AE94.3A F级燃气轮机及燃气系统的应用

AE94.3A F级燃气轮机及燃气系统的应用
摘要：近年来，随着全球范围内的能源与动力需求以及环境保护等要求的变化，燃气轮机得到了动力、电力等有关部门的高度重视，欧、美、日等国先后制定了
先进燃气轮机技术研究发展计划，以极大的热情推动着燃气轮机的发展。

先进燃
气轮机技术具备低噪音、高效率、低排放等一系列先进技术特点，是提供可靠、
清洁、高质量发电及热电联供的最佳方式。

鉴于我国西部目前的电力发展状况及
其自然环境和燃气轮机的技术特点，燃气轮机将在西部开发中得到广泛的重视与
应用。

对于国际上先进的燃气轮机研发和制造技术，我国相对落后。

所以，国内
外结合，高起点引进重型燃气轮机技术，通过与国外大公司合作生产国际上成熟
的机组，以提高我国重型燃气轮机制造能力是中国发展燃气轮机技术的必由之路。

AE94.3A F级燃气轮机是我国上海电气燃气轮机有限公司与安萨尔多联合研发，机组制造国产化率达到70%以上，并可向用户供应透平和燃烧室的热部套备件，标
志着我国生产大型、重型燃气轮机及联合循环发电机组的格局逐渐形成。

关键词：研发；AE94.3A F级燃气轮机
一、燃气轮机技术发展的趋势
新中国成立前没有燃气轮机工业，1958年才开始着手燃气轮机研发计划。

1959年底，利用前苏联向我国转让的M-1舰用燃气轮机技术，开始仿造燃气轮机，1964年，我国自行设计、研制成功4410kW的舰船专用燃气轮机。

进入20世纪80年代后，我国的重型燃气轮机工业走上了仿制和合作生产的
道路。

1984年，南京汽轮机厂与GE公司合作生产了PG6541B型36000KW燃气
轮机，从1984年至2004年已生产了PG6541B型、PG6551B型、PG6561B型、
PG6581B型四种型号燃气轮机。

过去几十年我国燃气轮机技术取得了引人注目的进展，燃气轮机的性能不断
地得到改进。

一方面在燃气轮机热力循环方面进行开发研究，其中最重要的一个
方向是利用燃气轮机排气的余热、回收其部分能量产生热汽或回注入燃气轮机，
即构成双工质平行复合循环燃气轮机，或供给汽轮机，即构成燃机联合循环动力
装置。

另一方面通过先进航空技术的移植、不懈地完善燃气轮机零部件设计来改
善简单循环燃气轮机的性能。

二、AE94.3A F级燃汽轮机介绍
周口燃气-蒸汽联合循环热电机组。

如图1所示，为采用国内与安萨尔多联合
研发的AE94.3A F级的高效一拖一双轴配置联合循环机组。

燃汽轮机为单轴环形
燃烧室，冷端驱动。

单轴配置可以直接驱动压气机和发电机。

现场运行时，空气
通过装有过滤装置与进气道的进气系统进入压气机。

被压缩的空气直接进入环形
燃烧室，通过 24 个燃烧器与燃料混合燃烧，使空气温度上升。

从燃烧室出来的
高温气体通过透平使热焓转换为机械能。

图1 分轴“一拖一”联合循环发电机组
三、燃汽轮机天然气前置模块及阀组系统的作用
燃机燃气模块用于控制进入燃气轮机的燃气流量，天然气来自上游前置模块。

经计量、过滤、调压后使燃气通过母管均匀分配到24个燃烧器中。

如图1所示，主要由前置模块隔进口离阀、涡轮流量计、性能加热器、精滤、出口隔离阀、放
散阀组成，燃气模块由入口过滤器、紧急关断阀、预混燃气控制阀及值班阀及连
接管路和测控仪表系统组成。

图2 天然气前置模块及阀组系统流程图
3.1天然气调压站
天然气调压站系统包括天然气的压力调节、计量、加热、过滤、关断、放散、排污、在线监测、安全控制、数据通信等装置及辅助设备。

该系统装置能向其下
游天然气前置模块提供一定温度、压力及气质合格的天然气，并在调压站发生故
障的情况下，保护下游设备，避免上游天然气的过高压力危害到调压站下游的设
备和管道。

3.1天然气过滤器
过滤器位于燃气模块天然气入口处，防止在精细过滤装置到燃气模块过滤器
管道之间管道内可能存在的任何粗异物进入紧急关断阀。

在紧急关断过程中，这
些粗异物可能导致紧急关断阀关不严。

3.2天然气双重关断锁气和排气泄压功能
天然气双重关断功能由紧急关断阀（第一道关闭装置）、天然气预混燃气控
制阀和值班燃气控制阀（共同组成第二道关闭装置）组成。

压力释放阀处在第一
道和第二道关闭装置之间，当这两道关闭装置关闭时压力释放阀打开以泄掉两道
关闭装置之间的压力。

当燃气系统不运行时，双重关断能够可靠的隔断燃气系统。

阀门有失效安全
能力。

这些阀门在失去压力（例如液压）时能够自动关闭，通过失压时阀门上被
压缩的弹簧自动释放将阀门压到关闭位置。

3.3天然气紧急关断阀
天然气紧急关断阀（NG ESV）第一种快速关闭、失效安全、防泄漏的关闭阀。

他的作用是在燃气轮机开启和关闭时供给和停止向燃烧器供气。

紧急情况时迅速
截断天然气流入燃气轮机。

NG ESV通过液压油驱动，需要时可以在1秒钟之内靠
弹簧
紧急关闭。

3.4天然气预混燃气控制阀
天然气预混燃气控制阀（NG PM CV）根据燃气轮机运行工况控制进入燃烧室
的天然气。

除了控制燃气流量功能，天然气预混控制阀包括值班燃气控制阀组成
双重关断锁气功能的一部。

3.5值班燃气控制阀
值班燃气控制阀（PG CV）主要用于启动燃机，值班燃气火焰是扩散火焰，需
要天然气预混模式稳定预混火焰，值班控制阀控制进入值班燃气燃烧器的天然流
量由燃机控制者根据NOx排放量、火焰稳定性、气体震动声响等因素设定一个合
理设置值。

3.6天然气压力释放阀
天燃气压力释放阀处在第一道和第二道关闭装置之间，当这两道关闭装置关
闭时阀门打开以泄掉两道关闭装置之间的压力。

是双重关断锁气功能的一部分。

正常运行时，该阀门处于关闭状态。

3.7天然气温度控制
在标准配置中，燃气模块系统在天然气紧急切断阀（NG ESV）上游安装有三
个热电阻式温度传感器。

如果燃气轮机以预热的燃气工作，预热系统出问题时有
可能天然气温度超过温度上限，当三个温度任一一只温度高于205℃时，发出“天
然气温度高”报警；如果三个热电阻的至少两个温度高于210℃时，发出“天然气
温度高高”报警，燃气轮机跳闸。

3.8天然气压力监测
流入燃烧室燃烧的天然气数量和燃气供气压力、阀门开度及燃烧室压力等参
数有关。

天然气压力在紧急关闭阀前面由测压元件，紧急关闭阀后压力由测压元件。

为保证燃气轮机在各种操作模式下（预混模式、值班模式）稳定可靠的运转，天然气压力有最高和最低限制。

如果超过限制值，须采取相应的措施。

如果天然
气紧急阀下游的压力过高，那么就会有警示告知：NG ESV 下游压力过高>最大值，燃气轮机跳闸。

四、结束语
燃气轮机开始在工业现场广泛使用，其控制系统迅猛发展，但工业燃机对可
靠性的要求非常高。

由于我国在重型燃气轮机研究方面起步较晚，所以研究水平、相关方面专业人才、核心技术储备都较薄弱。

为能够实现与国际早日接轨，我国
在燃机发展过程中应汲取国际先进经验走自主研发道路，全面实现重型燃机核心
技术国产化。

参考文献：
[1]卢广法，F级燃气-蒸汽联合循环发电机组培训教材浙江大学出版社，
2014
[2]任静，重型燃气轮机的现状与发展趋势中国电机工程学报 2014。