燃气轮机进气过滤系统的运行_骆桂英
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进气处理 单元 (APU)(见图 6)由隔离 电磁 阀 、进气滤反吹压力调节阀 、双塔干燥器 、空冷器 、 气水分离器 、凝聚过滤器 、除尘过滤器等组成 。 来 自压气机排气抽气口 AD-3 的压缩空气经 冷却 、 分离 、过滤 、除尘 、干燥和调压后 , 向压气机进气过 滤器的脉冲清洁管路提供纯净干燥空气 。 其压力 为 0.59 ～ 0.76 MPa, 温度低于 61 °C。
因此 , 对燃气轮机进气过滤系统的基本要求 是 :进入 燃气轮机的空气必须进行处理 , 滤除杂 质 , 以改善燃气轮机压气机进口的空气质量 ;并将 进口压降保持在允许的范围内 , 确保燃气轮机的 性能[ 1] 。
对燃气轮机而言 , 当进口空气滤网被污染或
冬季结霜等原因堵塞时 , 进气压力损失将显著增 大 。进气压力的损失 , 使压气机的进口压力降低 , 在保持燃气轮机循环最高压力 (即压气机出口压 力 )不变时 , 压气机的比功必须增加 , 这时透平的 出力将更多地消耗于带动压气机 , 导致燃气轮机 的功率和效率降低 。 另外 , 进口压力降低会使空 气的比容增加 , 空气质量流量减少 , 也将导致机组 输出功率的降低 。简单地讲 :进气压力降低 , 会从 两方面引起燃气轮机输出功率的降低 , 因此 , 进气 过滤系统对燃气轮机电厂的经济性有较大影响 。
(2)“关断模式 ” , 由于脉冲控制会禁用过滤 器的 “自动 /请求 ”清洁 , 可能会 导致发出安全报 警 , 甚至燃气轮机停机 , 在燃气轮机运行时切勿使 用该模式 。
(3)“自动 /请求模式 ”, 当燃气轮机运行 , 待 命或停机时推荐的正常位置 。在这一模式下 , 只 要位于控制屏上的差压表或差压开关发出请求 , 过滤器可以自动清洁 。
精过滤器 (高效介 质过滤器 )位于惯性分离 器和预过滤 器的下游 。过 滤器介质可分 为两大 类 :一种 为高效木桨纤维滤纸 , 为了增加防潮性 能 , 一般在制造过程中浸渍了浓度 ≤20%的树脂 ; 另一种为超细的玻璃纤维 。
常规三级过滤装置一般采用立式 V形二面 迎风进气方式 , 主要缺点是抗湿性差 。受潮后灰 尘集结成糊状 , 使进气压损迅速上升 ;滤芯容易破 损 , 使用寿命较短 。
有关资料表明 , PG-9171E型燃气轮机压气机 进口 压 降 每 增 加 1 kPa。 燃 气 轮 机 出 力 下 降 1.42%;热耗率增加 0.45%, 排气温度上升 1.1 °C。
收稿日期 :2007-12-04 作者简介 :骆桂英 (1960 -), 女 , 工程师 , 主要从事电厂建设技术管理工作 。
发电设备 (2008 No.5)
燃气轮机进气过滤系统的运行
燃气轮机技术
燃气轮机进气过滤系统的运行
骆桂英 , 俞立凡 (杭州华电半山发电有限公司 , 浙江 杭州 310015)
摘 要 :介绍了燃气轮机进气压力损失对机组性能 的影响 。 描述 了燃气轮机 常规的三 级过滤装置 、脉冲 空气自清Байду номын сангаас过滤装置 、9F燃 气轮机的进气过滤 、脉冲反吹系统的组成及其运行 。 对常规 三级过滤 装置提出改 进的建议 , 并对燃气轮机进气口导流墙的问题 、静电除尘技术在进气过滤系统的应用等进行了探讨 。 关键词 :能源与动力工程 ;燃 气轮机 ;进气系统 ;脉冲反吹 ;改进 中图分类号 :TK477 文献标识码 :A 文章编号 :1671-086X(2008)05-0398-06
在 “自动 /请求模式 ”运行 时 , 当达到 进气过 滤装置两侧的总差压达到仪表预设定的 “高值 ” 时 , 即启动自动脉冲 。脉冲屏初始向阀门的顶行 (行 “A”)发出脉冲信号 。 然后 , 在可调整的一个 时间延迟 (工厂设定在 30 s)之后 , 脉冲触发阀门 从下一行 (行 “ B”)继续 其脉 冲程 序 , 直至达 到 “低值 ”差压 (推荐设定值 :高值 =747 Pa, 低值 = 622 Pa)。 2.2 脉冲清洗系统的运行
常规三级过滤装置包括惯性分离器 、预过滤 器 、精过滤器等三部分 (见图 1)。
图 1 三级过滤装置简图
惯性分离器的工作原理是空气在流经分离器 时被转弯或旋转 , 靠惯性撞击把其中的灰尘颗粒 分离出来予以去除 , 故称为惯性分离器 。 它不仅 能分离空气中的灰尘 , 同时也能分离水滴 。
预过滤器位于惯性分离器和精过滤器之间 , 是可拆卸的玻璃纤维衬垫 。玻璃纤维衬垫是由交 织的玻璃纤维条带经热定型胶结在一起 , 具有一 定厚度和弹性的衬垫 。在预过滤器中有浸透防水 物质的玻璃纤维组成的聚结剂层 , 它的作用是把 小的水滴汇集为大的水滴 , 并从衬垫的前表面流 走 , 或者悬浮地保持在衬垫之内 , 直到水滴被蒸发 掉。
OperationofGasTurbineInletAirFiltrationSystems
LUOGui-ying, YULi-fan (HangzhouHuadianBanshanPowerGenerationCo.Ltd., Hangzhou310015, China)
Abstract:Theinfluenceofinletpressurelossonperformanceofgasturbineunitisbeinganalyzed, togetherwith anintroductiontothecompositionandoperationofconventionalgasturbine' sthree-stagefiltrationdevice, pulseair self-cleaningstrainer, 9F gasturbine' sinletairfiltrationsystem andpulseback-blowingsystem.Proposalsfor improvementofconventionalthree-stagefiltrationdevicesareputforward, whileproblemsconcerninggasturbine' s inletguidewallanalyzed, andtheapplicationofelectrostaticprecipitatortechnologytoinletairfiltrationsystems discussed.
吹扫时 , 来自空气处理单元的纯净干燥空气 进入燃气轮机进气滤网吹扫母管 , 对过滤器进行 分段吹扫 。现场选择开关可以选择 3 种运行模 式:
· 400·
图 6 进气处理单元 (APU)原理图
燃气轮机进气过滤系统的运行
发电设备 (2008 No.5)
(1)“手动模式 ” , 即当脉冲控制器处于这个 位置时 , 脉冲控制器会激活阀门 , 连续吹扫 。这会 导致过滤器过度清洁 , 所以这种运行模式很少使 用。
各种类型的框式过滤器 , 进口空气的流速一 般均为 2 ～ 2.5 m/s, 否则阻 力损失将变得较 大 。 过滤器的压力损失 , 刚使用时约为 103 Pa, 而污染 后则可能达到 1 471 Pa以上 , 这时即需清洗或更
换 。通常 , 粘在过滤介质上的粉尘形成对气流和 其它粉尘的附加障碍物 , 使过滤器的气流阻力增 大 , 过滤效率也略有提高 ;但阻力增大 , 气流量减 少 , 能耗增加 。运行经验表明 , 预过滤器和精过滤 器的更换倍比关系为 3∶1, 即预过滤器更换 3次 , 精过滤器更换 1次 。 1.2 脉冲空气自清洗过滤装置
图 3 立式两面进气系统简图
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发电设备 (2008 No.5)
燃气轮机进气过滤系统的运行
冲效果减弱 。另外 , 还要考虑到不同风向对燃气 轮机运行性能的影响 , 以及雨季滤芯的抗湿性等 问题 。
我国南方多雨 , 从提高机组运行经济性和安 全性角度考虑 , 采用悬吊式进气相对立式滤芯两 面进气方式更科学 。 但由于南方空气中湿度大 , 脉冲空气自清洗过滤装置使用的效果不太理想 , 还需进一步探索 。
Keywords:energyandpowerengineering;gasturbine;inletsystem;pulseback-blowing;improvement
燃气轮机是以空气为工质 , 其进口空气质量 和纯净度是提高机组性能和可靠性的前提 。因为 空气中或多或少包含各种无机物和有机物颗粒杂 质 , 在燃气轮机通流部分中将产生侵蚀 、积垢和腐 蚀 , 但一般不会同时发生 。 对于电站燃气轮机 , 灰 尘颗粒对叶片的侵蚀是较为突出的问题 , 对机组 的寿命有很大影响 。
· 398·
燃气轮机进气过滤系统的运行
发电设备 (2008 No.5)
如果过滤效果差 , 又将在燃气轮机通流部分产生 磨蚀 、积 垢和腐蚀等现象 , 使其 不能安全正常工 作 , 并加速燃气轮机性能老化[ 1] 。
1 常规的进气过滤系统
目前电站燃气轮机采用的进气过滤系统有常 规三级过滤装置或脉冲空气自清洗过滤装置两种 方式 。 1.1 常规三级过滤装置
2 9FA机 组的进气过滤 及脉冲反吹 系统
9FA机组的进气系统采用立式二面迎风进气 装置 , 由唐纳森 (Donaldson)公司提供 , 设计额定 流量为 31.598 m3 /min, 最高进气 温度 80 °C, 有 672对滤芯 。滤芯的结构见图 4;燃气轮机进气系 统结构和管道见图 5。
当机组起动时由 MK VI控 制系统来控制燃 气轮机压气机的旋转 , 同时燃气轮机进气系统也 开始运行 。 由 MK VI发出命令 , 机组开 始加速 。 空气将按压气机要求流过进口过滤器 。进口过滤 器差压将随时受到监控 , 并将在 1 494 Pa时报警 ; 若差压继续升高 , 差压开关将在 1 993 Pa时使机 组跳闸 。
图 4 滤芯的结构图
立式过滤室上配置了过滤脉冲清洗系统 , 可 以用它清洗进口过滤器滤芯 。 脉冲清洗系统提供 压缩空气脉冲 , 使空气暂时反向流过滤芯 , 驱除积 聚在滤芯进气侧的积灰 。 从而延长了滤芯的使用 寿命 , 有助于保持过滤器效率 。 脉冲清洗系统使 用的纯净干燥空气由来自 燃气轮机压气 机的排 气 , 再经 过空气处理单元冷却 、净化和干燥而得 到。
一般以压气机排气作为气源 。 通过微处理器 控制 , 根据时间或压差设定轮流反吹过滤器 , 使过 滤器处于较洁净状态 。此外由于压气机排气温度 较高 , 在雨季还可以烘干滤芯 , 起到保护作用 , 适 用于沙漠 、颗粒尘埃较多的地区 , 是一种比较理想 的过滤装置 。
图 2 悬吊灯笼式进气系统简图
脉冲空气自清洗过滤装置分悬吊灯笼式底部 进气和立式两面进气两种方式 。 悬吊灯笼式 (见 图 2)底部进气脉冲清灰效果好 , 但占地面积大 。 立式两面进气系统 (见图 3)一般安装位置较高 , 通常加装惯性分离器 ;不足之处是因滤芯卧式安 装 , 上部滤芯吹出灰尘会使下部滤芯二次污染 , 脉
机组到达基本负荷之前 , 流过过滤器的空气 量将继续增大 。空气流量仅受到机组负荷 、环境 条件和过滤器差压的影响 。一旦机组达到基本负 荷 , 进口空气流量将保持相对恒定 。
当滤材强度高 、密实的时候 , 大量粉尘在滤材 表面结块 (俗称 “滤饼 ”)。 如果使用反向脉冲气 流能使 “滤饼 ”脱落 , 那么气流阻力随之回落 。 带 有脉冲反吹系统的过滤装置也称为 “自洁式过滤 器 ”。 过滤元件一般为刚性滤 筒 , 圆筒式 过滤器 采用高效木桨纤维滤纸 , 耐用度较好 , 可以直接采 用一级过滤系统 。
图 5 燃气轮机进气系统结构和管道简图
2.1 脉冲清洗系统的运行模式 9FA机组采用进气过滤器的脉冲清洁系统 ,
当大气中的空气进入压气机进气滤网时 , 颗粒集 聚在过滤器介质外层 , 滤芯两侧的差压增加 。 当 达到最大差压设定点时 , 差压开关激活脉冲清洁 系统运行 。 对进气过滤器进行反向脉冲吹扫 , 清 除集聚在过滤器介质外侧的沙尘和污物 。 吹扫是 分段分区进行的 , 因此可以在线进行吹扫 。
因此 , 对燃气轮机进气过滤系统的基本要求 是 :进入 燃气轮机的空气必须进行处理 , 滤除杂 质 , 以改善燃气轮机压气机进口的空气质量 ;并将 进口压降保持在允许的范围内 , 确保燃气轮机的 性能[ 1] 。
对燃气轮机而言 , 当进口空气滤网被污染或
冬季结霜等原因堵塞时 , 进气压力损失将显著增 大 。进气压力的损失 , 使压气机的进口压力降低 , 在保持燃气轮机循环最高压力 (即压气机出口压 力 )不变时 , 压气机的比功必须增加 , 这时透平的 出力将更多地消耗于带动压气机 , 导致燃气轮机 的功率和效率降低 。 另外 , 进口压力降低会使空 气的比容增加 , 空气质量流量减少 , 也将导致机组 输出功率的降低 。简单地讲 :进气压力降低 , 会从 两方面引起燃气轮机输出功率的降低 , 因此 , 进气 过滤系统对燃气轮机电厂的经济性有较大影响 。
(2)“关断模式 ” , 由于脉冲控制会禁用过滤 器的 “自动 /请求 ”清洁 , 可能会 导致发出安全报 警 , 甚至燃气轮机停机 , 在燃气轮机运行时切勿使 用该模式 。
(3)“自动 /请求模式 ”, 当燃气轮机运行 , 待 命或停机时推荐的正常位置 。在这一模式下 , 只 要位于控制屏上的差压表或差压开关发出请求 , 过滤器可以自动清洁 。
精过滤器 (高效介 质过滤器 )位于惯性分离 器和预过滤 器的下游 。过 滤器介质可分 为两大 类 :一种 为高效木桨纤维滤纸 , 为了增加防潮性 能 , 一般在制造过程中浸渍了浓度 ≤20%的树脂 ; 另一种为超细的玻璃纤维 。
常规三级过滤装置一般采用立式 V形二面 迎风进气方式 , 主要缺点是抗湿性差 。受潮后灰 尘集结成糊状 , 使进气压损迅速上升 ;滤芯容易破 损 , 使用寿命较短 。
有关资料表明 , PG-9171E型燃气轮机压气机 进口 压 降 每 增 加 1 kPa。 燃 气 轮 机 出 力 下 降 1.42%;热耗率增加 0.45%, 排气温度上升 1.1 °C。
收稿日期 :2007-12-04 作者简介 :骆桂英 (1960 -), 女 , 工程师 , 主要从事电厂建设技术管理工作 。
发电设备 (2008 No.5)
燃气轮机进气过滤系统的运行
燃气轮机技术
燃气轮机进气过滤系统的运行
骆桂英 , 俞立凡 (杭州华电半山发电有限公司 , 浙江 杭州 310015)
摘 要 :介绍了燃气轮机进气压力损失对机组性能 的影响 。 描述 了燃气轮机 常规的三 级过滤装置 、脉冲 空气自清Байду номын сангаас过滤装置 、9F燃 气轮机的进气过滤 、脉冲反吹系统的组成及其运行 。 对常规 三级过滤 装置提出改 进的建议 , 并对燃气轮机进气口导流墙的问题 、静电除尘技术在进气过滤系统的应用等进行了探讨 。 关键词 :能源与动力工程 ;燃 气轮机 ;进气系统 ;脉冲反吹 ;改进 中图分类号 :TK477 文献标识码 :A 文章编号 :1671-086X(2008)05-0398-06
在 “自动 /请求模式 ”运行 时 , 当达到 进气过 滤装置两侧的总差压达到仪表预设定的 “高值 ” 时 , 即启动自动脉冲 。脉冲屏初始向阀门的顶行 (行 “A”)发出脉冲信号 。 然后 , 在可调整的一个 时间延迟 (工厂设定在 30 s)之后 , 脉冲触发阀门 从下一行 (行 “ B”)继续 其脉 冲程 序 , 直至达 到 “低值 ”差压 (推荐设定值 :高值 =747 Pa, 低值 = 622 Pa)。 2.2 脉冲清洗系统的运行
常规三级过滤装置包括惯性分离器 、预过滤 器 、精过滤器等三部分 (见图 1)。
图 1 三级过滤装置简图
惯性分离器的工作原理是空气在流经分离器 时被转弯或旋转 , 靠惯性撞击把其中的灰尘颗粒 分离出来予以去除 , 故称为惯性分离器 。 它不仅 能分离空气中的灰尘 , 同时也能分离水滴 。
预过滤器位于惯性分离器和精过滤器之间 , 是可拆卸的玻璃纤维衬垫 。玻璃纤维衬垫是由交 织的玻璃纤维条带经热定型胶结在一起 , 具有一 定厚度和弹性的衬垫 。在预过滤器中有浸透防水 物质的玻璃纤维组成的聚结剂层 , 它的作用是把 小的水滴汇集为大的水滴 , 并从衬垫的前表面流 走 , 或者悬浮地保持在衬垫之内 , 直到水滴被蒸发 掉。
OperationofGasTurbineInletAirFiltrationSystems
LUOGui-ying, YULi-fan (HangzhouHuadianBanshanPowerGenerationCo.Ltd., Hangzhou310015, China)
Abstract:Theinfluenceofinletpressurelossonperformanceofgasturbineunitisbeinganalyzed, togetherwith anintroductiontothecompositionandoperationofconventionalgasturbine' sthree-stagefiltrationdevice, pulseair self-cleaningstrainer, 9F gasturbine' sinletairfiltrationsystem andpulseback-blowingsystem.Proposalsfor improvementofconventionalthree-stagefiltrationdevicesareputforward, whileproblemsconcerninggasturbine' s inletguidewallanalyzed, andtheapplicationofelectrostaticprecipitatortechnologytoinletairfiltrationsystems discussed.
吹扫时 , 来自空气处理单元的纯净干燥空气 进入燃气轮机进气滤网吹扫母管 , 对过滤器进行 分段吹扫 。现场选择开关可以选择 3 种运行模 式:
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图 6 进气处理单元 (APU)原理图
燃气轮机进气过滤系统的运行
发电设备 (2008 No.5)
(1)“手动模式 ” , 即当脉冲控制器处于这个 位置时 , 脉冲控制器会激活阀门 , 连续吹扫 。这会 导致过滤器过度清洁 , 所以这种运行模式很少使 用。
各种类型的框式过滤器 , 进口空气的流速一 般均为 2 ～ 2.5 m/s, 否则阻 力损失将变得较 大 。 过滤器的压力损失 , 刚使用时约为 103 Pa, 而污染 后则可能达到 1 471 Pa以上 , 这时即需清洗或更
换 。通常 , 粘在过滤介质上的粉尘形成对气流和 其它粉尘的附加障碍物 , 使过滤器的气流阻力增 大 , 过滤效率也略有提高 ;但阻力增大 , 气流量减 少 , 能耗增加 。运行经验表明 , 预过滤器和精过滤 器的更换倍比关系为 3∶1, 即预过滤器更换 3次 , 精过滤器更换 1次 。 1.2 脉冲空气自清洗过滤装置
图 3 立式两面进气系统简图
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发电设备 (2008 No.5)
燃气轮机进气过滤系统的运行
冲效果减弱 。另外 , 还要考虑到不同风向对燃气 轮机运行性能的影响 , 以及雨季滤芯的抗湿性等 问题 。
我国南方多雨 , 从提高机组运行经济性和安 全性角度考虑 , 采用悬吊式进气相对立式滤芯两 面进气方式更科学 。 但由于南方空气中湿度大 , 脉冲空气自清洗过滤装置使用的效果不太理想 , 还需进一步探索 。
Keywords:energyandpowerengineering;gasturbine;inletsystem;pulseback-blowing;improvement
燃气轮机是以空气为工质 , 其进口空气质量 和纯净度是提高机组性能和可靠性的前提 。因为 空气中或多或少包含各种无机物和有机物颗粒杂 质 , 在燃气轮机通流部分中将产生侵蚀 、积垢和腐 蚀 , 但一般不会同时发生 。 对于电站燃气轮机 , 灰 尘颗粒对叶片的侵蚀是较为突出的问题 , 对机组 的寿命有很大影响 。
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燃气轮机进气过滤系统的运行
发电设备 (2008 No.5)
如果过滤效果差 , 又将在燃气轮机通流部分产生 磨蚀 、积 垢和腐蚀等现象 , 使其 不能安全正常工 作 , 并加速燃气轮机性能老化[ 1] 。
1 常规的进气过滤系统
目前电站燃气轮机采用的进气过滤系统有常 规三级过滤装置或脉冲空气自清洗过滤装置两种 方式 。 1.1 常规三级过滤装置
2 9FA机 组的进气过滤 及脉冲反吹 系统
9FA机组的进气系统采用立式二面迎风进气 装置 , 由唐纳森 (Donaldson)公司提供 , 设计额定 流量为 31.598 m3 /min, 最高进气 温度 80 °C, 有 672对滤芯 。滤芯的结构见图 4;燃气轮机进气系 统结构和管道见图 5。
当机组起动时由 MK VI控 制系统来控制燃 气轮机压气机的旋转 , 同时燃气轮机进气系统也 开始运行 。 由 MK VI发出命令 , 机组开 始加速 。 空气将按压气机要求流过进口过滤器 。进口过滤 器差压将随时受到监控 , 并将在 1 494 Pa时报警 ; 若差压继续升高 , 差压开关将在 1 993 Pa时使机 组跳闸 。
图 4 滤芯的结构图
立式过滤室上配置了过滤脉冲清洗系统 , 可 以用它清洗进口过滤器滤芯 。 脉冲清洗系统提供 压缩空气脉冲 , 使空气暂时反向流过滤芯 , 驱除积 聚在滤芯进气侧的积灰 。 从而延长了滤芯的使用 寿命 , 有助于保持过滤器效率 。 脉冲清洗系统使 用的纯净干燥空气由来自 燃气轮机压气 机的排 气 , 再经 过空气处理单元冷却 、净化和干燥而得 到。
一般以压气机排气作为气源 。 通过微处理器 控制 , 根据时间或压差设定轮流反吹过滤器 , 使过 滤器处于较洁净状态 。此外由于压气机排气温度 较高 , 在雨季还可以烘干滤芯 , 起到保护作用 , 适 用于沙漠 、颗粒尘埃较多的地区 , 是一种比较理想 的过滤装置 。
图 2 悬吊灯笼式进气系统简图
脉冲空气自清洗过滤装置分悬吊灯笼式底部 进气和立式两面进气两种方式 。 悬吊灯笼式 (见 图 2)底部进气脉冲清灰效果好 , 但占地面积大 。 立式两面进气系统 (见图 3)一般安装位置较高 , 通常加装惯性分离器 ;不足之处是因滤芯卧式安 装 , 上部滤芯吹出灰尘会使下部滤芯二次污染 , 脉
机组到达基本负荷之前 , 流过过滤器的空气 量将继续增大 。空气流量仅受到机组负荷 、环境 条件和过滤器差压的影响 。一旦机组达到基本负 荷 , 进口空气流量将保持相对恒定 。
当滤材强度高 、密实的时候 , 大量粉尘在滤材 表面结块 (俗称 “滤饼 ”)。 如果使用反向脉冲气 流能使 “滤饼 ”脱落 , 那么气流阻力随之回落 。 带 有脉冲反吹系统的过滤装置也称为 “自洁式过滤 器 ”。 过滤元件一般为刚性滤 筒 , 圆筒式 过滤器 采用高效木桨纤维滤纸 , 耐用度较好 , 可以直接采 用一级过滤系统 。
图 5 燃气轮机进气系统结构和管道简图
2.1 脉冲清洗系统的运行模式 9FA机组采用进气过滤器的脉冲清洁系统 ,
当大气中的空气进入压气机进气滤网时 , 颗粒集 聚在过滤器介质外层 , 滤芯两侧的差压增加 。 当 达到最大差压设定点时 , 差压开关激活脉冲清洁 系统运行 。 对进气过滤器进行反向脉冲吹扫 , 清 除集聚在过滤器介质外侧的沙尘和污物 。 吹扫是 分段分区进行的 , 因此可以在线进行吹扫 。