9E級燃氣輪機進氣系統改造策略與思考

劉軍

【摘?要】進氣系統是燃氣輪機安全穩定運行的重要保障。近年來，我國北方地區由于大氣環境污染情況惡化，燃機進氣系統面臨極大的考驗。本文通過分析9E機組的運行經驗，介紹了幾種進氣系統改造策略，并對進氣系統的設計提出了建議。

【關鍵詞】燃氣輪機;進氣系統;改造優化

0、前言

燃機進氣系統是燃氣輪機必不可少的輔助系統之一，作為外界空氣進入燃機的唯一一道防線，進氣系統通過過濾、除濕等措施為燃氣輪機提供滿足要求的清潔空氣，以保證燃機的正常運行，對燃氣輪機及整個電廠的安全可靠運行起著舉足輕重的作用。由于近年以來我國華北地區環境污染問題嚴重，加上冬季嚴重霧霾等極端天氣經常持續發生，造成我國北方地區燃氣供熱機組經常面臨進氣系統冰堵、濕堵問題，影響燃氣聯合循環機組供熱季的正常工作。

1、進氣系統常規布置

PG9171E燃氣輪機是在我國應用較早的一款燃氣蒸汽聯合循環燃氣機組。其聯合循環基本布置形式一般為燃機露天L型布置。進氣系統一般位于輔機間上部，采用高位布置形式。我國目前在運的9E機組燃機進氣系統結構一般均采用脈沖反吹式過濾器，原始設計過濾器數量為464組左右。

2、常見問題

目前，華北地區相當數量的燃機電廠都非常靠近當地的河流湖泊，造成局部空氣濕度高，經常達95%以上。當秋冬季節夜晚環境溫度降至0℃以下時，低溫高濕因素疊加，造成燃機進氣系統過濾器表面結冰、結霜堵塞。從而引起燃機進氣系統差壓迅速上升，危及機組正常運行。天津某電廠在2016年12月31日—2017年1月2日期間，燃機進氣系統除濕板嚴重結霜、冰凍，進氣過濾系統發生冰堵，造成進氣差壓大，導致機組三次降出力運行，排放超標。

另外，由于原始設計進氣過濾器數量未考慮中國當前的空氣質量因素，因此長期運行時燃機進氣系統壓損偏高，過濾器更換頻繁，單次過濾器更換成本可達100萬元，造成運行成本增加，降低了機組運行經濟性。

3、進氣系統改造策略

PG9171E燃氣輪機進氣系統經過長期的運行實踐，各個燃機用戶針對不同的實際需求提出并實施了多種技術改造，主要針對降費提效、抗濕防冰、提升效率三個方面。

3.1 降費提效

針對這一目標的改造策略主要是提高精濾的使用壽命，降低精濾更換的維護成本。北方供熱機組為了保證供熱季機組運行的安全穩定，一般采用的均為進口過濾器，單套成本為國產過濾器的3-4倍。提高精濾的使用壽命，能夠有效降低進氣系統的運維成本。常用的改造策略有在精濾前增加多級粗濾、進氣系統擴容等方式。天津華電福源熱電有限公司分別對兩套燃機進氣系統進行了精濾前加裝粗濾和進氣模塊擴容改造（精濾數量由464增加到644套），改造后有效得降低了進氣壓差，減少了霧霾、雨霧等惡劣天氣對燃機運行的影響。

3.2抗濕防冰

北方冬季高濕低溫天氣對于燃氣供熱機組是一個重大挑戰。原有的進氣系統設計沒有考慮到這一問題的發生，導致近年來多個燃機機組首次問題影響而冬季停機或減負荷。針對這一問題，可以采用多種方式來解決：（1）抽取壓氣機排氣或IBH熱空氣與入口空氣混合，提高燃機入口空氣溫度，降低其相對濕度;（2）利用機組余熱，在燃機入口設置氣水換熱器，該技術路線需配合進氣系統擴容同時實施。

3.3提升效率

當前燃氣發電形式不容樂觀，機組運行小時數逐年下降，導致燃機聯合循環平均運行負荷率遠低于其設計負荷率，大大降低了機組運行經濟性。針對這一問題，可利用機組擴大省煤器熱水或其他供熱熱水，將進氣系統入口空氣問題提高到一定程度，優化聯合循環機組部分負荷運行情況，提高其發電效率。該改造策略需要配合進氣系統擴容同時進行，以保證其改造效果最大化。

4、設計優化建議

燃氣輪機進氣系統的造價占整個機組的比例極小，但是其對運行人員造成的麻煩可能占到整個工作的10-20%甚至更多。因此，在機組建設初期對燃機進氣系統設計進行定制化設計或方案優化具由重要的現實意義。

（1）根據業主當地氣候及空氣質量數據定制化設計燃機進氣過濾系統。我國當前燃機機組進氣系統均采用的是主機廠家統一設計方案，不能很好的切合業主當地空氣情況，導致后續運行中問題頻發，極大的牽扯了運行人員的精力。

（2）對于北方供熱機組建議需要配置過濾器防冰除濕系統，保證冬季供熱期運行的安全穩定。

（3）燃機進氣系統在設計過程中應當預留一定的空間位置與載荷，為業主后續進氣冷卻和加熱改造提供條件。

（4）對于北方燃氣輪機機組脈沖反吹式過濾器效果有限，建議配置多級靜態過濾系統。

5、結論

多年的運行經驗讓行業從業人員逐漸對燃氣輪機進氣系統有了深刻認識。掌握進氣系統原始設計依據，不斷改進優化燃機進氣系統設計，推動進氣系統設計國產化是我國燃機國產化的一小步也是具有現實意義的一大步，能夠大大提升我國燃機設備的運行經濟性和安全性，為燃機電廠的精細化管理提供技術保障。

參考文獻：

[1]肖健.燃機進氣系統的運行與維護[J].中國設備工程，2017（17）：77-78.

[2]俞立凡，方煒.9FA燃氣輪機進氣過濾系統的運行及改進[J].浙江電力，2007（06）：36-38.

[3]楊順虎.燃氣-蒸氣聯合循環發電設備及運行[M].北京：中國電力出版社，2003.

（作者單位：天津華電福源熱電有限公司）