李金澤

摘 要：西門子SGT6-5000F（5）燃氣輪機壓氣機和發(fā)電機對進氣空氣質(zhì)量有嚴格要求。文章介紹了沙特阿拉伯扎瓦爾電廠SGT6-5000F（5）燃氣輪機壓氣機和發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)及其運行方式，結合機組運行實踐，并對發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)邏輯進行了優(yōu)化，提高了設備使用壽命。

關鍵詞：燃氣輪機;進氣濾脈沖反吹系統(tǒng);灰塵收集器;邏輯優(yōu)化

中圖分類號：TK477 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）01-025-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.010

西門子SGT6-5000F（5）燃氣輪機以空氣及燃氣為工質(zhì)，其進口空氣質(zhì)量和純凈度是提高燃氣輪機性能和可靠性的前提。當進口空氣濾網(wǎng)因污臟被堵塞時，進氣濾網(wǎng)壓差大，進氣壓力損失將顯著增大。進氣壓力降低后，在保持燃氣輪機循環(huán)最高壓力（即壓氣機出口壓力）不變時，壓氣機的比功必須增加，這時出力將更多地消耗于帶動壓氣機，導致燃氣輪機的功率和效率降低。另外，進口壓力降低會使空氣的比容增加，空氣質(zhì)量流量減少，也將導致機組輸出功率降低。因此，燃機進氣濾網(wǎng)壓差大會從兩方面引起燃氣輪機輸出功率的降低，進氣過濾系統(tǒng)對燃氣輪機電廠的經(jīng)濟性有較大影響。

西門子SGEN6-1000A燃機發(fā)電機冷卻采用空冷方式。大氣環(huán)境中的空氣經(jīng)過發(fā)電機進氣濾網(wǎng)進入發(fā)電機罩殼，冷卻發(fā)電機內(nèi)部，然后經(jīng)排氣管道排出。該系統(tǒng)是由發(fā)電機自身旋轉(zhuǎn)而為空氣流通提供動力源。機組長時間穩(wěn)定運行，空氣中大部分灰塵、異物等會吸附在濾網(wǎng)上，降低冷卻空氣流量，影響發(fā)電機冷卻效果。那么，就需要進氣脈沖反吹裝置來清理濾網(wǎng)上的灰塵、異物。

為了保持燃機進氣濾網(wǎng)和發(fā)電機進氣濾網(wǎng)清潔，降低濾網(wǎng)壓差，扎瓦爾燃機電廠的燃機和燃機發(fā)電機均設計了濾網(wǎng)脈沖反吹系統(tǒng)。

1 進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)工作流程

壓氣機進氣濾和發(fā)電機進氣濾都有兩臺脈沖空壓機，脈沖空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣進入反吹母管，再經(jīng)反吹電磁閥組的得電失電（一個電磁閥控制脈沖反吹的兩個噴嘴），瞬間釋放壓縮空氣，使壓縮空氣以脈沖形式經(jīng)噴嘴依次反吹每個脈沖濾網(wǎng)，將附著在濾網(wǎng)上的灰塵吹落。吹落的灰塵經(jīng)除灰管道進入灰塵收集器除灰，最終達到清理進氣濾網(wǎng)的目的。

2 燃氣輪機壓氣機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)

對燃氣輪機進氣過濾系統(tǒng)的基本要求是：進入燃氣輪機的空氣必須進行處理，濾除雜質(zhì)，以改善燃氣輪機壓氣機進口的空氣質(zhì)量，并將進口壓降保持在允許范圍內(nèi)，確保燃氣輪機的性能。

沙特阿拉伯扎瓦爾電廠燃氣輪機由德國西門子公司提供，型號為SGT6-5000F（5），燃機壓氣機進氣濾及脈沖反吹系統(tǒng)主要包括：進氣室、脈沖濾、精濾、兩臺脈沖空壓機、除灰螺桿風機、灰塵收集系統(tǒng)等。

沙特阿拉伯扎瓦爾電廠燃氣輪機進氣系統(tǒng)采用立式二面迎風進氣裝置，由唐納森（Donaldson）公司提供，設計額定流量為31.598m3/min，最大進氣溫度80℃，有728對濾筒。立式過濾室上配置了脈沖反吹系統(tǒng)，用來清潔脈沖濾網(wǎng)。壓氣機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)有兩臺脈沖空壓機（MBL20AN001，MBL21AN001），一臺運行，另一臺備用，脈沖反吹系統(tǒng)提供壓縮空氣脈沖，使空氣暫時反向流過濾芯，驅(qū)除積聚在濾芯進氣側的積灰，從而延長濾芯的使用壽命，有助于保持過濾器效率[1]。脈沖清洗系統(tǒng)使用的純凈干燥空氣，由兩臺脈沖空壓機提供，空氣經(jīng)脈沖空壓機壓縮后，經(jīng)過干燥器和過濾器進行干燥過濾，進入儲氣罐，再經(jīng)儲氣罐進入反吹母管，儲氣罐出口壓力105psi～115psi。

燃氣輪機進氣濾脈沖反吹有兩種模式，自動模式和手動模式。

當脈沖空壓機正常運行時，燃氣輪機進氣濾可以在自動模式下按以下三種情況進行自動反吹：

定時模式反吹。由操作員設置每天的反吹時間，每天8時和20時各反吹1h，控制器能夠使進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)執(zhí)行正常的清洗循環(huán)[2]。

進入壓氣機的空氣相對濕度超過80%，進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)將啟動脈沖清洗，不管是否在回避脈沖時段，進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)都將啟動，直至相對濕度下降至設定值70%，反吹停止[3]。

壓氣機進氣系統(tǒng)脈沖濾網(wǎng)壓差大于6.8mbar，將觸發(fā)差壓開關，不管是否在回避脈沖時段，進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)都將啟動進行反吹，直至差壓降到5.6mbar以下，反吹停止。否則，進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)在機組停機更換進氣濾網(wǎng)前，將一直保持在連續(xù)脈沖反吹模式。

當脈沖空壓機正常運行時，燃氣輪機進氣濾在手動模式下，進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)會一直啟動進行反吹，直至手動模式退出。建議機組在每次停機時，都要投入手動模式進行反吹，因為停機后壓氣機無進氣，進氣空氣流速為0，反吹效果更好[4]。

3 燃機發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)

沙特阿拉伯扎瓦爾電廠燃機發(fā)電機由德國西門子公司提供，型號為SGEN6-1000A，發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)主要包括：進氣室、脈沖濾網(wǎng)、靜態(tài)濾網(wǎng)、兩臺脈沖空壓機、灰塵收集系統(tǒng)等。發(fā)電機自身旋轉(zhuǎn)為冷卻空氣流通提供動力源。

發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)有兩臺脈沖空壓機（MKA30AN001 ，MKA31AN001），一臺運行，另一臺備用，脈沖空壓機把脈沖空氣壓縮至145psi～175psi存入儲氣罐中。后經(jīng)干燥器干燥，調(diào)壓閥調(diào)節(jié)至90psi，再經(jīng)反吹電磁閥組的得電失電，使壓縮后的空氣以脈沖形式依次吹掃每個脈沖濾網(wǎng)。吹落的灰塵經(jīng)除灰管道被灰塵收集器收集清除，最終達到清理脈沖濾網(wǎng)的目的，使進入到發(fā)電機內(nèi)部的冷卻空氣更加純凈，提高冷卻效果。發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)能使機組可以長時間穩(wěn)定運行，不致因為濾網(wǎng)壓差高而停機處理。

4 發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)存在的問題及修改建議

當壓氣機進氣濾或發(fā)電機進氣濾反吹系統(tǒng)運行時，灰塵收集器會自動啟動運行，及時將反吹下來的灰塵從除灰管道吸出，防止除灰管道因灰塵過多而堵塞。

查詢邏輯可知：壓氣機進氣濾反吹投入或發(fā)電機脈沖濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱），都會觸發(fā)灰塵收集器自動運行。邏輯圖如圖1所示。

由于現(xiàn)機組大部分發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)存在問題無法及時停機處理（如脈沖空壓機故障、反吹電磁閥等故障缺少備件），在壓氣機進氣濾反吹未投入時，當發(fā)電機脈沖濾壓差達到反吹值而反吹未投入，灰塵收集器仍然啟動。此時，灰塵收集器沒有發(fā)揮到作用，長期運行會影響其性能及使用壽命。

建議將觸發(fā)灰塵收集器自動運行的其中一個條件，即“發(fā)電機脈沖濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱）”改為“發(fā)電機脈沖濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱）和脈沖濾反吹已投入”共同觸發(fā)。

脈沖濾反吹投入時，發(fā)電機脈沖空壓機必須在運行狀態(tài)，但是發(fā)電機脈沖空壓機運行狀態(tài)無通訊信號，只有脈沖儲氣罐壓力低信號。經(jīng)過試驗得出，可根據(jù)脈沖儲氣罐壓力低信號判斷發(fā)電機脈沖空壓機是否運行（當脈沖儲氣罐壓力低信號變?yōu)?時，發(fā)電機脈沖空壓機肯定在運行狀態(tài);當脈沖儲氣罐壓力低信號變?yōu)?時，發(fā)電機脈沖空壓機在停運狀態(tài)）。因此，“脈沖濾反吹已投入”等同于“脈沖儲氣罐壓力正?！?。

修改后的邏輯如圖2所示。邏輯修改后，當發(fā)電機進氣濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱）且發(fā)電機脈沖空壓機正常運行，脈沖濾反吹系統(tǒng)投入，灰塵收集器運行。當發(fā)電機進氣濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱），發(fā)電機脈沖空壓機未能正常運行，脈沖濾反吹系統(tǒng)未投入，灰塵收集器不運行。這樣，灰塵收集器才能發(fā)揮到作用。

5 結語

發(fā)電機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)邏輯修改后，避免了因發(fā)電機反吹系統(tǒng)問題造成的灰塵收集器長時間空轉(zhuǎn)，延長灰塵收集器使用壽命，節(jié)省材料消耗，提高了機組經(jīng)濟性。

參考文獻

[1] 俞立凡，方煒.9FA燃氣輪機進氣過濾系統(tǒng)的運行及改進[J].浙江電力，2007，26（6）：11-13.

[2] 趙源博，王宇飛.淺談燃氣輪機壓氣機進氣系統(tǒng)的清潔與維護問題[J].科技致富向?qū)В?011（9）：220.

[3] 駱桂英，俞立凡.燃氣輪機進氣過濾系統(tǒng)的運行[J].發(fā)電設備，2008，22（5）：36-38.

[4] 沈明亮，種苗奇.燃機進氣系統(tǒng)的運行和維護[J].中國科技縱橫，2018（14）：43-45.