怎样改进燃气轮机进气过滤系统论文

浅议如何改进燃气轮机进气过滤系统【摘要】燃气轮机进气过滤系统可靠运行是提高燃气轮机性能和可靠性的前提。该系统为进入的大气滤除杂质，以改善供给压气机进口的空气质量；并将进口压降保持在允许的范围，保证燃气轮机的性能，对燃气轮机的经济性有较大影响。通过对9fa燃气轮机压缩空气反吹系统的技改，并与原有的脉冲空气自清洗过滤装置相互配合使用，使进气过滤系统的作用有所提高。

【关键词】燃气轮机；进气；脉冲反吹；改进

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。

3.脉冲清洗系统的改进

9fa机组在空气滤清器内外压差达到747pa时，机组可以自动启动反吹系统，但燃气轮机运行时反吹效果很差，经观察发现原反吹系统存在以下问题：(1)由于脉冲清洁系统的进气处理单元(apu)管道采用非金属材料，气源为压气机排气，正常情况下气源温度为350℃左右，虽然有空冷器冷却，但当长时间连续运行后，空冷器降温不够，容易造成apu模块上的管道受热变形、管道上的元件损坏。(2)当滤芯还较新(差压小于747pa)，机组要反吹，需选择手动模式。但反吹时上部滤芯吹出的灰尘会使下部滤芯二次污染，使脉冲效果减弱。而在机组停止运行后，压气机没有出力，反吹系统不能工作。(3)当滤芯较脏(差压大于747pa)，机组在“自动/请求模式”下会启动反吹，但由于滤芯上的积灰已经结痂，在湿度较大的情况下，很难将其吹下来。(4)空气中带有一定的油性物质，一旦吸附到滤芯上，就很难除去。(5)apu单元空冷器冷却风扇的保护很灵敏。当外界逆风略大时，它就可能过载保护动作跳闸，且需人工现场复位，较为不便。为此，对原有系统进行了改进，使系统在机组停机时也能对空气滤清器进行人工反吹。反吹气源取自本机的仪用空气系统。改进后，利用仪用空气进行反吹，反吹掉的灰尘不会被重新吸到空气滤清器上，反吹效果更好。

另外，建议机组每次停机时都要进行手动反吹。目的是利用干燥、温度较高的反吹气源吹干受潮的过滤器滤纸，降低进气阻力，提高滤芯强度，降低灰尘的附着力。但由于燃气轮机在电网中主要以调峰为主，往往是日开夜停，晚间反吹会产生一定的噪音，从环保角度考虑，反吹时间不能太长。最后，还要特别注意防止因空气湿度增加而使灰尘吸附力增加。要根据天气的湿度情况检查原反吹系统是否启动，及时地将过滤器表面的灰尘反吹掉。对停机时间较长的机组，在开机前也要进行1-2个周期的压缩空气反吹，这样可清除因长期停运而附着在过滤器表面的灰尘。

4.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。本文通过常规脉冲空气自清洗过滤装置和进气过滤、脉冲反吹系统的运行分析，提出了改进方案，并获得较好的改造效果。