加熱爐燃控系統優化與應用范文

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摘要：本文以河北鋼鐵集團邯鋼公司（簡稱河鋼邯鋼）能源中心150MWCCPP發電機組中燃氣輪機進氣系統在運行中發生的問題為切入點，說明9E燃氣輪機進氣系統的空氣過濾器改造的可行性并提出改造方案，對比方案實施后的效果，為今后解決同類型問題提供參照。

關鍵詞：9E燃氣輪機；進氣系統；過濾器改造

1概述

河北鋼鐵集團邯鋼公司（簡稱河鋼邯鋼）能源中心150MWC－CPP發電機組是目前河鋼邯鋼最大裝機負荷的發電機組，機組主要配置1臺9E型燃氣輪機、1臺自然循環雙壓余熱鍋爐、1套汽輪發電機及其他配套設備，燃氣輪機由美國GE公司生產制造，型號為PG9171E，其進氣系統的空氣過濾器在線安裝有5組模塊，460套濾芯組（型號H23-L4X5），每套濾芯組由1個圓筒形濾芯和1個圓錐形濾芯組成，為脈沖式反吹自清式結構，其作用是過濾空氣中的塵土等雜質，初步分離空氣中的液滴，將過濾后的潔凈空氣供應至燃氣輪機壓氣機，以保證燃氣輪機正常、穩定運行。脈沖式反吹自清過濾器的工作原理是當過濾下來的雜質附著在濾芯表面，使濾芯的進氣阻力增大，達到報警值時，脈沖壓縮空氣反吹系統自動啟動，形成一次瞬間反向氣流沖擊，將濾芯表面的附著物吹掉，附著物受重力作用集中落在灰斗。當濾芯阻力回落達到某一定值時，反吹自動結束。

2進氣系統空氣過濾器運行現狀

隨著運行時間的推移，我們發現：燃氣輪機機組在惡劣天氣（雨、雪、霧、霾）及春季楊柳絮多發時間段運行，易觸發機組保護聯鎖引起自動降負荷甚至跳機；在定期的檢修維護中也發現，過濾室地面昆蟲尸體等異物堆積，濾芯積灰嚴重，甚至結塊，同時發現有較大的顆粒通過濾芯進入通流對機組部件造成沖擊損傷的情況；實際上的進氣系統空氣過濾器濾芯在冬季霧霾期僅僅在線運行3個月，其過濾壓差就會急劇升高達到報警值，濾芯的使用壽命遠遠低于預期的一年或6000運行小時。以上這些對機組在長周期運行中的經濟效益和運行安全都十分不利。

3影響進氣過濾系統的因素

理論上，一個良好的進氣過濾系統，應能在各種溫度，濕度和污染的環境中，改善進入機組的空氣質量。但是，由于燃機制造多以歐美的環境標準和運行條件為依據，與國內實際使用條件存在不小的差異，主要表現在地理環境、投資、運行小時數、年平均負荷、檢修頻率等方面，這些都會影響過濾系統的過濾效率和使用壽命。

4進氣過濾系統故障的危害

進氣過濾系統故障，首先，對壓氣機進氣通道及葉片的污染，造成通流面積減少，降低級間壓縮效率，機組能耗升高。嚴重時，甚至引起壓氣機“喘振”，危及燃氣輪機的運行安全。其次,空氣中的各種有機物與無機物顆粒雜質，在燃機通流部位因高溫作用產生結垢和腐蝕，堵塞透平葉片冷卻孔,削弱冷卻效果，易造成金屬超溫。

5造成進氣系統現狀的原因分析如下

5.1鋼廠灰塵多、顆粒細小，春季楊柳絮多，且隨著近年廠區綠化率的逐年提高，為昆蟲的棲息提供條件，而現有反吹裝置無法完全清除濾芯內部污染物。

5.2同等壓比下，供應燃燒的空氣量減少，控制系統自動調節減少燃料供應與之相適應。供應燃燒的空氣量減少,導致隨著污染物累積，濾芯內部的濾紙吸水、透氣性變差，使得濾紙強度變差，易被反吹的壓縮空氣打破，形成漏點。

5.3濾芯更換費用高(進口110萬/套，國產60～70萬/套)，而使用壽命一直偏低，平均在6個月，且隨著壓差增大影響機組負荷及安全運行。

5.4不同地區空氣中顆粒的污染特性各有差異,并受大氣環境和地理因素的影響。9E燃機空氣過濾器系統是GE公司按照歐美環境進行的標準設計，設計標準與本地實際環境標準存在差異，這種差異最終表現為濾芯使用壽命一直偏低，其根本原因是過濾器元件配置過少，抵抗環境差異的能力低。

6改造方案

從運行和檢修狀況分析論證得出：其一，環境污染源多，要使進氣系統運行良好，應清除濾芯污染物或更換新濾芯，并采取措施降低濾芯污染程度；其二，要延長濾筒壽命，就要盡可能的增加過濾器元件數量。由此，為保證燃機正常高效運行，避免進氣系統空氣過濾器對設備運行的影響，我們對進氣系統空氣過濾器做了如下改造：

6.1經過現場測量后，在原空氣過濾器前新上一套過濾器，與原過濾器并聯。這樣布置既能最大化的增加濾芯數量，又不與其他設備產生干涉。

6.2新增過濾器主要由G4粗效過濾器和F9精濾濾芯組組成的過濾房和過渡段管道組成。過濾房進風口上部是擋雨板，進風口設置防鳥網，能有效防止鳥及樹葉的吸入，過濾房底部設計有灰塵收集裝置，過濾房到原過濾器之間增加穩定和均勻空氣流場的過渡段管道，過渡段內設置有導流板。

6.3新增過濾器過濾房內精濾濾芯布置26排（南北）*11套（東西），共計286套濾芯（與原濾芯相同），由美國HV公司生產的燃機專用濾芯，F9過濾等級，此濾芯豎直擺放。為提高精濾的使用壽命，在周圍進風處增加一級粗效過濾器，型式為口袋式，效率為G4，濾材使用加厚無紡布材料，每個袋式過濾器尺寸為592*592*450，共189套。G4粗濾容塵量高，除水、除塵效果好，有效過濾飛蟲、柳絮等雜質，起預過濾作用，降低后部濾芯負載，保護濾筒過濾器。通過5000mm*4000mm的風道接入原進氣風道。工作時，在燃氣輪機的作用下，環境空氣分別通過兩套空氣過濾系統的過濾元件進入下游風道，并最終匯集在一起進入燃氣輪機，空氣中的雜質在經過過濾元件時被濾除。

7改造后效果

7.1改造后完全滿足使用條件，在改造中保持了原控制系統和反吹系統，所有易損件和備品備件同原系統保持了一致，便于后期使用和維護。

7.2沒有改造之前換上全新濾筒空氣過濾器壓差即升至800至900Pa，改造以后空氣過濾器壓差可以在500至600Pa之間保持4至5個月，濾芯使用壽命完全達到預期，與改造前相比降低了更換周期和人工成本，年節約濾芯費用43萬元。

7.3新增286套精濾和189套粗濾，比原系統過濾面積增加60%，有效降低進氣系統的壓損，提高了燃機的效率。

7.4延長了空氣過濾器濾芯的使用壽命，節省停機更換濾芯時間2次/年，2天/次，可多發電4天*300萬千瓦時/天=1200萬千瓦時，年可創效電費600萬元/年。

8結論

8.1通過對燃氣輪機進氣系統空氣過濾器的改造，有效降低了空氣過濾器壓差，延長了空氣過濾器濾芯的使用壽命，縮短了燃氣輪機停機檢修時間，提高了發電機組的運行效率。

8.2通過改造前的問題分析和調研，進一步了解了燃汽輪機空氣過濾器的運行原理，對不同地區空氣中顆粒的污染特性差異與大氣環境和地理因素的影響有較為全面的了解，在燃機進氣系統空氣過濾形式的搭配選擇上應注意適應地區多樣性的問題。

8.3我國燃機制造還嚴重依賴國外，如燃機進氣系統空氣過濾器濾芯這樣的重要輔機部件和耗材的國產化水平還較低，有待大家進一步深入研究并加快各部件和耗材的國產化，降低維護費用。

參考文獻

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[4]俞立凡，方煒.9F燃氣輪機進氣過濾系統的運行及改進[J].浙江電力，2007（6）：36-38.

作者：賀夏；夏長樂 單位：河北鋼鐵集團邯鋼公司能源中心