防喘放气阀泄漏对干式低氮 DLN2.6+燃烧器的影响

防喘放气阀泄漏对干式低氮 DLN2.6+燃烧器的影响
摘要：介绍了9FA级燃气轮机DLN2.6+燃烧器燃烧模式及防喘放气阀的作用，分
析了防喘放气阀内漏对燃烧模式及负荷的影响，并提出通过增加防喘阀内漏的监
视手段，可及时发现防喘阀异常，降低其对机组经济性的影响。

关键词：DLN2.6+燃烧模式；防喘放气阀；模式3；模式6.2；燃烧温度
（CA_CRT）；温度匹配
0引言
某电厂建有4套GE 公司 S109FA型燃气-蒸汽联合循环发电机组，采用MS9001FA
型燃气轮机，配置干式低氮DLN2.0+燃烧室。

2019年3月23日3号机组完成燃
烧器DLN2.0+升级至DLN2.6+的改造工作，并网调试期间发现防喘阀内漏对燃烧模式影响很大，在满负荷下对负荷影响也很大。

1GE公司 DLN2.6+燃烧器及燃烧模式
全预混DLN2.6+燃烧器喷嘴分布如图1所示。

共设有6个喷嘴，5个喷嘴呈圆环
形布置，一个中心布置，相比DLN2.0+燃烧器，DLN2.6+燃烧器在中心位置增加了
一个喷嘴。

全预混DLN2.6+燃烧器有3路天然气供入，分别为PM1、PM2、PM3，其中PM1供入中心位置喷嘴，且只有一路预混通道。

PM2、PM3有内、外预混通道，其中PM2供入环形布置5个喷嘴中的2个，PM3供入其余3个喷嘴。

DLN2.6+燃烧器配置有3种燃烧模式，分别是模式3（PM1+PM2）、模式6.2
（PM1+PM2+PM3 PM2进气多）、模式6.3（PM1+PM2+PM3 PM3进气多）。

燃
气轮机点火后燃烧模式进入模式3，燃烧温度（CA_CRT）＞69进入模式6.2，燃
烧温度（CA_CRT）＞82.75进入模式6.3。

燃烧温度（CA_CRT）是燃烧模式切换基准，可以理解成燃烧温度。

2防喘放气阀作用及动作过程
MS9001FA型燃气轮机在燃机压气机通流部分的九级和十三级装设有四个防喘放
气阀是设计师采取保护压气机的喘振的措施之一。

试验证明，气流脱离多发生在
压气机的长叶片级，且叶片越长，发生气流脱离的可能性就越大。

重型燃机压气
机的前几级就是长叶片，且越靠前的叶片越长。

因此，当通过压气机通流部分的
空气容积流量较小时，压气机的前几级就容易发生气流的脱离而引起压气机喘振。

但在机组启动、停机时，为加快启动速度及减小启动功耗和缩短停机时间，都希
望在机组启动、停机过程中，通过压气机通流部分的空气容积流量尽可能少些，
但是，这些又与防止气流脱离，尤其是防止压气机前面几级气流脱离相矛盾。

为此，在压气机通流部分的九级、十三级安装防喘放气阀，在机组启动至并网前
（防喘阀打开），并网后（防喘阀关闭），解列后（防喘阀打开）。

机组启停全
过程的不同阶段中分别起到防喘、冷却、密封的作用。

在机组启、停机的过程中，防喘阀自动打开，使通过压气机前面几组长叶片的空气容积流量多些，通过压气
机九级、十三级后的短叶片的空气容积少些。

这样的设计，一举两得，既避免了
九级、十三级之前的长叶片的气流脱离，也满足了九级、十三级之后的短叶片空
气容积少启动耗功小[1]。

3防喘放气阀内漏影响
3.1对燃烧温度（CA_CRT）及燃烧模式影响
3号机组燃烧器升级至DLN2.6+后首次并网，燃烧温度（CA_CRT）瞬间从58上升
至69.4，燃烧模式从模式3切到模式6.2，触发直接边界控制模型负荷闭锁
（L70MBC）L70MBC动作条件[2]：并网10 s内燃烧温度（CA_CRT）＞69动作，
机组并网初始负荷由21 MW降至11 MW。

因自动降负荷造成燃烧温度（CA_CRT）低于67，燃烧模式切回模式3。

3.23.2 对压气机性能影响
带满负荷比升级前少了18MW，GE 公司通过性能试验发现压气机性能下降了约5%。

4原因分析
影响燃烧温度燃烧温度（CA_CRT）计算的因素主要有燃料量、空气量、排烟温度。

燃料量与负荷有关，空气量与IGV角度有关，排烟温度与热电偶有关。

机组
到达3 000 r/min转速后负荷高燃料量就多，IGV角度大空气量就多。

S109FA型燃
气-蒸汽联合循环发电机组并网后带初始负荷21 MW，IGV角度保持最小运行角41.5°不变，所以并网后因带负荷燃料量增加，空气量保持不变，燃烧温度
（CA_CRT）上涨是正常的现象，但3号机组并网后燃烧温度（CA_CRT）上涨太多造成燃料模式切换并触发MBC自动降负荷属于异常情况。

经排查确认燃料控制
系统参数设置正常，IGV实际角度也无偏差，排烟热电偶及热电偶插入深度均正常，排除了燃料量、IGV角度、热电偶异常的影响。

但从IGV进到压气机的空气并不是全部都参与到燃烧，参与燃烧的空气量是总空
气量减去燃气轮机透平叶片冷却量（燃气轮机透平动/静也需要从压气机抽气进行冷却）减去泄漏空气量。

缺陷发生时IGV角度保持不变，说明进入的总空气量没
问题，可以排除此项原因。

通过检查确认燃气轮机叶片冷却管道孔板尺寸在标准内，可以排除燃气轮机叶片冷却量的原因。

因此怀疑主要原因是压气机空气外漏。

判断泄漏量一般是机组带满负荷后对比透平间空间温度、防喘放气阀后温度，对
比发现透平间空间温度不高，9和13级有两个防喘阀的阀后温度比阀前温度高许多。

因防喘放气阀抽掉的气与透平排气混在一起，满负荷透平排烟温度610 ℃左右，压气机13级温度230 ℃左右，阀门内漏通过气流的热传热导致内漏阀后温
度高于阀前，这也是目前判断防喘阀内漏唯一的办法。

5处理
停机后将压气机9、13级两个内漏防喘阀更换成新阀，再次启机并网后带初始
负荷21 MW，燃烧温度（CA_CRT）从58上升至66、燃烧模式保持模式异常切换
导致MBC降负荷现象得到了解决，另外机组带满负荷后出力也恢复到设计值，
防喘阀前后温度也不高，压气机性能试验也恢复到设计值。

防喘阀更换前后参数
如表1所示。

6结语
防喘阀内漏对GE 公司全预混DLN2.6+燃烧器的影响特别明显，影响燃烧模式及机
组出力，日常运行中应加强对防喘阀的维护。

目前防喘阀内漏判断手段只能通过
就地实测阀前后温度，就地测量有两个弊端：一是不能实时进行监视，二是因防
喘阀设置在扩压段，运行中的扩压段噪声、粉尘超标不符合人机工程学。

故建议
设置防喘阀前后温度监视测点，以方便对防喘阀内漏的监视。

另外应加强直接边
界控制模型（MBC）的监视，当实际值与模型计算值偏差大时应及时分析偏差原
因并处理。

参考文献
[1] 中国华电集团公司.大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书（设备系统分册）[M].中国电力出版社. 2009
[2] 福建晋江天然气发电有限公司.（S109FA 燃气-蒸汽联合循环发电机组运行规程）[M].福建晋江天然气发电有限公司出版.2019
作者简介：林晓亮（1986-），男，福建宁德人，本科，工程师，集控运行值长，从事燃气轮机发电运行。