自然界产生的颗粒物的粒径一般比较大，平均粒径都大于10μm，这些颗粒物主要是会造成燃机叶片表面侵蚀，破坏叶片金属结构，缩短叶片使用寿命。而人为活动产生的颗粒污染物粒径一般比较小，平均粒径都小于10μm，这些污染物粒径小，且具有一定的粘附性，更容易沉积在叶片表面，造成叶片积灰，导致燃机出力降低。不同粒径颗粒污染物对燃机叶片造成的损害见表1[1，2]。
表1 不同粒径颗粒物对燃机叶片的损害
大于5μm的颗粒物使用一般中效的过滤器就可以去除，但0.1～5μm的颗粒物需要过滤级别更高的过滤器才能去除。这也是国内很多燃机用户选择F9甚至更高级别的过滤器作为最后一级的精滤，可以最大程度的保护燃机叶片，减少燃机的停机或在线水洗次数，提供生产效率。虽然很多燃机用户意识到需要使用F9级别的过滤器的重要性，但是能够真正达到EN779 2012标准的F9过滤器却很少，很多厂家宣称自己的产品也达到F9级别，但绝大多数都只是符合EN779 2002标准的F9。两个版本的EN779标准比较见表2[3].
表2 EN779 2012与2002标准对照表
真正符合EN779 2012标准的F9级别过滤器，不仅要求平均计数效率达到95%以上，消除静电后的初始效率也要达到70%以上。市面上过滤器鱼龙混杂，质量参差不齐，如何选择有质量保证的过滤器成为燃机用户面临的一个难题。一般进口品牌过滤器质量有保证，有完善的售前售后服务保障，可以作为燃机用户过滤器的首选。反吹式滤筒因使用寿命长、安装空间要求低等特点很受国内燃机用户青睐。本文选择市面上比较主流的进口品牌F9级别反吹滤筒进行性能比较，为燃机用户在过滤器选择方面提供指导。
2 试验条件和方法
本次试验选用Freudenberg（科德宝）、C和D三家进口品牌F9级别反吹滤筒。规格型号分别为Freudenberg GTS 324-445W66S0-Set、C Hemipleat 211891004 & 211892004和D P191177 & P191178。
2.1 外观检查
对三家滤筒的结构设计、滤料面积、滤筒重量等参数进行测试和对比。
2.2 EN779测试
在科德宝EN779测试台进行过滤性能测试。按照EN779 2012标准对产品过滤性能进行比较。测试条件如下：
●测试风量：2500m3/h；
●温度和湿度：室内环境温湿度；
●测试气溶胶：DEHS；
●测试灰尘：ASHRAE 52.2测试尘
3 外观检查结果
三个厂家的反吹滤筒外观图片见图1。
图1 三个厂家的反吹滤筒外观图
图1从左到右分别是Freudenberg、C和D滤筒。三套滤筒的部分技术参数见表3。
表3 三个厂家的反吹滤筒的部分技术参数
由表3可知，科德宝GTS 324-445W66S0-Set型号反吹滤筒是三个样品中有效过滤面积最大的，达到了40.7m2。过滤面积增加，使得单位面积通过的风量减小，过滤阻力降低，另外，滤料有效过滤面积增加也可以容纳更多的灰尘，延长滤筒的使用寿命。科德宝GTS滤筒采用MiniPleat折纸工艺，可以使得滤褶间距、有效过滤面积和运行阻力达到一个最优的平衡。MiniPleat工艺示意图见图2。
图2 MiniPleat工艺示意图
由图2可知，科德宝GTS滤筒的滤纸两面都有热熔胶线进行隔断，滤褶间隙可以通过调整胶线的粗细来调整。因此，采用MiniPleat折纸工艺可以最大程度的提高滤筒有效过滤面积，而且可以保证滤褶间隙均匀，运行阻力降低。而且双面热熔胶线可以使滤纸在运行和被反吹时保证结构稳定性，滤纸的有效利用率大大提高。科德宝与C滤筒实际运行后的滤纸变化情况见图3。
图3 科德宝与C滤筒运行后对照图
图3的左图是科德宝GTS滤筒运行后的实际照片，从图可知GTS滤筒在使用后滤褶结构保持不变，被过滤的污染物铺满整个滤纸，滤纸的有效利用率达到100%。而从右图可以发现C滤筒在使用后滤纸出现了破损，而且部分滤纸没有被有效利用，出现空白现象。这主要是C滤筒的滤纸在运行过程中贴合到一起，被贴合的滤纸很难再被利用，造成滤纸有效过滤面积降低，运行阻力上升。
4 EN779测试结果
Freudenberg、C和D三个品牌滤筒的初始阻力和初始效率见表4，处理阻力与测试风量的关系见图4。
表4 三个厂家滤筒的初始阻力和初始效率
图4 三个厂家滤筒阻力与风量关系图
由表4和图4可知，在2500m3/h测试风量下，D滤筒的初始阻力最低，C滤筒的初始阻力最高，达到144Pa，但基本相差不是很大。主要是因为科德宝和D滤筒因有效过滤面积大，运行阻力自然比C滤筒低，但滤褶增加也会造成结构阻力增加，但综合比较还是比C滤筒阻力低。
由表4和图4可知，消除静电前后，C滤筒的初始效率分别为90%和55%，科德宝GTS滤筒的初始效率分别72.5%和72%，D滤筒的初始效率分别为67.5%和68%。在没有消除静电时C滤筒初始效率最高，D滤筒最低，而消除静电后科德宝滤筒初始效率最高，C滤筒初始效率最低。按照表2中EN779 2012标准，只有科德宝GTS滤筒真正达到F9级别。C滤筒滤料有静电，虽然在初始阶段有很好的过滤效果，但是静电很容易被空气中的水和油等颗粒物消除，静电一旦消除，过滤效率急剧下降，大量的小颗粒灰尘进入燃机，造成叶片积灰，出力下降。
5 结论
为了减少燃机叶片积灰，减少燃机用户因停机或在线水洗造成生产效率下降，采用EN779 2012 F9级别的过滤器可以显著提高0.1～5μm颗粒物的过滤效果。科德宝GTS 324-445W66S0-Set型号反吹滤筒过滤级别真正达到EN779 2012标准的F9级别，而且采用MiniPleat折纸工艺，可以最大程度增加滤筒有效过滤面积，降低滤筒运行阻力，运行使用后滤褶不变形，有效利用率达到100%。
参考文献：
[1] Dipl.-Ing.Thomas Schroth.Customized filter concepts for intake air filtration in gas turbines and turbocompressors[J].Diesel & Gas Turbine Worldwide，1993，P38-40.
[2] Dr.Ulf Schirmeister，Frederick Mohr.IMPACT OF ENHANCED GT AIR FILTRATION ON POWER OUTPUT AND COMPRESSOR EFFICIENCY DEGRADATION[R].Seoul：Proceedings of ASME Turbo Expo 2016：Turbomachinery Technical Conference and Exposition，2016.
[3] English version EN 779：2012：Particulate air filters for general ventilation –Determination of the filtration performance.
论文作者:何玉宝
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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