王才文
江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州 213011
摘要：燃气轮机对进气中所含污染物浓度和颗粒物粒径有严格要求，本文对M701DA燃机压气机进气过滤器运行中存在问题及改造方案进行了分析和介绍，通过对进气过滤系统改造前、后的效果对比，得出改造后的布袋式过滤器过滤效果及使用寿命明显提升，从而提高了燃机运行的安全性和经济性。
关键词：燃气轮机；进气过滤系统；布袋式粗滤；效果评估
引言
燃气轮机运行时所需要的空气量是其所需燃气的40-50倍，其空气质量对燃气轮机的安全和经济运行有非常重要的影响，因为空气中的杂质颗粒如灰尘、沙子、无机盐、油气、雨水滴、雾滴等进入了燃气轮机，会引起压气机叶片的磨蚀、腐蚀和结垢，所以需在压气机的入口加装进气过滤系统来改善燃机进口空气质量，保障压气机正常安全工作[1]。另一方面当压气机进口滤网被污染堵塞时，进气压损将显著增大，使压气机进气压力降低，在保持燃气轮机循环最高压力不变时，压气机的耗功增加，透平的出力将更多地消耗于带动压气机，导致燃机的出力和效率降低，因此压气机进气过滤系统正常运行对燃气轮机电厂的经济性也有较大影响。
1 进气过滤系统运行中存在的问题
M701DA燃机压气机自清洁进气过滤系统主要由进气过滤室、进气通道、进气消音器、进气导流片、进气直段、进气室组成，进气过滤室由防雨罩、褶形凝聚式粗滤、筒式自清洁精滤组成。虽然压气机的过滤进气系统设备结构并不复杂，但二台M701DA燃机从2011年投产以来也出现了不少问题。
1.1压气机进口精滤运行时间短，更换频繁。
M701DA燃机压气机的精滤的等级为EN779-2012标准F9，按滤芯制造厂家说明每套精滤设计使用寿命为5000小时。近几年公司采用的各种精滤品牌实际使用寿命详见表1，平均机组运行AOH（实际运行小时数）2436小时就需更换一套精滤。从中反映出精滤使用时间与设计寿命相差偏大，主要原因是：
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（1）受环境因素影响。如春季的柳絮、初夏的梅雨、秋冬季的雾霾等恶劣天气导致短时间内空气中的灰尘、湿度大大增加，使粗滤运行压差快速升高，粗滤旁通门逐渐打开，造成大量未经过过滤的脏空气直接进入进气精滤小室，严重影响精滤的使用寿命，这也是每种精滤品牌的最短使用时间与最长运行时间相差一倍的主要原因。
（2）粗滤与粗滤固定框架之间有10mm间隙，当粗滤压差略有增大时，部分粗滤会有粗滤框架中溢出，严重影响粗滤过滤效果。
（3）褶形凝聚式粗滤设计使用寿命为1000小时，而实际平均使用寿命在700小时左右。因此粗滤更换频率要比精滤短得多，一套精滤使用寿命周期之内需更换二到三套粗滤，粗、精滤寿命不同步，供热机组需保持连续运行，不可能由于粗滤压差高了立即调停机组，这也一定程度上影响了精滤的使用寿命。
2.2 应对恶劣天气适应性差，压气机滤芯压差快速上升，影响机组安全运行。
每当遇到初夏梅雨或者秋冬大雾天气，环境湿度大且持续时间较长时，因褶形凝聚式粗滤滤水能力差及粗滤密封差，雨水进入精滤进气小室，使精滤的滤芯表面灰尘受潮，形成糊状，使精滤压差急剧上升，压气机效率大幅下降，特别是当滤芯中的容灰较多时，为维持精滤的压差在报警值以下，机组只能被迫降负荷，减少压气机的进气量，甚至当在压气机进口可转导叶（IGV）全关，精滤压差还上升至极限值时，为防止精滤旁通门（进气系统的防爆门）动作空气直接进入压气机只能采取手动停机，来保护压气机的安全。
3 压气机进气过滤系统改造
从以上分析可得出，压气机进气过滤系统所存在问题主要是褶形凝聚式粗滤的结构不合理、容尘量小、滤水性能低造成的。在2019年11月份，利用#7/8机大修机会对#7压气机粗滤改造为布袋式过滤器，总改造费用约10万元。其结构为：单个滤袋外形尺寸600×520×550，整个粗滤装置有1536滤袋组成，过滤面积2052m2，满足EN779-2012标准M6，设计初级压差0.26KPa。滤袋与滤袋之间的间隔均匀，滤袋的进风通道平滑通畅，避免了多余的滤料堵塞通道或者造成的紊流现象。滤袋与粗滤装置分别见图1、图2。
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4 压气机进气过滤系统改造效果评估
4.1压气机进气滤网使用寿命效果评估
#7燃机压气机从2019年11月改造完毕，当月24日#7/8机启动转入连续运行近4个月共3138小时，粗滤、精滤压差基本分别稳定在初始压差0.26KPa 、0.13KPa左右，至今年6月30日粗、精滤使用时间已达到4300小时，粗滤、精滤压差也只分别为0.29KPa 、0.19KPa，#7机压气机精滤压差、负荷、时间曲线见图3。从精滤压差报警值1.492KPa规定数据上也反映出精滤压差还较低，还可继续运行较长时间，预估粗滤改造后，精滤使用寿命预估可延长2倍，若以一套国产精滤价格25万元，机组年运行7000小时计，每年购置精滤成本即可节约50万元。
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4.2压气机进气滤网过滤效果评估
#7/8机连续运行4个月调停后，对压气机IGV清擦检查压气机内部流道及叶片时，发现叶片光亮、流道未发现黑色污垢沉淀物。精滤外层光亮如新，见图4。说明粗滤改造后进气过滤系统在延长滤网使用寿命同时，过滤效果也明显提升。压气机离线水洗频率也由原来的AOH 1000小时升至AOH 2000小时，每减少一次压气机离线水洗可节约厂用电6000元。若全年减少3次压气机离线水洗即可节约成本1.8万元。
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4.3压气机进气滤网过滤系统应对恶劣天气的效果评估
粗滤改造后，今年春季的柳絮、雾霾根本没有对进气系统滤网压差产生影响。7月5日连续下了一整天暴雨，环境湿度一直保持在97%以上，虽然#7压气机精、粗滤已运行了4300小时，但精滤压差也只有从0.15KPa升至0.22KPa，与压差报警值1.49kPa比基本可忽略不计，粗滤压差也基本未有变化，精滤压差、湿度、燃机负荷曲线见图5。在遇恶劣天气时进气过滤系统压差基本维持不变，在提高压气机效率的情况下也大幅提高了压气机的运行安全性。
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4.4对机组连续运行时间的影响
供热机组需维持对外供热的连续性，对机组能连续运行多长时间也是重要考核指标。由于原粗滤使用寿命短，若超限使用会严重影响精滤的使用寿命，因此在兼顾机组运行方式的同时，在粗滤改造前机组连续运行最长时间约为40天。粗滤改造后由于粗滤使用寿命、过滤效果大幅提高，精滤使用寿命也同步大幅延长，若机组无重大缺陷预估机组可连续运行200天左右。理论上可减少机组启、停次数4次，若机组每次启、停需多消耗天然气3.5万方、厂用电4000KWh，以天然气价格2.2元/m3、上网电价0.58元/KW·h计算，粗、精滤一个更换周期可节约生产成本36万元。
4.4进气阻力对机组出力与效率的影响
粗滤改造后，由于布袋式过滤器设计初始压差0.26KPa，比褶形凝聚式粗滤初始压差增加0.11KPa，虽然在刚更换进气滤网时段压气机进气阻力有不同程度的升高。但布袋式过滤器过滤效率好，因此在相当长时间段进气滤网压差基本能维持初始压差值，而粗滤改造前，精滤运行1000小时后压差就会从初始压差提高至0.3KPa以上，因此从滤网使用寿命总体时间段来说，进气阻力应比改造前还有所降低，对压气机效率提升有一定提升作用。
5 结论
通过对#7燃机压气机进气过滤系统的粗滤改造,极大延长了精、粗滤网的使用寿命及供热机组连续运行时间，提高了机组应对湿度大、雾霾等恶劣天气的能力，降低了进气过滤系统的总压差，使机组的整体运行水平有了明显的改善。预估每年有节约生产成本100万元以上。鉴于布袋式粗滤改造成本低、效果显著，在今年4月份，对#5燃机压气机也进行了同步改造。这也为其它电厂燃气轮机组进气过滤系统改造提供了参考、借鉴。
参考文献
[1] 俞立凡，方炜. 9FA燃气轮机进气过滤系统的运行及改进.浙江电力，2007（06）