燃气过滤器的设计(修改版)

重型燃气轮机燃气过滤器设计

艾松1，陶健1，戴富林2

（1.东方汽轮机有限公司，德阳618100；

2.成都凯远流体控制工程有限公司，成都610036）

摘要：燃气过滤器的设计，与液压、燃油和空气过滤器不同。在燃气轮机发电快速发展的今天，高温燃气过滤器的设计和计算在工程应用上得到重视和研究。

本文介绍了燃气轮机燃气终端过滤器的基本要求、性能指标、结构设计、压降计算及燃气温度升高后滤芯伸长的补偿措施。

关键词：燃气轮机发电燃气过滤器压降计算弹性元件

Design of Fuel Gas Filter for Heavy Duty Gas Turbine

AI Song1， TAO Jian1， DAI Fu-lin2

（1.Dongfang Turbine Co.,Ltd，Deyang 618100,China；

2.Chengdu Kaiyuan Flow Co.,Ltd，Chengdu 610036,China）

Abstract: The design of fuel gas filter has different points from that of hydraulic filter, oil filter . Nowadays electric power generation of gas turbine is developing fast, design of fuel gas filter has been more emphasized and researched on for engineering application.

This article introduces the basic requirements, the performance specification, the structure/design, and the calculation of pressure differential of the terminal fuel gas filter for heavy duty gas turbine as well as the indemnifying measures when the filter element elongates once the gas temperature rises.

Keywords：Fuel gas filter; Gas turbine; Electric power generation; Calculation of pressure differential; Elastic element

1 燃气过滤器

目前国内用于发电的燃气轮机的主要燃料是天然气和液化天然气等。只有在燃气的温度、清洁度和压力等参数满足燃气轮机的要求时，才能送入燃烧室进行燃烧。在输送燃气的管道上，过滤器是不可缺少的一种装置。

1.1作用

燃气过滤器用来过滤燃气中的杂质，以保护设备的正常工作。因为，天然气中的大尺寸

固体颗粒进入燃烧室，将直接引起燃烧器喷咀堵塞，情况严重者甚至引起燃气轮机叶片损伤；小固体颗粒也会对燃气轮机的系统设备造成磨损，刮伤管道上的阀门密封面，造成泄漏；天然气中参杂的微小液滴会引起燃烧不稳定，损坏设备等[1]。燃气管道系统中的上游过滤装置一般采用旋风分离器，它可以过滤掉燃气中99.99%的大于10μm的固体颗粒和液滴。但仅靠它是无法满足燃气轮机要求的，还必须在燃气终端设置过滤器，将天然气中大于等于5μm 的固体颗粒全部过滤掉。

1.2 燃气过滤器的基本要求

1.2.1 能满足燃气供应系统对过滤器精度的要求。过滤器的过滤精度是指燃气通过过滤器

时，能够滤除的最小杂质颗粒度的大小，其直径的公称尺寸以μm为单位表示。颗粒度越小，过滤器的精度要求越高。

1.2.2 能够满足系统对过滤能力的要求。过滤器的过滤能力是指在一定的压差下，允许通

过过滤器的最大流量。通常最大流量是由燃气轮机主机特性设计给定，再根据滤网的层数和目数计算出复合网的开通率，从而计算出滤网的有效面积系数和阻力系数。

1.2.3 滤芯材料应具有一定的机械强度，保证在工作压力下，不会被破坏。在燃气过滤器

中，通常使用不锈钢滤网。它具有以下优点：

（1）良好的过滤性能，对2μm—200μm的过滤精度可发挥均一的过滤性能。

（2）耐蚀性、耐热性、耐压性和耐磨性好。

（3）不锈钢滤网气孔均匀，过滤精度很高。

（4）不锈钢滤网单位面积的流量大。

（5）不锈钢滤网适用于高温环境。

1.2.4 滤芯在一定的工作温度下，应保持性能稳定，不变形。高温高压的大型过滤器应

有吸收滤芯伸长量的弹性元件，防止滤芯发生较大挤压变形，并防止由此产生泄漏间隙。

1.2.5 结构简单，尺寸紧凑，在燃气系统上一般采用Y型过滤器。它具有结构先进、阻力小及排污方便的特点。

1.2.6便于清洗维护，便于更换滤芯。

1.3 燃气过滤器的性能指标

1.3.1 过滤器的进出口通径，一般与进出口管路口径一致。

1.3.2 过滤器的公称压力，通常指管路可能出现的最高工作压力。

1.3.3滤网孔目的选择：主要考虑需拦截杂质的粒径。依据介质流程工艺要求而定。各种

规格丝网可拦截的粒径尺寸可在GB/T5330《工业用金属丝编织方孔筛》中查取。冲孔网的网孔尺寸系列可在GB/T10611中查取。

1.3.4 阀体材质。一般选择与所连接的工艺管道材质相同。

1.3.5 压损或称压降，是指介质通过过滤器后的压力损失。在保证滿足流量要求的前提

下，压损越小越好。通常情况下根据工艺要求，由燃气轮机辅助系统设计给定。设计还同时给定了滤芯被阻塞后必须清洗的压降值。

过滤器的设计计算就是要满足过滤器的上述各项性能指标的要求。下面以一个已在工艺流程中，成功应用的燃气过滤器为例，介绍过滤器的设计及计算。

2 燃气过滤器的设计计算实例

2.1 终端燃气过滤器的技术规范

燃气过滤器的技术规范见下表1。

表1 终端燃料过滤器技术规范

1 压力等级及规格600LB 250A

2 接口型式ANSI 600LB 250A RF

3 排水管道接口25A接管

4 流体介质天然气

5 设计压力（barg）50

6 设计温度（℃）300

7 运行压力（barg）35±1.5

8 运行温度（℃）200

9 水压试验压力（barg）150

10 安装位置室外布置

11 过滤器型式Y型

12 滤网规格200目×100目

13 天然气最大流量67500kg/h

14 天然气密度0.774kg/Nm³

15 清洁滤网压损0.166bar

16 阻塞压损0.5bar（见注1）

17 设定点压损0.5bar（见注2）

18 壳体材料SCS13（A351CF8）等同或以上

19 滤芯材料SUS304

注1）：达到阻塞压损后，应清洗或更换过滤器滤芯。

注2）：达到设定点后，将触发燃机的报警信号。

2.2 过滤器的结构设计