燃气轮机进气过滤系统的改造研究

燃气轮机进气过滤系统的改造研究

崔理彬 ,曾毅

中车资阳机车有限公司    四川省 资阳市    641300

摘要：工业化、城市化发展进程的不断推进，促使燃气轮机应用大幅度增加，而进气过滤系统运行情况会直接影响到燃气轮机使用寿命，对其稳定运行至关重要。对此，本文举例说明，具体分析了燃气轮机进气过滤系统以及该系统运行中存在的问题，在此基础上，提出了燃气轮机进气过滤系统改造措施，希望可以为相关人士提供参考与借鉴。

关键词：燃气轮机进气过滤系统过滤效率升级改进

引言：地处北方，在冬季供暖时经常发生长时间雾霾天气，并且北方雨雪较为频繁，这种环境下，非常容易导致该市的燃气供热机组进气系统过滤器出现较大压差，不少设备只能被迫下调负荷，甚至停机，直接增加了该市的供热压力。针对此问题，该市各电力企业积极组建专业小组，研究燃气轮机进气系统，并进行相应地改造，最大程度上减小进气系统过滤器压差，防止影响机组实际运行效果。

一、燃气轮机进气过滤系统

    某电厂建设的供热发电机组，包含了两台燃气轮机、两台余热锅炉，还有一台蒸汽轮机和三台发电机，主要以多轴布置方式为主，其中燃气轮机主要应用了德国西门子公司技术，其最大发电出力为299 MW。在实际布置过程中，主要采用了9F级燃气轮机布置方式，简单说，就是燃气轮机进气系统布置在燃气轮机发电机房屋顶，这种设置方式可以很好地过滤掉空气中的尘土，同时也可以有效分离出空气中的液滴，促使过滤后的洁净空气，可以更好地供应到燃气轮机压气机中，进而促使燃气轮机可以正常、稳定运行。

二、燃气轮机进气过滤系统存在问题

    由于地处北方，在冬季时期容易出现长时间雾霾、雨雪天气，这种恶劣天气会导致燃气轮机进气过滤系统滤网出现短时间内的压差增大的情况，从而引发系统报警。工作人员将设备停机后，实施了全面的检查，此时发现燃气轮机进气过滤系统内部吸附有较多灰尘，而且这些灰尘已经在系统表面形成了板结，进而造成粗滤压差发生明显变化，已经明显超出最大允许值。全面分析这种压差形成的原因，不难发现，与燃气轮机进气系统设计存在直接问题。

    首先，分析当地空气质量可知，其含尘量偏高，并且沙尘暴、雾霾等天气较为常见，并且在短时间内空气湿度、灰尘会明显增加。但从该系统粗滤设计情况看，由于是片状结构，无法吸收大量的灰尘，造成燃气轮机在实际运行过程中，进气粗滤极容易堵塞，导致系统出现较高的压差，最终影响了燃气轮机负荷。

其次，该电厂在布设进气过滤系统时，由于粗滤设计在了过滤仓部分，导致系统实际运行时，会受到进气压差的影响，难以进入过滤仓更换粗滤，加入运行时出现较大的粗滤压差，只能采取停机的方式进行处理。但与南方燃气调峰机组相比，北方燃气供热机组在冬季运行过程中，由于是连续运行，如果发生被迫停机的情况，会直接增加企业经济损失，同时也会直接对居民生活造成影响。     

最后，由于进气过滤系统粗滤使用的滤芯是一次性的，无法水洗再利用，并且需要经常更换粗滤周期，而一些进口粗滤不仅成本高，而且供货周期非常长，从而直接增加了机组运行、维护成本。

三、燃气轮机进气过滤系统改造方法

    由上文分析可知，机组进气过滤系统框架结构属于固定不变的，所以对于进气过滤系统的改造，应当从现有结构入手，找出相应的原因，做好实际现场的各类数据进行测量，可以从以下几个方面实施相应的改造。

（一）改造过滤仓层粗滤结构

上文分析可知，以往主要以片状结构为主，在实际应用中效果不佳，对此，可以调整为折叠的板式结构，以此来达到增加粗滤的容尘量目的。在改造前，施工人员需要明确原过滤仓粗滤设计参数，其单片规格为596 mm（长） x 596 mm（宽） x 75 mm（高），单片容尘量570g，有效过滤面积为0.35m2，其初始压降为86Pa，最大压降可以达到250 Pa，如果对空气中灰尘粒径超出6μm，则其吸附率可以达到100%，若是3-4μm液滴，则吸附率同样可以达到100%，并且粗滤使用的是一次性滤芯，不能水洗。技术人员参照以往设计参数后，实施相应的改造，将粗滤结构调整为折叠式框架结构，并使用玻璃纤维无纺布，其规格为2 400mm（长）x 600mm（宽）x 40mm（高），先折叠好，而后利用金属骨架，将其固定在不锈钢框架内，通过此种设计方式，能够很好地增加进风过滤面积，与此同时，也可以使得其初始压降低到50 Pa，并且在容尘量方面，单个粗滤框可以达到单片粗滤的两倍，使得粗滤不用过于频繁地进行更换。

（二）在防冻舱内新增1层粗滤便于更换

防冻仓在实际运行过程中，能够自由进出，所以在防冻仓内可以通过新增1层粗滤的方式，为后续粗滤在线拆卸更换提供便利，进而更好地满足冬季供暖设备系统连续运行的需求。在改造过程中，相关技术人员应当从现场实际测量入手，将新增的粗滤层安置在防鸟网后风雨百叶窗除湿器前，并在百叶窗钢框架内安装一个用于固定粗滤的网格框，其规格为950 mm（长）x 670 mm（宽）x 65 mm（高），主要是30 mm x 15 mm尺寸的304不锈方钢，而固定网格则主要运用50 mm x 50 mm不锈钢丝网，在改造过程中，需要将直径2 mm的不锈钢丝进行对折，与此同时，还应当做好粗滤的支撑骨架，将高度控制在60mm左右，此外，对于片状粗滤的制定，应当结合网格框尺寸决定，完成粗滤固定部分后，再将防鸟网安装在外层。通过安装防冻仓粗滤，能够为后续粗滤在线拆卸更换提供极大便利，而在过滤仓粗滤层的作用下，可以在更换过程中，及时吸收防冻仓粗滤拆卸时出现的灰尘，从而对精滤起到一定保护作用。通过改造后，该层粗滤设置在距离防冻管较近的后侧，如果遭遇雾霾、湿度较大的恶劣天气，可以通过强制开启防冻管，保证该层粗滤干燥，避免粗滤表面发生板结的情况，进而更好的延长粗滤使用时间。

（三）防雨罩底部增加迷宫式填料

将迷宫式填料填在防雨罩底部，可以避免小液滴湿润而增加粗滤层。通常情况下会在防冻仓风雨百叶窗前新增粗滤层，所以遇到风雨天气时，防雨罩内会出现细小液滴，直接流入到粗滤中，此情况在雨季非常突出，极易引发粗滤潮湿，最终形成泥状物板结，因此，在改造中需要通过新增粗滤层达到防雨保护的目的。技术人员综合考量后，引入蜂窝式防雨填料，将其添加在防雨罩底部进风口位置，并利用防雨罩对较大粒径雨珠进行阻挡，通过这种蜂窝式防雨填料的利用，可以发挥其交错式通道作用，确保进气更加通畅，与此同时，也可以除去空气中的细小液粒，更好的保护粗滤。

结束语：

通过本文对燃气轮机进气过滤系统的改造研究，不难发现，通过改造机组进气过滤系统，可以减少过滤仓粗滤更换频率，使得工作人员日常维护工作量减轻，同时也可以进行粗滤在线更换，很大程度上提高了机组抗干扰能力，促使机组更加安全、稳定运行，同时，也降低了机组发电成本，对提升企业整体经济效益具有重要作用。

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