加热炉燃控系统优化与应用范文

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摘要：本文以河北钢铁集团邯钢公司（简称河钢邯钢）能源中心150MWCCPP发电机组中燃气轮机进气系统在运行中发生的问题为切入点，说明9E燃气轮机进气系统的空气过滤器改造的可行性并提出改造方案，对比方案实施后的效果，为今后解决同类型问题提供参照。

关键词：9E燃气轮机；进气系统；过滤器改造

1概述

河北钢铁集团邯钢公司（简称河钢邯钢）能源中心150MWC－CPP发电机组是目前河钢邯钢最大装机负荷的发电机组，机组主要配置1台9E型燃气轮机、1台自然循环双压余热锅炉、1套汽轮发电机及其他配套设备，燃气轮机由美国GE公司生产制造，型号为PG9171E，其进气系统的空气过滤器在线安装有5组模块，460套滤芯组（型号H23-L4X5），每套滤芯组由1个圆筒形滤芯和1个圆锥形滤芯组成，为脉冲式反吹自清式结构，其作用是过滤空气中的尘土等杂质，初步分离空气中的液滴，将过滤后的洁净空气供应至燃气轮机压气机，以保证燃气轮机正常、稳定运行。脉冲式反吹自清过滤器的工作原理是当过滤下来的杂质附着在滤芯表面，使滤芯的进气阻力增大，达到报警值时，脉冲压缩空气反吹系统自动启动，形成一次瞬间反向气流冲击，将滤芯表面的附着物吹掉，附着物受重力作用集中落在灰斗。当滤芯阻力回落达到某一定值时，反吹自动结束。

2进气系统空气过滤器运行现状

随着运行时间的推移，我们发现：燃气轮机机组在恶劣天气（雨、雪、雾、霾）及春季杨柳絮多发时间段运行，易触发机组保护联锁引起自动降负荷甚至跳机；在定期的检修维护中也发现，过滤室地面昆虫尸体等异物堆积，滤芯积灰严重，甚至结块，同时发现有较大的颗粒通过滤芯进入通流对机组部件造成冲击损伤的情况；实际上的进气系统空气过滤器滤芯在冬季雾霾期仅仅在线运行3个月，其过滤压差就会急剧升高达到报警值，滤芯的使用寿命远远低于预期的一年或6000运行小时。以上这些对机组在长周期运行中的经济效益和运行安全都十分不利。

3影响进气过滤系统的因素

理论上，一个良好的进气过滤系统，应能在各种温度，湿度和污染的环境中，改善进入机组的空气质量。但是，由于燃机制造多以欧美的环境标准和运行条件为依据，与国内实际使用条件存在不小的差异，主要表现在地理环境、投资、运行小时数、年平均负荷、检修频率等方面，这些都会影响过滤系统的过滤效率和使用寿命。

4进气过滤系统故障的危害

进气过滤系统故障，首先，对压气机进气通道及叶片的污染，造成通流面积减少，降低级间压缩效率，机组能耗升高。严重时，甚至引起压气机“喘振”，危及燃气轮机的运行安全。其次,空气中的各种有机物与无机物颗粒杂质，在燃机通流部位因高温作用产生结垢和腐蚀，堵塞透平叶片冷却孔,削弱冷却效果，易造成金属超温。

5造成进气系统现状的原因分析如下

5.1钢厂灰尘多、颗粒细小，春季杨柳絮多，且随着近年厂区绿化率的逐年提高，为昆虫的栖息提供条件，而现有反吹装置无法完全清除滤芯内部污染物。

5.2同等压比下，供应燃烧的空气量减少，控制系统自动调节减少燃料供应与之相适应。供应燃烧的空气量减少,导致随着污染物累积，滤芯内部的滤纸吸水、透气性变差，使得滤纸强度变差，易被反吹的压缩空气打破，形成漏点。

5.3滤芯更换费用高(进口110万/套，国产60～70万/套)，而使用寿命一直偏低，平均在6个月，且随着压差增大影响机组负荷及安全运行。

5.4不同地区空气中颗粒的污染特性各有差异,并受大气环境和地理因素的影响。9E燃机空气过滤器系统是GE公司按照欧美环境进行的标准设计，设计标准与本地实际环境标准存在差异，这种差异最终表现为滤芯使用寿命一直偏低，其根本原因是过滤器元件配置过少，抵抗环境差异的能力低。

6改造方案

从运行和检修状况分析论证得出：其一，环境污染源多，要使进气系统运行良好，应清除滤芯污染物或更换新滤芯，并采取措施降低滤芯污染程度；其二，要延长滤筒寿命，就要尽可能的增加过滤器元件数量。由此，为保证燃机正常高效运行，避免进气系统空气过滤器对设备运行的影响，我们对进气系统空气过滤器做了如下改造：

6.1经过现场测量后，在原空气过滤器前新上一套过滤器，与原过滤器并联。这样布置既能最大化的增加滤芯数量，又不与其他设备产生干涉。

6.2新增过滤器主要由G4粗效过滤器和F9精滤滤芯组组成的过滤房和过渡段管道组成。过滤房进风口上部是挡雨板，进风口设置防鸟网，能有效防止鸟及树叶的吸入，过滤房底部设计有灰尘收集装置，过滤房到原过滤器之间增加稳定和均匀空气流场的过渡段管道，过渡段内设置有导流板。

6.3新增过滤器过滤房内精滤滤芯布置26排（南北）*11套（东西），共计286套滤芯（与原滤芯相同），由美国HV公司生产的燃机专用滤芯，F9过滤等级，此滤芯竖直摆放。为提高精滤的使用寿命，在周围进风处增加一级粗效过滤器，型式为口袋式，效率为G4，滤材使用加厚无纺布材料，每个袋式过滤器尺寸为592*592*450，共189套。G4粗滤容尘量高，除水、除尘效果好，有效过滤飞虫、柳絮等杂质，起预过滤作用，降低后部滤芯负载，保护滤筒过滤器。通过5000mm*4000mm的风道接入原进气风道。工作时，在燃气轮机的作用下，环境空气分别通过两套空气过滤系统的过滤元件进入下游风道，并最终汇集在一起进入燃气轮机，空气中的杂质在经过过滤元件时被滤除。

7改造后效果

7.1改造后完全满足使用条件，在改造中保持了原控制系统和反吹系统，所有易损件和备品备件同原系统保持了一致，便于后期使用和维护。

7.2没有改造之前换上全新滤筒空气过滤器压差即升至800至900Pa，改造以后空气过滤器压差可以在500至600Pa之间保持4至5个月，滤芯使用寿命完全达到预期，与改造前相比降低了更换周期和人工成本，年节约滤芯费用43万元。

7.3新增286套精滤和189套粗滤，比原系统过滤面积增加60%，有效降低进气系统的压损，提高了燃机的效率。

7.4延长了空气过滤器滤芯的使用寿命，节省停机更换滤芯时间2次/年，2天/次，可多发电4天*300万千瓦时/天=1200万千瓦时，年可创效电费600万元/年。

8结论

8.1通过对燃气轮机进气系统空气过滤器的改造，有效降低了空气过滤器压差，延长了空气过滤器滤芯的使用寿命，缩短了燃气轮机停机检修时间，提高了发电机组的运行效率。

8.2通过改造前的问题分析和调研，进一步了解了燃汽轮机空气过滤器的运行原理，对不同地区空气中颗粒的污染特性差异与大气环境和地理因素的影响有较为全面的了解，在燃机进气系统空气过滤形式的搭配选择上应注意适应地区多样性的问题。

8.3我国燃机制造还严重依赖国外，如燃机进气系统空气过滤器滤芯这样的重要辅机部件和耗材的国产化水平还较低，有待大家进一步深入研究并加快各部件和耗材的国产化，降低维护费用。

参考文献

[1]GE公司运行与维护手册.

[2]王海翔，孙沿涛.9E燃气轮机空气滤清器的清洁与维护[J].燃机轮机发电技术，2012,10.

[3]白强，黄东宇.燃气轮机空气滤清装置的选型分析[J].燃气轮机技术,1992(3):35-44.

[4]俞立凡，方炜.9F燃气轮机进气过滤系统的运行及改进[J].浙江电力，2007（6）：36-38.

作者：贺夏；夏长乐 单位：河北钢铁集团邯钢公司能源中心