摘要：燃气轮机是以空气与燃气作为主要工质的，所以它的进口空气质量与纯净度是提升燃气轮机性能的关键性条件。由于设备空气滤网会因污染、霜冻等原因而产生堵塞，造成进气压力损失现象，使燃气轮机功率处于高损耗状态，所以必须对其进气过滤装置的运行进行改进。文章对燃气轮机进气过滤网的运行及改进进行了探讨。
关键词：燃气轮机；进气过滤装置；运行方式；滤网更换；更换周期计算模
1.进气过滤系统的类型及运行方式
目前燃气轮机一般采用常规三级过滤装置或脉冲空气自清洗过滤装置。GE公司的6B机组采用常规三级过滤装置，而9F和大部分9E机组则采用脉冲空气自清洗过滤装置。进气过滤装置一般采用强度高、密实的滤材，当大量粉尘在滤材表面结痂(这种痂状物俗称“滤饼”)时，使用反向脉冲气流能使“滤饼”脱落，使滤芯的气流阻力随之回落。这种带有脉冲反吹系统的过滤装置称为“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，耐破度较好，因此可以直接采用一级过滤系统。
脉冲空气自清洗过滤装置分悬吊灯笼式底部进气和立式二面迎风进气两种方式。悬吊灯笼式底部进气系统脉冲清灰效果好，但占地面积大(有时为减小占地面积，采用双层甚至多层结构)。立式二面迎风进气系统一般安装位置较高，通常加装惯性分离器，不足之处是因滤芯卧式安装，上部滤芯吹出灰尘造成下部滤芯二次污染，使脉冲效果减弱。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。
从提高机组运行经济性和安全性角度考虑，采用悬吊式进气比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在实际使用中效果不太理想，如何更好地使它发挥作用，还需进一步探索。
2.进气过滤及脉冲反吹系统
9FA机组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31.598m3/min，最大进气温度80℃，有672对滤芯。立式过滤室上配置了过滤脉冲清洗系统，用来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来自燃气轮机压气机排气，再经过空气处理单元冷却、净化和干燥。
进气处理单元(APU)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的压缩空气经空冷器冷却、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590-760kPa，温度低于61℃。
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吹扫母管，对过滤器进行分段吹扫。现场脉冲选择开关可以选择3种运行模式：手动模式、关断模式、自动/请求模式。
当正常运行时，过滤器可以在“自动/请求模式”下按以下3种情况下进行自动清洗：(1)时钟控制清洗。由操作员安排每天的清洗时间，也可以为该时钟编程，控制器能够使过滤器执行正常的清洗循环。(2)若相对湿度超过80%，过滤器清洗系统将启动脉冲清洗，直至相对湿度下降至设定值。(3)差压大于747Pa，将触发差压开关，不管是否在回避脉冲时段，过滤器脉冲系统都将启动，直至差压降到622Pa以下方停止工作。否则，过滤器脉冲系统在机组停机更换过滤器之前，将一直保持在连续脉冲模式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 燃气轮机进气过滤装置改进案例简析
3.1 电厂燃气轮机进气过滤装置基本情况概述
某西部电厂所采用的Trent60燃气轮机，该燃气轮机机组主要包含3个组成部分：燃气轮机、压气机以及燃烧室。它的进气过滤装置就是按照三级过滤装置来实现的。在该电厂，进气过滤装置为典型的2级多层设计：第一级设计包括了防鸟网和百叶窗；二级设计包括了粗过滤器与精过滤器两种模式。
由于西部气候比较恶劣，尤其是在春秋季常常出现沙尘天气，再配合冬季不规律的雨雪天气，该电厂进气过滤装置的过滤网压差随机组运行时间的持续而越来越大，造成了机组内部滤芯的损坏。另外，该电厂的入口滤网也存在堵塞现象，它所造成的后果就是进入燃烧室内的空气量在逐渐降低，这也就意味着能够参与燃烧的燃料量也随之降低。另外，机组压气机装置的入口滤网压差也在不断增加过程中，特别是滤网之后的进气段也受到了严重污染，使得过滤进口位置的过滤叶片污垢大量堆积，造成了燃烧轮机进气过滤装置级间压缩比的大幅度降低，而压气机的效率也在不断下降。基于以上诸多问题可以明确必须要对该厂进气过滤装置进行改进，确保恢复改善它的生产效益与经济效益。
3.2 进气过滤系统的改进措施
按照该电厂的燃气轮机进气需求，明确机组燃烧室的基本进气空气流量指标，燃烧室随温度增加其进气流量在不断降低，进气质量也明显下降，其主要原因还应该归咎于进气过滤装置的过滤网堵塞，可过滤面积严重不足，也导致了进气过滤精度的大幅降低。按照以上问题，本文对该电厂进气过滤装置过滤网做出以下两方面改进：
首先，要对压气机进气过滤系统中的粗过滤器与细过滤器进行改良，将原本装置设计中的6袋片状结构改良为12袋折叠式结构，同时也要大幅度提升粗过滤器的过滤面积。按照原始设备的设计标准来看，粗过滤器为6袋化纤袋式粗预过滤器，它的有效过滤面积达到3m2，而设计初始压降为60Pa。为了改良进气过滤系统的空气杂质过滤能力，所以才把它改为12袋折叠式结构，同时将过滤精度提高到F7（欧洲标准），形成12袋玻璃纤维袋式过滤器。经过如此改良后，它的过滤面积达到了9m2，压降也比原来提升3倍，从整体上也增加了进气过滤装置中过滤网及滤芯的使用寿命。
其次，应该考虑在装置中压气机的系统百叶窗位置增加一道过滤网层，因为当地恶劣的风沙雨雪环境，所以新加入的过滤网层是根据精度合成化学纤维滤布所制作而成的，它附着于百叶窗之外，为进气装置形成了一道防御体系，提高了燃气轮机在恶劣天气环境下运行的安全稳定性，但它同时也会对燃机轮组整体的负荷带来一定影响。
在经过以上两点优化改进后，相比于改造前，系统的粗过滤器更换周期增加到60天左右（原来为40天），而精过滤器的更换周期也增加到200天以上（原来为40天），同时在运行过程中降低两次停机可能。如果将每次停机时间计算为24小时，那么两次停机所损失的发电量超过3000W・h。因此以平均50M的发电量来进行计算，两次停电可以直接节约粗过滤器280片，精过滤器560片，挽回直接损失超过350万元。这说明该电厂对燃气轮机进气过滤装置中过滤网的改良是非常到位的，在经济和技术上都得到了收效。
结语
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，进气压力损失将显著增大。进气压力降低后，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。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。
【参考文献】
［１］杨顺虎.燃气-蒸气联合循环发电设备及运行[M].北京:中国电力出版社,2003.
论文作者:薛荻
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/2
标签：燃气轮机论文; 过滤器论文; 装置论文; 脉冲论文; 空气论文; 系统论文; 滤芯论文; 《当代电力文化》2019年第08期论文;