9E级燃气轮机进气系统改造策略与思考

刘军

【摘 要】进气系统是燃气轮机安全稳定运行的重要保障。近年来，我国北方地区由于大气环境污染情况恶化，燃机进气系统面临极大的考验。本文通过分析9E机组的运行经验，介绍了几种进气系统改造策略，并对进气系统的设計提出了建议。

【关键词】燃气轮机;进气系统;改造优化

0、前言

燃机进气系统是燃气轮机必不可少的辅助系统之一，作为外界空气进入燃机的唯一一道防线，进气系统通过过滤、除湿等措施为燃气轮机提供满足要求的清洁空气，以保证燃机的正常运行，对燃气轮机及整个电厂的安全可靠运行起着举足轻重的作用。由于近年以来我国华北地区环境污染问题严重，加上冬季严重雾霾等极端天气经常持续发生，造成我国北方地区燃气供热机组经常面临进气系统冰堵、湿堵问题，影响燃气联合循环机组供热季的正常工作。

1、进气系统常规布置

PG9171E燃气轮机是在我国应用较早的一款燃气蒸汽联合循环燃气机组。其联合循环基本布置形式一般为燃机露天L型布置。进气系统一般位于辅机间上部，采用高位布置形式。我国目前在运的9E机组燃机进气系统结构一般均采用脉冲反吹式过滤器，原始设计过滤器数量为464组左右。

2、常见问题

目前，华北地区相当数量的燃机电厂都非常靠近当地的河流湖泊，造成局部空气湿度高，经常达95%以上。当秋冬季节夜晚环境温度降至0℃以下时，低温高湿因素叠加，造成燃机进气系统过滤器表面结冰、结霜堵塞。从而引起燃机进气系统差压迅速上升，危及机组正常运行。天津某电厂在2016年12月31日—2017年1月2日期间，燃机进气系统除湿板严重结霜、冰冻，进气过滤系统发生冰堵，造成进气差压大，导致机组三次降出力运行，排放超标。

另外，由于原始设计进气过滤器数量未考虑中国当前的空气质量因素，因此长期运行时燃机进气系统压损偏高，过滤器更换频繁，单次过滤器更换成本可达100万元，造成运行成本增加，降低了机组运行经济性。

3、进气系统改造策略

PG9171E燃气轮机进气系统经过长期的运行实践，各个燃机用户针对不同的实际需求提出并实施了多种技术改造，主要针对降费提效、抗湿防冰、提升效率三个方面。

3.1 降费提效

针对这一目标的改造策略主要是提高精滤的使用寿命，降低精滤更换的维护成本。北方供热机组为了保证供热季机组运行的安全稳定，一般采用的均为进口过滤器，单套成本为国产过滤器的3-4倍。提高精滤的使用寿命，能够有效降低进气系统的运维成本。常用的改造策略有在精滤前增加多级粗滤、进气系统扩容等方式。天津华电福源热电有限公司分别对两套燃机进气系统进行了精滤前加装粗滤和进气模块扩容改造（精滤数量由464增加到644套），改造后有效得降低了进气压差，减少了雾霾、雨雾等恶劣天气对燃机运行的影响。

3.2抗湿防冰

北方冬季高湿低温天气对于燃气供热机组是一个重大挑战。原有的进气系统设计没有考虑到这一问题的发生，导致近年来多个燃机机组首次问题影响而冬季停机或减负荷。针对这一问题，可以采用多种方式来解决：（1）抽取压气机排气或IBH热空气与入口空气混合，提高燃机入口空气温度，降低其相对湿度;（2）利用机组余热，在燃机入口设置气水换热器，该技术路线需配合进气系统扩容同时实施。

3.3提升效率

当前燃气发电形式不容乐观，机组运行小时数逐年下降，导致燃机联合循环平均运行负荷率远低于其设计负荷率，大大降低了机组运行经济性。针对这一问题，可利用机组扩大省煤器热水或其他供热热水，将进气系统入口空气问题提高到一定程度，优化联合循环机组部分负荷运行情况，提高其发电效率。该改造策略需要配合进气系统扩容同时进行，以保证其改造效果最大化。

4、设计优化建议

燃气轮机进气系统的造价占整个机组的比例极小，但是其对运行人员造成的麻烦可能占到整个工作的10-20%甚至更多。因此，在机组建设初期对燃机进气系统设计进行定制化设计或方案优化具由重要的现实意义。

（1）根据业主当地气候及空气质量数据定制化设计燃机进气过滤系统。我国当前燃机机组进气系统均采用的是主机厂家统一设计方案，不能很好的切合业主当地空气情况，导致后续运行中问题频发，极大的牵扯了运行人员的精力。

（2）对于北方供热机组建议需要配置过滤器防冰除湿系统，保证冬季供热期运行的安全稳定。

（3）燃机进气系统在设计过程中应当预留一定的空间位置与载荷，为业主后续进气冷却和加热改造提供条件。

（4）对于北方燃气轮机机组脉冲反吹式过滤器效果有限，建议配置多级静态过滤系统。

5、结论

多年的运行经验让行业从业人员逐渐对燃气轮机进气系统有了深刻认识。掌握进气系统原始设计依据，不断改进优化燃机进气系统设计，推动进气系统设计国产化是我国燃机国产化的一小步也是具有现实意义的一大步，能够大大提升我国燃机设备的运行经济性和安全性，为燃机电厂的精细化管理提供技术保障。

参考文献：

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[2]俞立凡，方炜.9FA燃气轮机进气过滤系统的运行及改进[J].浙江电力，2007（06）：36-38.

[3]杨顺虎.燃气-蒸气联合循环发电设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2003.

（作者单位：天津华电福源热电有限公司）