西門子E級燃機進氣過濾系統改造初探

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實施改造提供技術和經濟依據。

E級燃機 進氣過濾系統 改造方案

1 進氣過濾系統簡述

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，對其進氣系統進行說明。該E級燃機為燃氣—蒸汽聯合循環機組，多軸布置，燃氣輪機最大發電出力174MW，汽輪機配套功率為80MW。其進氣系統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、穩定運行。該套進氣系統由德國康菲爾公司設計制造，進氣過濾系統設計為兩級多層，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、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；粗濾和精濾均分四層布置。

2 系統存在問題分析

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域出現霧霾天氣和春季柳絮較多，2012年機組自投運以來，3臺燃機進氣系統濾網壓差在短時間內增大并報警。停機后檢查發現進氣系統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，雨水較多，每次停機檢查發現過濾倉內有水跡現象，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的粗濾并不能很好地發揮作用，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，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的框架結構已經定型，故進氣系統改造必須依靠現有結構進行，根據現場實際情況，進氣系統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

依據燃氣輪機的運行特性分析，進氣系統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據，進氣系統1mbar的壓差將會導致機組0.0002%功率的損失，按目前機組年發電小時數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）。

依據上述數據得出，通過進氣系統改造，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。