曹康
(江苏华电仪征热电有限公司 江苏仪征 211417)
摘要：本文以仪征热电有限公司西门子9E燃机为基础，简述其进气系统结构，对进气过滤系统存在问题进行说明并提出改进方案，从改造的效果、经济性方面进行比较进行论述，为改进西门子9E燃机进气过滤系统提供依据。
关键词：9E燃机；进气系统；粗滤；改进
1 前言
燃气轮机以空气及燃气为工质，它的进口空气质量和纯净度是提高燃气轮机性能和可靠性的前提，当进口空气滤网因污脏或冬季结霜而堵塞时，进气压力损失将增大。进气压力降低后，在保持燃气轮机循环最高压力不变时，压气机的比功必须增加，这时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。
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。因此进气压力降低会从两方面引起燃气轮机输出功率的降低，进气过滤系统对燃气轮机电厂的经济性有较大影响。
2 进气系统概述
仪征热电有限公司配有三套西门子E级燃机机组，单轴布置，其型号为SGT5-2000E（7），燃机最大发电出力170MW。燃机进气系统布置在燃机发电机房屋顶，作用是过滤空气中尘土、初步分离空气中液滴，并将过滤后的洁净空气供应至燃机压气机，以保证燃机的正常、稳定运行。该套进气系统由德国康菲尔公司设计制造，进气过滤系统设计为两级多层，第一级为防冻仓，由外至内依次为风雨防护罩、防柳絮网、防冰冻系统、风雨百叶窗除湿器；第二级为过滤器仓，含粗滤层和精滤层，其中粗滤为凝絮式玻璃纤维结构，共504块；精滤为两个直筒的组装式滤芯，共616套，精滤带脉冲反吹自清洁系统；粗滤和精滤均分四层布置。
3 问题分析
原过滤房粗滤设计，粗滤采用玻璃纤维毡制作，它具有透气、柔韧、不助燃、无毒无刺激性等特点，一次性滤芯，不可水洗。玻璃纤维毡滤芯的过滤精度为粗效G2。进气室安装精过滤对组（圆锥形滤芯、圆柱形滤芯），其过滤精度为F9。一般情况下，最末级过滤器决定空气净化的程度，前端过滤器只起到保护作用，若相邻两级过滤器效率规格相差太大，则前一级起不到保护后级的作用。
扬州市出现雾霾天气和春季柳絮较多，2012年机组投运以来，3台燃机进气系统滤网压差在短时间内增大并报警。停机后检查发现进气系统粗滤的内部吸附有大量的灰尘并在表面形成板结，导致粗滤压差高报警，压差增高，影响燃机负荷。
我公司处于长江中下游地区，雨水较多，每次停机检查发现过滤仓内有水迹现象。运行过程中雨水进入过滤仓，飘落在精滤上，严重降低了精滤的使用寿命。
4 进气系统改造方案及效果
由于机组进气系统的框架结构已经定型，故进气系统改造必须根据现有结构进行，根据现场实际测量，进气系统改造可以按照以下进行。
改造方法：利用进气房内部原框架，通过焊接槽钢、挡板等，制作袋式过滤器的安装模架。对四层框架进行测量，合理分割成单独的框架单元，制作袋式过滤器安装导轨。在安装导轨左侧焊接“L”形挡板限位，右侧用活动挡块固定。两两袋式过滤器之间密封条贴边，保证过滤系统的密封性。
原设计的片状结构为粗效片式过滤器G2级（见下表），粗滤设计参数：单片尺寸为570×510×75mm，有效过滤面积0.35m2，单片容尘量570g，设计初始压降86Pa，粗效。
改造后的粗滤为中效袋式过滤器M5级（见下表），初始压降50Pa，袋式过滤器，进口玻纤滤料，其特点有阻燃、低阻力、高容尘量、过滤性能稳定，2.0μm以上颗粒过滤效率达到100%。
表1 空气过滤器分级表
图1 北京未来城电厂袋式过滤器实图
5 经济效益分析
根据燃机的运行特性，燃机进气系统压差将直接影响机组的负荷出力，根据西门子提供的数据，见图2，1mbar的压差将会导致机组0.0002%功率的损失，按机组年发电小时数4000小时，负荷率按80%计算，与原来粗滤压差相比，按全年减小100Pa（1mbar=0.105Pa，共约952mbar）进行计算（保守估计），其年增加的发电量约为952×170MW×4000×80%×0.0002%=1035.78MW=103.58万度电（单台机），每度上网电价按0.70元核算，故由于进气系统改造降低压差增加的经济效益高达72.5万元。
图2 仪征9E燃机进气压差与功率修正曲线
过滤仓将片状粗滤改造为袋式板框粗滤，一台燃机改造费23万元（含1套滤芯9元万）。减去原单套粗滤的材料费5万，年支出增加费用为：23-5=18（万元）。
根据上述数据得出，通过进气系统改造，按一年更换两次粗滤计算：
第一年三台燃气轮机组年收益增加：（72.5-18-9）×3=136.5（万元）；第二年及以后三台燃气轮机组年收益增加：（72.5-9×2）×3=163.5（万元）。
6 结论
对机组进气系统进行改造，可延长了过滤仓粗滤更换周期，减少日常维护工作量，提高粗滤过滤等级，保护精滤并延长精滤的使用寿命，改善机组抗恶劣天气干扰的能力，增强机组运行的安全性和稳定性，同时也大大降低了机组的发电成本，提高了机组的经济效益。
作者简介：
曹康，设备部机务专工。
论文作者:曹康
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/1
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