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        西門子SGT6-5000F燃氣輪機進氣濾脈沖反吹系統(tǒng)邏輯優(yōu)化

        2021-09-10 07:22:44李金澤
        科技尚品 2021年1期
        關鍵詞:燃氣輪機

        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.

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