9E燃机电厂燃烧模式分析与管理

9E燃机电厂燃烧模式分析与管理

曹政

大唐泰州热电有限责任公司  江苏泰州市  225500

摘要：燃气轮机是燃气电站运行系统的重要组成部分之一，其运行稳定性将直接妨碍电站运行的稳定性，甚至对电站运行的可靠性造成直接影响。因此需要加强研究电厂中9E燃气轮机的燃烧模式。主要目的是探讨电厂9E燃气轮机的燃烧原理，分析其燃烧模式改变和切换的过程，提出一种可行的燃烧模式管理方法，避免燃烧模式切换的失效。本文简要分析了燃气轮机9E的技术特点和燃气轮机电站9E的燃烧方式，并对燃气轮机电站9E的燃烧方式切换和防控管理方法进行了深入探讨。

关键词：9E燃机；电厂；燃烧模式；分析；管理

引言

在电厂运行中，为了减少氮氧化物排放，燃气轮机制造商一般采取向燃烧区注水或注蒸汽等措施。但是，这种方法会对燃气轮机的性能和维护间隔造成严重影响，并且会提高空气污染物，例如CO和UHC。鉴于这些原因，燃气轮机制造商一直在研究其他类型减少氮氧化物排放的控制技术。例如，目前普遍作用的干式低氮氧化物（DLN）技术在预混燃烧时控制燃料与空气的混合比，使燃烧火焰的表面温度低于扩散燃烧的理论燃烧温度，从而对氮氧化物的浓度进行控制。为了充分发挥9E燃气轮机的作用，需要对电厂9E燃气轮机的燃烧方式进行分析，参照燃烧过程对燃烧方式进行自动切换，但发展到一定程度后，仍然存在燃烧方式失效的风险。因此，有必要增强9E燃机燃烧运行的管理，进一步提升9E燃机燃烧运行效果，发挥良好的防控作用。

1. 9E燃机的技术特征

9E燃气轮机是GE开发的E级汽轮机产品。在原有9E.03机组原理的基础上更进一步增加了F级燃气轮机技术，进一步提高了燃气轮机产品的综合性能。参照9E燃机产品结构分析，9E燃机保持了目前大多数9E.03产品的机型结构，采取使用17级叶片，设计压力为13.1，进一步降低了研发成本，提升了整机结构循环，有效避免机组调整影响整机热系统。参照对9E燃气轮机工作原理的分析，公司技术人员将原燃烧器进口合并为热流道进口，并对原燃烧器进行调整优化，采取使用DLN1.0+燃烧器。然后调整稀释孔和加厚火焰管，将固定部分的框架安装在过渡段的后端。改造后，9E燃机在燃烧负荷下运行时NOx排放降低至15mg/Nm，进一步满足电厂燃烧排放要求，达到国家标准。9E燃气轮机最明显的技术特点是将原来的三级涡轮调整为四级涡轮，并更换了排气扩压器。新型四级涡轮采取使用全三维设计，降低了单涡轮负荷，升级了每级叶片。该机的T1T温度在1150℃左右，但仍属于E级范畴。

2. 9E燃机电厂燃烧模式分析

2.1  初始燃烧模式

燃气轮机开始点火后，其燃烧方式为初燃方式。在这种燃烧模式下，只有燃料控制阀1（GCV1）打开，并且只能在一个区域检测到火焰。在此期间，净化控制阀保持打开状态。机组并网后，随着负荷和燃料的增加，当TTRF1大于1650℉时，将退出初燃模式。一般来说，当燃烧温度在1650℉以下且未选择稀燃模式时，会在三种情况下选择初燃模式：（1）第一区点火成功；（2）速度小于40%；（3）当主保护失灵时，机组跳闸。

2.2  贫-贫正燃烧模式

L83LLEXT是选择扩散贫-贫模型。L3FXSX锁定在DLN模式方向，1能够改变。当TTRF1大于L26FXL1（1650℉）时，进入贫-贫正燃烧模式，GCV2开启，第二区火焰构建，且第一区和第二区同时有火焰。GCV1和GCV2的阀位由FSR衰减值决定，GCV1下降，GCV2开启，快速开启到位。最终燃料以7：3的配比通过第一和第二喷嘴引入燃烧室的第一区域。负载大约50WM，TTRF1温度超过930℉。

3. 9E燃机的电厂燃烧模式切换与防控管理方法

参照以上对9E燃气轮机燃烧模式切换过程的分析，可以看出点火器指令始终处于恒定状态，能够判断该区域的再次点火并非指令给定合乎逻辑，而是由回火引起。因此，9E型燃气轮机在故障发生后，很容易在第一区重燃。技术人员对9E燃气轮机GC1、GCV2、GCV3三个阀门的行程进行了检查验证，发现三个阀门的指示与反馈一致，排除了燃烧模式切换异常造成的可能。借助对9E燃气轮机分散度、起动机负荷值、245热电偶温度值的数据分析发现，当9E燃气轮机燃烧模式切换失败时，负荷值为67MW，24个热电偶中有4个支电偶温度低，而其他热电偶均在1100°F以上。随即，对这四台热电偶的喷油嘴进行了检查，发现喷油嘴异常，表面脏污。

参照以上原因和9E燃气轮机燃烧方式切换过程的分析，发现9E燃气轮机燃烧方式切换故障依然存在，原因是1区中火焰再燃并且喷嘴变脏。由此可见，对于这些情况，建议增强对9E燃机燃烧方式切换的管理，有针对性地采取措施，防止9E燃机燃烧方式切换失败。具体方法涵盖：第一，定期检查9E型燃气轮机燃烧室1区和2区喷嘴，检查喷嘴表面孔是否脏污或堵塞，发现异常问题，及时解决隐患。第二，借助对同型号机组的数据分析可以看出，我国9E型燃气轮机机组的喷管故障多发生在7#、8#喷管位置。因此，应当增强与厂家的联系，进一步增强对9E燃机这两个位置喷嘴的质量检测和改进，防止9E燃机燃烧方式切换失败。第三，9E型燃气轮机在洗烘过程中，应适当延长洗烘时间。技术人员应参照9E燃气轮机实际情况修改冲洗操作，将烘干时间延长至1.5h，恢复时间延长至2小时。水洗后提高启动前燃料管路检查和管路吹扫，确保燃烧管路无水，不会的后续燃烧造成影响。第四，仔细检查9E燃气轮机冲洗系统，启动9E燃气轮机设备。开机前应检查放水阀和放水管，确保这两根管路结构顺畅。第五，对9E燃机前模块滤网和调压站进行全方位检查，及时清洗更换滤网。在此过程中，技术人员启动离线冲洗功能，手动打开底部排水阀，然后检查VA13-3和VA13-4以确保已关闭。否则，要激活强制逻辑以关闭阀门，修改L20PGT1X的逻辑，在离线冲洗状态下关闭吹扫阀。借助以上手段，能够对9E燃机的机械设备进行日常管理，及时发现设备异常情况，将故障扼杀在摇篮中，避免污物和水在机内积聚影响9E燃气轮机运行，并确保9E燃气轮机燃烧模式平稳切换。

4. 电厂燃机设备安全运行管理对策

燃机设备在运行过程中贯穿整个系统，具备重要的价值和作用，其工作性能和状态直接妨碍到电站的安全稳定运行。为保证燃机设备稳定、安全、可靠的工作状态，一定要重视电厂燃机设备的安全运行和管理。在实践中，要始终坚持安全运行第一的基本原则，进一步增强信息化管理，进一步提升生产稳定性，有序开展生产作业，在最本质的角度上看来减少生产过程中的消耗问题，合理控制成本，促进燃机设备运行的安全。

强化班组安全管理是规范团队运作、确保规章制度有效执行的关键。进一步增强班组安全知识的培训和教育，参照班组成员的实际情况进行应对演练，能够增强员工的安全意识，进一步增强安全教育，确保员工依据规范合理操作。在安全队伍的培训教育过程中，参照不同职业、岗位、层次的不同需求，借助多种方式开展安全教育，充分激发不同人员的内在潜能，增强责任感的员工。

构建完整的设备系统检修制度，结合电厂燃机设备的具体结构和运行特点，确定具体的巡检周期、巡检点、人数和任务要求，明确人员的责任和义务，并对重要设备进行监督检查。进一步增强对燃机设备运行状态的系统分析，了解设备常见故障，并采取有效措施及时处理，以确保设备稳定运行。

结论

本文详细介绍了9E燃气轮机独有的DLN1.0燃烧系统和切换方式。正是鉴于DLN1.0在预混稳定模式下具备燃烧稳定、排放低等一连串优势，在日益严峻的环保形势下具备广阔的应用前景。但同时也存在负荷调节余量小、低负荷工况下NOx排放浓度高等缺点，这也对9E装置的启动和运行提出了新的技术要求。

参考文献

[1] 柴志红，刘志勇，万洪军，等.PG9171E型燃气轮机DLN 1.0燃烧调整技术分析 [J].燃气轮机技术，2015，28（3）：53-61.

[2]汤建荣.9E型燃气轮机安装调试技术探讨[J].中国设备工程,2020(13):190-191.

[3]姚书恒.9E燃机电厂燃烧模式分析与管理[J].现代信息科技,2020,4(08):156-158.