探究9FA燃气轮机进气过滤系统的运行及改进

探究9FA燃气轮机进气过滤系统的运行及改进

马彦亮

（中电投珠海横琴热电有限公司519031）

摘要：针对GE公司生产的9FA燃气轮机，本文结合机组进气过滤系统运行原理，对机组运行问题展开了分析，然后提出了改进进气过滤系统的方案。从方案实施效果来看，可以有效延长过滤器使用寿命，为机组运行带来可观经济效益。

关键词：9FA燃气轮机；进气过滤系统；粗滤网

19FA燃气轮机进气过滤系统运行分析

燃气轮机使用的工质为空气和燃气，机组性能和可靠性将受到进口空气质量和纯净度的影响，如果空气滤网出现脏污或堵塞情况将导致进气压力损失过大，导致机组消耗更多出力用于带动气压机。因此在燃气轮机内部，包含有进气过滤系统，可用于提高进口空气质量和纯净度，确保燃气轮机维持较高的功率和效率。

1.1系统运行方式

9F燃气轮机通常采用脉冲空气自清洗过滤装置，在进气过滤系统中使用密实的滤材，其表面粉尘将结痂。利用反向脉冲气流，则能促使结痂脱落，促使滤芯气流阻力回落。该种装置通常采用两种进气方式，即立式二面迎风进气方式和悬吊灯笼式底部进气方式。9F机组进气过滤系统通常拥有多个滤层，第一层包含百叶窗，第二层为粗过滤器，第三层则为精过滤器[1]。对于三级过滤装置来讲，通常采用前一种进气方式，可以利用二面迎风结构进行空气介质交换，需要进行惯性分离器的安装。但是采用该种进气方式，将导致灰尘从上部滤芯吹出时对下部进行污染，造成脉冲效果不足。采用悬吊灯笼式底部进气方式，可以获得较好的清灰效果，但是存在占地面积较大的问题。作为9F机组的一种，9FA燃气轮机为保证机组运行的安全性和经济性，采用立式二面迎风进气方式的同时，进行了过滤脉冲清洗系统的配置，从而对过滤器的滤芯进行清洗。采用该结构，可用于进行压缩空气脉冲的提供，确保空气能够在短时间内流过滤芯，将进气侧的积灰驱除掉，达到延长滤芯使用寿命的目的，从而使过滤器的效率得到提高。如图1所示，进气过滤系统由隔离电磁阀、双塔干燥器、凝聚过滤器、除尘过滤器、反吹调节阀、空冷器、分离器等多个部件构成。压缩空气进入系统后，会经过冷却、分离、过滤、除尘等多步骤处理，为过滤器提供纯净干燥空气。在系统吹扫的过程中，这些空气会进入机组进气滤吹扫母管，完成对过滤器的分段吹扫。在滤清器内外压差达到一定数值时，反吹系统会自动启动。在空气相对湿度超出80%时，系统也会进行自动脉冲清洗。

图19FA燃气轮机进气过滤系统结构

1.2系统运行问题

从系统运行情况来看，容易出现入口滤网堵塞问题，以至于系统过滤效果将会受到影响。出现该种情况，与入口滤网伴随着机组运用时间延长而出现污染程度不断加重有关。在空气湿度较大的情况下，滤芯上已经结痂。此时系统进行反吹将难以取得预想的效果，同时会导致吹出的灰尘给下部滤芯带来污染。而在入口滤网前后压差不断增大的情况下，容易出现破损问题，给燃气轮机的安全运行带来威胁。在入口滤网堵塞后，进入燃烧室的空气也会不断减少，导致燃烧的燃料量不断降低，造成机组排烟量减少。此时，整个机组的热效率会有所降低，发电负荷也会减少，导致机组热耗增多。一旦滤网破损，则会引发安全事故。而想要进行滤网的维护，同样会遭遇一定的困难。因为系统粗滤网位于过滤仓内，滤芯属于无法水洗的一次性滤芯。在机组运行的过程中，滤网内外存在压差，人员难以进入过滤仓更换滤网。如果因为更换滤网使机组停运，又会带来一定的经济损失，导致机组运行成本增加。受这些因素的影响，在燃气轮机运行过程中，需要结合天气湿度确定反吹系统运行情况，必要时利用手动方式进行反吹，通过利用温度高、干燥的气体将受潮的过滤器吹干，确保滤芯强度能够得到提高，以免灰尘过多附着[2]。在电网中，燃气轮机主要需要负责调峰，应避免停运。采取手动的反吹方式，容易因人为失误导致机组运行出现问题，继而带来较大的经济损失。因此，针对燃气轮机进气系统的运行问题，还要通过技术改造进行解决。

29FA燃气轮机进气过滤系统改进方法

2.1系统改进方案

针对9FA燃气轮机进气过滤系统存在的运行问题，考虑到系统结构的基础框架难以改变，还要结合系统现有结构进行适当改造。具体来讲，就是针对系统粗滤网进行改进，在原本结构上对粗滤网的面积进行增大。按照原本的设计，系统额定流量为31.6m³/min，进气温度最大为80℃，滤芯共672对。为实现改进，还应将滤芯提高至864对，使系统原本的过滤面积增加12.5%。采取该种措施，则能使粗滤网的更换周期得到延长，所以能够使机组维护费用得到适当降低。考虑到滤网内外压差较大的问题，还要在系统百叶窗外进行高精度过滤网的增设。采取该种措施，即便遭遇潮湿及恶劣的天气，也能通过在百叶窗外遮罩整张滤网减轻系统所受影响。在天气状况良好的情况下，通过将滤网拆掉则能保证机组的正常运行，以免给机组带来过大的负荷。

2.2系统改进效果

完成系统改进后，对系统运行情况展开分析可以发现。完成系统滤网结构改造后，可以对滤网进行在线更换，即便在机组运行期间也能进入过滤仓进行滤网维护，所以能够保证机组稳定运行，减少因为机组停运带来的经济损失。通过在滤网内部进行固定网格框的安装，并完成一层粗滤网的设置，则能加强对过滤器的保护。相较于改进前，系统过滤器的更换周期由40天延长至60天，避免了运行过程中停机问题的发生。更换滤芯的次数则减少4次，每次机组负荷按照额定的75%运行，耗费4小时，将产生56.7万元经济损失。在系统改造的过程中，则花费了约17万元，每次更换滤芯约9.5万元。按照每次停机24小时进行计算，过去发生两次停机会造成2160MWh电量损失，按照0.7元/kWh进行计算，所以通过改进能够挽回151.2万元的损失。因此从年收益角度来看，单台机组可节约340万元费用。从滤网压降情况来看，采用的新增滤网在流通面积、材质等方面能够与原本的滤网保持相同，因此系统初始压降为80MPa，并未对系统进气效果产生过多影响。完成滤网更换后，压气机进口滤网压差则由0.61KPa下降至0.26KPa，得到了明显改善，因此能够保证机组的稳定运行。

结论：

通过研究可以发现，在9FA燃气轮机进气过滤系统中，主要采用立式二面迎风进气方式，并利用过滤脉冲清洗系统实现滤芯清洗，以保证系统过滤效果。但是在实际运行的过程中，受天气因素影响，系统容易出现进气滤网堵塞的问题，从而给机组运行的可靠性带来影响。针对这一问题，还要通过改造粗滤网和增设一道滤网延长过滤器的使用寿命，提高机组运行的安全性和稳定性，继而为机组运行带来更多的经济效益。

参考文献：

[1]游健,陈子聪.燃气轮机进气过滤系统升级改进[J].科技展望,2016,26(21):156.

[2]韩超,靳江波,李晓鹏.9F燃气轮机进气系统优化改造[J].内蒙古电力技术,2015,33(S2):29-32.