西門子E級燃機進氣過濾系統(tǒng)改造初探

周軍（江蘇華電儀征熱電有限公司，江蘇揚州 211400）

西門子E級燃機進氣過濾系統(tǒng)改造初探

周軍
（江蘇華電儀征熱電有限公司，江蘇揚州 211400）

燃氣輪機以空氣為助燃氣體，它的純凈度直接影響著燃氣輪機的功率和效率，同時更會影響燃氣輪機葉片的使用壽命，是提高燃氣輪機性能、可靠性和經濟性的保障。本文以西門子E級燃機（SGT5-2000E）為例，對其進氣過濾系統(tǒng)結構及存在問題進行說明并提出改造方案，為西門子E級燃機進氣過濾系統(tǒng)實施改造提供技術和經濟依據(jù)。

E級燃機 進氣過濾系統(tǒng) 改造方案

1 進氣過濾系統(tǒng)簡述

本文以儀征熱電有限公司所配套的西門子E級（SGT5-2000E）燃機為例，對其進氣系統(tǒng)進行說明。該E級燃機為燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，多軸布置，燃氣輪機最大發(fā)電出力174MW，汽輪機配套功率為80MW。其進氣系統(tǒng)布置在燃氣輪機房屋頂，作用是過濾空氣中塵土、初步分離空氣中液滴，并將過濾后的潔凈空氣提供給燃機壓氣機，以保證燃機的正常、穩(wěn)定運行。該套進氣系統(tǒng)由德國康菲爾公司設計制造，進氣過濾系統(tǒng)設計為兩級多層，第一級為防凍除濕倉，由外至內依次為防風雨護罩、防柳絮網、防冰凍系統(tǒng)、風雨百葉窗除濕器；第二級為過濾器倉，含粗濾層和精濾層，其中粗濾為凝絮式玻璃纖維結構，共504塊；精濾為兩個套裝直筒的組裝式濾芯，共616套，精濾帶脈沖反吹自清潔系統(tǒng)；粗濾和精濾均分四層布置。

2 系統(tǒng)存在問題分析

該E級燃機原過濾倉粗濾設計采用玻璃纖維氈制作，它具有透氣、柔韌、不助燃、無毒無刺激性等特點，一次性濾芯，不可水洗。玻璃纖維氈濾芯的過濾精度為粗效G2。進氣室安裝精過濾對組（圓錐形濾芯、圓柱形濾芯），其過濾精度為F9。一般情況下，最末級過濾器決定空氣凈化的程度，前端過濾器只起到保護作用，若相鄰兩級過濾器效率規(guī)格相差太大，則前一級起不到保護后級的作用。由于該公司機組所處區(qū)域出現(xiàn)霧霾天氣和春季柳絮較多，2012年機組自投運以來，3臺燃機進氣系統(tǒng)濾網壓差在短時間內增大并報警。停機后檢查發(fā)現(xiàn)進氣系統(tǒng)粗濾的內部吸附有大量的灰塵并在表面形成板結，導致粗濾壓差高報警，壓差增高，影響燃機負荷和效率，并根據(jù)西門子維護手冊要求三套機組更換粗濾頻繁。同時該公司處于長江中下游地區(qū)，雨水較多，每次停機檢查發(fā)現(xiàn)過濾倉內有水跡現(xiàn)象，分析是由于在運行過程中雨水進入過濾倉，飄落在精濾上，嚴重降低了精濾的使用壽命。

由上所述，目前該類型燃機進氣系統(tǒng)的粗濾并不能很好地發(fā)揮作用，導致不能有效地保護下一級精濾（更換一套精濾價格是粗濾價格的10倍左右），同時由于自身設計原因，沒有考慮到機組所處區(qū)域差異影響，致使粗濾更換頻繁，按照機組平均4000利用小時數(shù)，平均四個月就要更換一套粗濾，嚴重影響機組的安全性和經濟性。

3 改造方案及效果

表1 空氣過濾器分級表

由于機組原進氣系統(tǒng)的框架結構已經定型，故進氣系統(tǒng)改造必須依靠現(xiàn)有結構進行，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，進氣系統(tǒng)改造按照以下方法進行。改造方案如下：

利用進氣房內部原框架，通過焊接槽鋼、擋板等，制作袋式過濾器的安裝模架。對四層框架進行測量，合理分割成單獨的框架單元，制作袋式過濾器安裝導軌，在安裝導軌左側焊接“L”形擋板限位，右側用活動擋塊固定，兩兩袋式過濾器之間密封條貼邊，保證過濾系統(tǒng)的密封性。原設計的片狀結構為粗效片式過濾器G2級（見下表1所示），粗濾設計參數(shù)為：單片尺寸為570×510×75mm，有效過濾面積0.35m2，單片容塵量570g，設計初始壓降86Pa，粗效。實施改造后的粗濾為中效袋式過濾器M5級，初始壓降50Pa，袋式過濾器，進口玻纖濾料，其特點有阻燃、低阻力、高容塵量、過濾性能穩(wěn)定，2.0μm以上顆粒過濾效率達到100%。

改造實施后可取得以下效果：（1）使粗濾的過濾等級提高，達到中效，更加利于保護精濾，延長其使用壽命；（2）使粗濾嚴密性大大加強，阻止雨水進入過濾倉，保護精濾表面層干燥不吸灰塵，延長其使用壽命；（3）使粗濾使用壽命有效延長，同樣的結構、同樣的進風有效面積，不同的材料容塵量增大3倍，可以使使用壽命提高3倍左右。

4 經濟性分析

依據(jù)燃氣輪機的運行特性分析，進氣系統(tǒng)壓差不僅直接影響機組的功率，而且對燃氣輪機的經濟運行有著直接影響。從西門子提高的維護手冊中所提供的數(shù)據(jù)，進氣系統(tǒng)1mbar的壓差將會導致機組0.0002%功率的損失，按目前機組年發(fā)電小時數(shù)4000小時，負荷率按80%計算，與原來粗濾壓差相比，全年減小100Pa（1mbar=0.105Pa，共約952mbar）進行計算（保守估計），粗略估算一下：其年增加的發(fā)電量約為952×174×4000×80%×0.0002%=1060MW=106萬度電（單臺機），每度上網電價按0.584元核算，則由于進氣系統(tǒng)改造降低壓差增加的經濟效益約為62萬元。

將片狀粗濾改造為袋式板框粗濾，一臺燃機改造費23萬元（含1套濾芯9元萬）。減去原單套粗濾的材料費5萬，年支出增加費用為：23-5=18（萬元）。

依據(jù)上述數(shù)據(jù)得出，通過進氣系統(tǒng)改造，按一年更換兩次粗濾計算：

第一年三臺燃氣輪機組年收益增加：（62-18-9）×3=105（萬元）；第二年及以后三臺燃氣輪機組年收益增加：（62-9×2）×3=132（萬元）。

通過以上的初步估算，改造進氣系統(tǒng)的粗濾可以取得明顯的經濟效益。

5 結語

通過以上分析，對E級燃氣輪機進氣粗濾系統(tǒng)改造，不僅可減少日常維護工作量，延長粗濾更換周期，提高粗濾過濾等級，保護精濾并延長精濾使用壽命，改善機組適應各種惡歷天氣運行的能力，降低了機組運營成本，使燃氣輪機運行的安全性、經濟性得到有效提升，所以改造E級燃氣輪機進氣粗濾系統(tǒng)是可行的。

周軍（1970—），男，江蘇揚州人，碩士研究生，高級工程師，主要從事電力生產管理。