GE燃料与燃烧系统概述解析

各阀门作用（GEK11634）

Gas Fuel Vent Valve (VA13-15)：燃料系统工作时 ，这个阀门保持关闭；燃料系统停运后，这个阀门 打开，因为速比阀和控制阀的阀杆与阀座都是金属 材质，不能严格防漏。 因此阀门打开，以 防止速比阀和控制 阀间聚集燃料，并 且保证没有气体通 过GCV在燃烧室和排气段中聚集。

泄漏试验
试验A合格后，SRV也打开，使得P2压力 在K86GLT2时间内达到正常运行时的压 力。然后ASV和SRV同时关闭，泄漏试 验B开始。 泄漏试验B：检测GCV和排空阀的泄漏情 况。如果在K86GLT3时间内P2压力下降 值大于K86GLTB，启动失败。如果试验B 通过，排空阀打开，P2压力归零。这段 时间为K86GLT4

NOx的危害





空气中NO浓度越大，毒性越强。 NO2的毒性更大，它很容易与人体和动物血液中的 血色素混合，从而夺取氧分，使血液缺氧，引起中 枢神经麻痹症。 NO2 还强力刺激呼吸器官黏膜，引起肺部疾病，对 人体的心，肝，肾脏及造血组织有损害，严重时会 导致死亡 NO和NO2 会破坏臭氧层，使其失去对紫外光辐射的 屏蔽作用，危害地面生物。 大气中的NOX 和SOx与粉尘共存，容易生成硝酸或 硝酸盐溶液和硫酸或硫酸盐溶液 ，从而形成酸雨
泄漏试验

目的：当机组熄火、起动点火失败时，速 比阀会自动关闭;当机组主保护回路或点 火回路出现故障时，系统将闭锁阀门打开 。为保证阀门的严密性，在燃气轮机起动 时，控制系统会自动进行阀门泄漏试验， 目的就是对速比阀和燃料控制阀的严密性 进行诊断检查，如果测试不能通过，机组 不能起动，需要对阀门进行检查。检测 SRV和GCV以及排空阀的泄漏情况
（1）高液位时，发出报警，同时自动打开疏水阀将水放至排污罐， 水位恢复正常30秒后，疏水阀自动关闭。
（2）高-高液位时，报警同时切断加热器水源。（原因；水侧管 束泄露或破裂）。 （3）液位继续升高时，报警并使燃机跳闸。 天燃气出口温度：通过调整给水量自动控制。
前置模块运行
当燃气轮机机组监控人员发出机组启动指 令后，前置模块就随机组投入运行。机组 达到点火转速时，启动电加热器投入运行， 当性能加热器达到启动条件时，性能加热 器投用，启动电加热器退出运行。
泄漏试验
试验时间：1，清吹计时开始时，即 14HM转速继电器动作。2，机组熄火后 泄漏试验分为泄漏试验A和泄漏试验B 泄漏试验A：检测SRV的泄漏情况。清吹 计时开始后，ASV打开， SRV关闭，燃 气放空阀关闭，如果SRV阀后的压力在 K86GLT1时间内大于K86GLTA，机组启 动失败。

2）采用SCR 在余热锅炉中安装所谓的选择性催化还原反应装置 （SCR），布置催化床并注入氨，使燃烧产物中的 氮氧化物反应生成氨气、氮气和水。
降低NOx排放的措施

3）在燃烧室中采用催化燃烧法 催化燃烧法是在燃烧室中布设催化反应 床，使燃料与空气在催化剂表面进行反应 ，借以燃烧非常稀释的燃料／空气的混合 物，由于反应（燃烧）温度可以控制得相 应较低，从一开始便减少了N0x的生成量 。

燃烧方式
天然气在燃烧室内通常有两种燃烧方式： 扩散燃烧diffusion：燃料与空气没有预先均匀 混合，而是100%的燃料被100%的空气包围， 在边界上相互扩散，在αf =1的火焰面上进行 燃烧 特点： ※火焰温度高，火焰稳定 ※NOx排放高

燃烧方式
预混燃烧premix：燃料与空气预先在燃烧区上 游均匀混合，燃烧反应在火焰区发生。燃烧温 度取决于αf 的大小 特点： ※火焰温度较低 ※NOx排放低
降低NOx排放的措施
4）使用DLN燃烧室 目前，优化燃烧室结构和合理组织燃烧 来抑制生成NOx的新途径的研究重点已转 向干式低NOx（DLN）燃烧室的研制。这 就是摒弃常规燃烧室中的扩散燃烧方式， 而改用均相预混方式的湍流火焰传播燃烧 方法。 对于燃料为天然气的燃气轮机，在环保部 门有要求时，毫无例外地使用预混燃烧室
调压阀
增压机

正常情况，市燃气集团燃气入厂压力 3.2MPa，最低2.9MPa。我厂燃机前置模 块入口要求压力3.47~3.79MPa，供气压 力不足，故需设置增压机。
安全设施
调压站安全辅助设施： 静电释放器：装设在调压站大门处，进入调压站区域人员手触释放静 电。 火种箱：装设在调压站大门处，进入该区域人员要将打火机、手机等 可能的火源放入其中。 另外还设有避雷针、天燃气放散管路，危险气体检测器及灭火设备，

DLN燃烧室
DLN燃烧室的意义
国标《火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）： ∴自2012年1月1日起，以天然气为燃料的新建燃机机组，NOx 排放限值为25ppm
※未规定燃机负荷范围 ※对燃机启动过程中的排放指标未做要求
NOx的形成
Nox主要由NO和NO2 组成 由于燃烧室中的火焰 温度比较高，且高于 空气中的N2 和O2 起 化学反应生成NOx的 起始温度1650℃ ,因 此，燃机排放的主要 污染物就是NOx
各阀门作用（GEK11634）


GCV-（1、2、3、4）： DLN2.6+系统有四个独立 的气体控制阀。气体控制阀（GCV）由液压油驱动 的弹簧执行机构来控制。阀门开度是由控制系统决 定的，以保持各管道燃料占总燃料的百分比。这个 燃料分配是DLN的工作模式和燃烧基准温度（FSR ）的一个函数。 清吹阀：对没有参与燃烧的燃料管路进行持续的清 吹，防止自燃；吹扫阀的开关速率必须是缓慢的， 尽量减少瞬变。阀门开关过快所造成的负荷大范围 波动和温度的瞬变。

燃烧

天然气的主要成分是甲烷，占95%左右。


甲烷的分子式是CH4
甲烷燃烧
燃烧方式
过量空气系数αf：燃料燃烧时，实际空气量与 理论空气量之比。（理论空气量指燃烧单位质 量的燃料完全燃烧理论上所需要的空气量） αf >1时为稀混合气 αf <1时为浓混合气 通常情况下，过量空气系数越大，燃烧效率越 高
各阀门作用（GEK11634）


ASV（辅助截止阀）：ASNI VI级密封气动弹簧结 构的截止蝶阀。当机组正常运行中，电磁阀引导仪 用空气进入执行机构，阀门保持开启状态。当发生 跳闸时，电磁阀使阀门泄压，储能弹簧机构动作， 阀门快速关闭。它作为SRV的备用关断阀。机组点 火程序开始时，此阀门打开。 SRV（速比阀）：SRV有两个作用。一是作为主截 止阀，在机组紧急跳闸或正常停机时，它通过液压 油来驱动弹簧执行机构来完成跳闸关闭。隔绝天然 气，防止天然气漏入燃烧室和余热锅炉内，达到保 护系统设备的目的。 SRV还有一个功能，就是调节 P2压力，这也是速比阀的意义。
性能加热器自动跳闸保护条件： （1）加热器疏水水位高高值 （2）加热器出口温度高，延时30秒 （3）中压给水泵停运 （4）DCS发性能加热器停运信号
Байду номын сангаас

涤气器：被加热的燃气进入燃机前的最后 一级颗粒过滤和去除燃料气中有的小水滴。
安全关断阀

涤气器出口装设有安全关断阀。该阀的开 关决定燃气轮机系统能否通气。安全关 断阀在正常时保持常开状态，在事故情 况下，安全关断阀关断，紧急切断天然 气，确保设备安全。
过滤器
过滤器
启动电加热器和性能加热器
1、启动电加热器（一台）：启动初期，燃机达到点火转速时,用来 加热天燃气，保证进入燃烧室的天燃气具有一定的过热度（燃料 气的温度和它自己的露点温度之差）。 2、性能加热器：性能加热器达到启动条件时,性能加热器投入,电加 热器退出。两只串联运行，作用是加热天燃气到设计所需温度， 一般为180℃. 加热 源：来自中压省煤器出口给水。 结构：壳-管式，管内走给水，管外走燃气。壳底是液滴收集室，并 装有液位指示计。

由厂外天然气来，经两道带旁路的电动球 阀后，进入两个冗余的粗精一体分离/过 滤器（一用一备），再进入四路至三台燃 机的管线（三用一备）和一路至启动锅炉 的管线，这些管线上都分别装有超声波流 量计，用于对燃气使用量的检测和记录。
调压站

至三台燃机的管线经并联的工作、监控调 压阀后进入增压机升压至燃机所需天然气 压力后进入前置模块进行进一步的气体燃 料过滤和加热后送至燃机；至启动锅炉的 管线经一台电加热器后进入启动锅炉。在 调压站的各段管线和设备上都设有放散阀 和氮气置换接口，放散阀在事故或检修情 况下打开，将天然气放散至集中放散塔（ 安全区域）。
GE公司DLN燃烧室的发展
1990-1991：DLN1 --- 6B/7E/9E 1993-1994：DLN2.0 --- 早期FA机组 1996 ：DLN2.6/2.0+ 2005 ：DLN2.6+

DLN燃烧室的特性
1）空气和天然气经过预先混合，以较高的 空/燃比进行燃烧，以控制燃烧温度不超过 1650℃ 2）随着燃烧温度的下降，NOx 下降，但 CO的排放增加，因此必须合理地选择空/燃 比 3）实验表明，按火焰温度1430℃-1530℃ 标准选择燃料，可以使NOx和CO排放就较 低 4）预混的可燃性极限范围较狭窄，而且在 低温下火焰的传播速度比较低，因此在设计 时，应充分考虑防止熄火（燃烧切换）

泄漏试验
K86GLT4时间结束后时间，试验利用 K86GLT5（5s）的时间确认所有的阀门 已经在正常状态，然后SRV打开，将 ASV后的压力在K86GLT6时间内全部卸 掉。 ASV后压力卸掉后，泄漏试验结束

燃烧室的功能
燃烧室的功能
从压气机排出的高温高压的空气，一部分经逆流进入 燃烧室内部，与天然气进行燃烧，产生的热气进入透 平中做功。 燃烧室主要用来实现以下三个功能： 1）使燃料与由压气机送来的一部分压缩空气进行有 效燃烧 2）使由压气机送来的另一部分压缩空气与燃烧后形 成的产物均匀的掺混，将其温度降低到透平进口的初 温水平 3）控制NOx的形成，使透平排气符合环保标准
燃气供应与燃烧系统
天然气调压站
天然气调压站
天然气调压站流程: 厂外来气:电动关断阀---------粗精一体过 滤器------超声波流量计-------厂内 厂内:超声波流量计-------气动关断阀-------工作/监控调压阀-------增压机-------前置 模块

天然气调压站

进口滤网

燃气从涤气器出来经过设置在燃料调节系统 进口的天燃气管路上的滤网，当天然气通过 该滤网时，滤网将固体颗粒从天然气中分离 出来，保护燃气阀门和燃烧室，防止天然气 中夹带的杂质损坏阀门密封面或堵塞燃料喷 嘴，并造成机组燃烧异常。在滤网前后安装 有差压表，在运行中，如果差压指示增大， 就意味着滤网发生堵塞，需要进行清理。清 理滤网的频率取决于天然气的质量。在滤网 底部安装有排污管道和阀门，可以定期对滤 网进行排污，防止滤网堵塞。
燃机NOx 的排放
明显可见：60+ PPM
轻度可见：30-60 PPM
不可见：小于15ppm
降低NOx排放的措施
1）喷射水或蒸汽 在扩散燃烧的燃烧室中喷射一定数量的水 或蒸汽，以降低燃烧火焰的温度，有效地 抑制NOx的产生量，这是目前一种比较成 熟而能有效减少燃气轮机NOx排放的方法 。

降低NOx排放的措施
燃料间配置及泄漏试验
9FB机组燃料阀组间配置
燃料间作用： 将气体燃料调整到合适的压力和流量，然 后输送到燃气轮机燃烧室燃烧，以满足不 同工况下机组燃烧的燃料需求； 对没有参与燃烧的燃料管路进行持续的清 吹，防止自燃； 在机组发生跳闸时，快速切断燃料 燃料阀组间配置了如下阀门：进口滤网、 ASV、SRV、GCV-X、清吹阀以及燃气 放空阀

防爆型照明等
。
天然气前置模块
天燃气前置模块
作用:过滤天然气中的液体及固体颗粒，并将
天然气加热到一定温度，使其满足燃气轮机 起动、升速和带负荷的要求。
组成：绝对分离器（即粗精一体过滤器）、
性能加热器、启动电加热器、涤气器（除湿 器）、排污箱、出口计量装置
前置模块系统图
前置过滤器
两只，一用一备 组成：液位计、液位开关、压力表、压差开关、安全阀、疏水 阀等。压差可以反映过滤器内部状况,作为是否对过滤器维 护的依据.液位开关作用:一是控制疏水阀,二是起保护作用. 液位高到报警值时报警，开疏水阀,高到保护值时跳机. 结构、作用：一只两级过滤/分离装置，垂直布置。第一级 分离通过重力及离心力的作用去除气体中较大的固体颗粒 及液滴，第二级分离有多个玻璃纤维聚丙烯凝聚组件组成， 燃气从内侧进入，外侧流出。除去雾状水滴。