三菱M701F4燃机空气进气过滤系统问题分析及改造

三菱 M701F4 燃机空气进气过滤系统问题分析及改造

宋世雄

天津蓝巢电力检修有限公司 天津市 300380

摘要：介绍了天津陈塘热电有限公司煤改气搬迁工程2套燃机空气进气过滤系统概况，对投产运行以来出现预过滤器压差大问题进行了分析，并提出了相应的改造方案。改造后的燃机空气进气过滤系统使用情况良好，保证了机组运行的稳定性。

关键词：燃机；空气过滤系统；改造

1，设备概况

天津陈塘热电有限公司煤改气搬迁工程新建4台M701F4型燃气轮机的空气进气过滤系统为美国唐纳森公司设计制造，采用低位三面进气模式（正面9个模块、两侧分别3个模块），每组模块均高为11层。燃机空气进气过滤系统采用了折叠式粗滤+精滤滤筒的二级过滤模式，具体配置如下：

1.1，粗滤：

①结构：折叠式结构

②尺寸：2000mm（展开长度）×700mm（高度）×96mm（厚度）

③数量：165件

④过滤面积：单个9.3㎡，总计1534.5㎡

⑤额定风量：单个12873m³/h

⑥过滤精度：G4

1.2，精滤：

①结构：圆柱形和圆锥形

②尺寸：圆柱形324mm（外径）×213mm（内径）×660mm（高度）

圆锥形408mm（外径）×292mm（内径）×660mm（高度）

③数量：900对（圆柱形900件，圆锥形900件）

④额定风量：每只1180m³/h

⑤过滤精度：F9

2，环境概况

燃机配套的空气进气系统是由国外公司提供，设计时主要考虑国外的使用环境，基本上没有针对国内使用环境的开发，根据国内的实际情况，滤芯的使用寿命一般为3-5个月，极端的不到1个月。原因很简单，国内大气环境的污染物浓度是欧美的几十倍，甚至上百倍，遇到沙尘暴和雾霾天气就更差了。目前中国大气含尘量约150~200ug/m³，欧美国家约为15ug/m³，因此北方地区燃气电厂都对燃机进气预过滤系统进行了优化改造。

经查阅京津地区2014年10月、11月、12月及2015年1月、2月、3月天气情况，统计如下（数据采自中华人民共和国环境保护部数据中心）：

注：PM2.5值0~50μg/㎥优，51~100μg/㎥良，101~150μg/㎥轻度污染，151~200μg/㎥中度污染，201~300μg/㎥重度污染，>300μg/㎥严重污染。

由上表可以看出，污染天气总计85天，占总天数的46.7%，其中主要以雾霾天气为主。雾霾天气的出现主要受两个条件的影响：一是大气颗粒物浓度，二是气象条件。前一个是主要的内因，后一个是次要的外因。近年来雾霾频发，大气污染是元凶。良好天气情况下，PM2.5浓度值为35~75μg/㎥，在雾霾天气时，PM2.5浓度值为150~500μg/㎥，更为严重时其浓度大于500μg/㎥。因此在雾霾天气下，燃机预过滤器所容灰尘量是正常天气情况下的数倍，这也是导致其使用周期缩短的主要原因。

3，现存问题

天津陈塘热电有限公司#1、#2燃机在装空气进气过滤系统采用折叠式预过滤器—精滤滤筒高效过滤器二级过滤模式，自2015年3月1日投入运行后，燃机预过滤器频繁出现压差在短时间内增大报警现象。停机后检查发现进气系统预过滤器的内部吸附有大量的灰尘并在表面形成板结，导致预过滤器压差高报警。综合分析压差形成的原因，认为短时间内空气中的灰尘、湿度大增，而预过滤器的原始设计片状结构吸尘量有限，导致燃机运行时进气粗滤堵塞过快，压差增高，影响燃机负荷。

经调研了解，同类设计产品在国内北方实际使用寿命一般为2个月，极端大气污染情况下不到1个月，已经成为燃机连续稳定运行的制约因素，尤其危及热电联产燃气机组安全供热，北方燃气机组基本都对空气进气过滤系统进行了不同程度的改造。

4，改造方案

在保证精滤滤筒不变的前提下，对预过滤器型式进行改造，拆除折叠式预过滤器，利用现有钢构架，焊接安装导轨，选用安装进口滤芯材质的袋式结构预过滤器，提高过滤精度，增加过滤面积，有效保护和延长高效过滤器使用寿命，提升燃气机组运行效率，确保燃气机组供热期安全连续供热。

本次改造采用江苏申达净化设备有限公司生产的M5玻纤袋式过滤器来替代唐纳森原厂G4折叠式过滤器，具体参数详见下表。

5，袋式过滤器的设计及改进

5.1， 选择过滤面积大的过滤器

增加过滤面积是延长过滤器使用寿命最有效的方法。经验表明，对于同种结构、同样滤料的过滤器，当终阻力确定时，过滤面积增加50%，过滤器的使用寿命会延长70%~80%；增加1倍，过滤器的使用寿命会是原来的三倍左右。使用过滤面积大的袋式过滤器，可以通过增加袋长、增加袋数的方法来适应环境的变化，保证燃机稳定运行的要求。

5.2， M5进口玻纤袋式过滤器性能参数

5.3 ， M5玻纤袋式过滤器特性曲线（风量-阻力、初始效率）

风量-阻力 筛选粒度-初始效率

6，袋式过滤器安装轨道设计

6.1，制作“U”型槽结构的安装轨道，通过氩弧焊将上下导轨焊接在一起，形成导轨单元（如下图）。轨道单元左侧在原框架结构上焊接“L”型挡板，安装过滤器时只需依次将过滤器从右向左推，依次压紧。安装轨道材料为304不锈钢。

6.2， 压紧挡块设计。只需要将蝶形螺母拧松（可不需全部拧开），将挡块旋转至不影响过滤器安装位置即可。待安装完成后，挡块复位拧紧。

如图，将螺丝杆焊接在安装导轨上，用蝶形螺母拧紧固定，能将上下两格过滤器压紧。其优点：更换过滤器时，不需要拆卸挡块，只需将蝶形螺母拧松，旋转挡块即可。

7，总述

进气过滤系统改进后过滤效率明显提升，改造后效果：

7.1，袋式过滤器较折叠式结构阻力低，降低了进气入口的压差，提高了燃机运行效率；

7.2，袋式过滤器过滤面积大，容尘量大，有效延长了粗滤的使用寿命，提高了冬季供热燃气机组运行可靠性；

7.3，袋式过滤器过滤精度比原折叠式过滤器高，能过滤更小粒径的灰尘，更有效的保护精滤滤筒；

7.4，推拉式的安装方式简便、快捷，减少劳动强度和作业时间；

7.5，袋式结构过滤器在更换过程中不会造成灰尘逃逸，不会对精滤滤筒造成二次污染。

预过滤面积比原设计增加2倍以上，提高采暖季燃气机组运行可靠性。两台燃机每年预计可减少更换折叠式预过滤器和精过滤器费用约350万元，按每年每台燃机减少一次非计停，可节约费用300万元。

8，后续跟踪部分问题

8.1， #1、#2燃机经改造后，现运行状况良好，未出现因压差报警造成机组非停；

8.2， 太原东山燃气热电厂也出现类似问题，并向我电厂进行调研，通过交流发现此技术改造可行性非常适合地域性的气候变化和环境因素变化等。

参考文献：

《中华人民共和国环境保护部数据中心》

作者简介：

宋世雄，男，38岁，天津陈塘燃气热电维检项目部，河北保定人，大专，工程师，主要从事燃汽轮机与蒸汽轮机检修、维护管理工作。

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