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【摘 要】 燃气轮机以空气为助燃气体，它的纯净度直接影响着燃气轮机的功率和效率，同时更会影响燃气轮机叶片的使用寿命，是提高燃气轮机性能、可靠性和经济性的保障。本文以西门子E级燃机（SGT5-2000E）为例，对其进气过滤系统结构及存在问题进行说明并提出改造方案，为西门子E级燃机进气过滤系统实施改造提供技术和经济依据。

【关键词】 E级燃机 进气过滤系统 改造方案

1 进气过滤系统简述

本文以仪征热电有限公司所配套的西门子E级（SGT5-2000E）燃机为例，对其进气系统进行说明。该E级燃机为燃气—蒸汽联合循环机组，多轴布置，燃气轮机最大发电出力174MW，汽轮机配套功率为80MW。其进气系统布置在燃气轮机房屋顶，作用是过滤空气中尘土、初步分离空气中液滴，并将过滤后的洁净空气提供给燃机压气机，以保证燃机的正常、稳定运行。该套进气系统由德国康菲尔公司设计制造，进气过滤系统设计为两级多层，第一级为防冻除湿仓，由外至内依次为防风雨护罩、防柳絮网、防冰冻系统、风雨百叶窗除湿器；第二级为过滤器仓，含粗滤层和精滤层，其中粗滤为凝絮式玻璃纤维结构，共504块；精滤为两个套装直筒的组装式滤芯，共616套，精滤带脉冲反吹自清洁系统；粗滤和精滤均分四层布置。

2 系统存在问题分析

该E级燃机原过滤仓粗滤设计采用玻璃纤维毡制作，它具有透气、柔韧、不助燃、无毒无刺激性等特点，一次性滤芯，不可水洗。玻璃纤维毡滤芯的过滤精度为粗效G2。进气室安装精过滤对组（圆锥形滤芯、圆柱形滤芯），其过滤精度为F9。一般情况下，最末级过滤器决定空气净化的程度，前端过滤器只起到保护作用，若相邻两级过滤器效率规格相差太大，则前一级起不到保护后级的作用。由于该公司机组所处区域出现雾霾天气和春季柳絮较多，2012年机组自投运以来，3台燃机进气系统滤网压差在短时间内增大并报警。停机后检查发现进气系统粗滤的内部吸附有大量的灰尘并在表面形成板结，导致粗滤压差高报警，压差增高，影响燃机负荷和效率，并根据西门子维护手册要求三套机组更换粗滤频繁。同时该公司处于长江中下游地区，雨水较多，每次停机检查发现过滤仓内有水迹现象，分析是由于在运行过程中雨水进入过滤仓，飘落在精滤上，严重降低了精滤的使用寿命。

由上所述，目前该类型燃机进气系统的粗滤并不能很好地发挥作用，导致不能有效地保护下一级精滤（更换一套精滤价格是粗滤价格的10倍左右），同时由于自身设计原因，没有考虑到机组所处区域差异影响，致使粗滤更换频繁，按照机组平均4000利用小时数，平均四个月就要更换一套粗滤，严重影响机组的安全性和经济性。

3 改造方案及效果

由于机组原进气系统的框架结构已经定型，故进气系统改造必须依靠现有结构进行，根据现场实际情况，进气系统改造按照以下方法进行。改造方案如下：

利用进气房内部原框架，通过焊接槽钢、挡板等，制作袋式过滤器的安装模架。对四层框架进行测量，合理分割成单独的框架单元，制作袋式过滤器安装导轨，在安装导轨左侧焊接“L”形挡板限位，右侧用活动挡块固定，两两袋式过滤器之间密封条贴边，保证过滤系统的密封性。原设计的片状结构为粗效片式过滤器G2级（见下表1所示），粗滤设计参数为：单片尺寸为570×510×75mm，有效过滤面积0.35m2，单片容尘量570g，设计初始压降86Pa，粗效。实施改造后的粗滤为中效袋式过滤器M5级，初始压降50Pa，袋式过滤器，进口玻纤滤料，其特点有阻燃、低阻力、高容尘量、过滤性能稳定，2.0μm以上颗粒过滤效率达到100%。

改造实施后可取得以下效果：（1）使粗滤的过滤等级提高，达到中效，更加利于保护精滤，延长其使用寿命；（2）使粗滤严密性大大加强，阻止雨水进入过滤仓，保护精滤表面层干燥不吸灰尘，延长其使用寿命；（3）使粗滤使用寿命有效延长，同样的结构、同样的进风有效面积，不同的材料容尘量增大3倍，可以使使用寿命提高3倍左右。

4 经济性分析

依据燃气轮机的运行特性分析，进气系统压差不仅直接影响机组的功率，而且对燃气轮机的经济运行有着直接影响。从西门子提高的维护手册中所提供的数据，进气系统1mbar的压差将会导致机组0.0002%功率的损失，按目前机组年发电小时数4000小时，负荷率按80%计算，与原来粗滤压差相比，全年减小100Pa（1mbar=0.105Pa，共约952mbar）进行计算（保守估计），粗略估算一下：其年增加的发电量约为952×174×4000×80%×0.0002%=1060MW=106万度电（单台机），每度上网电价按0.584元核算，则由于进气系统改造降低压差增加的经济效益约为62万元。

将片状粗滤改造为袋式板框粗滤，一台燃机改造费23万元（含1套滤芯9元万）。减去原单套粗滤的材料费5万，年支出增加费用为：23-5=18（万元）。

依据上述数据得出，通过进气系统改造，按一年更换两次粗滤计算：

第一年三台燃气轮机组年收益增加：（62-18-9）×3=105（万元）；第二年及以后三台燃气轮机组年收益增加：（62-9×2）×3=132（万元）。

通过以上的初步估算，改造进气系统的粗滤可以取得明显的经济效益。

5 结语

通过以上分析，对E级燃气轮机进气粗滤系统改造，不仅可减少日常维护工作量，延长粗滤更换周期，提高粗滤过滤等级，保护精滤并延长精滤使用寿命，改善机组适应各种恶历天气运行的能力，降低了机组运营成本，使燃气轮机运行的安全性、经济性得到有效提升，所以改造E级燃气轮机进气粗滤系统是可行的。